Исходные данные:
Мощность цеха – 1000000 т
Товарное извлечение калия хлористого – 90 %
Массовая доля калия хлористого в руде – 24,5 %
Масса перерабатываемой руды – 1 т
1. Определить, какое количество хлорида калия выделяется при охлаждении от 100 до 20°С эвтонического раствора и сколько сильвинита, содержащего 24,5 % KCI и 71,5 % NaCI, потребуется для возобновления процесса.
В соответствии с составом эвтонического раствора при 100° С в 100 кг его содержится 16,9 кг NaCI, и 21,62 кг KCI. При охлаждении раствора до 20° С из него выделится KCI, а количества NaCI и воды останутся без изменения. Состав маточного раствора соответствует содержанию 11,2 % KCI и 20% NaCI.
Определим количество раствора, остающегося после выделения KCI по неизменяющемуся компоненту – хлориду натрия или воде:
где 
и 
– количества начального и маточного растворов;
и 
– содержание NaCI в начальном и маточном растворах, %.
кг
Выход хлорида калия из 100 кг исходного раствора составляет:
100 – 84,5 = 15,5 кг
Для возобновления цикла необходимо растворить в маточном растворе при 100˚С такое же (15,5 кг) количество KCI из сильвинита.
Количество сильвинита с содержанием 24,5 % KCI, обрабатываемого горячим раствором (при полном извлечении KCI), равно:
кг
При этом останется в осадке хлорида натрия:
63,3 – 15,5 = 47,8
Количество регенерированного раствора составляет:
84,5 + 15,5 = 100 кг
Таким образом, цикл полностью замыкается и может быть опять возобновлен.
В расчете на 100 кг исходной смеси солей количество необходимо эвтонического раствора будет:
кг
При этом выход KCI при кристаллизации составит 25 кг, а NaCI при выщелачивании 75 кг.
2. Определить распределение хлорида калия из сильвинита при его переработке на химической фабрике, если известны составы, в %.
|
|
Сильвинита Отвала из растворителей
KCI – 24,5 KCI – 2,3
NaCI – 71,7 NaCI – 85,9
н.о. (нерастворимый н.о. – 2,2
осадок) – 3,8 
– 9,6
Всего 100,0 Всего 100,0
Общее извлечение KCI в полученный продукт 87,5 %.
Пересчитаем все составы на безводные:
KCI NaCI н.о. ∑
А сильвинит 24,5 71,7 3,8 100,0
В отвал 2,5 95,1 2,4 100,0
C илы 22,9 29,0 48,1 100,0
D хлористый калий 93,0 7,0 - 100,0
Эти безводные составы отображены на рис. 5 в треугольнике с вершинами н.о., KCI, NaCI в виде точек, соответствующих указанным выше данным. Проведем на рис.4 прямые AD и BC и найдем точку их пересечения Е. Рассмотрим затем процесс переработки сильвинита. Сильвинит А распадается на продукт D и E (смесь илов с отвалом). Эта смесь, в свою очередь, распадается на отвал В и илы С.
Рисунок 1 – Диаграмма системы н.о – NaCI – KCI для расчета распределения хлорида калия
Так как отношение длин отрезков АD/DE = 0,764 то из 1000 кг сильвинита получится:
1000 ∙ 0,764 = 764 кг комплекса Е;
1000 ∙ (1 – 0,764) = 236 кг продукта D
Так как отношение длин отрезков BE/BC = 0,051, то из 764 кг комплекса Е получается:
764 ∙ 0,051 = 39 кг сухих илов
764 ∙ (1 – 0,051) = 725 кг сухого отвала
Отсюда находим распределение KCI в процессе:
кг %
Сильвинит 1000 ∙ 0,245 = 245 100
Хлористый калий 236 ∙ 0,93 = 219,5 94
Отвал 725 ∙ 0,025 = 18,1 2,5
Илы 39 ∙ 0,229 = 8,9 3,6
Всего 246,5 100,0
Разница между вычисленным и фактическим извлечением KCI в продукт 89,05 – 87,5 = 1,55 % вызвана механическими потерями и погрешностью расчета.
3. Определить переход в раствор хлорида калия из сильвинита в растворителях калийной фабрики, если составы сильвинита, продукта, отвала и илов те же, что и в предыдущем (2), а состав жидкой фазы, пропитывающей отвал: 8% KCI, 15 % NaCI и 77 % .
|
|
В твердой фазе отвала содержится 1,7 % KCI.
Треугольник состава рисунок 3 с вершинами NaCI, KCI и . Точка F состава жидкой фазы отвала.
Рисунок 2 – Диаграмма для расчета растворения хлорида калия
Пересчитываем состав отвала на сумму солей и воды, без нерастворимого осадка:
кг %
NaCI 85,9 87,83
KCI 2,3 2,35
9,6 9,82
Всего 97,8 100
Так как соотношение длин отрезков GH/HF = 0,125, то в 1000 кг отвала содержится (без илов):
1000 · 0,125 = 125 кг жидкой фазы F;
1000 · (1 – 0,125) = 875 кг твердой фазы H
Отсюда находим распределение хлорида калия в отвале:
кг %
Твердая фаза 875 · 0,017 = 14,9 59,8
Жидкая фаза 125 · 0,080 = 10,0 40,2
Итого 24,9 100,0
С отвалом теряется 2,3 % KCI сильвинита. Из них находится в твердой фазе и, следовательно, в нерастворенном состоянии: 2,3 · 0,598 = 1,4 %
Значит, в раствор переходит: 100,0 – 1,4 = 98,6 % KCI (из сильвинита).