О.А. Федяева
Промышленная экология
Конспект лекций. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. - 145 c.

Глава 5. Экологическая характеристика производств

5.11. Экологическая характеристика производства калийных удобрений

Калийные минеральные удобрения представляют собой природные или синтетические соли и содержат питательный элемент в форме иона К⁺. В зависимости от природы аниона калийные удобрения подразделяются на хлоридные и бесхлоридные.

К калийным удобрениям хлоридного типа относят природные минералы (каинит, сильвинит), продукты промышленной переработки минералов (хлорид калия), смешанные калийные соли, полученные смешением природных минералов с хлоридом калия, электролитные растворы (побочный продукт электролиза карналита). К бесхлоридным калийным удобрениям относятся сульфат калия и калимагнезия (двойная соль сульфата калия и сульфата магния). Все калийные удобрения растворимы в воде. Их выпускают в кристаллическом и гранулированном виде.

В настоящее время основным калийным удобрением, обеспечивающим свыше 95% потребностей сельского хозяйства, является хлорид калия. Важнейшим калийным минералом является сильвинит - смесь сильвина КСl и галита NaCl, содержащая в качестве примесей нерастворимые вещества. Нерастворимые или труднорастворимые в воде минералы в настоящее время не используют для производства калийных удобрений, однако переработка их в глинозем (например, нефелина) сопровождается получением калийных солей как побочных продуктов. Потенциальным источником сырья для производства калийных удобрений может стать Мировой океан, в водах которого концентрация калия достигает 0,07 %.

Существуют два метода производства хлорида калия из сильвинита: флотационный и галургический. Флотационный метод выделения хлорида калия из сильвинита основан на флотогравитационном разделении водорастворимых минералов калийной руды в среде насыщенного ими соленого раствора. Это достигается селективной гидрофобизацией поверхности частиц калийных минералов с помощью флотореагентов-собирателей.

Флотационный метод эффективен при извлечении хлорида калия из высококачественных сильвинитовых руд, содержащих незначительное количество шлама. Степень извлечения хлорида калия достигает 90-92 %, а готовый продукт (концентрат) содержит 93-95 % соли.

Галургический способ выделения хлорида калия из сильвинита или метод избирательного растворения и раздельной кристаллизации основан на различии температурных коэффициентов растворимости хлоридов калия и натрия при их совместном присутствии. Этот метод позволяет комплексно перерабатывать полиметаллические руды, извлекая из них все полезные компоненты, в том числе хлориды магния, бромиды и пищевой хлорид натрия.

При проведении основных стадий технологического процесса получения калийных удобрений (дробление руды, сушка готового продукта и грануляция) в атмосферный воздух поступают пыль сильвинита, хлорид калия, хлорид водорода, амины и другие вещества. Кроме того, при сушке хлорида калия в атмосферу выделяются с дымовыми газами оксиды азота, серы, углерода, сажа и другие продукты неполного сгорания топлива. В связи с этим все источники газо- и пылевыделения оборудуются системами двух- или трехступенчатой очистки и обезвреживания выбросов.

При переработке и обогащении сырья в калийной промышленности ежегодно образуются миллионы тонн твердых галитовых отходов и сотни тысяч тонн глинисто-солевых шламов. Так, на 1 т КСl, производимого из сильвинитовых руд, в виде отвала образуется 3-4 т галитовых отходов и 0,6 м³ глинисто-солевых шламов. Некомплексная переработка сильвинита, непрерывный рост объёма складируемых отходов и глинисто-солевых шламов приводят к отчуждению больших территорий сельскохозяйственных площадей. Площадь, занимаемая солеотвалами, превышает 700 га, а шламохранилищами – 850 га. Кроме того, вместе с галитовыми отходами теряется около 950 тыс. тонн хлорида калия, а с глинисто-солевыми шламами потери продукта превышают 1,1 млн. тонн в год. Для обеспечения снижения потерь полезного компонента при переработке сильвинита необходимо организовать полную утилизацию глинисто-солевых шламов, что позволит не только увеличить объём выпускаемой продукции, но и значительно уменьшить площадь земель, занимаемых складируемыми отходами, снизить экологический ущерб.

За рубежом солевые отходы в небольшом объеме используют в качестве вторичного сырья для получения поваренной соли, практикуют их сброс в поверхностные водотоки и в море, часть твердых отходов направляют на закладку выработанного пространства рудников.

Галитовые отходы, содержащие до 90 % NaCl, могут быть использованы как сырьё для содового, хлорного и некоторых других производств. Однако это целесообразно только для предприятий, расположенных вблизи разрабатываемых калийных месторождений, так как перевозка такого дешевого сырья экономически не оправданна. Следует также отметить, что непосредственное использование этих отходов в хлорной промышленности осложнено повышенным содержанием в них сульфатов, нерастворимых веществ и присутствием КСl. В отходах, образующихся при флотационном обогащении КСI, нежелательной примесью являются также амины, используемые в качестве флотореагентов. Перечисленные обстоятельства и тот факт, что основное количество NaCl для производства соды и хлора получают путём подземного выщелачивания каменной соли, обусловливают сравнительно малое использование отходов переработки сильвинита.

В нашей стране ведутся работы, направленные на исключение хранения соленых отходов на земной поверхности. К ним относятся совершенствование технологии горных работ, связанное с сокращением выемки из шахт галита и пустой породы (селективная добыча калийных руд), а также разработка мероприятий по возвращению отходов флотации в выработанные пространства рудников. На калийных предприятиях осваиваются методы комплексного использования калийного сырья - получение методами галургии и механической обработки, наряду с калийными удобрениями, рассолов для содового производства, сырья для пищевой, кормовой и технической соли, сульфата натрия, сырья для производства магния и некоторых других продуктов. Наряду с этим проводятся промышленные испытания подземного сброса рассолов для заводнения нефтяных пластов, а также в отработанные газоносные пласты и подсолевые горизонты в районах калийных предприятий с использованием существующих скважин.

Рассматриваются и другие направления, связанные с проблемой утилизации глинисто-солевых шламов. Среди них следует отметить использование этих отходов в виде сырья для производства строительной керамики и аглопорита, для производства буровых растворов. Весьма незначительные массы галитовых отходов используют для нужд теплоэнергетических предприятий (для регенерации фильтров), дорожно-эксплуатационных управлений и по ряду других направлений.