Công nghệ sản xuất KCl từ cacnalit

L/O/G/O
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Công Nghệ Sản Xuất
KCl từ Cacnalit
Design by group 3
1
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Menu
Tổng Quan
Cơ Sở Lý Thuyết
Phương Pháp Sản Xuất
1
2
3
Cải Thiện Quá Trình Sản Xuất
4
2
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Tổng Quan
1
1.1 Giới thiệu chung
3
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Phân Kali đặc biệt quí đối với
cây có củ (khoai tây, củ cải đường),
lúa, cây có gai, thuốc lá

Thế Giới: 22 triệu tấn/năm.

Khoảng 9095% Kali dùng
trong nông nghiệp

Khoảng 510% Kali được sử
dụng trong các lĩnh vực khác như
hoá học, thuỷ tinh, giấy, ximăng,
dệt
Tổng Quan
1
4
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Kali Clorua được sản xuất từ
nguyên liệu là quặng muối Kali khai
thác từ các mỏ muối là chủ yếu, ngoài
ra chúng còn được sản xuất từ nước ót
nhưng lượng KCl thu được là khá
nhỏ.

Quặng muối Kali bao gồm 2 dạng
chính là :
• Sylvin
• Carnalit.

Việt Nam không có mỏ muối
Kali, do đó phải nhập khẩu toàn bộ
KCl từ nước ngoài về để phục vụ cho
nền công nghiệp phân bón và hoá
chất.
Tổng Quan
1
5
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn

1.2 Cacnalit
• Carnallite là khoáng vật phụ lớp muối clorua
kép của kali và magie KCl.MgCl
2
.6H
2
O.

• Hệ thoi.

• Tạp chất: chì, xesi, brom, liti, titan. Tập hợp hạt
đặc sít

• Không màu, trắng, vàng chanh đến nâu đỏ. Ánh
thuỷ tinh trên mặt vết vỡ.
Tổng Quan
1
6
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
1.2 Cacnalit

• Vị đắng; dễ chảy rữa. Độ cứng 2,5; khối lượng
riêng 1,62 g/cm
3
.

• Thường gặp trong các mỏ muối trầm tích.
Nguồn nguyên liệu để sản xuất phân bón, điều
chế magie, kali, clo, các muối magie và kali.

• dễ hút ẩm khi đặt trong không khí, và bị chảy .

Tổng Quan
1
7
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
1.3 Ứng dụng của KCl
• Phân bón

• Sản xuất của kali hydroxit và kali kim loại

• Sử dụng trong y học, tiêm gây chết người

• Chế biến thực phẩm , và như là một thay thế natri-miễn phí cho muối
ăn (NaCl).

• Đôi khi nó được sử dụng trong nước như một hoàn nước trong dầu
mỏ và khí đốt tự nhiên hoạt động.

• KCl là hữu ích như một bức xạ beta nguồn cho hiệu chuẩn của thiết bị
giám sát bức xạ

• Kali clorua đã từng được sử dụng như một tác nhân chữa cháy , được
sử dụng trong xách tay và bánh bình chữa cháy


Tổng Quan
1
8
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn

Cơ Sở Lý Thuyết
2
Phương pháp
sản xuất KCl
Phương pháp kết tinh rồi hòa tan phân đoạn
Phương pháp tuyển nổi
Nguyên Lý
Ưu, Nhược điểm
Dựa vào độ tan
của KCl tăng
nhanh theo
nhiệt độ còn độ
tạn NaCl không
thay đổi theo
nhiệt độ
Nguyên Lý Ưu, Nhược điểm
Tốn năng lượng
cồng kềnh , tốn
vật liệu chống ăn
mòn, tinh thể
muối nhỏ dễ vón
cục
Dựa vào độ
thấm nước khác
nhau của các
loại hạt
quặng để tách
KCl
Tiến hành ở
nhiệt độ thường

, thiết bị không
tốn kém ,
tạo được tinh
thể lớn
9
Có độ lựa chọn
tách tạp chất. Tốc
độ tuyển nổi cao
hơn quá trình
lắng
Nhược: Các lỗ
mao quản hay bị
bẩn và tăc. Khó
chọn vật liệu có
kích thước mao
quản giống nhau
để đảm bảo đồng
đều
Hiệu suất quá trình
phụ thuộc vào kích
thước lỗ xốp, áp
suất không khí, lưu
lượng khí, thời
gian thực hiện quá
trình và mức nước
trong thiết bị
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Cơ Sở Lý Thuyết
2
Mục đích: xác định lượng,thành phần sản phẩm và phế phẩm

trong sản xuất muối KCl

Cơ sở lý thuyết của quá trình sản xuất KCl là dựa vào giản đồ
độ hòa tan ở 25
o
C, 100
o
C của KCl-MgCl
2
-H
2
O

2.1 Phương pháp kết tinh rồi hòa tan phân đoạn
10
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Cơ Sở Lý Thuyết
3
Hàm lượng trong pha lỏng, % khối lượng Pha rắn cân bằng
KCl MgCl
2

Nhiệt độ 25
0
C
26.4 0.0 KCl
3.4 26.9 KCl + KCl.MgCl
2
.6H
2

O
0.1 35.6 KCl.MgCl
2
.6H
2
O +
MgCl
2
.6H
2
O
0.0 35.6 MgCl
2
.6H
2
O
Nhiệt độ 100
0
C
35.9 0.0 KCl
6.4 31.3 KCl + KCl.MgCl
2
.6H
2
O
0.5 42.0 KCl.MgCl
2
.6H
2
O +

MgCl
2
.6H
2
O
0.0 42.2 MgCl
2
.6H
2
O
26.8 34.3 Thành phần
KCl.MgCl
2
.6H2O
- 46.9 Thành phần MgCl
2
.6H2O

2.1 Phương pháp kết tinh rồi hòa tan phân đoạn
11
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Cơ Sở Lý Thuyết
2
12
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Cơ Sở Lý Thuyết
Hàm lượng KCl %
A
(H
2

0)
B
KCl
C
1
C
2
C
k
D
1
2
3
4
E
1
E
2
E
3
E
4
Hàm lượng MgCl
2
, %
Hòa Tan cacnalit bằng nước ở 100
0
C đến
tan hoàn toàn
1

Làm lạnh dung dịch 1 đến 25
0
C
2
Lọc tách tinh thể KCl ra, bốc hơi đẳng
nhiệt dung dịch ở 100
0
C
3
Làm lạnh tới 25
0
C
4
2.1 Phương pháp kết tinh rồi hòa tan phân đoạn
2
13
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Cơ Sở Lý Thuyết
Vậy trong 100kg cacnalit:

• 26.8kg KCl

• 34.3kg MgCl
2

• 38.9kg H
2
O
2.1.1 Thành phần Cacnalit ban đầu
Hàm lượng KCl %

A
(H
2
0)
B
KCl
C
1
C
2
C
k
D
1
2
3
4
E
1
E
2
E
3
E
4
Hàm lượng MgCl
2
, %
2
14

www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Cơ Sở Lý Thuyết
2
Hàm lượng KCl %
A
(H
2
0)
B
KCl
C
1
C
2
C
k
D
1
2
3
4
E
1
E
2
E
3
E
4
Hàm lượng MgCl

2
, %
2.1.2 Chế biến cacnalit bằng nước ở 100
0
C đến tan hoàn toàn
Lượng nước cần có để hòa tan hoàn toàn 100kg
cacnalit ban đầu ở 100
0
C được xác định theo quy tắc
đòn bẩy:

Lượng nước
Lượng cacnalit

=> Từ đó X= 64.3 kg nước

1, 34.5
0.643
100 1, 53.5
XD
A
   
15
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Cơ Sở Lý Thuyết
2
Hàm lượng KCl %
A
(H
2

0)
B
KCl
C
1
C
2
C
k
D
1
2
3
4
E
1
E
2
E
3
E
4
Hàm lượng MgCl
2
, %
2.1.2. Chế biến cacnalit bằng nước ở 100
0
C đến tan hoàn toàn

Thành phần về lượng của dd thu được (điểm 1)
KCl………………26.8kg hay 16.3%
MgCl
2
………… 34.3kg hay 20.9%
H
2
O…………… 64.3+38.9=103.2kg hay 62.8%
Tổng cộng = 164.3kg hay 100%
16
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Cơ Sở Lý Thuyết
2
Hàm lượng KCl %
A
(H
2
0)
B
KCl
C
1
C
2
C
k
D
1
2
3

4
E
1
E
2
E
3
E
4
Hàm lượng MgCl
2
, %
2.1.3 Làm lạnh dung dịch 1 tới 25
0
C
Ở 25
0
C, hệ gồm tinh thể KCl và dung dịch cân bằng
thành phần điểm 2.
Ta có:
KCl kết tinh
Hệ

KCl kết tinh= 0.1039*164.3=17.09kg
12 16
0.1039
154
2B
  
17

www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Cơ Sở Lý Thuyết
2
Hàm lượng KCl %
A
(H
2
0)
B
KCl
C
1
C
2
C
k
D
1
2
3
4
E
1
E
2
E
3
E
4
Hàm lượng MgCl

2
, %
2.1.3 Làm lạnh dung dịch 1 tới 25
0
C
Thành phần về lượng của dung dịch 2:
KCl………………26.8-17.09 = 9.71kg
MgCl
2
………… = 34.3kg
H
2
O…………… = 103.2kg
Tổng cộng = 147.21kg
18
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Cơ Sở Lý Thuyết
2
Hàm lượng KCl %
A
(H
2
0)
B
KCl
C
1
C
2
C

k
D
1
2
3
4
E
1
E
2
E
3
E
4
Hàm lượng MgCl
2
, %

2.1.4 Lọc tách tinh thể KCl ra, bốc hơi đẳng nhiệt dung dịch ở 100
0
C

Quá trình bốc hơi xảy ra theo tia 2-3 và kết thúc ở điểm 3, tại đây
dung dịch bão hòa KCl ở 100
0
C

Lượng nước đã bốc hơi
Hệ

Vậy lượng nước đã bốc hơi = (11/53)*147.21= 30.12 kg H
2
O

23 11
53
3A

19
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Cơ Sở Lý Thuyết
2
Hàm lượng KCl %
A
(H
2
0)
B
KCl
C
1
C
2
C
k
D
1
2
3
4

E
1
E
2
E
3
E
4
Hàm lượng MgCl
2
, %

2.1.4 Lọc tách tinh thể KCl ra, bốc hơi đẳng nhiệt dung dịch ở 100
0
C

Thành phần về lượng của dung dịch 3:
KCl……………………………= 9.71kg
MgCl
2
………… = 34.3kg
H
2
O……………103.2- 30.12 = 73.08kg

Tổng cộng……………………= 117.09kg
20
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Cơ Sở Lý Thuyết
2

Hàm lượng KCl %
A
(H
2
0)
B
KCl
C
1
C
2
C
k
D
1
2
3
4
E
1
E
2
E
3
E
4
Hàm lượng MgCl
2
, %

2.1.5 Làm lạnh dung dịch tới 25
0
C

Lượng cacnalit nhân tạo X(kg) thu được khi làm lạnh
dung dịch 3 từ 100
0
C đến 25
0
C, được xác định bằng
cách thiết lập phương trình cân bằng vật liệu hệ 3 theo
KCl

9.71= X*0.268+ (117.09-X) *0.03

X= 26.05kg cacnalit nhân tạo
Mức độ tách KCl vào pha rắn khi chế biến cacnalit :

17.09*100
63.75%
26.8

21
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Cơ Sở Lý Thuyết
2
2.2 Phương pháp tuyển nổi
Nguyên lí:
1. Dựa vào độ thấm nước khác nhau của các hạt quặng để tách riêng KCl.
Chất tuyển nổi thường dùng là hydroclorua octadexilamin

(C
18
H
37
NH
2
.HCl).

2. Chất tuyển nổi cũng hấp thụ các hạt đất sét có trong quặng Cacnalit tạo
thành lớp bọc bền, cản trở quá trình tuyển quặng. Do đó, để đỡ tốn chất
tuyển nổi cần phải tách sơ bộ đất sét trong bùn quặng. Như vậy, quá trình
tuyển nổi KCl được thực hiện qua hai giai đoạn:

• Loại đất sét ra khỏi quặng Cacnalit (bằng phương pháp tuyển
nổi)
• Tách KCl ra khỏi quặng
22
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Phương Pháp Sản Xuất
3
3.1 Phương pháp kết tinh rồi hoà tan phân đoạn
Quặng
Cacnalit
Thùng
Chứa
Kết tinh
chân không
Nghiền
Bể lắng
Hòa Tan

Dung Dịch
Thùng
Chứa
Cô đặc
Trộn
Lắng
Dung dịch
bay hơi
Kho Sấy
Xyclon
NaCl nhỏ, đất đá, bùn
Dd KCl
bão hòa
Nước Nóng
Dd KCl
bão hòa
Muối
nhỏ
Lọc
Chất không tan
Dung dịch
Nước nóng
Cặn
23
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Quặng
Cacnalit
Nghiền
Phương Pháp Sản Xuất
3

Phân loại
Hòa
Tan
Tuyển
Nổi
Cô đặc
Tuyển nổi
quặng
Rửa
Ly tâm
Tinh thể
KCl
Sấy
Sản phẩm
KCl 92-95%
Chất
tuyển nổi
Dung dịch bão
hòa KCl, NaCl
Các hạt sét ít
quặng
Chất Tuyển đất sét
(Xô đa, tinh bột, dầu hỏa)
3.2 Phương pháp tuyển nổi
hydroclorua
octadexilamin
(C
18
H
37

NH
2
.HCl)
24
www.trungtamtinhoc.edu.vn www.trungtamtinhoc.edu.vn
Cải Thiện Quá Trình Sản Xuất
4
4.1. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình kết tinh KCl
-Tốc độ phân hủy của Cacnalit bao gồm:

+Nồng độ MgCl
2
trong dung dịch.(Khi KCl đã kết tinh nồng độ MgCl2 trong
dung dịch tăng cao hơn trong dung dịch nước cái Canalit ban đầu thì dung dịch
giảm khả năng hòa tan Canalit, KCl quá bão hòa sẽ giảm, do đó quá trình kết tinh
cũng giảm, nhưng thu tinh thể kích thước lớn.)

+ Nhiệt độ và tốc độ Khuấy của dung dịch ( yếu tố động học)

- Tốc độ tạo mầm, tốc độ kết tinh và số lượng KCl hình thành trong quá trình.

- Thời gian tồn tại của tinh thể KCl trong dung dịch: nếu tinh thể tồn tại trong
dung dịch dài kích thước tinh thể tăng( do độ qúa bão hòa của dung dịch khi tinh
thể tồn tại lâu trong dd sẽ thấp hơn khi tinh thể tồn tại trong thời gian ngắn.)
25