Как производят калийные удобрения: от рудника до гранулы
Калийные удобрения производят из природных калийных руд, залегающих на глубине от 300 до 1200 метров. Основной промышленный метод включает три крупных этапа: горную добычу сильвинитовой руды, её механическое и химическое обогащение, а также финальную грануляцию и упаковку. В результате получают хлорид калия с содержанием активного вещества 60 процентов и выше, наиболее востребованное калийное удобрение в мире.
Что такое калийная руда и где её добывают
Калийные руды представляют собой соляные пласты, сформировавшиеся миллионы лет назад на месте высохших морей. Главный промышленный минерал — сильвинит, смесь хлорида калия (KCl) и хлорида натрия (NaCl) с примесями глины. Содержание хлорида калия в руде составляет обычно 25–40 процентов, а оставшуюся часть занимают поваренная соль и нерастворимый остаток.
Добычу ведут двумя способами. Шахтный метод применяется там, где пласт находится на глубине от 300 до 900 метров: горняки бурят стволы, прокладывают горизонтальные выработки и взрывают или фрезеруют пласт комбайнами. Скважинное растворение используют при более глубоком залегании: в пласт закачивают горячую воду, которая растворяет соли, а рассол поднимают на поверхность насосами.
Обогащение руды: как отделить калий от соли
На обогатительной фабрике руду дробят в несколько стадий до размера частиц 3–5 мм, затем направляют на разделение. Промышленность использует два основных метода обогащения.
Флотационный метод основан на разных поверхностных свойствах минералов. Измельчённую руду перемешивают в водной пульпе с реагентами-собирателями, которые делают зёрна хлорида калия гидрофобными. При продувании воздуха эти зёрна прилипают к пузырькам и всплывают в виде пены, тогда как хлорид натрия остаётся в осадке. Флотационный концентрат содержит 92–95 процентов KCl.
Галургический метод использует разную растворимость солей при разных температурах. Руду растворяют в горячем насыщенном растворе при 100–115 градусах Цельсия: хлорид калия переходит в раствор активнее, чем хлорид натрия. Затем раствор охлаждают до 20–30 градусов, и KCl кристаллизуется в виде чистых кристаллов с содержанием 98–99 процентов. Этот метод даёт более чистый продукт, но требует больше энергии.
Грануляция и финальная обработка
Мелкокристаллический хлорид калия плохо сыпется и слёживается при хранении, поэтому его гранулируют. Влажный концентрат подают в барабанный гранулятор или на тарельчатый окомкователь, где под действием вращения и связующих веществ частицы слипаются в гранулы диаметром 2–4 мм. Гранулы сушат в трубчатых сушилках горячим воздухом до остаточной влажности менее 0,5 процента при температуре 90–120 градусов.
Готовые гранулы просеивают на виброситах: стандартная фракция для сельского хозяйства составляет 2–4 мм. Некондиционный материал возвращают на повторное гранулирование. Для предотвращения слёживания при хранении и транспортировке гранулы опудривают антислёживателями на основе аминов или гидрофобизирующих масел.
Другие виды калийных удобрений
Помимо хлорида калия промышленность выпускает сульфат калия (K2SO4), который производят реакцией хлорида калия с серной кислотой или сульфатом магния. Сульфат калия не содержит хлора и подходит для культур, чувствительных к хлору: табака, картофеля, ягодных. Его производство сложнее и дороже, поэтому он занимает меньшую долю рынка.
Калимагнезия и каинит являются природными минеральными смесями с более низким содержанием калия (15–28 процентов), их используют без глубокого обогащения как комплексное удобрение с магнием и серой. Производство таких продуктов проще: руду только дробят и гранулируют без флотации.
Весь цикл от добычи руды до отгрузки готовых удобрений занимает от нескольких часов до двух суток в зависимости от мощности предприятия. Современные заводы перерабатывают 5–15 миллионов тонн руды в год, производя 2–4 миллиона тонн готового продукта.
