Поделки из сильвинита
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 15.09.2024
Дистанционная Обучающая Олимпиада по Географии 2003
Виртуальная библиотека камней.
Сильвинит
Это - соляная порода, которая составляет основу и самую ценную часть Верхнекамского месторождения калийных солей, расположенное в пермской области.
Это уникальное месторождение содержит более половины запасов калийных солей нашей страны (распространено на площади 3600 кв. км.)
Состав . Сильвинит состоит из кристаллической смеси минералов галита и сильвина.
Галит :
а) минерал состава NaCl,
б) кубической сингонии,
в) зернистый,
г) совершенной спайности,
д) цвет: бесцветный, серый, реже красный или синий,
е) твердость: 2-2,5,
ж) плотность: 2,1-2,3,
з) вкус солёный.
Сильвин :
а) минерал состава KCl,
б) кубической сингонии,
в) зернистый,
г) совершенной спайности,
д) цвет: бесцветный, красноватый до красного и бурого,
е) твердость: 2,
ж) плотность: 1,9-2
з) вкус горько -солёный.
Сильвинит легко растворим в воде.
Особенности образования . Образуется в результате осаждения из воды усыхающих морей и озёр, то есть осадочная химическая горная порода.
Применение . Галит - поваренная соль, применяется в пищевой, химической и текстильной промышленности, а сильвин - калийная соль - в основном для удобрений.
Интересные факты . У сильвинита обнаружены уникальные свойства - его испарения способствуют излечению заболеваний верхних дыхательных путей. В отработанных шахтах обустраивают больничные палаты. С древних времён в нашем крае ходит поговорка "Пермяк - солёные уши".
Сильвинит был открыт старшим геологом Геологического комитета СССР П.И. Преображенским. Раньше в районе г. Соликамска на протяжении нескольких столетий производилось лишь выварка поваренной соли из естественных рассолов, которые выкачивались из скважин.
Из глубины веков
Процесс эволюции
В фестивале принимают участие мастера из Южной Кореи, Чехии, Литвы, Латвии и России. Россию представляют мастера из Тюмени, Хабаровска, Екатеринбурга и Барнаула.
Все скульпторы впервые работают с солью и пока даже боятся говорить о конечном результате - вполне возможно, что придётся корректировать свой замысел по ходу обработки породы. Всё-таки сильвинит в два раза мягче мрамора и непредсказуем по фактуре.
– Могу сказать только о теме, которую я выбрал. Это процесс эволюции, - рассказал Вадим ПОЛИН, скульптор из Хабаровска. - А что выйдет к 11 июля, сказать сложно. Приходите - увидите сами.
Природный минерал сильвинит — подземные остатки элементов морской воды древнего Пермского моря, уникального состава, исчезнувшего миллионы лет назад.
Состав минерала сильвинит
В состав сильвинита входят соли натрия, калия, магния и другие микроэлементы. Сильвинит также примечателен красивейшими узорами красного, синего, белого, оранжевого и других цветов. Учеными было выявлено благотворное лечебное воздействие на организм человека микроклимата сильвинито-солевых пещер. Поэтому в них стали размещать лечебницы.
Позже стали воспроизводить аналоги на поверхности. Эффективность лечения в сильвинитовой спелеокамере составляет от 84 до 100 процентов. У больных после проведенного курса лечения отмечается улучшение общего самочувствия, уменьшается частота простудных заболеваний, у детей с бронхиальной астмой одышка наблюдается реже, протекает легче, а у некоторых исчезает полностью.
Сильвинитовая спелеокамера
Сильвинитовая спелеокамера (лечение минералами) относится к нетрадиционным методам лечения. Она представляет собой комнату, в которой пол, потолок и стены сделаны из сильвинитовой породы Верхнекамского месторождения. Находясь в ней, человек может полностью расслабиться, получить эстетическое наслаждение, улучшить общее самочувствие.
Механизм оздоровления прежде всего связан с эффектом внешнего воздействия физических факторов калийной соли. Этот эффект способствует укреплению иммунной системы. Магний помогает избавиться от раздражительности, беспокойства, головных болей. Калий регулирует кислотно-щелочное равновесие крови, снимает усталость, бессонницу, устраняет сухость кожи, активизирует мышечную работу сердца, восстанавливает организм после физических нагрузок, нормализует давление крови, помогает устранять нарушения функций почек и пищеварительного тракта.
Натрий — жизненно важный внутриклеточный элемент, участвующий в нормализации кровяного давления, водного обмена, активации пищеварительных ферментов. Бром хорошо успокаивает нервную систему, участвует в регуляции деятельности центральной нервной системы, влияет на функции половых желез и щитовидной железы.
Лечение с помощью сильвинитовой спелеокамеры
Данный метод весьма эффективен при лечении бронхиальной астмы, хронических бронхитов с астматическим компонентом, затяжных рецидивирующих бронхитов, пневмоний, аллергических ринитов, вегетососудистой дистонии, синдрома хронической усталости, астенических состояний, неврозов и неврозоподобных состояний, заболеваний щитовидной железы, ожирения, нарушений опорно-двигательного аппарата и т. д. Так как воздух в спелеокамере уникален, то пребывание в насыщенной соляными аэрозолями воздушной гипоаллергенной среде уменьшает частоту и тяжесть приступов удушья, улучшает показатели функции внешнего дыхания. Все это благотворно влияет на течение болезни, позволяет продлить ремиссию и повышает качество жизни больного с бронхиальной астмой.
Белое кристаллическое вещество без запаха.В природе встречается в виде минералов сильвина и карналлита, а также входит в состав сильвинита.
Получение KCl из сильвинита nNaCl + mKCl методами галургии и флотации.
Метод галургии
Метод галургии основан на использовании различной растворимости хлоридов калия и натрия при последовательных операциях нагревания и охлаждения системы:
При получении хлорида калия сильвинит обрабатывают при повышенных температурах насыщенным раствором солей. При этом раствор обогащается КСl, а часть NaCl переходит в осадок и отделяется фильтрованием. Затем раствор охлаждают. Из него выделяют кристаллы хлорида калия, которые отделяют от маточного раствора и высушивают. Маточный раствор опять направляют на растворение сильвинита. Получаемый продукт содержит 52-60% К2O.
Процессы растворения обратимы. Следовательно, нужны данные о равновесии между твердой фазой и раствором. Такие данные о совместной растворимости хлорида калия и хлорида натрия в воде при различной температуре приведены в табл.1
Эти данные подтверждают высказанную ранее мысль, что, растворяя сильвинит, можно разделить соли.
От чего зависит скорость растворения сильвинита в воде?
Какие задачи решают при производстве хлорида калия как удобрения?
Хлорид калия довольно гигроскопичен, склонен слеживаться. Необходимо получить твердое вещество в виде крупных кристаллов или гранул -- они менее склонны к слеживанию, чем пылевидный продукт. Можно дополнительно обработать частицы твердого продукта веществами, препятствующими поглощению влаги из воздуха.
Необходимо полнее извлечь хлорид калия из сырья, меньше терять его с хлоридом натрия. При этом приходится решать вопросы утилизации отхода -- хлорида натрия, загрязненного хлоридом калия.
Нужно стремиться к минимальному расходу энергии и воды.
Получение хлорида калия в виде крупных кристаллов
Нужно поддерживать условия, при которых скорость роста кристаллов значительно превышает скорость образования новых зародышей. Непрерывный процесс кристаллизации с получением крупных кристаллов проводят в вакуум-кристаллизаторах, в которых циркулирует пересыщенный хлоридом калия раствор. Под действием силы тяжести более крупные кристаллы оседают в нижней части аппарата, мелкие же продолжают циркулировать во взвешенном состоянии, пока не достигнут требуемых размеров, до 2--4 мм. Регулятором роста кристаллов служит правильный подбор скорости циркуляции.
Можно получить крупные частицы из мелких путем прессования и брикетирования. Брикеты измельчают и просеивают, отбирая частицы желаемого размера. Полученный хлорид калия содержит довольно большое количество влаги -- его необходимо высушить.
В каких аппаратах процесс сушки протекает быстро?
Предлагают аппараты непрерывного действия, в которых горячие топочные газы поддерживают высушиваемый продукт в кипящем состоянии.
Отход производства -- галит, загрязненный примесями, главным образом хлоридом калия. Чтобы уменьшить потери хлорида калия, галит промывают горячей водой и полученный раствор присоединяют к раствору, направляемому на кристаллизацию.
Галит можно использовать как сырье для производства соды. Если такая возможность отсутствует, в производстве хлорида калия возникает очень сложная проблема-- как удалить громадные количества отхода без ущерба для окружающей среды. Спуск в водоемы может быть разрешен лишь в очень ограниченных размерах. Целесообразна закладка галитом выработок в калийных шахтах.
Можно ли полностью разделить компоненты сильвинита и получить чистый хлорид калия?
Некоторое количество хлорида калия неизбежно остается в исходном материале, так как часть его в сростках недоступна действию растворителя. Часть хлорида натрия кристаллизуется одновременно с хлоридом калия. Для получения более чистого хлорида калия приходится прибегать к известной из лабораторной практики операции -- перекристаллизации.
Технологическая схема получения хлорида калия метод галургии
Подготовка насыщенного раствора солей на холоде
Обработка сильвинита раствором
Насыщение раствора хлоридом калия (KCl)
Вытеснение NaCl из раствора
Выпадение NaCl в осадок
Отделение NaCl фильтрованием
Кристаллы отделяются на центрифугах и сушатся
Маточный раствор идет на обработку новой порции сильвинита
Получение хлорида калия методом флотации
Флотационный метод обогащения заключается в разделении компонентов измельченной руды, основанный на различной способности их удерживаться на границе раздела фаз в жидкой среде. Применяя флотационные реагенты, можно искусственно изменять смачиваемость минеральной поверхности. Плохо смачиваемые водой (гидрофобные) частицы прилипают к пузырькам воздуха, всплывают на поверхность пульпы и образуют минерализованную пену, а хорошо смачиваемые водой (гидрофильные) частицы не прилипают к пузырькам и остаются в объеме пульпы.
Характеристика калийных руд
Разработка и применение различных методов обогащения калийных и полиметаллических руд неразрывно связаны с минеральным составом исходной руды.
Выделить ценные компоненты из руд в богатый концентрат можно, лишь предварительно изучив вещественный и минералогический состав руды, а также физико-химические свойства каждого ее компонента.
Для выбора наиболее эффективного метода обогащения необходимо знать, в какой форме в воде в растворимой или в нерастворимой, а для полиметаллических руд - сульфидной или окисляемой, находится минерал. Содержание в руде извлекаемого компонента, плотность минерала., разные вкрапленности его в другие минералы, магнитные и электрические свойства минералов, их цвет, блеск, твердость и т.д. Все эти свойства могут быть использованы для выбора наиболее эффективной технологической схемы обогащения руды.
Источником добычи калийных солей является месторождение руд или полезных ископаемых, содержащих один или несколько ценных минералов в сочетании с минералами пустой породы.
Обогащением руд называется совокупность процессов первичной обработки минерального сырья, цель которого - отделение всех полезных минералов от пустой породы, а при необходимости - взаимное разделение полезных минералов.
В результате обогащения получают один концентрат или несколько и отвальные хвосты.
Концентратом называется продукт обогащения, содержащий значительно больше (в десятки, а иногда и в сотни раз) ценного компонента по сравнению с рудой. По минеральному и химическому составу он должен удовлетворять определенным требованиям (кондициям).
Хвосты - это отходы обогащения, содержащие главным образом минералы пустой породы и незначительное количество полезных компонентов, извлечение которых при современном уровне технологии и техники обогащения затруднено или экономически невыгодно.
Сырьем для калийной промышлености стран СНГ в настоящее время служат сильвинитовые руды Верхнекамской и Старобинского месторождений. Минералогическую основу этих руд составляют сильвинит и галит, в качестве примесей присутствуют карналлит, глинистый и нерастворимый в воде остаток, а также бром, йод, рубидий, медь, цинк и другие.
Из всех известных методов обогащения в производстве хлорида калия из сильвинитовых руд наиболее широкое распространение получил метод флотации (от англ. flotation - всплывание).
Флотация - метод обогащения, заключающийся в разделении минералов измельченной руды на основе различной их способности удерживаться на границе раздела фаз в жидкой среде.
Различают три основных вида флотации - пленочную, масляную и пенную.
полиамидный волокно хлорид калий
При пленочной флотации, разделение минералов происходит на плоской поверхности раздела фаз вода-воздух. При этом измельченная руда, подлежащая разделению, насыпается с небольшой высоты на поверхность воды. Несмачиваемые частицы остаются на поверхности и выделяются во флотационный продукт, смачиваемые переходят в водную фазу. Из-за низкой производительности этот процесс не получил широкого применения. Однако эффект пленочной флотации используется при флотогравитационном способе получения крупнозернистого хлористого калия.
Масляная флотация заключается в избирательном смачивании частиц минерала диспергированным в воде жидким маслом. Образующиеся при этом агрегаты частиц, заключенные в масляные оболочки, всплывают на поверхность пульпы. Вследствие незначительной подъемной силы капли масла могут нести лишь небольшой груз частиц, а расход масла при этом очень велик. Поэтому масляная флотация не получила промышленного распространения.
При пенной флотации пульпа насыщается пузырьками газа, обычно воздуха. Флотирующиеся частицы (гидрофобные) закрепляются на пузырьках и выносятся ими на поверхности пульпы, образуя слой минерализованной пены. Гидрофильные частицы остаются в пульпе.
В зависимости от способна насыщения пульпы пузырьками газа пенная флотация подразделяется на обычную пенную флотацию, вакуум-флотацию, химическую флотацию, флотацию кипячением и др.
При обычной пенной флотации в качестве газа используется воздух, причем аэрация пульпы обеспечивается или засасыванием воздуха из атмосферы и диспергированием его в пульпе специальными механическими аэраторами, или же вдуванием в пульпу сжатого воздуха.
Аэрация пульпы при вакуум-флотации осуществляется за счет выделения воздуха из раствора (согласно закону Генри), так как находящаяся под атмосферным давлением вода содержит некоторое количество растворенного воздуха.
При химической или газовой флотации пузырьки газа образуются в результате химического взаимодействия. Например, к руде, содержащей кальций или магнезит, добавляют серную кислоту или кислую соль. При этом на выделяющихся пузырьках углекислого газа флотируются несмачиваемые минералы.
При флотации кипячением процесс идет за счет образующихся пузырьков пара и пузырьков выделяющегося растворенного газа. Этот процесс применялся некоторое время для обогащения графитовых руд.
Флотационные явления проявляются также при амальгировании, эмульгировании, гидрообеспыливании и др.
В калийной промышленности используется обычная пенная флотация.
Термодинамическая вероятность прилипания частиц минерала к пузырькам воздуха
Агрегаты, состоящие из пузырька воздуха и одной или нескольких частиц минерала, относительно устойчивы. Следовательно, при флотации система переходит из менее устойчивого состояния в более устойчивое. Согласно второму закону термодинамики всякий процесс протекает в сторону уменьшения свободной энергии системы самопроизвольно. Поэтому и при флотации свободная энергия системы уменьшается.
Потенциальная энергия частицы пропорциональна ее весу или объему d 3 (d - длина ребра куба). Поверхностная энергия частицы пропорциональна величине ее поверхности d 2 . При уменьшении размера частиц величина ее потенциальной энергии будет падать быстрее, чем величина поверхностной энергии. Например, при уменьшении диаметра частицы в 10 раз потенциальная энергия уменьшается в 1000 раз, а поверхностная только в 100. Поэтому можно всегда взять столь малую частицу, для которой поверхностная энергия будет намного больше потенциальной. В этом случае потенциальной энергией можно пренебречь.
При флотации свободная энергия является поверхностной энергией на границе раздела фаз: твердое тело - газ, твердое тело - жидкость, жидкость - газ.
Изменение поверхностной энергии системы при элементарном акте флотации, отнесенное к единице площади контакта газ-твердое, называется показателем флотируемости. Чем больше, т.е. чем гидрофобнее материал, тем лучше идет флотация, так как больше убыль свободной энергии системы.
Таким образом, флотация, как и всякий процесс обогащения, основана на различиях между свойствами разделяемых минералов, в данном случае - на разнице в удельных поверхностных энергиях. Отсюда и вытекают некоторые особенности флотационного процесса.
Главные особенности флотационного процесса
Первая особенность флотации заключается в том, что в отличие от других методов обогащения, не существует принципиальных ограничений ее использования для разделения любых минералов. Если гравитационными процессами нельзя разделять минералы с одинаковыми или близкими удельными весами, а магнитной сепарацией нельзя обогащать руды, в которых минералы имеют одинаковую или близкую магнитную восприимчивость, то флотация принципиально применима для обогащения любых полезных ископаемых.
Эта универсальность флотационного процесса объясняется двумя причинами:
- 1. Удельная поверхностная энергия минералов зависит как от их химического состава, так и от строения решетки минералов. Поскольку различные минералы обязательно отличаются один от другого или составом, или строением решетки, то они должны отличаться и по величине поверхностной энергии на границах раздела минерал - газ и минерал - жидкость.
- 2. Если различие в удельных поверхностных энергиях недостаточно для хорошего разделения минералов, то его можно увеличить нанесением на поверхность минералов тончайших покрытий с помощью реагентов.
Практика подтверждает положение с принципиальной возможности применения флотации для разделения любых минералов.
Вторая особенность флотационного способа - возможность применения его только для разделения мелких частиц, у которых потенциальная энергия значительно меньше поверхностной. Обычной пенной флотацией полезные минералы с плотностью больше 5 г/см 3 практически не флотируются при крупности зерен, превышающей 0.2-0.3 мм. Минералы с малой плотностью (каменный уголь, самородная сера) при пенной флотации могут флотироваться при крупности до 0.6 мм. В специальных флотационных процессах крупность флотируемого материала может быть значительно повышена. Так, при обогащении калийных сильвинитовых руд крупность частиц крупнозернистого концентрата находится в пределах от 0.3 до 0.8 мм.
Читайте также: