Kaliumkloridin sekoittumisen tutkiminen kaliumsulfaattitehtaalla

Abstract

Kemira GrowHow Oyj:n Kokkolan kaliumsulfaattitehtaalla valmistetaan kaliumsulfaattia lannoitteiden raaka-aineeksi. Valmistus tapahtuu Mannheim-uuneissa, joihin syötetään kaliumkloridia ja väkevää rikkihappoa. Sekoituksen, lämmön ja pitkän viipymäajan vaikutuksesta syntyy kaliumsulfaattia.

Opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia sekoituksen vaikutusta kaliumkloridilaatujen partikkelikokojakaumaan. Tehtaalla käytetään karkeaa ja hienoa kaliumkloridia, jotka syötetään siiloihin tietyssä syöttösuhteessa ja varsinainen sekoitus tapahtuu uuneissa. Kuitenkin uuneissa tapahtuu sakeuden muutoksia, joiden on oletettu johtuvan partikkelikoon vaihteluista. Työn tavoitteena oli todistaa olettamukset oikeiksi ja tutkia kaliumkloridilaatujen sekoittamista.

Kaliumkloridin partikkelikoon vaihtelua tutkittiin seula-analyysein. Suoritetut kokeet käsittivät näytteenoton, seula-analyysit, tulosten käsittelemisen ja johtopäätösten tekemisen. Lisäksi tehtiin koe, jossa kaliumkloridilaadut sekoitettiin valmiiksi ennen prosessiin syöttämistä.

Tulokset osoittivat olettamukset oikeiksi: suurin vaihtelu partikkelikokojakaumassa tapahtui siilon vaihdon yhteydessä. Siilon vaihdon jälkeen hienon rakeen osuus kasvaa ja karkean putoaa ja tämä kestää noin 2–3 tuntia. Sekoitetulla kaliumkloridilla ei siilon vaihdon jälkeen tapahtunut edellä mainittua ilmiötä. Hienon ja karkean kaliumkloridin sekoitus vähentäisi huomattavasti partikkelikoon vaihtelua siilon vaihtojen yhteydessä. Sekoitus parantaisi uunien hoidettavuutta.

Kemira GrowHow Plc owns a potassium sulphate plant in Kokkola. It produces potassium sulphate as a raw material for fertilizers. Producing potassium sulphate is a reaction in Mannheim-furnaces. The raw materials are concentrated sulphur acid and potassium chloride, and the reaction needs also a good mixing, a long residence time and a high temperature.

The purpose of this thesis was to research how mixing the potassium chloride effects on the distribution of the particle size. At the plant coarse and fine potassium chlorides are used, which are fed into the silos in a certain feed ratio. The proper mixing is done only inside the Mannheim-furnaces. Even though the process values are constant, the consis-tency chances in the furnaces. It is hypothesized at the plant that those changes are caused by the variations of the particle size of the potassium chloride. The objective of this thesis was to testify that those hypotheses were right and also to research the mixing of different qualities of potassium chloride.

The method for researching the particle size was a screen analysis. The tests included sampling, screen analysis, handling of the results and doing the conclusions. One test was done so that different qualities of potassium chloride were mixed before feeding into the silos.

The results proved that the hypotheses were right. After changing the silo it took two to three hours for the distribution of coarse particles to reduce and fine particles to rise. The mixed potassium chloride did not react in that way, but the part of coarse particles remained at the same level after the change of the silo. Mixing the different qualities of potassium chloride would reduce the changes in the potassium sulphate process, and the mixing would also affect positively on the handling of the furnaces.