СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ХЛОРМАГНИЕВОГО СЫРЬЯ К ЭЛЕКТРОЛИЗУ Российский патент 2001 года по МПК C25C3/04 C01F5/32 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам подготовки хлормагниевого сырья к процессу получения магния и хлора электролизом расплавленных солей.

Наиболее распространенным сырьем для получения магния и хлора электролизом является карналлит. При его обезвоживании и плавлении в хлораторе с использованием хлора теряется 8-13% хлорида магния (О.А.Лебедев. Производство магния электролизом. - М. - 1988. - с. 77). За счет введения в газовую фазу плавильника хлорида водорода можно предотвратить гидролиз хлорида магния и снизить потери сырья (Савинкова Е.И. и др. О скорости взаимодействия водяного пара с гидролизованным расплавленным карналлитом. - М.: Металлургия. - Изв. вузов. Цветная металлургия, 1975, N 6, с. 66-68). При пониженных температурах плавления (около 500^oC) хлорирование гидролизованного продукта эффективнее вести хлоридом водорода (Савинкова и др. Хлорирование окиси магния в расплавленном карналлите. Цветные металлы, 1969, N 3, с. 70-73).

Известен способ хлорирования сырья - карналлита - прототип (авт. свид. СССР 1242468. опубл. БИ 25 07.07.86 г.), включающий плавление частично обезвоженного карналлита до содержания воды 3 мас.% и окиси магния 2 мас.%. Одновременно с подачей обезвоженного карналлита в плавильник из фурмы подают газовую смесь, состоящую из 60-80% хлорида водорода и содержащую твердый углерод в виде сажи, полученную путем сжигания смеси анодного и природного газа в генераторе хлорида водорода. Далее поток расплавленного карналлита поступает на стадию хлорирования, где осуществляют окончательную обработку расплава хлором, затем расплав поступает на стадию осветления в копильник и из него - на электролиз для получения магния и хлора.

Недостатком данного способа является то, что данная технология не обеспечивает получение качественного расплава при переработке сырья с различным содержанием в нем влаги. С повышением содержания воды в перерабатываемом сырье неизбежно возрастают гидролиз и потери хлорида магния, в расплаве увеличивается содержание оксида магния, вредного компонента для электролиза. Нерационально используется хлорирующий агент.

Задачей изобретения является снижение потерь хлорида магния, снижение расхода хлорирующего агента и получение расплава высокого качества при переработке сырья с повышенным содержанием влаги.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе подготовки хлормагниевого сырья для получения магния и хлора электролизом, включающем плавление частично обезвоженного сырья в токе хлорида водорода, полученного путем сжигания смеси анодного хлора и природного газа, обезвоживание и отстаивание расплава, новым является то, что содержание подаваемого на плавление хлорида водорода в газовой фазе поддерживают в зависимости от количества воды, поступающей со стадии частичного обезвоживания сырья в соотношении хлорида водорода к воде выше равновесного.

Кроме того, соотношение хлорида водорода и воды поддерживают выше равновесного в 1,1 раза.

При концентрации хлорида водорода в газовой фазе стадии плавления в зависимости от концентрации воды выше равновесного для данного состава сырья предотвращается гидролиз хлорида магния при плавлении, снижаются его потери со шламом, повышается извлечение и коэффициент использования сырья. Количество подаваемого на стадию плавления хлорида водорода и равновесный состав газовой фазы определяют, исходя из содержания воды в перерабатываемом обезвоженном карналлите из первой стадии обезвоживания карналлита в печах кипящего слоя. К обезвоженному карналлиту из печей КС в качестве добавок могут быть использоваться растворы и смеси, содержащие хлорид магния и воду. В этом случае определяется общее количество воды, поступающей на стадию плавления.

Способ осуществляется следующим образом.

Обезвоженный карналлит из печей КС, содержащий в %: 50 MgCl₂, 40 KCl, 5 NaCI, 4 H₂O и 1 MgO, непрерывно загружается в плавильник хлорирующей установки в количестве 5 т/ч. С обезвоженным карналлитом поступает 200 кг/ч воды. Одновременно в плавильник непрерывно подается 220 кг/ч хлорида водорода (10% избыток). В плавильнике карналлит нагревается, плавится и обезвоживается при температуре 480-520^oC, сливается расплав в емкости и передается на электролиз. Газы, содержащие хлорид водорода, удаляются с отходящими газами и направляются на утилизацию и извлечение хлорида водорода. Расплав карналлита содержит около 50% хлорида магния и менее 0,3% оксида магния, что соответствует техническим требованиям на сырье для электролиза. При соотношении в газовой фазе плавильника хлорида водорода и воды равным 1,1 гидролиз хлорида магния при плавлении не происходит, идет хлорирование гидролизованного проплавляемого карналлита и извлечение хлорида магния из сырья возрастает на 2-3%.

Исследования показали, что при работе электролизеров на расплаве карналлита, содержащем оксид магния до 0,3%, выход магния по току возрастает на 1,0-1,5%.

Пример 1. По прототипу
Из печей кипящего слоя подается на плавление продукт следующего состава: мас. %: 50 MgCl₂, 40 KCl, 5 NaCl, 4 H₂O и 1 MgO. При нагревании и плавлении удаляется с газами вода, часть хлорида магния гидролизуется:
MgCl₂ + H₂O MgO + 2HCL
Получаем расплав следующего состава, мас.%: 51,4 MgCl₂, 41,6 KCl, 5,2 NaCl и 1,8 MgO. После отстоя и удаления части оксида магния в шлам расплав с содержанием оксида магния 0,8-1,0% подают на электролиз. Выход магния при этом составляет 77,0%.

Пример 2. Предложенный способ
Состав проплавляемого продукта тот же. При содержании хлорида водорода в газовой фазе выше равновесного, т.е. HCl : H₂O = 1,1 и более, удаляется вода с газами и часть оксида магния хлорируется MgO + 2HCl, MgCl₂ + H₂O.

Расплав имеет следующий состав, мас.%: 52,9 MgCl₂, 41,6 KCl + 5,2 NaCl и 0,3 MgO. Извлечение хлорида магния в расплав возрастает в 52,9/51,4 = 1,029 раз или на 2,9%. Выход магния по току составляет согласно исследованиям 78,2%, т.е. повышается на 1,2%.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способам подготовки хлормагниевого сырья к процессу получения магния и хлора электролизом расплавленных солей. Предложенный способ включает плавление частично обезвоженного хлормагниевого сырья в токе хлорида водорода, полученного путем сжигания смеси анодного хлора и природного газа, обезвоживание и отстаивание расплава, причем содержание хлорида водорода в газовой фазе стадии плавления поддерживают в зависимости от количества воды, поступающей со стадии частичного обезвоживания сырья при соотношении хлорида водорода к воде выше равновесного в 1,1 раза. Обеспечивается снижение потерь хлорида магния, снижение расхода хлорирующего агента и получение расплава высокого качества при переработке сырья с повышенным содержанием влаги. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ подготовки хлормагниевого сырья для получения магния и хлора электролизом, включающий плавление частично обезвоженного сырья в токе хлорида водорода, полученного путем сжигания смеси анодного хлора и природного газа, обезвоживание и отстаивание расплава, отличающийся тем, что содержание подаваемого на плавление хлорида водорода в газовой фазе поддерживают в зависимости от количества воды, поступающей со стадии частичного обезвоживания сырья при соотношении хлорида водорода к воде выше равновесного. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение хлорида водорода и воды поддерживают выше равновесного в 1,1 раза.