СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ ИЗ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАРНАЛЛИТА Российский патент 2003 года по МПК C25C3/04 C22B26/22 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству магния электролизом хлоридных солей.

В настоящее время при электролитическом производстве магния одним из основных источников сырья является карналлит. В связи с ростом цен на природный обогащенный карналлит, сложностью утилизации отходов производства представляет интерес способ производства магния из синтетического карналлита, получаемого из отработанного электролита, и/или хлорида калия и хлормагниевых растворов.

Известен способ получения магния из синтетического карналлита, включающий получение хлормагниевых растворов, их очистку и упаривание, смешение с пульпами отработанного электролита и хлорида калия, охлаждение смеси, осаждение карналлита, его обезвоживание и электролиз /Лебедев О.А. Производство магния электролизом. М.: Металлургия, 1988. С. 33-34/.

Недостатками данного способа являются значительные потери хлорида магния (до 15%), загрязнение получаемого карналлита примесями, присутствующими в исходных материалах: сульфатами, оксидом магния и другими.

Наиболее близким по сущности и достигаемому эффекту является способ производства магния из оксидно-хлоридного сырья /Патент РФ 2118406/ - прототип. Сущность способа заключается в выщелачивании магния из оксидного сырья с получением хлормагниевых растворов, их очистке, концентрировании, смешении с безводным отработанным электролитом, синтезе карналлита, его обезвоживании, электролизе с получением магния, отработанного электролита и хлора, возвращаемых в процесс получения сырья.

Недостатком данного способа является загрязнение синтетического карналлита примесями, содержащимися в отработанном электролите (MgO, Mg, SiO₂, Аl₂О₃, F₂O₃ и др.), что снижает качество получаемого карналлита и, соответственно, снижает выход по току и производительность электролизера.

Предлагаемое техническое решение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении качества синтетического карналлита за счет предварительной подготовки отработанного электролита к синтезу.

Решение данной задачи обеспечивается тем, что в способе получения магния из синтетического карналлита электролизом, включающем кристаллизацию удаленного из электролизера отработанного электролита, его дробление, смешение с хлормагниевым раствором и синтез карналлита, его обезвоживание с получением твердого безводного и/или глубокообезвоженного карналлита и загрузку на электролиз, согласно изобретению, перед кристаллизацией отработанный электролит выдерживают в расплавленном состоянии с получением осветленной части направляемой на кристаллизацию, донного остатка и обогащенного оксидами расплава.

Решение поставленной задачи обеспечивается также тем, что
- отработанный электролит в расплавленном состоянии выдерживают при температуре не менее 660^oС до остаточного содержания оксида магния не более 0,08%;
- отработанный электролит после дробления дополнительно измельчают до крупности не более 100 мкм;
- донный остаток и обогащенный примесями расплав перерабатывают на калийно-магниевое удобрение и/или антигололедный препарат.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Отработанный электролит удаляют из электролизера, отстаивают при температуре не менее 660^oС до содержания оксида магния в осветленной части не более 0,08%. Магний с поверхности расплава удаляют известным способом и отправляют на рафинирование. Осветленную часть расплава из миксера сливают в короба, охлаждают, дробят и измельчают до крупности не более 100 мкм и направляют на синтез карналлита.

При температуре ниже 660^oС возрастает продолжительность отстоя из-за повышения вязкости электролита, на поверхности образовывается корка, осложняющая слияние капель магния и их извлечение.

При содержании оксида магния в электролите ниже 0,08% возрастает продолжительность отстоя и тем самым снижается производительность аппарата.

Увеличение размера частиц отработанного электролита более 100 мкм замедляет скорость процесса синтеза.

При использовании отработанного электролита без дополнительного отстоя содержание оксида магния в карналлите возрастает в 10 раз. После обезвоживания содержание MgO в полученном продукте находится на уровне его содержания в обезвоженном карналлите, полученном из природного карналлита.

Донный остаток, содержащий, мас.%: 4-6 MgCl₂, 60-65 KCl, 3-4 MgO, ост. NaCl, СаСl₂ и др., удаляют, охлаждают и отправляют на получение калийно-магниевых удобрений или антигололедного препарата.

Анализ совокупности признаков заявляемого изобретения, нового порядка выполнения действий и достигаемого при этом результата показывает, что предложенный способ соответствует критериям "новизны" и "изобретательского уровня" в отношении совокупности существенных признаков.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления данного способа, приведены в примерах.

Пример 1 (по известному способу).

Из электролизера откачали 1000 кг отработанного электролита, содержащего, мас. %: 5,5 MgCl₂, 0,8 MgO, 0,12 Mg, 71,6 KCl, 17,8 NaCl, 0,69 CaCl₂, остальное оксиды Fe, Al, Si и др. Расплав охладили, раздробили и измельчили, смешали с 1,83 м³ хлормагниевого раствора массовой концентрации 500 г/дм³ MgCl₂. После синтеза получено 2895 кг синтетического карналлита, содержащего, мас.%: 31,6 MgCl₂, 0,28 MgO, 24,7 КСl, 6,1 NaCl, 0,23 CaCl₂. После обезвоживания получено 1831 кг глубокообезвоженного карналлита, содержащего 0,8 MgO и 0,4 Н₂O.

Пример 2.

Из электролизера удалили 1000 кг отработанного электролита состава, мас. %: 0,3 Mg, 0,8 MgO, 5,4 MgCl₂, 71,6 КСl, 17,9 NaCl, 0,9 CaCl₂, остальное оксиды Fe, Al, Si и др., залили в стальной тигель и поместили в печь, выдержали при температуре 700^oС до остаточного содержания в осветленной части 0,08% MgO. С поверхности электролита удалили 2,8 кг магния. Затем вакуум-ковшом откачали 800 кг электролита состава, мас.%: 0,01 Mg, 0,08 MgO, 5,61 MgCl₂, 74,5 КСl, 18,59 NaCl, 0,9 CaCl₂.

Отработанный электролит после кристаллизации, дробления и измельчения до крупности 100 мкм смешали с 1430 дм³ хлормагниевого раствора концентрацией 500 г/дм³. В результате синтеза получено 2525 кг сырого карналлита. После обезвоживания в печи кипящего слоя получено 1521 кг глубокообезвоженного карналлита, содержащего, мас.%: 49,8 MgCl₂, 0,26 MgO, 39,0 КСl, 9,7 NaCl, 0,5 СаСl, 0,4 Н₂0.

Глубокообезвоженный карналлит загрузили в электролизер и получили магний, отработанный электролит, хлор.

Донный остаток в количестве 192 кг состава, мас.%: 61,0 КСl, 4,6 MgCl, 3,7 MgO, 15,2 NaCl, 0,8 CaCl₂, 0,05 Mg, остальное оксиды Fe, Al, Si и др. откачали в короб, охладили, раздробили до крупности 2-5 мм и отправили в качестве удобрения.

Предложенный способ получения магния из синтетического карналлита за счет дополнительной подготовки отработанного электролита позволит снизить в 2,5-3 раза содержание оксида магния в получаемом карналлите, дополнительно извлечь магний и получить калийно-магниевое удобрение и/или антигололедный препарат, т.е. создать практически безотходную технологию производства магния.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению магния электролизом расплавленных хлоридов. В предложенном способе, включающем кристаллизацию удаленного из электролизера отработанного электролита, его дробление, смешение с хлормагниевым раствором и синтез карналлита, его обезвоживание с получением твердого безводного и/или глубокообезвоженного карналлита и загрузку на электролиз, согласно изобретению перед кристаллизацией отработанный электролит выдерживают в расплавленном состоянии с получением осветленной части, направляемой на кристаллизацию, донного остатка и обогащенного оксидами расплава. Способ позволяет повысить качество синтетического карналлита и дополнительно извлечь магний для получения калийно-магниевых удобрений и/или антигололедных препаратов. 4 з.п. ф-лы.

1. Способ получения магния из синтетического карналлита электролизом, включающий кристаллизацию удаленного из электролизера отработанного электролита, его дробление, смешение с хлормагниевым раствором и синтез карналлита, его обезвоживание с получением твердого безводного и/или глубокообезвоженного карналлита и загрузку на электролиз, отличающийся тем, что перед кристаллизацией отработанный электролит выдерживают в расплавленном состоянии с получением осветленной части, направляемой на кристаллизацию, донного остатка и обогащенного оксидами расплава.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выдержку отработанного электролита ведут при температуре не менее 660°С.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отработанный электролит выдерживают до содержания оксида магния не более 0,08%.4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что отработанный электролит после дробления дополнительно измельчают до крупности 100 мкм.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что донный остаток и обогащенный оксидами расплав отработанного электролита перерабатывают на антигололедный препарат и/или калийно-магниевое удобрение.