СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СИЛИКАТОВ МАГНИЯ Российский патент 2006 года по МПК C25C3/04 C01F5/32 

Описание патента на изобретение RU2290457C2

Изобретение относится к области цветной металлургии и химической технологии неорганических веществ. Может быть использовано для комплексной переработки силикатов магния-серпентинита - 3MgO·2SiO2·2H2O - отходов производства асбеста с получением товарных продуктов: металлического магния, аморфного диоксида кремния и железоникелевого концентрата.

В пересчете на металл серпентинит содержит 21,5-23% магния, а, например, карналлитовая руда только 5%. Наличие многомилионных запасов кристаллического серпентинита является исключительно благоприятным моментом с точки зрения обеспечения производства магния дешевым сырьем.

По данным Международной Магниевой Ассоциации мировое потребление первичного магния в 2003 г.составило около 464 тыс.т. В течение текущего десятилетия ежегодный прирост его потребления прогнозируется в пределах 5-6%. Наибольший темп прироста потребления металла более 8% в год ожидается в автомобилестроении. Потребителей интересует не только качество магния, но и такой важный фактор, как его цена. Рост потребления магния во многом будет определяться уровнем мировых цен на этот металл.

Цель изобретения - создание технологического процесса, обеспечивающего существенное снижение затрат на производство магния.

Исходным сырьем для электролитического метода получения магния может быть магнезит, доломит или рассолы хлорида магния, или твердый природный карналлит - KCl·MgCl2·6Н2O.

Известен способ получения магния электролитическим методом из карналлита, Х.Л.Стрелец «Электролитическое получение магния», Москва, Металлургия, 1972, стр.58-261.

Технология успешно освоена на предприятиях России. За почти 70-летний период работы создано высокопроизводительное оборудование и отлажены все технологические переделы. Сырье для этой технологии - природный карналлит Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей. Российский опыт производства магния из карналлита был успешно использован при строительстве магниевого завода в Израиле.

Запущенное в 1996 г. фирмой «DSM» предприятие успешно работает, производя магний электролизом обезвоженного карналлита, сырье для которого солевая рапа Мертвого моря.

При оценке технологической схемы следует остановиться на таких важных моментах, как:

- необходимость создания хлоропотребляющих переделов и, как следствие, жесткая связка этих производств;

- высокие потери магния на технологических переделах от руды до готового металла. Для производства 1 т магния требуется около 25 т карналлитовой руды.

- низкое использование хлора и, как следствие, высокие затраты на природоохранные мероприятия. Как итог, в себестоимости магния затраты на сырье составляют ˜30%.

Патент США №4269816 для производства безводного MgCl2 предлагает процесс хлорирования кускового магнезита в шахтной печи, используя в качестве восстановителя оксид углерода. В этом процессе исключается обжиг магнезита до MgO и брикетирование смеси оксида магния и кокса. Для получения хлорида магния с минимальным содержанием примесей требуется магнезит высокого качества или дополнительная очистка расплава перед электролизом. Процесс характеризуется низкой производительностью и выбросом в атмосферу хлорированных углеводородов.

Фирма Norsk Hydro разработала процесс производства безводного MgCl2 из растворов, получаемых выщелачиванием магнезита соляной кислотой, патент США №3742199, включающий:

- выпаривание раствора хлорида магния до концентрации 55% MgCl2 с получением кристаллического бишофита с 4-6 молекулами воды;

- обезвоживание в псевдоожиженном слое воздухом до порошкообразного MgCl2·2H2O;

- трехступенчатое обезвоживание MgCl2·2H2O безводным хлоридом водорода при 300°С с получением MgCl2, содержащим не более 0.2% MgO и Н2O каждого.

Процесс реализован в промышленном масштабе и требует рециркуляции больших объемов газообразного хлорида водорода и применения специальных материалов, стойких в среде паров хлорида водорода и воды при температурах выше 350°С. Технологический процесс сложен и требует больших материальных затрат.

Канадская фирма Норанда разработала технологический процесс получения магния из серпентинита (Bedard M. The Production of Magnesium by Noranda. 58th Annual World International Magnesium Association Conference. May 20-22, 2001, Brussels Belgium, pp.57-64). Основные переделы этой технологической схемы:

- выщелачивание серпентинита соляной кислотой;

- нейтрализация и фильтрация суспензии с получением раствора хлорида магния и диоксида кремния;

- очистка и фильтрация раствора от тяжелых металлов;

- упарка и сушка раствора хлорида магния до MgCl2·2H2O;

- смешение гидрата хлорида магния с отработанным электролитом;

- обезвоживание смеси с использованием хлорида водорода и получением безводных хлоридов магния, калия и натрия;

- электролиз хлорида магния с получением магния и хлора и отработанного электролита;

- конверсия хлора и водорода в хлорид водорода;

- возврат хлорида водорода и электролита в процесс.

Основные недостатки данного способа:

- из серпентинита извлекается только магний (˜40% состава), остальные составляющие: кремнезем и концентрат железа, никеля и хрома - направляются в хранилище твердых отходов, загрязняя окружающую среду, снижая экономическую эффективность переработки сырья;

- проведение процесса обезвоживания гидрата хлорида магния в расплавленной среде при 650-700°С приводит к высокому гидролизу MgCl2, усложняет аппаратурное оформление процесса, увеличивает потери сырья и расход электроэнергии.

Известен способ получения магния из кремнийсодержащих отходов (патент РФ №2237111), включающий их измельчение и разделение по фракциям, выщелачивание раствором соляной кислоты с получением суспензии хлорида магния, отделение раствора и промывку осадка, двухстадийную очистку и концентрирование раствора, его многостадийное обезвоживание с получением безводного сырья для электролиза, электролиз с получением магния, хлора и электролита, конверсию хлора в хлорид водорода и направление его на стадию подготовки сырья для электролиза.

Недостатки данного способа:

- Выщелачивание материала с интервалом крупности +0÷3 мм не обеспечивает однородности получаемого кремнезема по химическому составу, что снижает его потребительские свойства. Увеличение же времени выщелачивания до 12 часов создает серьезные трудности при организации крупномасштабного производства.

- Исключение из технологической схемы операции синтеза карналлита создает аналогичные проблемы при обезвоживании двухводного гидрата хлорида магния, как и при производстве магния из серпентинита по способу фирмы Норанда, Канада.

- Очистка раствора хлорида магния от тяжелых металлов на второй стадии при рН 10.0-11.0 ведет к значительным потерям хлорида магния за счет его осаждения в виде гидроксида и снижает качество концентрата тяжелых металлов.

- Отсутствует операция по выводу кальция из раствора хлорида магния, что с учетом возврата отработанного электролита, приведет к его накоплению и расстройству технологического процесса.

Наиболее близким из известных аналогов по технической сущности и достигаемому результату является способ производства магния из оксидно-хлоридного сырья (патент РФ №2118406, С 25 С 3/04, опубл. 27.08.896 БИ №24).

Согласно способу-прототипу оксидное сырье, в частности серпентинит, выщелачивают соляной кислотой, очищенные растворы хлорида магния перед обезвоживанием смешивают с измельченным калиевым электролитом или хлоридом калия с получением синтетического карналлита - KCl·MgCl2·6Н2О, который обезвоживается в две стадии, с использованием на последней хлорида водорода.

Обезвоженный карналлит с содержанием оксида магния и воды менее 0.5% подвергают электролизу с получением металлического магния, хлоргаза и отработанного калиевого электролита.

Хлоргаз (80-85% об. Cl2, остальное воздух) сжигают в факеле горения природного газа по реакции CH4+2Cl2+O2=CO2+4HCl. Хлорид водорода направляют на стадию обезвоживания карналлита и после абсорбции водой в виде 15-20%-ного раствора соляной кислоты возвращают на выщелачивание оксидного сырья.

Отработанный калиевый электролит используют для производства синтетического карналлита. Таким образом, наиболее важными элементами способа-прототипа по патенту РФ №2118406 являются:

- синтезирование карналлита;

- возврат хлора и отработанного калиевого электролита в процесс.

Недостатками данного способа переработки оксидного сырья применительно к серпентиниту являются:

- Сравнительно низкое извлечение магния при выщелачивании сырья ˜80-85%. Как следствие этого, аморфный диоксид кремния содержит до 5-8% оксида магния, 0.5-0.8% суммы никеля, хрома и железа. Для получения продукта чистотой не менее 98% SiO2 требуется организация второй стадии выщелачивания, что усложняет аппаратурное оформление процесса.

- Степень конверсии хлора в хлорид водорода в факеле горения природного газа составляет 95-97%. Улавливание хлора из продуктов конверсии связано с дополнительными материальными затратами.

- При рециклинге калиевого отработанного электролита возникает проблема вывода хлорида кальция из процесса, накопление которого расстраивает процесс синтеза карналлита.

Технической задачей изобретения является комплексная переработка силикатов магния - серпентинита, с получением товарного металлического магния, аморфного диоксида кремния и железоникелевого концентрата.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявленного изобретения, заключается в создании безотходного экологически безопасного и высокорентабельного производства указанных выше товарных продуктов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе комплексной переработки силикатов магния - серпентинита, включающем выщелачивание серпентинита соляной кислотой в аппарате, отделение раствора хлорида магния от аморфного осадка диоксида кремния, его промывку и сушку, очистку раствора хлорида магния от примесей, его концентрирование, синтез карналлита, его обезвоживание и электролиз с получением магния, хлора и отработанного калиевого электролита, перед выщелачиванием измельченный серпентинит подвергают классификации и магнитной сепарации, при этом для выщелачивания используют магнитную фракцию серпентинита, а очистку раствора хлорида магния ведут с выделением железо-никелевого осадка.

А также тем, что до магнитной сепарации материал классифицируют на фракции по крупности, нижний предел первой фракции - 0.2±0.05 мм, верхний - 1.2±0.05 мм, причем шаг частиц составляет 0.3±0.05 мм.

А также тем, что одновременно на выщелачивание подают только одну из фракций.

А также тем, что выщелачивание магнитной фракции серпентинита ведут в непрерывном противоточном, пульсационном режиме.

А также тем, что выщелачивание осуществляют соляной кислотой с концентрацией 15-20% и температурой 50-70°С, подаваемой в нижнюю часть аппарата, а в верхнюю его часть загружают магнитную фракцию серпентинита, при этом в средней части аппарата за счет тепла реакции температуру поддерживают в пределах 90-105°С.

А также тем, что раствор хлорида магния, содержащий 5-10 г/л свободной соляной кислоты выводят при температуре 70-85°С из верхней части аппарата, а из нижней его части выгружают осадок аморфного диоксида кремния.

А также тем, что промывку осадка аморфного диоксида кремния осуществляют в непрерывном, противоточном, пульсационном режиме 0,01-0,05%-ным раствором соляной кислоты с расходом 1-1,1 м3/т осадка.

А также тем, что осадок аморфного диоксида кремния после сушки имеет удельную поверхностью 230-320 м2/г.

А также тем, что очистку раствора хлорида магния от примесей осуществляют при температуре 70-85°С нейтрализацией до рН 3,5-4,5, затем окислением двухвалентного железа, марганца и никеля до высшей валентности с последующей нейтрализацией до рН 6-7,5 и отделением фильтрацией раствора хлорида магния от железоникелевого осадка.

А также тем, что нейтрализацию осуществляют природным минералом бруситом, предварительно прокаленным при 500-550°С и измельченным до крупности <50 мкм.

А также тем, что нейтрализацию осуществляют гидроксидом магния, полученным из раствора хлорида магния.

А также тем, что окисление ведут хлором или гипохлоритом натрия при рН 3,5÷4,5.

А также тем, что промывку железоникелевого осадка осуществляют в непрерывном, противоточном, пульсационном режиме с расходом воды 1,1-1,2 м3/т осадка.

А также тем, что промытый железоникелевый осадок сушат при температуре 500-550°С и получают концентрат для производства металлического никеля или ферроникелевых сплавов.

А также тем, что синтез карналлита ведут из раствора хлорида магния и молотого отработанного калиевого электролита в присутствии соляной кислоты с получением после отделения карналлита маточного раствора хлорида магния.

А также тем, что отработанный калиевый электролит измельчают до фракции <0,5 мм и отделяют корольки металлического магния размером >0,5 мм.

А также тем, что маточный раствор хлорида магния после отделения карналлита очищают от соединений кальция.

А также тем, что обезвоживание карналлита ведут в печах кипящего слоя в две стадии, на первой - с получением двухводного продукта KCl·MgCl2·2H2O, на второй - при подаче хлористого водорода в камеры печи кипящего слоя с получением карналлита, содержащего не более 0,2% воды.

А также тем, что вторую стадию обезвоживания карналлита осуществляют в режиме дискретной подачи хлористого водорода в зависимости от температуры материала в камерах печи кипящего слоя.

А также тем, что хлорид водорода получают в отдельном аппарате конверсией хлоргаза и водяного пара в факеле горения природного газа в интервале температур 950-1300°С.

А также тем, что конверсию хлоргаза в хлорид водорода осуществляют при объемном соотношении CH4:Cl2:H2O=1:4:2 с получением газа, содержащего не менее 85 об.% хлорида водорода.

А также тем, что карналлит вводят в анодное пространство работающих потоке электролизеров.

А также тем, что в электролизеры совместно с обезвоженным карналлитом загружают углеродсодержащий материал в количестве 0,05-0,1% от веса сырья.

На представленном чертеже изображена технологическая схема комплексной переработки силикатов магния - серпентинита с получением товарных продуктов.

Отработка технологических режимов всех переделов комплексной переработки силикатов магния-серпентинита осуществлена на лабораторных и опытно-промышленных установках.

ПРИМЕР: для вывода кальция измельченный серпентинит фракции 0.2-0.5 подвергался электромагнитному обогащению при напряженности поля 1500эрст. Результаты, в пересчете на безводный продукт, представлены в таблице.

Неувязка баланса объясняется присутствием в серпентините кроме перечисленных составляющих следующих веществ, вес.%: MnO - 0.08-0.12; СоО - 0.05-0.07; CO2 - 0.8-1.0; SO32- - 0.2-0.25; TiO2 - 0.01-0.02 и др. С учетом допустимой погрешности методик определения компонентов, приведенные данные вполне характеризуют составы продуктов электромагнитной сепарации. Перераспределения крупности частиц серпентинита по фракциям при магнитной сепарации не происходит.

Из данных таблицы следует, что при электромагнитном обогащении содержание оксидов кремния, магния и никеля в магнитной и немагнитной фракциях сохраняется как и в исходном серпентините. Содержание железа и хрома увеличивается в магнитном материале примерно на 10%. Содержание кальция в магнитной фракции к исходному серпентиниту снижается в 2 раза.

Магнитную фракцию серпентинита состава, %: 45.47 - MgO; 42.21 - SiO2; 0.49 - СаО; 10.04 - Fe2O3; 0.37 - Cr2O3; 0.35 - NiO крупностью +0,2 ÷ -0,5 мм выщелачивали в противоточном пульсационном режиме. Для опыта израсходовано 10 кг данного материала и 35 л 18%-ной соляной кислоты. Использование соляной кислоты с концентрацией не менее 15% связано с необходимостью получения растворов, содержащих более 250 г/л хлорида магния, с максимальными степенью извлечения и скоростью выщелачивания. Кислота подавалась в нижнюю часть колонны с температурой 70°С. За счет тепла реакции температура пульпы в средней части аппарата поднималась до 95°С. На выходе раствор имел температуру 80°С. После отделения кремнезема получили 40 л фильтрата состава, г/л: MgCl2 - 260; CaCl2 ˜ 2; FeCl3 - 33.7; FeCl2 - 13; NiCl2 - 1.4; CrCl3 - 1.9; свободной HCl - 9. Промытый и прокаленный при 800°С аморфный диоксид кремния содержал 98,15% диоксида кремния; 0,2% оксида кальция; 0,85% оксида магния; 0,3% триоксида железа; 0,02% триоксида хрома и 0,015% оксида никеля. Данный продукт является сырьем для производства жидкого стекла, сорбента для очистки воды от нефтепродуктов, тетрахлорида кремния, белой сажи и т.д.

Раствор хлорида магния при температуре 80°С нейтрализовали прокаленным при 500°С и измельченным до крупности менее 50 мкм бруситом до рН=3,5. Для перевода двухвалентных железа, никеля и марганца до более высоких степеней окисления раствор обработали газообразным хлором и бруситом довели рН до 7,5.

После выделения фильтрацией осадка гидроксидов железа и тяжелых металлов получено 35 л раствора состава, г/л: MgCl2 - 309; CaCl2 - 2,3; Fe<0,0005; Mn - 0,005; Ni - 0,0007; Co - 0,0013.

В раствор при температуре 70°С залили 0,8 л 18%-ной соляной кислоты и зафузили 11,3 кг молотого отработанного электролита состава, %: KCl - 75; MgCl2 - 5,5; NaCl - 18,51; CaCl2 - 0,5; Mg - 0,18; MgO - 0,25. Для перевода металлического магния и его оксида, содержащихся в электролите, в хлорид пульпу в течение 1 часа перемешивали. Раствор упарили и синтезировали карналлит -KCl·MgCl2·6H2O в количестве 36,5 кг состава, %: MgCl2 - 31,5; KCl - 25,1; Н2O своб-2,8; SO-24<0,02; Fe3+<0,005. Рентгенофазовый анализ, полученного продукта показал наличие единственной фазы - карналлит. Синтетический карналлит обезводили в печи кипящего слоя в две стадии в интервале температур 60-120°С и 120-350°С с подачей хлорида водорода. Получено 22,1 кг обезвоженного карналлита с содержанием, %: MgCl2 - 50,8%; KCl - 39,8%; NaCl - 9,45%; MgO - 0,21%; H2O - 0,14%.

Продукт такого состава является качественным сырьем для производства магния электролитическим методом.

Осадок гидроксидов железа и тяжелых металлов промыли водой и прокалили при температуре 550°С. Получено 1,254 кг концентрата, содержащего, вес.%: Fe2O3 - 76,31; NiO - 2,51; Cr2O3 - 2,6; MgO - 9,26; CaO - 0,32; Al2О3 - 3,25; SiO2 - 1,4; Cl - 0,3; Mn2O3 - 0,64; P2O5<0,05.

Продукт является сырьем для производства металлического никеля или ферроникелевых сплавов. На вышеуказанный продукт получено положительное заключение.

Технология получения хлорида водорода из хлоргаза, природного газа и водяного пара отработана на опытно-промышленной установке производительностью 25 кг Cl2 в час. При подаче в горелку 1.6 м3/час природного газа, 6.5 м3/час хлоргаза и 3,25 м3/час водяного пара с температурой 210°С при температуре факела 1150-1200°С достигнута 100% конверсия хлоргаза в хлорид водорода с содержанием в продуктах реакции, об.%: HCl - 85.2; CO2 - 10.6; Cl2 - отсутствие; остальное - азот. Наличие азота объясняется присутствием в хлоргазе воздуха.

Технологический режим электролитического получения магния отработан на опытном электролизере с силой тока 10 кА. В качестве сырья использовался обезвоженный синтетический карналлит, указанного выше состава. Сырье загружали в анодное пространство электролизера с добавкой молотого нефтяного кокса в количестве 1 кг/т обезвоженного карналлита. Технологический режим электролиза: температура расплава - 670-680°С; содержание MgCl2 в электролите - 5-12%; выборка магния - 3 раза в сутки. За проведенный эксперимент получено 465 кг металлического магния. При питании электролизера твердым обезвоженным карналлитом в сравнении с расплавом, удалось увеличить токовую нагрузку на электролизер на 6% и поднять выход магния по току на 5%.

Таким образом, представленная на рисунке технологическая схема, испытана на опытных установках и позволила решить задачу комплексной переработки серпентинита с получением товарных продуктов: металлического магния, аморфного диоксида кремния и железо-никелевого концентрата. Обеспечивает безотходность и экологическую безопасность производства.

По сравнению с действующими технологическими схемами реализация изобретения позволит значительно снизить затраты на производство магния.

ТаблицаПродукты обогащенияВыход, %Содержание, % Извлечение, %SiO2MgOCaOFe2O3Cr2O3NiOΣSiO2MgOCaOFe2O3Cr2O3NiOМагнитная фракция81,442,2145,470,4910,040,370,3598,9380,3282,1543,089,1989,1184,79Немагнитная фракция18,645,2443,242,845,320,1980,2797,10819,6817,8557,010,8110,8915,21Исходный серпентинит10042,7645,060,9279,160,3380,33698,581100100100100100100

Похожие патенты RU2290457C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЕРПЕНТИНИТА 2007
  • Фрейдлина Руфина Григорьевна
  • Овчинникова Надежда Борисовна
  • Гулякин Александр Илларионович
  • Сабуров Лев Николаевич
  • Ряпосов Юрий Анатольевич
RU2356836C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СЕРПЕНТИНИТА 2003
  • Щелконогов А.А.
  • Муклиев В.И.
  • Гулякин А.И.
  • Козлов Ю.А.
  • Кочелаев В.А.
  • Каримов И.А.
  • Фрейдлина Р.Г.
RU2241670C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МАГНИЯ ИЗ ОКСИДНО-ХЛОРИДНОГО СЫРЬЯ 1998
  • Шелконогов Анатолий Афанасьевич
  • Мальцев Николай Александрович
  • Тетерин Валерий Владимирович
  • Чуб Александр Васильевич
  • Мельников Леонид Васильевич
  • Сабуров Лев Николаевич
  • Щелконогов Максим Анатольевич
  • Киселев Василий Александрович
  • Комков Виктор Владимирович
RU2118406C1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ РУДЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ СИЛИКАТЫ МАГНИЯ 2006
  • Фрейдлина Руфина Григорьевна
  • Гулякин Александр Илларионович
  • Овчинникова Надежда Борисовна
  • Сабуров Лев Николаевич
  • Дудина Марина Владимировна
  • Яковлева Светлана Анатольевна
RU2332474C2
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЕРПЕНТИНИТА 2020
  • Мохирева Наталья Леонидовна
  • Низов Василий Александрович
  • Миролюбов Виталий Романович
RU2739046C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАРНАЛЛИТА 2004
  • Щелконогов А.А.
  • Фрейдлина Р.Г.
  • Гулякин А.И.
  • Щелконогов М.А.
  • Сабуров Л.Н.
RU2262483C1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЕРПЕНТИНИТА С ПОЛУЧЕНИЕМ ЧИСТОГО ДИОКСИДА КРЕМНИЯ 2003
  • Щелконогов А.А.
  • Фрейдлина Р.Г.
  • Тетерин В.В.
  • Гулякин А.И.
  • Сабуров Л.Н.
  • Козлов Ю.А.
  • Кочелаев В.А.
  • Яковлева С.А.
  • Широков Ю.И.
RU2243154C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ ИЗ СЕРПЕНТИНИТА 2003
  • Пенский А.В.
  • Шундиков Н.А.
  • Гладикова Л.А.
RU2244044C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ОКСИДНОГО МАГНИЙСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ К ЭЛЕКТРОЛИЗУ 2001
  • Щеголев В.И.
  • Шаяхметов Багдат Мухаметович
  • Татакин А.Н.
  • Краюхин А.Б.
  • Безукладников А.Б.
  • Матвеев В.И.
  • Сандлер Г.Ю.
  • Чикоданов Александр Иванович
RU2200705C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МАГНИЯ И ХЛОРА ИЗ ОКСИДНО-ХЛОРИДНОГО СЫРЬЯ 2008
  • Тетерин Валерий Владимирович
  • Сизиков Игорь Анатольевич
  • Шундиков Николай Александрович
  • Бездоля Илья Николаевич
  • Кирьянов Сергей Вениаминович
  • Гладикова Любовь Анатольевна
RU2402642C2

Реферат патента 2006 года СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СИЛИКАТОВ МАГНИЯ

Изобретение относится к области металлургии и химической технологии неорганических веществ и может быть использовано для комплексной переработки силикатов магния - серпентинита. Согласно изобретению измельченный серпентинит классифицируют на фракции и магнитной сепарацией отделяют кальцийсодержащие немагнитные минералы. Магнитную фракцию серпентинита выщелачивают соляной кислотой. Полученный раствор хлорида магния отделяют от аморфного осадка диоксида кремния, который промывают и сушат. Раствор хлорида магния очищают от примесей с получением железо-никелевого концентрата. Очищенный раствор хлорида магния и молотый отработанный калиевый электролит используют для производства синтетического карналлита - KCl·MgCl2·6H2O. Последний обезвоживают до содержания менее 0,2% воды и подают на электролиз. В результате электролиза получают металлический магний, хлоргаз и отработанный калиевый электролит. Электролит возвращают на стадию производства карналлита. Хлоргаз конверсируют в хлористый водород, который направляют на обезвоживание карналлита. Из газов обезвоживания выделяют хлористый водород с получением соляной кислоты, используемой для выщелачивания серпентинита. Изобретение направлено на создание безотходного экологически безопасного и высокорентабельного производства. 22 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 290 457 C2

1. Способ комплексной переработки силикатов магния - серпентинита, включающий выщелачивание серпентинита соляной кислотой в аппарате, отделение раствора хлорида магния от аморфного осадка диоксида кремния, его промывку и сушку, очистку раствора хлорида магния от примесей, его концентрирование, синтез карналлита, его обезвоживание и электролиз с получением магния, хлора и отработанного калиевого электролита, отличающийся тем, что перед выщелачиванием измельченный серпентинит подвергают классификации и магнитной сепарации, для выщелачивания используют магнитную фракцию серпентинита, очистку раствора хлорида магния ведут с выделением железоникелевого осадка.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что до магнитной сепарации материал классифицируют на фракции по крупности, нижний предел первой фракции - (0,2±0,05) мм, верхний - (1,2±0,05) мм, причем шаг частиц не превышает (0,3±0,05) мм.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что одновременно на выщелачивание подают только одну из фракций.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание магнитной фракции серпентинита ведут в непрерывном противоточном пульсационном режиме.5. Способ по пп.1, 4, отличающийся тем, что выщелачивание осуществляют соляной кислотой с концентрацией 15-20% и температурой 50-70°С, подаваемой в нижнюю часть аппарата, а в верхнюю его часть загружают магнитную фракцию серпентинита, при этом в средней части аппарата за счет тепла реакции температуру поддерживают в пределах 90-105°С.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что раствор хлорида магния, содержащий 5-10 г/л свободной соляной кислоты, выводят при температуре 70-85°С из верхней части аппарата, а из нижней его части выгружают осадок аморфного диоксида кремния.7. Способ по п.6, отличающийся тем, что промывку осадка аморфного диоксида кремния осуществляют в непрерывном противоточном пульсационном режиме 0,01-0,05%-ным раствором соляной кислоты с расходом 1-1,1 м3/т осадка.8. Способ по п.7, отличающийся тем, что осадок аморфного диоксида кремния после сушки имеет удельную поверхность 230-320 м2/г.9. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку раствора хлорида магния от примесей осуществляют при температуре 70-85°С нейтрализацией до рН 3,5-4,5, затем окислением двухвалентного железа, марганца и никеля до высшей валентности с последующей нейтрализацией до рН 6-7,5 и отделением фильтрацией раствора хлорида магния от железоникелевого осадка.10. Способ по п.9, отличающийся тем, что нейтрализацию осуществляют природным минералом бруситом, предварительно прокаленным при 500-550°С и измельченным до крупности <50 мкм.11. Способ по п.9, отличающийся тем, что нейтрализацию осуществляют гидроксидом магния, полученным из раствора хлорида магния.12. Способ по п.9, отличающийся тем, что окисление ведут хлором или гипохлоритом натрия при рН 3,5-4,5.13. Способ по п.9, отличающийся тем, что промывку железоникелевого осадка осуществляют в непрерывном противоточном пульсационном режиме с расходом воды 1,1-1,2 м3/т осадка.14. Способ по п.13, отличающийся тем, что промытый железоникелевый осадок сушат при температуре 500-550°С и получают концентрат для производства металлического никеля или ферроникелевых сплавов.15. Способ по п.1, отличающийся тем, что синтез карналлита ведут из раствора хлорида магния и молотого отработанного калиевого электролита в присутствии соляной кислоты с получением после отделения карналлита маточного раствора хлорида магния.16. Способ по п.15, отличающийся тем, что отработанный калиевый электролит измельчают до фракции <0,5 мм и отделяют корольки металлического магния >0,5 мм.17. Способ по п.15, отличающийся тем, что маточный раствор хлорида магния после отделения карналлита очищают от соединений кальция.18. Способ по п.1, отличающийся тем, что обезвоживание карналлита ведут в печах кипящего слоя в две стадии, на первой - с получением двухводного продукта KCl·MgCl2·2H2O, на второй - при подаче хлористого водорода в камеры печи кипящего слоя с получением карналлита, содержащего не более 0,2% воды.19. Способ по п.18, отличающийся тем, что вторую стадию обезвоживания карналлита осуществляют в режиме дискретной подачи хлористого водорода в зависимости от температуры материала в камерах печи кипящего слоя.20. Способ по п.19, отличающийся тем, что хлорид водорода получают в отдельном аппарате конверсией хлоргаза и водяного пара в факеле горения природного газа в интервале температур 950-1300°С.21. Способ по п.20, отличающийся тем, что конверсию хлоргаза в хлорид водорода осуществляют при объемном соотношении CH4:Cl2:H2O = 1:4:2 с получением газа, содержащего не менее 85 об.% хлорида водорода.22. Способ по п.1, отличающийся тем, что карналлит вводят в анодное пространство работающих в потоке электролизеров.23. Способ по п.22, отличающийся тем, что в электролизеры совместно с обезвоженным карналлитом загружают углеродсодержащий материал в количестве 0,05-0,1% от веса сырья.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2290457C2

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МАГНИЯ ИЗ ОКСИДНО-ХЛОРИДНОГО СЫРЬЯ 1998
  • Шелконогов Анатолий Афанасьевич
  • Мальцев Николай Александрович
  • Тетерин Валерий Владимирович
  • Чуб Александр Васильевич
  • Мельников Леонид Васильевич
  • Сабуров Лев Николаевич
  • Щелконогов Максим Анатольевич
  • Киселев Василий Александрович
  • Комков Виктор Владимирович
RU2118406C1
Способ подготовки сидероплезитовых руд к плавке 1975
  • Ахлюстина Александра Ивановна
  • Спехова Нелли Николаевна
SU541500A1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЕРПЕНТИНИТА 1992
  • Велинский Вадим Викторович
  • Гусев Геннадий Михайлович
RU2097322C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ ИЗ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ 2003
  • Тетерин В.В.
  • Тетюхин В.В.
  • Шундиков Н.А.
  • Потеха С.И.
  • Трифонов В.И.
  • Рымкевич Д.А.
RU2240369C1
US 4518425 А, 21.05.1985
US 5803947 A, 08.09.1998.

RU 2 290 457 C2

Авторы

Щелконогов Анатолий Афанасьевич

Мальцев Николай Александрович

Гулякин Александр Илларионович

Щелконогов Максим Анатольевич

Киселев Василий Александрович

Сабуров Лев Николаевич

Фрейдлина Руфина Григорьевна

Малиновская Елена Александровна

Яковлева Галина Аркадьевна

Даты

2006-12-27Публикация

2005-03-17Подача