СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАРНАЛЛИТА Российский патент 2013 года по МПК C01F5/34 C25C3/04 

Описание патента на изобретение RU2473467C1

Изобретение относится к металлургии магния, в частности к способам получения хлормагниевого сырья для последующей его переработки электролизом с получением магния, хлора и отработанного электролита.

Известен способ получения искусственного (обогащенного) карналлита путем перекристаллизации карналлитовой породы (Эйдензон М.А. Магний. М.: Металлургия, 1969, с.145). Это основной способ получения карналлита, применяемый на российских калийных предприятиях (ОАО "Уралкалий" и ОАО "Сильвинит").

Извлеченная из шахт дробленая карналлитовая порода и горячий маточный раствор, содержащий около 32% MgCl2, поступают на растворение, где интенсивно перемешиваются с нагревом до 110-120°С. Хлориды магния и калия переходят в раствор, примеси в осадок. После отделения от примесей раствор охлаждают с выделением кристаллов карналлита. Пульпу фильтруют с разделением карналлита и маточного раствора. Маточный раствор подогревают и возвращают на растворение карналлитовой породы. К недостаткам способа относятся значительные энергозатраты на нагрев оборотного раствора хлорида магния, громоздкое аппаратурно-технологическое оформление процесса.

Известен способ получения карналлита из растворов хлорида магния (Эйдензон М.А. Металлургия магния и других легких металлов. М.: Металлургия, 1974, с.21-22). Раствор хлорида магния очищают от примесей и упаривают до содержания в нем 31% MgCl2. Концентрированный раствор смешивается в реакторе с пульпой отработанного электролита и/или хлорида калия. При охлаждении смеси из раствора выпадают кристаллы карналлита. После сгущения и центрифугирования получают карналлит, отправляемый на обезвоживание. Маточный раствор возвращают на упарку. Недостатком способа является наличие большого количества оборотного раствора, на нагрев которого необходимы значительные затраты тепла, а также наличие крупногабаритного занимающего значительные производственные площади оборудования.

Наиболее близким из известных аналогов к предлагаемому (прототипом) является (Пат.2182559 РФ "Способ получения карналлита из хлормагниевых растворов" / А.А.Щелконогов, П.Г.Детков, Н.А.Мальцев, В.В.Тетерин, Ю.А.Ряпосов, А.И.Гулякин, Л.В.Мельников, Л.Н.Сабуров, М.А.Щелконогов, В.А.Киселев, В.В.Комков; опубл.20.05.2002). Согласно этому способу хлормагниевый раствор очищают и концентрируют, смешивают с твердым калийхлорсодержащим реагентом (отработанным электролитом и/или хлористым калием), смесь обезвоживают до содержания кристаллизационной воды 2-6 молей на один моль KCl·MgCl2 с выделением газов из зоны нагрева при поддержании в карналлите массового соотношения Mg:K, равного 0,5-0,8, что соответствует отношению KCl:MgCl2, равному 0,61-0,97.

Недостатками способа являются высокие энергозатраты и широкий интервал расхода хлорида калия, составляющий 78-124% от стехиометрически необходимого.

Задачей настоящего изобретения является снижение энергозатрат на нагрев исходных материалов, повышение качества карналлита, ускорение процесса синтеза.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе получения карналлита из хлормагниевых растворов, включающем их очистку и концентрирование, смешение с твердым калийхлорсодержащим отработанным электролитом, обезвоживание смеси до содержания кристаллизационной воды 2-6 молей на 1 моль KCl·MgCl2 с выделением газов из зоны нагрева предложено отработанный электролит предварительно нагревать отходящими из горячей зоны аппарата газами, массовое отношение KCl:MgCl2 поддерживать в пределах 0,78-0,83, а крупность отработанного электролита - менее 0,315 мм.

Предварительный нагрев отработанного электролита отходящими из горячей зоны аппарата газами (парами воды) позволяет утилизировать тепло отходящих паров воды с одновременным снижением энергозатрат на нагрев исходных материалов.

Массовое соотношение в реакционной смеси хлорида калия к хлориду магния, равное 0,78-0,83, что составляет 100-106% от стехиометрического соотношения компонентов в карналлите, обеспечивает высокое качество карналлита. Более высокое соотношение (свыше 0,83) ведет к повышенному содержанию свободной фазы хлористого калия в продукте, более низкое (менее 0,78) приводит к неполному связыванию хлористого магния в карналлит.

Крупность отработанного электролита, используемого в процессе в качестве хлоркалиевого реагента, менее 0,315 мм, что позволяет сократить время процесса растворения электролита и предотвратить попадание корольков металлического магния в реакционную смесь и далее в продукт.

При осуществлении изобретения достигается снижение энергозатрат на нагрев исходных материалов, а также за счет сокращения времени процесса растворения. К тому же наблюдается улучшение качества продукта за счет необходимого соотношения KCl/MgCl2 в реакционной смеси, а также за счет исключения попадания в продукт металлического магния, концентрирующегося во фракции +0,315 мм.

Примеры осуществления способа

Пример 1. 100 кг концентрированного хлормагниевого раствора, содержащего, мас.%: MgCl2 - 31,9; KCl - 1,0; NaCI - 1,0; Н2О - 66,1 смешали с 37 кг твердого отработанного электролита магниевых электролизеров с крупностью частиц 1,0 мм и следующим составом, мас.%: MgCl2 - 3,5; KCl - 69,5; NaCl - 21,7; примеси - 2,3. Массовое отношение KCl/MgCl2 в реакционной смеси составляет 0,8. При постоянном перемешивании смесь нагревают до 130°С. Упаривание и сушка ведется до содержания 6 молей кристаллизационной воды на 1 моль KCl·MgCl2. Получили 106,4 кг карналлита, содержащего, мас.%: MgCl2 - 30,3; KCl - 24,3; NaCl - 8,2; Н2O - 35,4; примеси - 1,8. В процессе упаривания и сушки выделилось 27,3 кг водяного пара, который направили на нагрев свежих порций отработанного электролита. Имеет место неполное растворение частиц отработанного электролита, в связи с этим время его растворения (и всего процесса) увеличивается. К тому же в продукте наблюдается повышенное содержание примесей.

Пример 2. Условия проведения опыта аналогичны таковым в примере 1, за исключением того что взяли 34 кг твердого отработанного электролита магниевых электролизеров с крупностью частиц 0,315 мм и следующим составом, мас.%: MgCl2 - 3,7; KCl - 69,8; NaCl - 21,8; примеси - 1,7. Массовое отношение KCl/MgCl2 в реакционной смеси составляет 0,74. Получили 103,5 кг карналлита, содержащего, мас.%: MgCl2 - 31,5; KCl - 23,1; NaCl - 8,1; Н2О - 36,6; примеси - 0,7. В процессе упаривания и сушки выделилось 27,0 кг водяного пара, который направили на нагрев свежих порций отработанного электролита. В продукте содержится свободная фаза бишофита (таблица), что показывает на недостаточное количество хлористого калия для его связывания в карналлит. Растворение отработанного электролита происходит примерно в 1,5 раза быстрее по сравнению с примером 1.

Пример 3. Условия проведения опыта аналогичны таковым в примере 2, за исключением того что взяли 40 кг твердого отработанного электролита. Массовое отношение KCl/MgCl2 в реакционной смеси составляет 0,87. Получили 108,5 кг карналлита, содержащего, мас.%: MgCl2 - 29,4; KCl - 26,0; NaCl - 8,9; Н2О - 34,6; примеси - 1,1. В процессе упаривания и сушки выделилось 26,5 кг водяного пара, который направили на нагрев свежих порций отработанного электролита. Результаты рентгенофазового анализа показывают присутствие в продукте большого количества свободных фаз хлористого калия и натрия, количество фазы карналлита снижено.

Пример 4. 100 кг концентрированного хлормагниевого раствора, содержащего, мас.%: MgCl2 - 31,9; KCl - 1,0; NaCI - 1,0; Н2O - 66,1 смешали с 37 кг твердого отработанного электролита магниевых электролизеров с крупностью частиц 0,315 мм и следующим составом, мас.%: MgCl2 - 3,7; KCl - 69,8; NaCl - 21,8; примеси - 1,7. Массовое отношение KCl/MgCl2 в реакционной смеси составляет 0,81. При постоянном перемешивании смесь нагревают до 130°С. Упаривание и сушка ведется до содержания 6 молей кристаллизационной воды на 1 моль KCl·MgCl2. Получили 108,3 кг карналлита, содержащего, мас.%: MgCl2 - 30,7; KCl - 24,7; NaCl - 8,1; H2O - 35,9; примеси - 0,5. В процессе упаривания и сушки выделилось 25,3 кг водяного пара, который направили на нагрев свежих порций отработанного электролита.

Таблица Результаты рентгенофазового анализа по основным фазам продукта, мас.%. Пример/Фаза Карналлит (KCl·MgCl2·6H2O) Бишофит (MgCl2·6H2O) Хлористый калий (KCl) Хлористый натрий (NaCl) 1 80 5 4 6 2 78 9 1 7 3 76 3 7 10 4 85 2 2 8

Видно, что при отношении KCl:MgCl2 менее 0,78 (пример 2) в продукте наблюдается повышенное содержание бишофита. При отношении KCl:MgCl2 больше 0,83 (пример 3) в карналлите содержится повышенное содержание хлоридов калия и натрия. Максимальный выход карналлита и его качество получены в примере 4 при отношении KCl:MgCl2, равном 0,81, что соответствует середине рекомендуемого интервала 0,78-0,83.

Похожие патенты RU2473467C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАРНАЛЛИТА 2012
  • Ширев Михаил Юрьевич
  • Лебедев Владимир Александрович
RU2532433C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРНАЛЛИТА ИЗ ХЛОРМАГНИЕВЫХ РАСТВОРОВ 1999
  • Щелконогов А.А.
  • Детков П.Г.
  • Мальцев Н.А.
  • Тетерин В.В.
  • Ряпосов Ю.А.
  • Гулякин А.И.
  • Мельников Л.В.
  • Сабуров Л.Н.
  • Щелконогов М.А.
  • Киселев В.А.
  • Комков В.В.
RU2182559C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАРНАЛЛИТА ДЛЯ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ И ХЛОРА 2007
  • Шундиков Николай Александрович
  • Тетерин Валерий Владимирович
  • Артеев Андрей Иванович
  • Михайлов Эдуард Федорович
  • Колесников Валерий Афанасьевич
  • Елин Сергей Михайлович
RU2367602C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАРНАЛЛИТА 2004
  • Щелконогов А.А.
  • Фрейдлина Р.Г.
  • Гулякин А.И.
  • Щелконогов М.А.
  • Сабуров Л.Н.
RU2262483C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ХЛОРМАГНИЕВОГО СЫРЬЯ К ПРОЦЕССУ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ И ХЛОРА 2008
  • Колесников Валерий Афанасьевич
  • Шундиков Николай Александрович
  • Тетерин Валерий Владимирович
  • Михайлов Эдуард Федорович
  • Елин Сергей Михайлович
RU2376393C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ ИЗ ЗОЛЫ ОТ СЖИГАНИЯ БУРЫХ УГЛЕЙ 2005
  • Фрейдлина Руфина Григорьевна
  • Овчинникова Надежда Борисовна
  • Язев Владимир Дмитриевич
  • Гулякин Александр Илларионович
  • Сабуров Лев Николаевич
  • Дудина Марина Владимировна
RU2302474C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАРНАЛЛИТА 2005
  • Язев Владимир Дмитриевич
  • Фрейдлина Руфина Григорьевна
  • Сабуров Лев Николаевич
  • Гулякин Александр Илларионович
  • Овчинникова Надежда Борисовна
RU2299855C2
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 ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ 1999
  • Резников И.Л.(Ru)
  • Щеголев В.И.(Ru)
  • Абрамова Л.Н.(Ru)
RU2158787C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ ИЗ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАРНАЛЛИТА 2001
  • Фрейдлина Р.Г.
  • Тетерин В.В.
  • Сабуров Л.Н.
  • Гулякин А.И.
  • Скородумов В.А.
RU2218452C2

Реферат патента 2013 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАРНАЛЛИТА

Изобретение относится к способу получения карналлита из хлормагниевых растворов. Способ включает их очистку и концентрирование, смешение с твердым калийхлорсодержащим отработанным электролитом. После смешения проводят обезвоживание путем нагрева смеси до содержания кристаллизационной воды 2-6 молей на 1 моль KCl·MgCl2 с выделением отходящих газов из зоны нагрева. Перед смешением отработанный электролит нагревают выделенными из зоны нагрева газами. При этом массовое отношение хлорида калия к хлориду магния в смеси поддерживают 0,78-0,83, а крупность отработанного электролита составляет менее 0,315 мм. Техническим результатом является упрощение и интенсификация процесса, повышение качества синтетического карналлита и снижение энергозатрат. 1 табл., 4 пр.

Формула изобретения RU 2 473 467 C1

Способ получения карналлита из хлормагниевых растворов, включающий их очистку и концентрирование, смешение с твердым калийхлорсодержащим отработанным электролитом, обезвоживание путем нагрева смеси до содержания кристаллизационной воды 2-6 молей на 1 моль KCl·MgCl2 с выделением отходящих газов из зоны нагрева, отличающийся тем, что перед смешением отработанный электролит нагревают выделенными из зоны нагрева газами, причем массовое отношение хлорида калия к хлориду магния в смеси поддерживают 0,78-0,83, при этом используют отработанный электролит крупностью менее 0,315 мм.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2473467C1

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ОБЛИЦОВОЧНОГО РУКАВА НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ ТРУБОПРОВОДА И ПОКРЫТИЕ, ПОЛУЧЕННОЕ ЭТИМ СПОСОБОМ 2001
  • Храменков С.В.
  • Загорский В.А.
  • Павлов Е.П.
  • Лоскутова Л.Н.
RU2182999C1
СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ХЛОРМАГНИЕВЫХ СОЛЕЙ 2002
  • Агалаков В.В.
  • Потеха С.И.
  • Батенев Б.Е.
  • Дубровин А.В.
  • Михайлов Э.Ф.
RU2223348C1
US 4563339 А, 07.01.1986
US 3067006 А, 04.12.1962
GB1478864 А, 06.07.1977
ZA 9503916 А, 16.01.1996
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЫТЬЯ ТРАНШЕЙ 0
  • В. Д. Таран, В. И. Минаев А. И. Лисивен
SU279470A1

RU 2 473 467 C1

Авторы

Лебедев Владимир Александрович

Ширев Михаил Юрьевич

Даты

2013-01-27Публикация

2011-05-20Подача