СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРНАЛЛИТА Советский патент 1996 года по МПК C01F5/30 

Изобретение относится к способам получения обогащенного карналлита и может быть использовано при производстве исходного сырья для получения магния и хлора.

Целью изобретения является снижение вредных выбросов хлористого водорода, увеличение извлечения хлорида магния, повышение производительности печи за счет уменьшения содержания хлорида магния в маточном растворе при одновременном уменьшении холодного разложения кристаллов карналлита.

Указанная цель достигается тем, что в способе получения солевой суспензии, содержащей карналлит, включающем кристаллизацию, сгущение солевой суспензии и фильтрацию ее на центрифуге с отделением кристаллизата от маточного карналлитового раствора и возвратом последнего в процесс, отфильтрованный кристаллизат промывают раствором, содержащим хлорид кальция, полученную жидкую фазу отделяют от кристаллизата и возвращают в процесс. Количество раствора, подаваемого на промывку, составляет 6,0 18,0% от массы отфильтрованного кристаллизата, а разность между содержаниями хлорида кальция в подаваемом на промывку растворе и в маточном карналлитовом растворе составляет 6,0 35,0 мас.

При этом задача решается не связыванием бишофита в карналлит, а путем вытеснения маточного хлормагниевого раствора, пропитывающего кристаллизат, промывкой последнего раствором хлорида кальция. Заявляемые параметры выбраны таким образом, чтобы максимально снизить содержание хлорида магния в пропитывающем кристаллизат растворе и одновременно уменьшить холодное разложение карналлита без существенного увеличения расхода хлорида кальция, удельных грузопотоков, а также изменения других показателей, снижающих эффективность заявляемого способа.

Как известно, холодное разложение карналлита неизбежно при его обработке (промывке) водой или оборотными щелоками. Процесс холодного разложения мелких кристаллов карналлита идет быстро (минуты) и является основой используемых в промышленности способов получения хлорида калия через карналлит.

Результаты наших лабораторных исследований показали, что при разности между содержаниями хлорида кальция в подаваемом на промывку растворе и в маточном карналлитовом растворе 6,0 мас. содержание хлорида магния в пропитывающем кристаллизат растворе практически не уменьшается. Это происходит потому, что при небольшой концентрации хлорида кальция в растворе, подаваемом на промывку и замещающем пропитывающий кристаллизат маточный раствор, интенсивно идет процесс холодного разложения карналлита с выделением твердого хлорида калия и повышением концентрации хлорида магния в жидкой фазе. В результате перехода хлорида магния из кристаллов карналлита в жидкую фазу снижения степени гидролиза при обезвоживании не происходит. Эффективность промывки в этом случае сводится к нулю.

С увеличением содержания CaCl₂ концентрация MgCl₂ в жидкой фазе, равновесной с карналлитом, и соответственно степень холодного разложения последнего уменьшается. В связи с этим степень гидролиза карналлита при его обезвоживании снижается.

При разности между содеpжаниями хлорида кальция в подаваемом на промывку растворе и в маточном карналлитовом растворе более 35,0 мас. гидролиз карналлита снижается незначительно, а удельный расход хлорида кальция существенно возрастает. Кроме того, из-за повышения вязкости промывочного раствора количество жидкой фазы, пропитывающей кристаллизат, будет возрастать, а при ее сушке будут образовываться содержащие хлорид кальция плавкие кристаллогидраты сложного состава. Все это существенно осложнит обезвоживание карналлита в печи (увеличение числа остановок на чистку и увеличение продолжительности каждой остановки при сплошных заплавлениях решетки).

Если количество раствора, подаваемого на промывку, будет менее 6,0% от массы отфильтрованного кристаллизата, то эффект промывки резко уменьшится и существенного снижения содержания свободного хлорида магния в пропитывающем растворе не произойдет, соответственно не снизится существенно и гидролиз хлорида магния при обезвоживании.

Увеличение количества раствора, подаваемого на промывку, до более 18,0% от массы отфильтрованного кристаллизата не приведет к дальнейшему снижению степени гидролиза, поскольку уже при этих количествах эффективность промывки, т.е. замещение маточного карналлитового раствора на раствор, используемый для промывки, составляет 85 90% А грузопотоки, расход хлорида кальция и расход топлива на выпарку дополнительно введенной с промывочным раствором воды существенно возрастут.

На чертеже изображена технологическая схема получения карналлита по предложенному способу.

Способ осуществляют следующим образом. Исходный хлормагниевый или маточный раствор выпаривают в многоступенчатых испарительно-кристаллизационных установках с отделением побочных солей, обессульфачивают полученный хлормагниевый раствор в аппарате с мешалкой 2, отделяют фильтрацией гипс и другие твердые частицы. Осветленный хлормагниевый раствор выпаривают в аппаратах 4 погружного горения, удаляя требуемое по балансу количество воды. После выпарки раствор в аппарате с мешалкой 5 смешивают с суспензиями хлорида калия и отработанного электролита, осуществляя синтез карналлита. Суспензии готовят на маточном карналлитовом растворе в аппаратах с мешалками 6. Затем известными способами проводят кристаллизацию в аппарате 7. Суспензию сгущают в сгустителе 8 и подают на центрифугирование, например, в аппараты типа ФГП 9. Маточный карналлитовый раствор после сгущения суспензии возвращают в процесс. При этом часть раствора используют на переделе обессульфачивания, а часть для приготовления суспензий хлорида калия и отработанного электролита.

Карналлитовую суспензию промывают на той же центрифуге 9 раствором CaCl₂, количество которого составляет 6 18% от массы отфильтрованного кристаллизата. Концентрацию CaCl₂ выбирают таким образом, чтобы разность между содержаниями хлорида кальция в подаваемом на промывку растворе и в маточном карналлитовом растворе составляла 6 35 мас. В результате промывки маточный хлормагниевый раствор, пропитывающий кристаллизат, почти полностью (80 90%) замещается на раствор хлорида кальция.

Содержащий мелкие кристаллы карналлита фильтрат, после центрифугирования и промывки, подают в качестве затравки на синтез или кристаллизацию карналлита. При подаче на синтез фильтрат используют для приготовления суспензий или растворов хлорида калия и отработанного электролита.

Отфильтрованный кристаллизат (синтетический карналлит) направляют на передел обезвоживания в печь КС 10.

Примеры осуществления способа. Для синтеза карналлита в 100,0 т очищенного и упаренного известным способом хлормагниевого раствора, содержащего мас. MgCl₂ 23,9; KCl 3,1; NaCl 1,8; CaCl₂ 3,3; H₂O остальное, вводят 10,5 т отработанного электролита, содержащего, мас. MaCl₂ 4,7; KCl 69,0; NaCl 21,0; CaCl₂ 5,3, 3,6 т технического хлорида калия, содержащего мас. KCl 95,0; NaCl 5,0, и 60,0 т маточного карналлитового раствора, содержащего, мас. MgCl₂ 21,3; KCl 3,1; NaCl 1,0; CaCl₂ 9,0; H₂О остальное. При этом хлорид калия и отработанный электролит вводят в виде суспензий на маточном карналлитовом растворе из сгустителя или на фильтрате из центрифуг. Смесь, содержащую мас. MgCl₂ 20,8; KCl 8,7; NaCl 2,7; CaCl₂ 5,9; H₂O - остальное, перемешивают в течение 40 мин для синтеза карналлита и направляют в многоступенчатую вакуум-кристаллизационную установку для получения суспензии карналлита. При этом идет дополнительное испарение 22,1 т воды из раствора.

Суспензию сгущают, возвращают в процесс осветленный маточный карналлитовый раствор приведенного выше состава и направляют сгущенную часть суспензии на центрифугирование, например, в фильтрующие горизонтальные центрифуги типа 1/2 ФГП 121К-03. Отфильтрованный кристаллизат, содержащий, мас. MgCl₂ 30,2; KCl 24,2; NaCl 7,5; CaCl₂ 0,9; H₂O - остальное, промывают на центрифуге раствором, содержащим 26 мас. CaCl₂. Количество раствора, подаваемого на промывку, составляет 4,9 т, т.е. 10% от массы отфильтрованного кристаллизата, а разность между содержаниями СaCl₂ в подаваемом на промывку растворе и в маточном карналлитовом растворе составляет 17 мас. Фильтраты от центрифугирования сгущенной суспензии и от промывки кристаллизата, имеющие тот же состав, что и маточный карналлитовый раствор, возвращают в процессе.

В результате получают 49,0 т промытого кристаллизата, который содержит, мас. MgCl₂ 29,0; KCl 25,0; NaCl 7,6; CaCl₂ 1,9; H₂O - остальное, и 108,0 т маточного карналлитового раствора (в том числе фильтратов от центрифугирования и промывки). Из этого количества 48,0 т маточного карналлитового раствора возвращают в голову процесса на стадию обессульфачивания исходных растворов, а оставшиеся 60,0 т направляют на синтез карналлита в виде суспензии с отработанным электролитом и хлоридом калия.

Параметры и показатели для описанного выше (пример 3) и других примеров осуществления предлагаемого способа приведены в таблице. ТТТ1 ТТТ2 ЫЫЫ1

Способ получения карналлита для производства магния и хлора при снижении вредных выбросов хлористого водорода, увеличении извлечения хлорида магния и повышении производительности печи. Получение ведут кристаллизацией и сгущением солевой суспензии, фильтрацией ее на центрифуге с отделением кристаллизата от маточного раствора и возвратом последнего в процесс. Кристаллизат промывают раствором хлорида кальция в количестве 6 - 18% от массы отфильтрованного кристаллизата, полученную жидкую фазу отделяют от кристаллизата и возвращают в процесс, а разность между содержанием хлорида кальция в подаваемом на промывку растворе и в маточном растворе составляет 6 - 35% по массе. 1 ил., 1 табл.

Способ получения карналлита, включающий кристаллизацию карналлита, сгущение полученной солевой суспензии и фильтрацию ее на центрифуге с отделением кристаллизата от маточного карналлитового раствора и возвратом последнего в процесс, отличающийся тем, что, с целью снижения вредных выбросов хлористого водорода и увеличения извлечения хлорида магния при обезвоживания кристаллизата, последний промывают раствором хлорида кальция, подаваемым в количестве от 6 до 18% от массы отфильтрованного кристаллизата, а разность между содержанием хлорида кальция в подаваемом на промывку растворе и в маточном карналлитовом растворе составляет от 6 до 35% по массе хлорида кальция.