RU2302474C2 - Способ получения магния из золы от сжигания бурых углей - Google Patents
Способ получения магния из золы от сжигания бурых углей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2302474C2 RU2302474C2 RU2005124797A RU2005124797A RU2302474C2 RU 2302474 C2 RU2302474 C2 RU 2302474C2 RU 2005124797 A RU2005124797 A RU 2005124797A RU 2005124797 A RU2005124797 A RU 2005124797A RU 2302474 C2 RU2302474 C2 RU 2302474C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnesium
- ash
- carnallite
- solution
- temperature
- Prior art date
Links
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 title claims abstract description 48
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000003077 lignite Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 10
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 38
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 28
- PALNZFJYSCMLBK-UHFFFAOYSA-K magnesium;potassium;trichloride;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[K+] PALNZFJYSCMLBK-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 28
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 26
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 235000011147 magnesium chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 15
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 15
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 14
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052599 brucite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 claims abstract description 11
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 15
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 12
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 8
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 43
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 9
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N Manganese(2+) Chemical class [Mn+2] WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 244000309464 bull Species 0.000 description 4
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical class [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012320 chlorinating reagent Substances 0.000 description 3
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 3
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Chemical class 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Chemical class 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FOSCDBCOYQJHPN-UHFFFAOYSA-M Cl[Mg] Chemical compound Cl[Mg] FOSCDBCOYQJHPN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical class [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101100496858 Mus musculus Colec12 gene Proteins 0.000 description 2
- 229910019093 NaOCl Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZNMXOKPQPNMY-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Cl] Chemical compound [Mg].[Cl] QGZNMXOKPQPNMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 2
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- VLNHDKDBGWXJEE-GYHUNEDQSA-N 5'-guanidinonaltrindole Chemical compound N1([C@@H]2CC=3C4=C(C(=CC=3)O)O[C@H]3C=5NC6=CC=C(C=C6C=5C[C@]2(O)[C@]34CC1)NC(=N)N)CC1CC1 VLNHDKDBGWXJEE-GYHUNEDQSA-N 0.000 description 1
- 101100291030 Arabidopsis thaliana GNTI gene Proteins 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical class [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 241000566137 Sagittarius Species 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- YHEXKWUITOMBRK-UHFFFAOYSA-N [Ca].OO Chemical compound [Ca].OO YHEXKWUITOMBRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- ZFXVRMSLJDYJCH-UHFFFAOYSA-N calcium magnesium Chemical compound [Mg].[Ca] ZFXVRMSLJDYJCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910001710 laterite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011504 laterite Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 150000002681 magnesium compounds Chemical class 0.000 description 1
- DHRRIBDTHFBPNG-UHFFFAOYSA-L magnesium dichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[Cl-].[Cl-] DHRRIBDTHFBPNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- -1 serpentinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии получения магния электролизом безводных хлоридов и может быть использовано для утилизации золы от сжигания бурых углей на электростанциях. Золу от сжигания бурых углей выщелачивают в две стадии. На первой стадии выщелачивание осуществляют водой с добавлением соляной кислоты до рН~8,0, при соотношении Т:Ж=1:8-10, при температуре 20°С. На второй стадии - 15-20%-ной соляной кислотой при температуре 60-100°С в течение 0,5 ч. Хлормагниевый раствор очищают от примесей каустическим магнезитом и/или бруситом ступенчато: сначала до рН 3,5-4,5, затем вводят гипохлорит натрия и снова каустический магнезит до рН 6,0-6,5. Каустический магнезит вводят в твердом виде или в виде суспензии. Очищенный хлормагниевый раствор упаривают до 400-450 г/дм3 MgCl2 и очищают от соединений кальция обработкой сульфатом магния, взятом в количестве Са+2:SO4 -2=1:0,9. Синтез карналлита осуществляют при 110-115°С путем растворения отработанного электролита и/или хлорида калия в растворе хлорида магния с образованием карналлита, его кристаллизации, обезвоживания с дозировкой хлорида натрия в готовый продукт не менее 12% и его электролиза с получением магния, хлора и отработанного электролита. Техническим результатом является расширение сырьевой базы, снижение затрат при получении дополнительных продуктов с улучшением экологической окружающей среды. 6 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к технологии получения магния и может быть использовано для утилизации золы от сжигания бурых углей с получением различных товарных продуктов.
Потребность магния возрастает с каждым годом. В 2004 г. произведено 410000 т магния, к 2010 г. потребность возрастет до 500000 т Mg.
В настоящее время основным сырьем для получения магния служит природный карналлит /1, 2/. Известны способы получения магния из магнезита, серпентинита, брусита, доломита и др. минералов /3-7/. Содержание магния в них колеблется от 8 до 36%. Содержание магния в золе от сжигания бурых углей составляет 10-12%, что дает основание использовать ее в качестве сырья для получения магния.
Все известные способы получения магния из рудных минералов включают следующие стадии:
- выщелачивание руды минеральной кислотой;
- очистку получаемых растворов от примесей;
- получение соединений магния (карналлит, хлорид магния и др.);
- обезвоживание полученных солей;
- электролиз безводных солей.
Основным недостатком рассмотренных способов является то, что сырье для получения магния представлено рудными минералами, добыча которых связана со значительными затратами. Кроме того, при использовании в качестве сырья для получения магния, хлорида магния возникают трудности при его обезвоживании. При обезвоживании гидрата хлорида магния в расплаве степень его гидролиза значительно выше, чем при обезвоживании карналлита. В связи с этим требуется хорошее перемешивание расплава с подачей хлорирующего агента (хлороводорода), что в свою очередь приведет к усложнению конструкции аппаратов обезвоживания. При проведении электролиза безводного хлорида магния для исключения гидролиза возникает необходимость использования герметичного электролизера и специального загрузочного устройства.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ производства магния из оксидно-хлоридного сырья /8/ - ПРОТОТИП.
Сущность способа заключается в следующем. Магний выщелачивают из оксидного сырья с получением хлормагниевого раствора. Затем его подвергают очистке и концентрированию. Концентрированный раствор смешивают с безводным отработанным электролитом в соотношении KCl:MgCl2=0,5:1,0, смесь обезвоживают с использованием хлорирующего агента и направляют на электролиз для получения магния и хлора, а отработанный электролит возвращают в голову процесса подготовки хлормагниевого сырья для электролиза.
Основными недостатками данного способа являются:
- использование в качестве сырья рудных материалов: серпентинита, брусита и/или магнезита;
- синтез карналлита ведут смешением раствора хлорида магния и отработанного электролита при температуре до 150°С с одновременной упаркой растворов. При этом наряду с образованием карналлита остаются свободные соли хлоридов или калия, или магния. Полученная смесь при обезвоживании имеет более высокую степень гидролиза;
- очистку растворов хлорида магния осуществляют бруситом крупностью менее 1 мм. При использовании брусита такой крупности возрастают его потери с осадком гидроксидов металлов и не происходит полной очистки раствора от соединений железа (II) и марганца (II).
Предлагаемое техническое решение направлено на решение задачи, заключающейся в расширении сырьевой базы, снижении затрат на получение магния, получении дополнительных товарных продуктов с улучшением экологии окружающей среды.
Технический результат достигается следующим образом. Золу от сжигания бурых углей выщелачивают с получением раствора хлорида магния, из которого удаляют примеси, концентрируют, очищают от соединений кальция и используют для синтеза карналлита путем конверсии с отработанным электролитом магниевых электролизеров и/или хлористым калием. Обезвоживание синтетического карналлита осуществляют с дозировкой в карналлит хлорида натрия.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующей совокупности существенных признаков:
- выщелачивание магния из золы в две стадии;
- очистка растворов от примесей нейтрализацией каустическим магнезитом и/или бруситом до рН 6,0-6,5;
- концентрирование растворов и очистка их от соединений кальция.
Отличительными признаками предлагаемого способа являются следующие.
- Выщелачивание золы на 1-й стадии осуществляют водой при Ж:Т=8-10:1 с добавлением соляной кислоты до рН~8,0, на 2-й стадии - соляной кислотой концентрацией 15-20% мас. при температуре 60-100°С в течение 0,5 ч и рН не менее 0,5.
- Очистку хлормагниевых растворов от примесей каустическим магнезитом и/или бруситом осуществляют ступенчато, сначала до рН 3,5-4,5, затем вводят гипохлорит натрия для окисления железа (II) и марганца (II) и далее каустический магнезит до рН 6,0-6,5 при температуре 60-80°С. Очищенный раствор упаривают до концентрации 400-450 г/дм3 MgCl2 и подвергают очистке от соединений кальция сульфатом магния, взятом в соотношении Са+2:SO4 -2=1:0,9. В качестве сульфата магния используют суспензию, полученную обработкой каустического магнезита серной кислотой.
Синтез карналлита осуществляют при температуре 110-115°С путем растворения хлорида калия в растворе хлорида магния с образованием карналлита и его кристаллизации. В качестве хлорида калия используют отработанный электролит магниевых электролизеров и/или хлорид калия. Обезвоживание карналлита ведут с дозировкой хлорида натрия в готовый продукт не менее 12%. При электролизе безводного карналлита получают магний. Хлор и отработанный электролит возвращают на стадию получения сырья для электролиза.
При прочих равных условиях вышеуказанный новый порядок выполнения действий, новые приемы их выполнения обеспечивают достижение технического результата при осуществлении изобретения, который заключается в следующем:
- расширение сырьевой базы и снижение затрат на получение магния за счет вовлечения в производство неутилизированных отходов, образующихся на электростанциях при сжигании бурых углей;
- получение дополнительных товарных продуктов: железосодержащего концентрата, образующегося при очистке растворов от примесей; сульфата кальция (гипс), образующегося при очистке упаренных растворов от соединений кальция;
- улучшение экологии за счет утилизации и переработки отходов.
Экспериментально установлено, что при выщелачивании золы в две стадии на первой при рН~8 происходит отмывка от солей натрия, калия и частично кальция. Это позволяет в дальнейшем получать более концентрированные растворы по магнию и с низким содержанием кальция, для очистки от которого потребуется привлечение меньшего количества сульфата магния. При выщелачивании на 1-й стадии при рН<8,0 наблюдается выщелачивание магния, что приводит к его потерям. При выщелачивании без добавления соляной кислоты соединения кальция переходят в раствор в незначительной степени.
Экспериментально установлено, что максимальная степень извлечения магния (>95%) достигается при использовании 15-20% HCl, температуре процесса 60-100°С и времени выщелачивания 30 мин. При использовании кислоты <15% образуются разбавленные растворы, при дальнейшей переработке которых потребуется значительный расход тепла для их упаривания. Верхний предел концентрации HCl определяется тем, что в технологической схеме хлор при конверсии со стадии электролиза преобразуется в соляную кислоту концентрацией не более 20%. При выщелачивании золы при температуре <60°С скорость извлечения магния из золы невелика, продолжительность процесса составляет >1 ч. При введении золы в кислоту, подогретую до 60°С, температура поднимается до ~100°С за счет тепла протекающих реакций нейтрализации.
Экспериментально найдено, что при очистке хлормагниевых растворов от примесей каустическим магнезитом и/или бруситом даже до рН 6,0-6,5 не наблюдается очистки растворов от соединений марганца (II). Известно, что рН осаждения соединений марганца (IV) ниже, чем марганца (II). В растворе марганец находится в 2-валентном состоянии, поэтому его необходимо окислить до Mn (IV). Окислителем может быть хлор, гипохлорит натрия, кальция перекись водорода. Наиболее приемлемым является гипохлорит натрия, образующийся в производстве на газоочистных сооружениях при очистке отходящих газов от хлора. При введении гипохлорита натрия в кислый раствор будет выделяться хлор по реакции
HCl+NaOCl→Cl2↑+NaOH.
Поэтому раствор сначала обрабатывают каустическим магнезитом до рН 3,5-4,5, затем вводят гипохлорит натрия и снова каустический магнезит до рН 6,0-6,5 при температуре 60-80°С.
Для очистки хлормагниевых растворов от соединений кальция перед синтезом карналлита целесообразно упарить их до концентрации 400-450 г/дм3 MgCl2 и обработать сульфатом магния, взятом в соотношении Ca+2:SO4 -2=1:0,9. Известно, что растворимость сульфата кальция в значительной мере зависит от концентрации раствора хлорида магния. Чем выше концентрация MgCl2, тем меньше растворимость CaSO4 и тем ниже остаточная концентрация ионов Са+2 и SO4 -2 в растворе. Экспериментальные данные по очистке раствора приведены в таблице.
| Плотность раствора, г/см3 | Концентрация, г/дм3 | |
| MgCl2 | SO4 -2 | |
| 1,320 | 373 | 0,37 |
| 1,335 | 416 | 0,15 |
| 1,342 | 427 | 0,06 |
Наши исследования показали, что при синтезе карналлита из очищенного упаренного раствора MgCl2, отработанного электролита и/или хлорида калия получаемый карналлит не содержит свободных хлоридов калия и магния, что улучшает условия его обезвоживания, приводит к снижению затрат хлорирующего агента и уменьшению степени гидролиза. Обезвоживание карналлита осуществляется с дозировкой в карналлит хлорида натрия при его содержании в готовом продукте не ниже 12%. Такое содержание хлорида натрия определяется улучшением физико-химических характеристик рабочего электролита магниевых электролизеров (температура плавления, электропроводность, вязкость солевого расплава), что положительно отражается на технических показателях электролиза карналлита (повышается выход по току и снижается удельный расход электроэнергии). Кроме того, дозировка NaCl при обезвоживании карналлита повышает качество расплава по твердым взвесям за счет снижения вязкости расплава.
Пример
1 кг золы состава, % мас: 19,9 MgO; 24,9 СаО; 0,32 К2О; 4,45 Na2O; 12,5 Fe2O3; 2,3 Al2О3; 0,17 MnO; 23 SO4 -2; 0,04 NiO; 0,38 Sr; 4,9 SiO2; 0,8 С; 0,3 H2O; 6,5 п.п.п обработали при температуре 20°С водой при Ж:Т=10:1 с добавлением 15% HCl в количестве 250 мл до рН 8,4. При этом получили 953 г осадка состава, % мас: 21 MgO; 19,5 СаО; 13,1 Fe2O3; 2,1 Al2О3; 0,04 К2О; 0,13 Na2O; 22,5 SO4 -2; 0,04 NiO; 0,17 MnO; 1,5 Cl′; 2,3 H2O; 15,6 п.п.п. Степень извлечения компонентов составила, %: Mg - 0,38; Са - 25,3; Fe - 0; Al - 0,17; К - 87; Na - 97; Mn - 0,23; Ni - 2; SO4 -2 - 6,7. Полученный осадок обработали 20%-ной соляной кислотой, взятой в количестве 3,7 дм3. Осадок загрузили при 50°С, в процессе выщелачивания температура поднялась до 100°С. Продолжительность выщелачивания - 0,5 ч. Получено 3,5 дм3 хлормагниевого раствора плотностью 1,216 г/см3 следующего состава, г/дм3: 125 MgCl2; 60 CaCl2; 55 FeCl3; 12,8 AlCl3; 0,17 KCl; 2,1 NaCl; 0,78 MnCl2; 0,22 NiCl2; 0,6 SrCl2; 30 HCl. Степень извлечения компонентов из золы в раствор составила, %: Mg - 98,5; Са - 60; Fe - 79,9; А1 - 76,2; Mn - 92; Ni - 88; Sr - 37,4.
Очистку хлормагниевого раствора осуществляли каустическим магнезитом, который вводили в раствор в твердом виде при температуре 80°С. Сначала добавили 137 г, что составило 70% от необходимого количества до рН~4,0, затем 47 мл гипохлорита натрия с концентрацией 65,9 г/дм3 NaOCl для окисления Mn (II) до Mn (IV), затем 58,4 г каустического магнезита до рН~6,5.
После фильтрования пульпы получено 3,2 дм3 очищенного раствора с концентрацией, г/дм3: 220 MgCl2; 42,4 CaCl2; 4 NaCl; 0,02 KCl; 0,1 SrCl2; 0,0002 Fe; 0,75 SO4 -2; 0,0003 Mn; 0,0001 Ni; <0,005 Al. Степень очистки растворов составила, %: Fe≈100%; Mn - 99,95; Sr - 40; Ni - 97,1; Al - 99,6; HCl - 100.
Получено также 1055 г влажного осадка гидроксидов металлов, после промывки, сушки и прокалки данного осадка образовалось 137 г железосодержащего концентрата с содержанием 82,8% Fe2O3.
Очищенный раствор упарили до концентрации ~ 400-450 г/дм3 MgCl2. Концентрация хлорида кальция увеличилась до 76-86 г/дм3. В упаренный раствор (1,83 дм3) ввели 275 г MgSO4·7H2O, выдержали 0,5 ч при температуре 90°С. Выпавший осадок CaSO4·2H2O отделили от раствора. В этих условиях степень очистки раствора от соединений кальция составила 87,8%. Хлормагниевый раствор, содержащий, г/дм3: 416 MgCl2; 9,7-13 CaCl2; 0,15-0,06 SO4 -2, использовали для синтеза карналлита. При этом после промывки получено 180-185 г гипса состава, % мас: 24,2 Са; 57,5 SO4 -2; 17,6 кристаллизационной воды; 0,5 свободной воды; 0,1 Mg; 0,01 К; 0,04 Na; 0,06 Cl′. Содержание основного вещества - гипса составило 95-99%, который может быть использован в стройиндустрии для производства вяжущих и цемента.
1,6 дм3 очищенного хлормагниевого раствора плотностью 1,31-1,33 г/см3 смешали с измельченным отработанным электролитом магниевых электролизеров, взятом в количестве 120 г, при температуре 110-115°С в реакторе-мешалке. Затем на центрифуге отделили нерастворимый остаток. Раствор охладили до 40-45°С в течение 3 ч при постоянном перемешивании. При этом из раствора выпали кристаллы карналлита в количестве 300 г, которые отделили от маточного раствора, состава, г/дм3: 411-415 MgCl2; 20-25 CaCl2; 0,05 SO4 -2; 4,3 NaCl; 1,5 KCl; возвращаемого на стадию синтеза карналлита или, если это необходимо, на стадию очистки от соединений кальция.
Карналлит, содержащий, % мас: 32,3 MgCl2; 23,1 KCl; 0,3 CaCl2; 3,5 NaCl; 40,8 Н2О; 0,001 Fe; 0,001 Mn; 0,01 Al; 0,01 SO4 -2; 0,0003 Si; 0,007 Sr; обезвоживали до получения расплава с дозировкой хлорида натрия при его содержании в готовом продукте не менее 12% NaCl. Полученный расплав залили в электролизер для получения магния, хлора и отработанного электролита.
Таким образом, предлагаемый способ получения магния из золы от сжигания бурых углей позволяет расширить сырьевую базу и снизить затраты на получение магния в результате вовлечения в производство неутилизируемых отходов, улучшить экологию и получить экономический эффект за счет предотвращенного экологического ущерба и дополнительного выпуска товарных продуктов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Стрелец Х.Л., Тайц А.Ю., Гуляницкий B.C. Металлургия магния. М: ГНТИ, - 1960, 480 с.
2. Эйдензон М.А. Металлургия магния и других легких металлов. М.: Металлургия, 1974, 200 с.
3. Позин М.Е. Технология минеральных солей. Ч.1. Л.: Химия, 1974, 792 с.
4. Пат РФ 2237111, С25С 3/04. Способ получения магния из кремнийсодрежащих отходов. Опубл. Бюл. №27, 2004.
5. Пат РФ 2240369, С25С 3/04. Способ получения магния из кремнийсодержащих отходов. Опубл. Бюл. №32, 2004.
6. Пат. РФ 2244044, С25С 3/04. Способ получения магния из серпентинита. Опубл. Бюл. №1, 2004.
7. Пат. США 6692710, С01F 5/00. Способ получения магния выщелачиванием латерита. Опубл. 17.02.2004 (ИСМ, вып.048, №01/2001)
8. Пат. РФ 2118406, С25С 3/04. Способ получения магния из оксидно-хлоридного сырья. Опубл. Бюл. №24, 1998.
Claims (7)
1. Способ получения магния, включающий выщелачивание сырья соляной кислотой, отделение нерастворимого осадка, очистку раствора от примесей, отделение осадка гидроксидов металлов, синтез карналлита, его обезвоживание и электролиз с получением магния, хлора и отработанного электролита, отличающийся тем, что выщелачивание с использованием в качестве исходного сырья золы от сжигания бурых углей ведут в две стадии, при этом выщелачивание золы на первой стадии осуществляют водой при Ж:Т=8-10:1 с добавлением соляной кислоты до рН не более 8,0, а выщелачивание золы на второй стадии ведут соляной кислотой концентрацией 15-20 мас.% при температуре 60-100°С в течение 0,5 ч до рН не менее 0,5, очистку раствора от примесей проводят нейтрализацией каустическим магнезитом и/или бруситом ступенчато сначала до рН 3,5-4,5, затем вводят гипохлорит натрия и далее каустический магнезит или брусит до рН 6,0-6,5 при температуре 60-80°С.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каустический магнезит и/или брусит вводят в твердом виде или в виде суспензии.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед очисткой от соединений кальция хлормагниевый раствор упаривают до концентрации 400-450 г/дм3 MgCl2.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку хлормагниевого раствора от соединений кальция осуществляют сульфатом магния, взятом в соотношении Ca+2:SO4 -2=1:0,9.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве сульфата магния используют суспензию, полученную обработкой каустического магнезита или брусита серной кислотой.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что синтез карналлита ведут при температуре 110-115°С путем растворения хлорида калия в растворе хлорида магния с образованием карналлита, его кристаллизации, обезвоживания с дозировкой хлорида натрия в готовый продукт не менее 12% и его электролиза с получением магния, хлора и отработанного электролита.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве хлорида калия используют отработанный электролит магниевых электролизеров и/или хлорид калия.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005124797A RU2302474C2 (ru) | 2005-08-03 | 2005-08-03 | Способ получения магния из золы от сжигания бурых углей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005124797A RU2302474C2 (ru) | 2005-08-03 | 2005-08-03 | Способ получения магния из золы от сжигания бурых углей |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005124797A RU2005124797A (ru) | 2007-02-20 |
| RU2302474C2 true RU2302474C2 (ru) | 2007-07-10 |
Family
ID=37863062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005124797A RU2302474C2 (ru) | 2005-08-03 | 2005-08-03 | Способ получения магния из золы от сжигания бурых углей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2302474C2 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4518425A (en) * | 1983-12-20 | 1985-05-21 | University Of Waterloo | Production of magnesium metal |
| RU2118406C1 (ru) * | 1998-01-29 | 1998-08-27 | Анатолий Афанасьевич Шелконогов | Способ производства магния из оксидно-хлоридного сырья |
| RU2237111C1 (ru) * | 2003-06-24 | 2004-09-27 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Способ получения магния из кремнийсодержащих отходов |
| RU2240369C1 (ru) * | 2003-10-08 | 2004-11-20 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Способ получения магния из кремнийсодержащих отходов |
-
2005
- 2005-08-03 RU RU2005124797A patent/RU2302474C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4518425A (en) * | 1983-12-20 | 1985-05-21 | University Of Waterloo | Production of magnesium metal |
| RU2118406C1 (ru) * | 1998-01-29 | 1998-08-27 | Анатолий Афанасьевич Шелконогов | Способ производства магния из оксидно-хлоридного сырья |
| RU2237111C1 (ru) * | 2003-06-24 | 2004-09-27 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Способ получения магния из кремнийсодержащих отходов |
| RU2240369C1 (ru) * | 2003-10-08 | 2004-11-20 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Способ получения магния из кремнийсодержащих отходов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005124797A (ru) | 2007-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AP1355A (en) | A method for isolation and production of magnesium metal, magnesium chloride, magnesite and magnesium based products. | |
| Xiao et al. | Separation of aluminum and silica from coal gangue by elevated temperature acid leaching for the preparation of alumina and SiC | |
| KR102413985B1 (ko) | 순수한 마그네슘 금속을 제조하기 위한 습식야금 공정 및 다양한 부산물 | |
| CN106830030B (zh) | 一种利用铝灰安全高效生产砂状氧化铝的方法 | |
| JP5702453B2 (ja) | シリカ及びマグネシア抽出のためのスラグの処理方法 | |
| JP2012521945A (ja) | カイナイト混合塩及びアンモニアから、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム、水酸化マグネシウム、及び／又は酸化マグネシウムを同時生産するための方法 | |
| CN101519219A (zh) | 轻质碳酸镁制备工艺 | |
| CN102126734A (zh) | 一种菱镁矿除钙工艺 | |
| CN100594245C (zh) | 利用氯化物型盐湖提钾副产的氯化镁制备合成煅白的方法 | |
| RU98101014A (ru) | Способ производства магния из оксиднохлоридного сырья | |
| KR20070099669A (ko) | 산화마그네슘의 제조 방법 | |
| KR20000068137A (ko) | 무수 염화마그네슘의 제조 방법 | |
| CN109694092A (zh) | 一种含氯固废的综合治理方法 | |
| CN116497235A (zh) | 一种低锂黏土提锂的方法 | |
| RU2302474C2 (ru) | Способ получения магния из золы от сжигания бурых углей | |
| CN101374767A (zh) | 一种制备氧化镁的改进方法 | |
| RU2158787C2 (ru) | Способ получения магния | |
| CN110844987B (zh) | 一种利用碳酸锂废液处理纯碱废液的方法 | |
| RU2356836C1 (ru) | Способ комплексной переработки серпентинита | |
| RU2690820C1 (ru) | Способ получения кристаллогидратов хлоридов магния и кальция из отходов производств | |
| US1282222A (en) | Method of treating aluminous materials of high silica content. | |
| CN104671262A (zh) | 一种硼泥酸化法制得的轻质碳酸镁及其生产方法和用途 | |
| RU2456250C2 (ru) | Способ получения магнезиального вяжущего, способ получения затворителя магнезиального вяжущего | |
| WO2024040703A1 (zh) | 粗硫酸钠的资源化利用方法 | |
| RU2211869C2 (ru) | Способ получения магния из карбонатсодержащего сырья |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080804 |