RU2305067C1

RU2305067C1 - Method of preparation of the carnallite for electrolysis

Info

Publication number: RU2305067C1
Application number: RU2005137674/15A
Authority: RU
Inventors: Валерий Владимирович Тетерин (RU); Валерий Владимирович Тетерин; Николай Александрович Шундиков (RU); Николай Александрович Шундиков; Сергей Иванович Потеха (RU); Сергей Иванович Потеха; Иль Николаевич Бездол (RU); Илья Николаевич Бездоля; Борис Ефимович Батенев (RU); Борис Ефимович Батенев
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма"
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2007-08-27
Also published as: RU2005137674A

Abstract

FIELD: mining; methods of production of the enriched carnallite.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to the method of production of the enriched carnallite by its separation from the accompanying ores and impurities. The method of preparation of the carnallite for the electrolysis includes reduction of the carnallite ore, its air separation with partition of the carnallite and the halite, the two-stage dehydration of the carnallite. After reduction the carnallite ore is subjected to dressing within two stages in series: at first using the air separation in the furnaces of the fluidized layer at the temperature in the layer of 20-250°С and the gases speed in the layer of 1.5-7.0 m per second, then the produced carnallite is treated with the heavy suspension in the hydrocyclone. As the heavy suspension use the heavy brine of the potassium chloride with the density of 1.5-1.9 g/dm³. The invention allows to improve the quality and to increase extraction of the carnallite from the carnallite ore.

EFFECT: the invention allows to improve the quality of the extracted carnallite and to increase its extraction output from the carnallite ore.

2 cl

Description

Изобретение относится к технологии производства обогащенного карналлита путем его отделения от сопутствующих руд и примесей механической сепарацией карналлитовой руды.The invention relates to a technology for the production of enriched carnallite by separating it from associated ores and impurities by mechanical separation of carnallite ore.

Производство обогащенного карналлита для получения металлического магния и различных видов магнийсодержащих удобрений в настоящее время осуществляется из карналлитовых руд в виде KCl-MgCl₂-6H₂O, содержащих хлорид магния - 60-80%, галит - 18-38% и небольшое количество сернистых солей, сильвинита и водонерастворимых глинистых минералов.The production of enriched carnallite to produce metallic magnesium and various types of magnesium-containing fertilizers is currently carried out from carnallite ores in the form of KCl-MgCl ₂ -6H ₂ O, containing magnesium chloride - 60-80%, halite - 18-38% and a small amount of sulfur salts , sylvinite and water-insoluble clay minerals.

Известен способ получения карналлита (А.с. СССР 278654, опубл. 21.08.1970, бюл. 26), включающий подземную добычу руды, измельчение ее до крупности 5 мм, выщелачивание карналлита из руды при температуре 95-100°С, осветление полученных щелоков, вакуум-кристаллизацию обогащенного карналлита, обезвоживание его на центрифугах до содержания свободной влаги 3%, фильтрование галитового остатка, противоточную промывку глинисто-шламового продукта с последующим складированием его на шламохранилище.A known method of producing carnallite (AS USSR 278654, publ. 08.21.1970, bull. 26), including underground mining of ore, grinding it to a particle size of 5 mm, leaching of carnallite from ore at a temperature of 95-100 ° C, clarification of the obtained liquors vacuum crystallization of enriched carnallite, its dehydration in centrifuges to a free moisture content of 3%, filtering of the halite residue, countercurrent washing of the clay-slurry product with its subsequent storage in the sludge storage facility.

Недостатками данного способа являются большой расход воды и пара и необходимость применения дорогостоящего оборудования, что приводит к большим материальным затратам.The disadvantages of this method are the high consumption of water and steam and the need to use expensive equipment, which leads to high material costs.

Известен способ подготовки карналлита к электролизу (кн. Электролитическое получение магния. - Щеголев В.И., Лебедев О.А. - М.: Изд. дом «Руда и металлы», - 2002, - стр.33-36) по количеству общих признаков, принятый за ближайший аналог-прототип и включающий измельчение руды, воздушную сепарацию измельченной карналлитовой породы на отсадочных машинах. За счет разной плотности карналлита и галита (1,6 и 2,2 г/см³ соответственно) карналлит выносится из машины, а галит остается внизу. В результате воздушной сепарации из руды выделяется основная масса карналлита 80-85%, содержание хлорида магния в обогащенном продукте не превышает 29-30%. После этого карналлит направляют на двухстадийное обезвоживание.A known method of preparing carnallite for electrolysis (Prince. Electrolytic production of magnesium. - Schegolev VI, Lebedev OA - M .: Publishing house "Ore and metals", - 2002, - p. 33-36) by the number common features adopted for the closest prototype analogue and including ore grinding, air separation of crushed carnallite rock on jigging machines. Due to the different density of carnallite and halite (1.6 and 2.2 g / cm ^3, respectively), carnallite is taken out of the car, and halite remains below. As a result of air separation, the bulk of carnallite from 80-85% is released from the ore; the content of magnesium chloride in the enriched product does not exceed 29-30%. After this, carnallite is sent to a two-stage dehydration.

Известен и другой способ (см. там же) обогащения карналлитовой руды в тяжелой суспензии в гидроциклонах. Частицы карналлита выводятся с восходящими потоками жидкости через верхнее отверстие гидроциклона, а частицы галита попадают в нисходящий поток и уносятся через нижнее отверстие.There is another method (see ibid.) For the enrichment of carnallite ore in a heavy suspension in hydrocyclones. Carnallite particles are discharged with ascending fluid flows through the upper opening of the hydrocyclone, and halite particles enter the downward flow and are carried away through the lower hole.

Недостатком данных способов является то, что каждый из этих способов в отдельности позволяет отделять галит из карналлита, однако в карналлите содержится также большое количество примесей в виде сернокислых солей и глиноземсодержащих соединений, которые при раздельных методах обработки карналлита не позволяют очистить карналлит от примесей.The disadvantage of these methods is that each of these methods separately allows halite to be separated from carnallite, however, carnallite also contains a large amount of impurities in the form of sulfate salts and alumina compounds, which, with separate methods for processing carnallite, do not allow the carnallite to be cleared of impurities.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и заключается в повышении извлечения карналлита из карналлитовой руды выше 90% и в улучшении его качества за счет снижения содержания глинистых веществ (силикатных шламов).The technical result is aimed at eliminating the disadvantages of the prototype and is to increase the extraction of carnallite from carnallite ore above 90% and to improve its quality by reducing the content of clay substances (silicate sludge).

Технический результат достигается тем, что предложен способ подготовки карналлита к электролизу, включающий измельчение карналлитовой руды, воздушную сепарацию с разделением карналлита и галита, двухстадийное обезвоживание карналлита, новым является то, что после измельчения карналлитовую руду обогащают последовательно в две стадии, первоначально воздушной сепарацией в печах кипящего слоя при температуре в слое 20-250°С и скорости газов в слое 1,5-7,0 м в секунду, затем полученный карналлит обрабатывают тяжелой суспензией в гидроциклоне. Кроме того, в качестве тяжелой суспензии используют утяжеленный рассол хлорида калия плотностью 1,5-1,9 г/дм³.The technical result is achieved by the fact that the proposed method of preparing carnallite for electrolysis, including grinding of carnallite ore, air separation with separation of carnallite and halite, two-stage dehydration of carnallite, new is that after grinding carnallite ore is enriched sequentially in two stages, initially by air separation in furnaces fluidized bed at a temperature in the layer of 20-250 ° C and the gas velocity in the layer of 1.5-7.0 m per second, then the resulting carnallite is treated with a heavy suspension in a hydrocyclone. In addition, as a heavy suspension using a heavy brine of potassium chloride with a density of 1.5-1.9 g / DM ³ .

Последовательная обработка природной карналлитовой руды сначала в печи кипящего слоя воздушной сепарацией и затем в гидроциклоне в тяжелой суспензии, например в солевом рассоле хлорида калия, позволяет повысить степень извлечения карналлита, а также очистить карналлит от глинистых веществ (силикатных шламов), что повышает качество карналлита.The sequential processing of natural carnallite ore first in a fluidized bed furnace by air separation and then in a hydrocyclone in a heavy suspension, for example, in potassium chloride brine, allows to increase the degree of carnallite extraction, as well as to clear carnallite from clay substances (silicate sludge), which improves the quality of carnallite.

Проведение процесса воздушной сепарации в печи кипящего слоя и в температурном диапазоне 20-250°С повышает извлечение карналлита до 90%. При температуре ниже 20°С требуется предварительная подсушка дробленой руды, что усложняет технологическую схему. При температуре слоя выше 250°С происходит плавление карналлита на газораспределительной решетке печи кипящего слоя, что приводит к нарушению режима сепарации.Carrying out the air separation process in a fluidized bed furnace and in the temperature range of 20-250 ° C increases carnallite recovery up to 90%. At temperatures below 20 ° C, preliminary drying of crushed ore is required, which complicates the technological scheme. At a bed temperature above 250 ° C, carnallite melts on the gas distribution grid of a fluidized bed furnace, which leads to a violation of the separation mode.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе подготовки карналлита к электролизу.An analysis of the state of the art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, made it possible to establish that the applicant did not find a source characterized by features that are identical to all the essential features of the invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype as the closest in terms of the characteristics of the analogue made it possible to establish a set of significant distinctive features in relation to the applicant’s perceived technical result in the claimed method of preparing carnallite for electrolysis.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна"Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty"

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Хотя из прототипа известно применение воздушной сепарации и в тяжелой суспензии в гидроциклоне, но они предусматривают обогащение карналлитовой руды за счет отделения сопутствующей в руде породы - галита. Этими способами не предусмотрено отделение других примесей от карналлитовой руды. Заявленная совокупность признаков: последовательность операций и режимные параметры - позволяют значительно снизить содержание в карналлитовой руде как галита, так и других примесей - глинистых частиц.To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. Although it is known from the prototype that air separation is also used in a heavy suspension in a hydrocyclone, they provide for the enrichment of carnallite ore by separation of the halite associated with the ore. These methods do not provide for the separation of other impurities from carnallite ore. The claimed combination of features: a sequence of operations and operational parameters - can significantly reduce the content in carnallite ore of both halite and other impurities - clay particles.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Пример осуществления способа.An example implementation of the method.

Карналлитовую руду, состоящую из карналлита KCl-MgCl₂-6Н₂O, содержащую хлорид магния - 60-80%, галит 18-38% (NaCl), небольшое количество ангидрида CaSO₄, сильвинита и водонерастворимых глинистых минералов, измельчают до крупности + 0,5-0,6 мм, загружают в печь кипящего слоя. Плотность карналлита 1,6 г/дм³, плотность галита 2,2 г/см³. Снизу через газораспределительную решетку печи кипящего слоя подают газовоздушную смесь (например, природного газа и воздуха) со скоростью в слое 1,5-7,0 метров в секунду, при этом карналлит приходит во взвешенное состояние и карналлит при плотности 1,6 г/дм³ совместно с газами удаляется из печи кипящего слоя и улавливается в циклоне, а галит при плотности 2,2 г/дм³ остается на газораспределительной решетке. Извлечение карналлита из руды составляет не менее 90%. Затем уловленный карналлит помещают в гидроциклон, где циркулирует тяжелая суспензия, например рассол хлорида калия, утяжеленный кристаллами соли, песка или железных опилок, плотностью 1,5-1,9 г/дм³ и при рабочем давлении на входе 0,1-0,25 МПа. При этом происходит очистка карналлита от глинистых веществ (силикатных шламов). Обогащенный карналлит с содержанием хлорида магния 31,8% поступает на обезвоживание. Обезвоживание проводят к две стадии - сначала в твердом состоянии в печи кипящего слоя, затем в расплавленном в хлораторе.Carnallite ore, consisting of carnallite KCl-MgCl ₂ -6Н ₂ O, containing magnesium chloride - 60-80%, halite 18-38% (NaCl), a small amount of CaSO ₄ anhydride, sylvinite and water-insoluble clay minerals, crushed to a particle size of + 0 , 5-0.6 mm, loaded into a fluidized bed furnace. The density of carnallite is 1.6 g / dm ³ , the density of halite is 2.2 g / cm ³ . From below, a gas-air mixture (for example, natural gas and air) is supplied through a gas distribution grid of a fluidized-bed furnace at a speed in the bed of 1.5-7.0 meters per second, while carnallite comes into suspension and carnallite at a density of 1.6 g / dm ³ together with gases is removed from the fluidized bed furnace and trapped in a cyclone, and halite at a density of 2.2 g / dm ³ remains on the gas distribution grid. Extraction of carnallite from ore is at least 90%. Then the trapped carnallite is placed in a hydrocyclone, where a heavy suspension circulates, for example, potassium chloride brine, weighted with crystals of salt, sand or iron filings, with a density of 1.5-1.9 g / dm ³ and with a working inlet pressure of 0.1-0, 25 MPa. In this case, carnallite is cleaned of clay substances (silicate sludge). Enriched carnallite with a magnesium chloride content of 31.8% goes to dehydration. Dehydration is carried out in two stages - first in a solid state in a fluidized bed furnace, then in a molten one in a chlorinator.

Таким образом, предложенный способ последовательной обработки карналлитовой руды воздушной сепарацией в печи кипящего слоя и затем обработкой тяжелой суспензией в гидроциклоне позволяет повысить извлечение карналлита выше 90% и улучшить качество за счет снижения глинистых соединений.Thus, the proposed method for sequentially treating carnallite ore with air separation in a fluidized bed furnace and then treating it with a heavy suspension in a hydrocyclone can increase the extraction of carnallite above 90% and improve quality by reducing clay compounds.

Claims

1. A method of preparing carnallite for electrolysis, including grinding carnallite ore, air separation with separation of carnallite and halite, two-stage dehydration of carnallite, characterized in that after grinding carnallite ore is enriched sequentially in two stages, initially by air separation in fluidized bed furnaces at a temperature in the layer 20-250 ° C and the gas velocity in the layer 1.5-7 m / s, then the resulting carnallite is treated with a heavy suspension in a hydrocyclone.

2. The method according to claim 1, characterized in that as a heavy suspension using a heavy brine of potassium chloride with a density of 1.5-1.9 g / DM ³ .