RU2841813C1 - Method of extracting calcium chloride from brines of chloride-calcium and chloride-magnesium type - Google Patents
Method of extracting calcium chloride from brines of chloride-calcium and chloride-magnesium type Download PDFInfo
- Publication number
- RU2841813C1 RU2841813C1 RU2024131311A RU2024131311A RU2841813C1 RU 2841813 C1 RU2841813 C1 RU 2841813C1 RU 2024131311 A RU2024131311 A RU 2024131311A RU 2024131311 A RU2024131311 A RU 2024131311A RU 2841813 C1 RU2841813 C1 RU 2841813C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chloride
- calcium chloride
- calcium
- brines
- brine
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Изобретение относится к химической промышленности и, конкретно, к переработке природных рассолов для расширения существующей сферы применения. The invention relates to the chemical industry and, specifically, to the processing of natural brines to expand the existing scope of application.
Уровень техникиState of the art
Известен способ выделения CaCl2⋅H2O из рассолов путем их охлаждения до температуры минус 25°С, который был применен в ходе получения оксида магния (патент РФ 2211803, МПК C01F5/06, опубл. 10.09.2003). Однако указанное техническое решение требует дорогостоящей аппаратуры и высоких энергетических затрат.A method for isolating CaCl 2 ⋅H 2 O from brines by cooling them to a temperature of minus 25°C is known, which was used in the production of magnesium oxide (RU patent 2211803, IPC C01F5/06, published 10.09.2003). However, this technical solution requires expensive equipment and high energy costs.
Известен способ выделения хлорида кальция из высокоминерализованных рассолов, пересыщенных по содержанию хлорида кальция (концентрация CaCl2 - 350-370 г/л), который осуществляют при глубоком охлаждении и самопроизвольной кристаллизации CaCl2⋅H2O с примесью MgCl2⋅H2O, при этом происходит снижение концентрации хлорида кальция до 150-200 г/л, т.е. на 40-60%, с одновременным получением 500-600 кг смеси CaCl2⋅H2O (90-93%) и MgCl2⋅H2O (7-10%) из 1 м3 рассола. Осадок отделяют от раствора центрифугированием и гранулируют известными способами (патент РФ 2284298, МПК C01F11/24, опубл. 27.09.2006).A method is known for isolating calcium chloride from highly mineralized brines supersaturated in calcium chloride content (CaCl 2 concentration of 350-370 g/l), which is carried out with deep cooling and spontaneous crystallization of CaCl 2 ⋅H 2 O with an admixture of MgCl 2 ⋅H 2 O, which results in a decrease in the calcium chloride concentration to 150-200 g/l, i.e. by 40-60%, with the simultaneous production of 500-600 kg of a mixture of CaCl 2 ⋅H 2 O (90-93%) and MgCl 2 ⋅H 2 O (7-10%) from 1 m 3 of brine. The sediment is separated from the solution by centrifugation and granulated using known methods (RU patent 2284298, IPC C01F11/24, published 09/27/2006).
По своей технической сущности данный способ наиболее близок к предлагаемому нами и выбран в качестве прототипа. Основными недостатками является применение дорогостоящей криогидратной аппаратуры, и высокие энергетические затраты. Кроме того, соль загрязнена соединениями магния. In its technical essence, this method is the closest to the one we propose and was chosen as a prototype. The main disadvantages are the use of expensive cryohydrate equipment and high energy costs. In addition, the salt is contaminated with magnesium compounds.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Технической проблемой изобретения, является разработка способа извлечения хлорида кальция из гидроминеральных источников путем их высаливания при предварительном удалении из рассола соединений магния в виде гидроксида.The technical problem of the invention is the development of a method for extracting calcium chloride from hydromineral sources by salting them out with preliminary removal of magnesium compounds in the form of hydroxide from the brine.
Технический результат заключается в повышении эффективности извлечения хлорида кальция вследствие приведения его при положительных температурах, с высокой скоростью, при снижении содержания в кристаллизующемся осадке соединений магния (т.е. при улучшении качества получаемой продукции). The technical result consists in increasing the efficiency of calcium chloride extraction due to its introduction at positive temperatures, at a high speed, while reducing the content of magnesium compounds in the crystallizing sediment (i.e., while improving the quality of the resulting product).
Указанный технический результат достигается путем предварительного выведения из состава рассола соединений магния в виде гидроксида, с последующим введением в сформировавшуюся новую систему вещества снижающего растворимость хлорида кальция (процесс высаливания), что и приводит к его выделению в виде кристаллогидрата.The specified technical result is achieved by preliminary removal of magnesium compounds from the brine in the form of hydroxide, followed by the introduction of a substance into the newly formed system that reduces the solubility of calcium chloride (salting-out process), which leads to its release in the form of crystal hydrate.
Теоретические аспекты такого подхода изложены в работах В.В. Данилиной // Фазовые равновесия, эффекты высаливания и экстрактивная кристаллизация солей в тройных системах соль-вода-амин. Автореферат диссертации, Саратов, 2023. The theoretical aspects of this approach are presented in the works of V.V. Danilina // Phase equilibria, salting out effects and extractive crystallization of salts in ternary salt-water-amine systems. Abstract of dissertation, Saratov, 2023.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Предварительно исходный рассол очищают от тяжелых металлов и хлорида магния. Процесс извлечения хлорида кальция проводят путем высаливания органическим растворителем, ограниченно растворимым в воде, в качестве которого по физико-химическим свойствам, а также требованиям безопасности, энерго- и фондосбережения применяют алифатический амин - триэтиламин (ТЭА). Высаливатель берется в количестве 10-15% от массы рассола. Уменьшение содержания триэтиламина в формирующейся системе ниже 10 мас.% приводит к снижению количества кристаллизующегося кристаллогидрата, а превышение на 15% высаливателя не изменяет количество выпадающего осадка. Это и обосновывает выбор интервала концентраций применяемого амина. Растворяясь в воде ТЭА взаимодействует с ней с образованием гидроксида триэтиламмония, являющегося сильным основанием. Отметим, что понижение температуры повышает растворимость амина в воде, поэтому процесс высаливания предпочтительно вести при 5-10°С. При растворении ТЭА происходит, вследствие перераспределения соотношения количества протонов водорода и аниона гидроксида, изменение структуры воды, что и обуславливает эффективность действия высаливателя. Указанный процесс протекает до снижения концентрации иона кальция до уровня 35-40 г/л рассола (степень кристаллизации 70-80%). Выпадающая соль отделяется от жидкой фазы фильтрацией или центрифугированиием, сушится и направляется на процесс грануляции.The initial brine is preliminarily purified from heavy metals and magnesium chloride. The process of calcium chloride extraction is carried out by salting out with an organic solvent, partially soluble in water, for which, according to its physicochemical properties, as well as safety, energy and fund saving requirements, an aliphatic amine - triethylamine (TEA) is used. The salting out agent is taken in the amount of 10-15% of the brine mass. A decrease in the triethylamine content in the forming system below 10 wt.% leads to a decrease in the amount of crystallizing crystal hydrate, and an excess of the salting out agent by 15% does not change the amount of the precipitated sediment. This justifies the choice of the concentration range of the amine used. When dissolved in water, TEA interacts with it to form triethylammonium hydroxide, which is a strong base. Note that a decrease in temperature increases the solubility of the amine in water, therefore the salting out process is preferably carried out at 5-10 ° C. When TEA dissolves, the water structure changes due to the redistribution of the ratio of hydrogen protons and hydroxide anion, which determines the effectiveness of the salting-out agent. This process continues until the calcium ion concentration decreases to 35-40 g/l of brine (crystallization degree 70-80%). The precipitated salt is separated from the liquid phase by filtration or centrifugation, dried and sent to the granulation process.
Пример конкретного применения иллюстрируется путем выделения кристаллогидрата хлорида кальция CaCl2⋅H2O из рассола Знаменского месторождения (Иркутская область) (Таблица 1). An example of a specific application is illustrated by the isolation of calcium chloride crystal hydrate CaCl 2 ⋅H 2 O from the brine of the Znamenskoye deposit (Irkutsk region) (Table 1).
Таблица 1Table 1
Химический состав рассола Знаменского месторождения (Иркутская область)Chemical composition of the brine of the Znamenskoye deposit (Irkutsk region)
1 литр рассола (ρ=1,41 г/см3) очищают от солей тяжелых металлов (преимущественно Fe2+, Mn2+) путем доведения рН примерно до 8.5, и одновременного введения окислителя (гипохлорит натрия) или аэрацией. Раствор перемешивают с последующей фильтрацией выделяющихся гидроксидов. Далее в него добавляют 75 г оксида кальция. При этом образуется 70 г гидроксида магния, также отделяемого путем фильтрования. К фильтрату добавляют 140 г триэтиламина и образующуюся систему перемешивают с постепенным понижением температуры до 5°С в течение 30 мин. При этих условиях из рассола выделяется 840 г кристаллогидрата хлорида кальция, отделяемого на фильтре или путем центрифугирования. Полученный фильтрат нагревают до 25-30°С, отстаивают и отделяют органическую фазу триэтиламина с последующим направлением ее на новый цикл высаливания. Кристаллогидрат направляют на сушку или при необходимости на грануляцию.1 liter of brine (ρ=1.41 g/ cm3 ) is purified from heavy metal salts (mainly Fe2 + , Mn2 + ) by adjusting the pH to approximately 8.5 and simultaneously introducing an oxidizer (sodium hypochlorite) or by aeration. The solution is stirred, followed by filtration of the released hydroxides. Then 75 g of calcium oxide are added to it. This forms 70 g of magnesium hydroxide, which is also separated by filtration. 140 g of triethylamine are added to the filtrate and the resulting system is stirred with a gradual decrease in temperature to 5°C for 30 min. Under these conditions, 840 g of calcium chloride crystal hydrate is released from the brine, separated on the filter or by centrifugation. The resulting filtrate is heated to 25-30°C, settled and the organic phase of triethylamine is separated, followed by sending it to a new salting-out cycle. The crystal hydrate is sent for drying or, if necessary, for granulation.
Вышеизложенное позволяет констатировать, что способ позволяет существенного упростить и удешевить процесс получения хлорида кальция из рассолов с высокой концентрацией соли. The above allows us to state that the method allows us to significantly simplify and reduce the cost of the process of obtaining calcium chloride from brines with a high salt concentration.
Разработанный высаливатель, определение оптимального количества высаливателя и условий выделения соли из состава гетерогенной системы «рассол-триэтиламин» обеспечивают высокую эффективность и экономичность процессов выделения из рассолов кристаллогидрата хлорида кальция. Кроме того, способ позволяет вовлечь в промышленный оборот природное гидроминеральное сырьё - высокоминерализованные рассолы хлоридно-кальциевого и хлоридно-магниевого типа.The developed salting-out agent, determination of the optimal amount of salting-out agent and conditions for the extraction of salt from the composition of the heterogeneous system "brine-triethylamine" ensure high efficiency and cost-effectiveness of the processes of extraction of calcium chloride crystallohydrate from brines. In addition, the method allows to involve natural hydromineral raw materials - highly mineralized brines of chloride-calcium and chloride-magnesium type - in industrial circulation.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2841813C1 true RU2841813C1 (en) | 2025-06-17 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5328490A (en) * | 1993-01-08 | 1994-07-12 | Lucas James | Calcium chloride salt manufacturing process |
| RU2284298C1 (en) * | 2005-03-21 | 2006-09-27 | Закрытое акционерное общество ЗАО "Экостар-Наутех" | Method of production of the granulated calcium chloride at the complex processing of the natural return brines |
| US8133467B2 (en) * | 2007-02-16 | 2012-03-13 | Albemarle Corporation | Processes for conjointly producing bromine and calcium chloride |
| CN114261980A (en) * | 2021-11-24 | 2022-04-01 | 湖北金泉新材料有限公司 | Method for producing lithium chloride from salt lake brine |
| RU2792270C1 (en) * | 2022-07-21 | 2023-03-21 | Акционерное общество "ВНИИ Галургии" (АО "ВНИИ Галургии") | Method for producing potassium and sodium chlorides from potassium-sodium containing raw materials |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5328490A (en) * | 1993-01-08 | 1994-07-12 | Lucas James | Calcium chloride salt manufacturing process |
| RU2284298C1 (en) * | 2005-03-21 | 2006-09-27 | Закрытое акционерное общество ЗАО "Экостар-Наутех" | Method of production of the granulated calcium chloride at the complex processing of the natural return brines |
| US8133467B2 (en) * | 2007-02-16 | 2012-03-13 | Albemarle Corporation | Processes for conjointly producing bromine and calcium chloride |
| CN114261980A (en) * | 2021-11-24 | 2022-04-01 | 湖北金泉新材料有限公司 | Method for producing lithium chloride from salt lake brine |
| RU2792270C1 (en) * | 2022-07-21 | 2023-03-21 | Акционерное общество "ВНИИ Галургии" (АО "ВНИИ Галургии") | Method for producing potassium and sodium chlorides from potassium-sodium containing raw materials |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ИЛЬИН К.К. и др. Сравнительная характеристика высаливающего действия нитратов щелочных металлов на двойную систему вода-триэтиламин. Известия Саратовского университета, 2011, т. 11, серия Химия. Биология. Экология, вып. 2, с. 15-18. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11396452B2 (en) | Method for preparing lithium concentrate from lithium-bearing natural brines and processing thereof into lithium chloride or lithium carbonate | |
| US8641992B2 (en) | Process for recovering lithium from a brine | |
| CN112142081B (en) | A method for preparing battery-grade lithium carbonate by utilizing lepidolite | |
| CN114867688B (en) | Recovery of lithium from aqueous solutions | |
| US8865096B2 (en) | Process for the joint production of sodium carbonate and sodium bicarbonate | |
| EP1620192A1 (en) | Processes involving the use of antisolvent crystallisation | |
| KR20120014828A (en) | Method for producing lithium carbonate using brine | |
| CN113045089A (en) | Method for refining and purifying etching waste liquid | |
| CN113264540A (en) | Method for recovering sodium chloride from phosphorus-containing waste salt | |
| US9868644B2 (en) | Process for the joint production of sodium carbonate and sodium bicarbonate | |
| CN113023751B (en) | Method for recovering lithium, sodium, potassium, magnesium and calcium from chloride brine | |
| RU2841813C1 (en) | Method of extracting calcium chloride from brines of chloride-calcium and chloride-magnesium type | |
| WO2006045795A2 (en) | Processes involving the use of antisolvent crystallization | |
| HU202282B (en) | Process for separating 2-keto-l-gulonic acid from fermentation juice | |
| CZ20011177A3 (en) | Ammonium sulfate purification process | |
| MXPA04001598A (en) | Co-retarding agents for preparing purified brine. | |
| CN109972163B (en) | Preparation method of sodium chlorate | |
| CN112209412B (en) | Method for extracting lithium and battery-grade lithium hydroxide monohydrate | |
| RU2097326C1 (en) | Method for producing magnesium oxide from bischofite | |
| RU2196734C2 (en) | Method of production of potassium chloride | |
| RU2456239C1 (en) | Method of producing calcium bromide from natural bromine-containing calcium chloride-type brines | |
| JP2986210B2 (en) | Method for producing para-aramid having low contents of CaCa ++ ▲ + 上 and Cl ▲-上 | |
| RU2819829C1 (en) | Method of producing calcium chloride from calcium chloride type brines | |
| RU2216510C1 (en) | Method for preparing trimagnesium phosphate | |
| SU1712310A1 (en) | Method of producing lithium salts from natural brines |