[go: up one dir, main page]

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 PDF

Info

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
Application number
RU2024131311A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Григорьевич Демахин
Вероника Владимировна Данилина
Дмитрий Геннадиевич Черкасов
Сергей Анатольевич Демахин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Петрохим"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Петрохим" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Петрохим"
Application granted granted Critical
Publication of RU2841813C1 publication Critical patent/RU2841813C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to chemical industry and processing of natural brines to obtain calcium chloride. Method involves preliminary extraction of magnesium chloride in form of its hydroxide from chloride-calcium and chloride-magnesium type brines. Further, calcium chloride is deposited. Organic solvent which is an aliphatic amine – triethylamine, is added to the brine in amount of 10-15 wt.%. Deposition process is carried out at temperature of partial or complete dissolution of the aliphatic amine in the aqueous phase. Further, the solid phase – calcium chloride – is separated from the filtrate and heated to stratification temperature into an aqueous and an organic phase, which does not exceed 25-30 °C.
EFFECT: wider existing raw material base, high efficiency of extracting calcium chloride, high rate of extraction and low content of magnesium compounds in the crystallising precipitate.
4 cl, 1 tbl, 1 ex

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)

ЭлементElement Li+ Li + Na+ Na + K+ K + Mg2+ Mg2 + Ca2+ Ca 2+ Br- Br - Содержание, г/лContent, g/l 0.450.45 2.42.4 4.34.3 31.231.2 154.3154.3 9.89.8

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)

1. Способ извлечения хлорида кальция из рассолов хлоридно-кальциевого и хлоридно-магниевого типа, включающий осаждение хлорида кальция, отличающийся тем, что предварительно из рассола выводят хлорид магния в виде его гидроксида, а далее для осаждения хлорида кальция к рассолу добавляют органический растворитель, в качестве которого применяют алифатический амин - триэтиламин, в количестве 10-15 мас.%, и проводят процесс осаждения при температуре частичного или полного растворения алифатического амина в водной фазе, отделяют твердую фазу - хлорид кальция, от фильтрата и нагревают до температуры расслоения на водную и органическую фазы, которая не превышает 25-30°С.1. A method for extracting calcium chloride from calcium chloride and magnesium chloride brines, including precipitation of calcium chloride, characterized in that magnesium chloride is first removed from the brine in the form of its hydroxide, and then, to precipitate calcium chloride, an organic solvent is added to the brine, which is an aliphatic amine - triethylamine, in an amount of 10-15 wt.%, and the precipitation process is carried out at a temperature of partial or complete dissolution of the aliphatic amine in the aqueous phase, the solid phase - calcium chloride, is separated from the filtrate and heated to a temperature of stratification into aqueous and organic phases, which does not exceed 25-30 °C. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс осаждения проводят при температуре 5-10°С.2. The method according to item 1, characterized in that the precipitation process is carried out at a temperature of 5-10°C. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что рассол предварительно очищают от тяжелых металлов.3. The method according to item 1, characterized in that the brine is pre-cleaned of heavy metals. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что от водной фазы отделяют триэтиламин и повторно используют в новом цикле процесса осаждения.4. The method according to claim 1, characterized in that triethylamine is separated from the aqueous phase and reused in a new cycle of the precipitation process.
RU2024131311A 2024-10-18 Method of extracting calcium chloride from brines of chloride-calcium and chloride-magnesium type RU2841813C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2841813C1 true RU2841813C1 (en) 2025-06-17

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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