RU2136786C1 - Способ получения магния из кислородсодержащего сырья через аммониевый карналлит - Google Patents
Способ получения магния из кислородсодержащего сырья через аммониевый карналлит Download PDFInfo
- Publication number
- RU2136786C1 RU2136786C1 RU98122485/02A RU98122485A RU2136786C1 RU 2136786 C1 RU2136786 C1 RU 2136786C1 RU 98122485/02 A RU98122485/02 A RU 98122485/02A RU 98122485 A RU98122485 A RU 98122485A RU 2136786 C1 RU2136786 C1 RU 2136786C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- magnesium
- chloride
- ammonium
- carnallite
- Prior art date
Links
- 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 title claims abstract description 38
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 19
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 71
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 27
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 22
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical class N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 55
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 abstract description 8
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 7
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 abstract description 7
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 4
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000010413 mother solution Substances 0.000 abstract 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 9
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 6
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 3
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003868 ammonium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 2
- WQVVYEYAFFYPIX-UHFFFAOYSA-N azane;magnesium Chemical compound N.[Mg] WQVVYEYAFFYPIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- HYDWALOBQJFOMS-UHFFFAOYSA-N 3,6,9,12,15-pentaoxaheptadecane Chemical compound CCOCCOCCOCCOCCOCC HYDWALOBQJFOMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- FOSCDBCOYQJHPN-UHFFFAOYSA-M Cl[Mg] Chemical compound Cl[Mg] FOSCDBCOYQJHPN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical class OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- YBOIOUUOHIKJTL-UHFFFAOYSA-L N.[Mg++].[Cl-].[Cl-] Chemical compound N.[Mg++].[Cl-].[Cl-] YBOIOUUOHIKJTL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000237502 Ostreidae Species 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 150000008280 chlorinated hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010291 electrical method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 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
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000020636 oyster Nutrition 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- UWHCKJMYHZGTIT-UHFFFAOYSA-N tetraethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCOCCO UWHCKJMYHZGTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для получения магния из кислородсодержащего сырья, например магнезита с полным или частичным потреблением хлора в качестве оборотного продукта, необходимого для превращения оксидных соединений магния в его хлориды. Для получения магния из кислородсодержащего сырья используют аммиачные соединения с последующим обезвоживанием полученного продукта и его электролитическим разложением с получением магния и хлора. Исходное сырье подвергают измельчению, выщелачивают раствором соляной кислоты и хлористого аммония, полученный раствор обрабатывают хлором, очищают от примесей и подают на абсорбцию хлористым аммонием. Раствор, содержащий не менее 23% по массе хлористого магния, упаривают, кристаллизуют и полученный аммониевый карналит обезвоживают и разлагают в расплаве отработанного электролита. Выделившийся хлористый магний направляют на электролиз, а хлористый аммоний направляют на обработку раствором после выщелачивания. В раствор после сырья добавляют маточный раствор после кристаллизации, Отходящие газы после обезвоживания карналлита, содержащие хлористый водород и хлористый аммоний, обрабатывают конденсатом после упаривания раствора хлористого магния и хлористого аммония и образовавшийся раствор соляной кислоты и хлористого аммония с содержанием HCI не менее 18% по массе направляют на выщелачивание исходного сырья, снижаются тепло- и энергозатраты и вредное воздействие на окружающую среду. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к способу получения магния из кислородсодержащего сырья, например, магнезита с полным или частичным потреблением хлора в качестве оборотного продукта, необходимого для превращения оксидных соединений магния в его хлориды.
"Классическим" способом получения магния из кислородсодержащего сырья является хлорирование в шахтной печи брикетов из смеси оксида или карбоната магния с углеродистым восстановителем (бурый уголь, торф, кокс) и связующим (раствор хлорида магния или каменноугольный пек). В результате получают расплавленный хлорид магния (86-94% MgCl2), шлак и отходящие газы, содержащие по объему 10-20% HCl, 10-30% CO, 20-40% CO2 и десятые процента хлора.
Расплавленный хлорид магния направляют на электролиз, а полученный электролитический хлор возвращают в печь для хлорирования (см. О.А.Лебедев. Производство магния электролизом. Москва, "Металлургия", 1988 г. стр. 34-38).
Данный способ является трудоемким, требует больших материальных затрат и связан с существенным ухудшением экологической обстановки в окружающей среде.
Известен способ получения магния, при котором получают кислородсодержащее магниевое сырья (гидроксид магния) из морской воды, обрабатывая ее молоком, приготовленным из обожженного доломита или известняка (устричные раковины). Далее гидрооксид отделяют от жидкой фазы, прокаливают и нейтрализуют соляной кислотой, получаемой в специальных реакторах. Полученный раствор хлорида магния используют как связующее при изготовлении брикетов, направляемых на хлорирование в печь, с последующим электролизом получаемого расплавленного хлорида магния (см. О.А. Лебедев. Производство магния электролизом. Москва, "Металлургия", 1988 г., стр. 36-37).
Недостатком способа является низкое использование хлора (65-70%) и ухудшение экологической обстановки в окружающей среде, что связано с выбросами хлора, соляной кислоты и хлорированных углеводородов, включая диоксины.
Известен способ, при котором нейтрализуют гидроксид магния в баках с мешалками, куда подается соляная кислота, получаемая в регенерационных печах из анодного газа электролизеров. Затем полученный раствор хлорида магния очищают от примесей, выпаривают и кристаллизуют бишофит MgCl2 • 6H2O, который обезвоживает в многоярусных сушилках с перегребателями. Полученный продукт в виде гранул, содержащих MgCl2 • (1,25-1,5)H2O, загружают в электролизеры. Анодные газы, состоящие из хлора, хлористого водорода, оксида и диоксида углерода направляют в регенерационную печь для получения соляной кислоты, необходимой для нейтрализации гидрооксида магния (см. О.А. Лебедев. Производство магния электролизом. Москва, "Металлургия", 1988 г. стр. 38-39). Недостатком способа являются большие потери магния со шламом электролизеров и малый срок службы последних.
Недостатком является также наличие значительного количества оксида магния в обезвоженном хлориде магния (от 1,5 до 3%). Все это заметно снижает экономическую целесообразность получения хлорида магния обезвоживанием его кристалллогидратов.
Известны способы получения безводного хлористого магния, необходимого для производства металлического магния электролитическим способом путем получения и обезвоживания аммониевого карналлита (NH4Cl • MgCl2 • 6H2O). При последовательном нагревании до 360oC аммониевый карналлит подвергается полному обезвоживанию и разложению на MgCl2 и NH4Cl без гидролиза (см. М.А. Эйдензон, Магний, Москва, Металлургия, 1969 г.).
Известен способ получения безводного хлорида магния путем смешения гидрата хлорида магния с диэтиловым эфиром тетраэтиленглюколя, обработку полученного раствора аммиаком для образования нерастворимого безводного аммиаката хлористого магния и нагрев его до температуры, достаточной для удаления аммиака с образованием безводного хлористого магния, содержащего менее 0,8% вес. оксида магния (см. патент США N 4195071 МКИ C 01 F 5/34, НКИ 423-498, заявитель Nalco CHEMIKAL Co.
Способ предусматривает применение дорогостоящих компонентов: эфир тетраэтиленгликоль и этиленглюколя.
Наиболее близким техническим решением предлагаемому способу является заявка на патент 095/11859 "Способ получения практически безводного хлористого магния".
Обезвоживание растворов MgCl2 по патенту N 095/11859 осуществляется за счет их смешения с этиленгликолем, удалением воды в ректификационных колоннах и последующим осаждением кристаллов аммиаката магния (MgCl2 и NH3). Полученный безводный аммиакат промывается метанолом, сушится и разлагается в печи кипящего слоя (KC) с получением аммиака и безводного хлористого магния. У этого способа имеется ряд существенных недостатков.
Для обезвоживания используется органический растворитель - этиленгликоль. При удалении воды из раствора в батарее ректификационных колонн получается вода, содержащая этиленгликоль. Эту воду необходимо снова чистить от низких содержаний этиленгликоля в батарее ректификационных колонн.
Метиловый спирт после отмывки кристаллов аммиаката магния также необходимо чистить от этиленгликоля в батарее ректификационных колонн. Системы ректификационных колонн требуют значительных капиталовложений и дополнительных затрат тепловой энергии на ректификацию по очистке воды и метилового спирта.
Переработке подвергаются очень разбавленные растворы с 3-х процентным содержанием хлористого магния. Тем не менее изобретение по международной заявке на патент N WO 95/11859, как включающее один из важнейших признаков заявляемого способа - образование осадка аммонийных соединений хлористого магния с их разложением с выделением безводного хлористого магния - нами принимается, как прототип заявленного способа.
Технической задачей изобретения является снижение тепло и энергозатрат при производстве магния из кислородсодержащего сырья и снижение вредного воздействия на окружающую среду.
Поставленная задача решается тем, что для получения магния из кислородсодержащего сырья используются аммиачные соединения с последующим обезвоживанием полученного продукта и его электролитическим разложением с получением магния и хлора. Исходное сырье подвергают измельчению, выщелачивают раствором соляной кислоты и хлористого аммония, полученный раствор обрабатывают хлором, очищают от примесей и подают на абсорбцию хлористым аммонием. После абсорбции раствор, содержащий не менее 23% при массе хлористого магния, упаривают, кристаллизуют и полученный аммониевый карналлит обезвоживают и разлагают в расплаве отработанного электролита. Выделившийся хлористый магний направляют на электролиз, а хлористый аммоний направляют на обработку раствором после выщелачивания. В раствор после выщелачивания сырья добавляется маточный раствор после кристаллизации.
Отходящие газы после обезвоживания карналлита, содержащие хлористый водород и хлористый аммоний, обрабатывают конденсатом после упаривания раствора хлористого магния и хлористого аммония и образовавшийся раствор соляной кислоты и хлористого аммония с содержанием HCl не менее 18% по массе направляют на выщелачивание исходного сырья.
Обезвоживание аммониевого карналлита ведут в кипящем слое при скорости движения нагретых газов до 2 нм/сек и содержании хлористого водорода в теплоносителе не более 100 г/нм3 (6% объемн.).
Для уменьшения износа анодов и расхода электроэнергии в электролизере за счет низкого содержания оксида магния в электролите, содержание хлористого магния в отработанном электролите после разложения аммониевого карналлита поддерживает не выше 60% по массе.
Предлагаемый способ, по сравнению с прототипом, позволяет уменьшить тепло и энергозатраты при получении безводного хлористого магния для электролиза. В предлагаемом способе перерабатываются растворы с содержанием MgCl2 до 25% в то время, как в способе, принятом за прототип, переработке на безводный хлористый магний подвергаются растворы с содержанием MgCl2 3%. При этом упаривается не вся вода из раствора, часть остается в маточнике при кристаллизации аммониевого карналлита. Количество тепла только на упаривание растворов для получения безводного хлористого магния по патенту, не считая тепло на разложение безводного аммиакатного комплекса, будет в 8 раз больше, чем в предлагаемом способе. При этом вода удаляется путем ректификации с органическим растворителем, что значительно сложнее, чем простым испарением при кристаллизации карналлита в предлагаемом способе.
При переработке оксидного сырья с получением растворов хлористого магния в предлагаемом способе используется хлористый водород, который производят в топках печей кипящего слоя при сжигании хлора магниевых электролизеров с использованием топлива, содержащего углерод и водород. При этом используется тепло реакции образования хлористого водорода из хлора и водорода топлива. При получении растворов MgCl2 в способе, выбранном в качестве прототипа, возможен только отдельный синтез хлористого водорода из хлора и водорода без использования тепла реакции при получении безводного хлористого магния.
При разложении безводного аммониевого карналлита в отработанном расплаве электролизеров нет необходимости использования горячего сухого инертного газа с температурой свыше 510oC, как в прототипе, что является сложной технической задачей.
Как следует из описания патента, после ректификации водноспиртового раствора получают воду с таким содержанием спирта, что ее необходимо подвергать повторной ректификации с целью выделения спирта и меньшего вредного воздействия на окружающую среду. При промывке от этиленгликоля аммиакатного комплекса хлористого магния метанолом образуется органический раствор, который путем ректификации в системе колонн разделяется на этиленгликоль и метанол для последующего их использования в процессе.
Из сравнения рассматриваемых способов видно, что получение аммиаката хлористого магния по патенту связано с необходимостью больших затрат тепла и использовании большого количества ректификационных колонн. Это требует существенных капитальных затрат, значительно больше, чем при упаривании водного раствора и кристаллизации аммониевого карналлита.
После получения аммиакатных комплексов хлористого магния их переработка по аппаратурному оформлению близка между собой, за исключением разложения безводного комплекса в печи кипящего слоя в токе горячего сухого инертного газа по рассматриваемому патенту.
За счет исключения использования органических соединений из производства безводного хлористого магния, которое является крупномасштабным (десятки тысяч тонн в год), существенно снижаются затраты на экологическую безопасность производства в предлагаемом способе.
На фиг. 1 изображена технологическая схема электролитического получения магния из кислородсодержащего сырья через аммониевый карналлит. Сырой магнезит поступает на измельчение и затем подается на выщелачивание раствором, содержащим HCl и NH4Cl, полученным после абсорбции отходящих газов от обезвоживания аммониевого карналлита. После выщелачивания пульпа отделяется от шлама и раствор хлористого магния подвергается очистке с использованием анодного хлора или гипохлоритного раствора, получаемого после газоочистки. При необходимости раствор может очищаться от кальция при добавке сульфата аммония, что обеспечивает также компенсацию потерь аммиака в производстве.
Очищенный раствор хлористого магния поступает на абсорбцию для насыщения хлористым аммонием, полученным при разложении карналлита. Раствор с содержанием MgCl2 не менее 23% по массе поступает на упаривание и кристаллизацию.
Полученный шестиводный аммониевый карналлит направляют на обезвоживание в кипящем слое в потоке топочных газов, полученных от сжигания углеродсодержащего топлива и хлора в присутствии водяного пара.
Обезвоженный аммониевый карналлит поступает на разложение в расплав отработанного электролита из магниевых электролизеров.
Газы после абсорбции подают на очистку от хлора содовым раствором и затем выбрасываются в трубу. Гипохлоритные растворы направляются на очистку хлормагниевого раствора и/или подаются на разложение гипохлорита и затем направляются на шламовое поле.
При электролизе образуется металлический магний, который поступает потребителю, а выделившийся хлор подается на обезвоживание и на очистку хлормагниевых растворов и при необходимости может быть отправлен частично потребителю. Шлам и возгоны от электролиза могут использоваться в производстве карналлита или направляются на шламовое поле.
1. Пример. Выщелачивание магнезита осуществляли раствором хлористого аммония или соляной кислотой в реакторе с лопастной мешалкой при барботаже воздухом.
Состав исходного магнезита, % масс.: Mg - 21,8; Ca - 1,9%; Si - 2,3; Fe - 1,3; Al - 0,74; SO2- 0,01.
1.1. Выщелачивание соляной кислотой.
В реактор загрузили 500 г молотого магнезита, частицы менее 0,1 мм и 1,4 л раствора соляной кислоты с содержанием 16% HCl. Раствор нагревали до 80oC и перемешивали мешалкой в течение 30 мин при подаче воздуха в раствор. Затем полученную пульпу фильтровали и получали 1,5 л раствора следующего состава, % масс.: MgCl2 - 25; CaCl2 - 0,8; Fe - 0,0003; SiO2 - 0,0002; Al2O3 - 0,005; So2- - 0,004. Степень извлечения магния в раствор составила 95%.
1.2. Выщелачивание раствором хлористого аммония.
В реактор загружали 500 г молотого магнезита с частицами менее 0,1 мм и 1,4 л раствора хлористого аммония с содержанием NH4Cl - 27%. Раствор нагрели до 80oC, включили мешалку и дали на барботаж воздух. Расход воздуха составлял 450 л/час. Продолжительность выщелачивания - 30 мин. Воздух, выходящий из реактора, орошали водой в скруббере для улавливания выделяющегося из реактора аммиака.
Затем пульпу после выщелачивания фильтровали и анализировали на содержание примесей. Получили 1,5 л раствора следующего состава, % масс.: MgCl2 - 24,5; CaCl2 - 0,5; SiO2 - 0,001; Fe - 0,0004; Al2O3 - 0,04; SO2- - 0,007. Степень извлечения магния в раствор составила 94,5%.
1.3. Получение аммониевого карналлита из растворов хлористого магния.
Приготовили 2,85 кг маточного раствора, содержащего 0,57 кг MgCl2 и 0,24 кг NH4Cl. Залили этот раствор в бак-испаритель и добавили раствор хлористого магния 1,5 кг с содержанием MgCl2 25%. Затем в бак с раствором загрузили 0,210 кг хлористого аммония и включили мешалку. После растворения NH4Cl включили подогрев и провели упаривание при температуре 115oC до появления кристаллов аммониевого карналлита. Затем бак-испаритель охлаждали до 20oC и кристаллы карналлита отделили от маточника.
Кристаллы карналлита фильтровали на вакуум-фильтре.
Состав полученного карналлита, % масс.: MgCl2 - 35,25; H2Oсвоб = 3,9; NH4Cl - 19,7. Было получено 1,0 кг аммониевого карналлита.
1.4. Обезвоживание аммониевого карналлита в кипящем слое в присутствии хлористого водорода в теплоносителе.
Обезвоживание проводили в печи кипящего слоя с цилиндрическим корпусом диаметром 100 мм.
В печь загружали 1 кг аммониевого карналлита и подавали в реактор воздух, нагретый до 450oC со скоростью 0,6 нм/сек. После нагрева карналлита в кипящем слое до 160oC в теплоноситель (нагретый воздух) подавали сухой хлористый водород до содержания его в теплоносителе 6% объемных - для снижения гидролиза хлористого магния.
После достижения температуры в слое карналлита 215oC подачу теплоносителя прекращали и выгружали обезвоженный карналлит.
Было выгружено 0,510 кг обезвоженного карналлита следующего состава, % масс.: MgCl2 - 65,2; NH4Cl - 33,8; MgO - 0,25; H2O - 0,4%.
1.5. Разложение обезвоженного карналлита.
В кварцевый сосуд, установленный в электрической печи, загрузили 250 г отработанного электролита магниевого электролизера. Состав электролита , % мас.: MgCl2 - 8; KCl - 69,4; NaCl - 22; CaCl2 - 0,5.
Соли расплавили и нагрели до 650oC. Затем непрерывно, в течение 30 мин, загружали обезвоженный аммониевый карналлит. Газы, выходящие из кварцевого сосуда, подавали в конденсатор и рукавный фильтр для улавливания образующихся паров хлористого аммония. После выдержки расплава в течение 10 мин после окончания загрузки карналлита расплав вылили из сосуда. Было получено 490 г солей следующего состава, % масс.: MgCl2 - 54,8; CaCl - 0,3; KCl - 34,0; NaCl - 10,8; MgO - 0,1.
Из конденсатора и рукавного фильтра выгружено 110 г хлористого аммония.
Полученные безводные хлориды, содержащие MgCl2 - 54,8%, являются качественным сырьем для получения магния обычным электротехническим методом.
Таким образом, описанная выше технология обеспечивает достижение поставленной цели создания способа получения магния из кислородсодержащего сырья с получением безводного хлористого магния для электролитического получения магния. При этом, по сравнению с заявкой на патент N 095/11859 достигается существенная экономия тепловой энергии на упаривание растворов, капитальных и эксплуатационных затрат, предотвращение загрязнений окружающей среды и возможность использования кислородсодержащего сырья в электролитическом производстве магния.
Claims (5)
1. Способ получения магния из кислородсодержащего сырья, включающий переработку сырья с использованием аммиачных соединений, обезвоживание полученного продукта и его электролитическое разложение с получением магния, хлора и отработанного электролита, отличающийся тем, что исходное сырье измельчают, выщелачивают раствором соляной кислоты и хлористого аммония, полученный раствор обрабатывают хлором, очищают и подают на абсорбцию хлористого аммония, после чего раствор, содержащий не менее 23% MgCl2 по массе, упаривают, кристаллизуют и полученный аммониевый карналлит обезвоживают и разлагают в расплаве отработанного электролита, при этом выделившийся хлористый магний направляют на электролиз, а хлористый аммоний направляют на обработку раствором после выщелачивания.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходный раствор перед абсорбцией смешивают с маточным раствором после кристаллизации.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что отходящие газы после обезвоживания карналлита обрабатывают конденсатом после упаривания раствора и образовавшийся раствор соляной кислоты с содержанием HCl не менее 18% по массе направляют на выщелачивание исходного сырья.
4. Способ по пп.1 и 3, отличающийся тем, что обезвоживание аммониевого карналлита ведут в кипящем слое при скорости движения нагретых газов до 2 нм/с и содержании хлористого водорода в теплоносителе не менее 100 г/нм3.
5. Способ по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что содержание хлористого магния в расплаве хлоридов после разложения аммониевого карналлита поддерживают не выше 60% по массе.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98122485/02A RU2136786C1 (ru) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | Способ получения магния из кислородсодержащего сырья через аммониевый карналлит |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98122485/02A RU2136786C1 (ru) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | Способ получения магния из кислородсодержащего сырья через аммониевый карналлит |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2136786C1 true RU2136786C1 (ru) | 1999-09-10 |
Family
ID=20213336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98122485/02A RU2136786C1 (ru) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | Способ получения магния из кислородсодержащего сырья через аммониевый карналлит |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2136786C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113044862A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-06-29 | 河北大有镁业有限责任公司 | 一种利用不同铵光卤石物料间的协同耦合作用对其进行脱水的方法 |
-
1998
- 1998-12-15 RU RU98122485/02A patent/RU2136786C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Лебедев О.А. Производство магния электролизом. - М.: Металлургия, 1988, с. 36 - 37. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113044862A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-06-29 | 河北大有镁业有限责任公司 | 一种利用不同铵光卤石物料间的协同耦合作用对其进行脱水的方法 |
| CN113044862B (zh) * | 2021-04-09 | 2022-07-08 | 河北大有镁业有限责任公司 | 一种利用不同铵光卤石物料间的协同耦合作用对其进行脱水的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7258093B2 (ja) | ケイ酸塩鉱物からのリチウムの回収 | |
| CN104302791B (zh) | 用于处理赤泥的方法 | |
| CN104520237B (zh) | 处理飞灰的方法 | |
| CN112142353B (zh) | 一种高效无害化处理铝灰的方法 | |
| CN109047285A (zh) | 一种铝电解槽废阴极炭块中含钠、含氟化合物的转化方法与系统 | |
| CN101254951A (zh) | 从粉煤灰和煤矸石中回收氧化铁的方法 | |
| IL45554A (en) | Alumina production | |
| CN113896208A (zh) | 一种使用硫酸处理工业混杂废盐的方法 | |
| CA1335690C (en) | Process for producing ammonia and sulfur dioxide | |
| CN103936047A (zh) | 一种无水氯化铝的制备方法 | |
| RU2136786C1 (ru) | Способ получения магния из кислородсодержащего сырья через аммониевый карналлит | |
| RU2200704C2 (ru) | Способ получения магния и хлора из растворов хлористого магния, содержащих хлористый аммоний | |
| RU2118406C1 (ru) | Способ производства магния из оксидно-хлоридного сырья | |
| RU2095481C1 (ru) | Способ получения магния из сырья, содержащего сульфаты | |
| CN118905232B (zh) | 利用炉渣制备还原性铁粉的方法 | |
| RU98101014A (ru) | Способ производства магния из оксиднохлоридного сырья | |
| RU2158787C2 (ru) | Способ получения магния | |
| CN118754181A (zh) | 一种利用铝电解含氟废料制备氟化铝的方法 | |
| CN119662984A (zh) | 一种铝电解固废的处理方法 | |
| WO2024077229A2 (en) | Magnesium chloride purification systems, devices and methods | |
| CN119683569A (zh) | 废石膏的处理方法 | |
| CN118125480A (zh) | 一种提高废旧阴极中电解质回收率的方法 | |
| US2488474A (en) | Preparation of anhydrous magnesium chloride and recovery of metallic magnesium | |
| CN115784184A (zh) | 一种含铁矿渣资源化利用的方法及设备 | |
| CN116606011A (zh) | 一种稀土冶炼废水资源化处理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041216 |