CS243848B1 - Způsob výroby oxidu horečnatého - Google Patents

Abstract

Cílem je vyrobit MgO vhodný pro výrobu slínku, čehož se dosáhne tak, že se pálená či hydratovaná hořečnatá surovina, jako je např. polovypálený dolomit či hydratovaný pálený magnezit, karbonatuje ve vodní suspenzi při teplotě do 35 °C a parciálním tlaku CO, do 2 MPa tak intenzívně, aby se v době Kratší než 120 minut docílila přepočtená koncentrace MgO v roztoku minimálně 12 g MgO/litr. Oddělený výluh se dekarbonatuje při teplotě pod 35 °C a vyloučený pentahydrát uhličitanu hořečnatého se kalcinuje na oxid horečnatý.

Description

Vynález se týká způéobu výroby oxidu hořečnatého.

Jedna z možností chemického přepracování nečistých hořečnatých surovin na čistý oxid hořečnatý je karbonátový /někdy nazývaný bikarbonátový/ způsob. Byl navržen v několika obměnách. Věechny ale mají společné to, že rafinovaným hořečnatým meziproduktem je trihydrát uhličitanu hořečnatého MgCO₃.3 H₂O.

Původní Pattisonův bikarbonátový způsob byl vypracován pro dolomit. Dolomit se nejdříve kalcinuje na polovypálený dolomit, což je směs oxidu hořečnatého s uhličitanem vápenatým, ten se vyhasí vodou na směs hydroxidu hořečnatého + uhličitanu vápenatého, která se disperguje ve vodě a karbonatuje oxidem uhličitým za vzniku suspenze uhličitanu vápenatého a dalších nečistot v roztoku hydrogenuhličitanu hořečnatého.

Po oddělení pevných fází filtrací se v roztoku hydrogenuhličitanu hořečnatého vyloučí ohřevem a provzdušňováním trihydrát uhličitanu hořečnatého, který se odfiltruje, suší a kalcinuje na technický oxid hořečnatý.

Nevýhodou dosud známých karbonátových způsobů je, že jehličkovité krystaly trihydrátu mají malou sypnou hmotnost, a protože tento tvar si podržují i produkty sušení a kalcinace, je velmi obtížné vyrobit slínky s vysokou hustotou, která je jedním z hlavních parametrů kvality magnezitových žáruvzdorných materiálů.

Výhodnějším se jeví způsob výroby oxidu hořečnatého podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se polovypálený dolomit nebo pálený magnezit, případně hydratovaný polovypálený dolomit nebo hydratovaný pálený magnezit, karbonatuje ve vodní.suspenzi při teplotě do 35 °c a pare. tlaku C0₂ do 2 MPa, a to tak intenzívně, aby se za dobu kratší než 120 minut, s výhodou do 20 minut, docílila koncentrace Mg v roztoku, přepočítaná na MgO, větší než 12 g MgO/1, načež se výluh oddělí od pevných částic a dekarbonatuje se při teplotě pod 35 °C, s výhodou pod 21 °C, vyloučený pentahydrát uhličitanu hořečnatého se oddělí od matečného roztoku, usuší a kalcinuje na oxid hořečnatý.

Karbonataci lze způsobem podle vynálezu provést v jednom nebo více stupních, dekarbonataci roztoku lze provést uváděním inertního plynu, inertním plynem může býti vzduch a dekarbonataci lze provést snížením tlaku nad roztokem.

Rychlé vyloužení při karbonataci a dosažení vysoké koncentrace /nad 12 g MgO/1/ v hydrogenuhličitanovém roztoku je podmínkou pro získání metastabilního roztoku pentahydrátu uhličitanu hořečnatého, pokud se pracuje při teplotách cca 10 °C.

Jen z takového metastabilního roztoku je možno získat částečnou dekarbonataoi zrnitý pentahydrát uhličitanu hořečnatého. Další podmínkou je přítomnost dobře reaktivního oxidu hořečnatého nebo hydroxidu hořečnatého ve výchozím materiálu pro karbonataci.

Dobře reaktivní pálený magnezit se vyznačuje ztrátou žíháním minimálně 6 % hmot. a musí být jemně umletý nebo musí být předem vyhašen vodou. Jemně mletý materiál má min.

% hmotnosti zrna pod 0,1 mm. Také polovypálený dolomit je možno hýdratovat bud hašený, nebo mletý.

Teplota při karbonataci smí dosáhnout při norm. pare. tlaku C0₂ nejvýše 27 °C, při tlaku 200 kPa nejvýše 35 °C. Při dekarbonataci je třeba rychle dosáhnout ochlazení pod 22 °C, aby se vylučoval pentahydrát a nikoliv trihydrát.

Pálený magnezit je vhodné karbonatovat při pare. tlaku C0₂ okolo 100 kPa, protože za zvýšeného tlaku C0₂ přechází do roztoku a pak i do pentahydrátu neúměrně zvýšené množství železa. U polovypáleného dolomitu toto nebezpečí zpravidla nehrozí, protože dolomity bývají značně čisté.

částečnou dekarbonataci /rozklad hydrogenuhličitanu na uhličitan a oxid uhličitý/ metastabilního roztoku tak, aby se vylučoval pentahydrát a nikoliv trihydrát, je možno provést bud uváděním inertního plynu, nebo vakuově, nikoliv ohřevem.

Inertním plynem v tomto případě rozumíme plyn s nižším parciálním tlakem CO₂, než je rovnovážný tlak CO₂ nad dekarbonatovaným roztokem hydrogenuhličitanu, např. vzduch. Vlhký pentahydrát je nutno neprodleně a co nejrychleji dále zpracovat usušením a kalcinaci, protože jen při rychlém zpracování se zachová zrnitá forma částic.

Výhodou postupu podle vynálezu je kromě zrnité formy částic produktu vysoká koncentrace oxidu hořečnatého v metastabilním hydrogenuhličitahovém roztoku. Např. při 26 °C je při norm. pare. tlaku C0₂ metastabllně rovnovážná koncentrace kolem 20 g MgO/1, stabilně rovnovážná /v rovnováze s trihydrátem jako s pevnou fází/ pouze 9 g/1.

Při tlaku C0₂ 200 kPa lze dosáhnout při 30 °C až 48 g MgO/1, kdežto rovnovážná koncentrace je za těchto podmínek pouze cca 12 g MgO/1. Aby se snáze docílily požadované parametry při karbonataci, které zaručují vznik metastabilního roztoku pentahydrátu, tj. teplota do 35 °C a reakční doba kratší než 120 minut, je výhodné pracovat ve dvou, případně i více protiproudých stupních.

Např.' při dvoustupňové karbonataci se postupuje tak, že pevné částice z první karbonatace, obsahující zbytky nerozpuštěného oxidu hořečnatého, oddělené od výluhu, se dispergují ve vodě a karbonatují v druhém stupni a výluh z druhého stupně se vrátí do prvního stupně.

Výhodou dvoustupňové karbonatace také je, že v druhém stupni lze použít ke karbonataci případně i zředěný oxid uhličitý z dekarbonatace a že zcela vyloužený kal je možno od slabého roztoku hydrogenuhličitanu hořečnatého oddělit sedimentací, což je zvláště důležité při zpracování páleného magnezitu, neboť úplně vyloužený kal je zde velmi špatně filtrovatelný. Při karbonataci v jednom stupni nesmí teplota překročit 35 °C. V případě dvou_v A O stupňové karbonatace může být teplota v druhém stupni až 45 c.

Proti jiným chemickým způsobům zpracování hořečnatým surovin mají karbonátové způsoby velkou přednost v tom, že nemají problémy se škodlivými exhalacemi a závadnými pevnými odpady, příp. s vedlejšími výrobky. Pevné odpady z karbonátových procesů jsou hygienicky naprosto nezávadné.

Při postupu podle vynálezu je větší obsah nečistot *v produktu v případě páleného přírodního magnezitu jako suroviny. Při vyluhování za norm. tlaku C0₂ na koncentraci výluhu kolem 20 g MgO/1 se vyluhuje z páleného magnezitu tolik nečistot, že zpracováním vyloučeného pentahydrátu se získá oxid hořečnatý obsahující % hmotnosti: MgO 97,0 až 98,0, CaO 0,5 až 1,2, Ρθ2®3 θ'® ^az UO, Mn 0,01 až 0,02, SiO₂ 0,1. Tato čistota je pro kvalitní žáruvzdorné materiály postačující.

Příklady provedení

Přikladl

Do suspenze 0,1 kg páleného magnezitu o složení % hmotnosti: MgO 75,18, CaO 6,44,

Fe₂0j 5,64, R₂°3 7,26, S10₂ 1,03, ztráta žíh. 10,16, v 1 litru vody byl za míchání uváděn C0₂ za tlaku 200 kPa 15 minut.

Suspenze byla chlazena tak, že konečná teplota byla 30 °C. Zreagovaná suspenze byla zfiltrována. Filtrát obsahoval /g/1/: MgO 48,0, CaO 0,45, Fe₂O₃ 1,7. Do filtrátu byl uváděn vzduch 2 h, konečná teplota byla 19 °C.

Vyloučené zrnité krystaly byly odfiltrovány, filtrát obsahoval 4,2 g MgO/1. Vyčíháním krystalů bylo získáno 43 g produktu obsahujícího % hmotnosti: MgO 95,8, CaO 0,48, R₂O₃ 2,71, S10₂ 0,30.

Příklad 2

Do suspenze 50 g páleného maggezitu v 1 litru vody byl za míchání uváděn C0₂ za tlaku 200 kPa 15 min. Konečná teplota byla 30 °C. Zreagovaná směs byla zfiltrována. Filtrát obsahoval /g/1/: MgO 27,9, CaO 0,22, Fe₂O₃ Do filtrátu byl uváděn vzduch 130 minut, konečná teplota byla 18 °C.

Vyloučené zrnité krystaly byly odfiltrovány, filtrát obsahoval 3,55 g MgO/1. Vyčíháním krystalů bylo získáno 25 g produktu o složení % hmotnosti: MgO 95,5, CaO 0,29, RjO-j 2,18, SiO₂ 0,22.

Příklad 3

Do suspenze 75 g páleného magnezitu ve 3 litrech roztoku hydrogenuhličitanu hořečnatého o koncentraci 5,4 g MgO/1 byl za míchání uváděn CO₂ za normálního tlaku 20 minut, max. teplota byla 26 °C.

Zreagovaná suspenze byla zfiltrována, filtrát obsahoval 19,8 g MgO/1. Filtrát byl 90 minut probubláván vzduchem, konečná teplota byla 18,5 °C. Zrnité krystaly byly odfiltrovány, filtrát obsahoval 2,3 g MgO/1.

Vyžíháním krystalů bylo získáno 53 g produktu o složení % hmotnosti: MgO 97,2, CaO 0,53, R₂O₃ 1,13, SiO₂ 0,12.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob výroby oxidu hořečnatého, vyznačený tím, že se polovypálený dolomit nebo pálený magnezit, případně hydratovaný polovypálený dolomit nebo hydratovaný pálený magnezit, karbonatuje ve vodní suspenzi při teplotě do 35 °C a par.c. tlaku C0₂ do 2 MPa tak intenzívně, aby se za dobu kratší než 120 minut, s výhodou do 20 minut, docílila koncentrace Mg v roztoků, přepočítaná na MgO, větší než 12 g MgO/l, načeš se výluh oddělí od pevných částic a dekarbonatuje se při teplotě pod 35 °C, s výhodou pod 21 °C, vyloučený pentahydrát uhličitanu hořečnatého se oddělí od matečného roztoku, usuší a kalcinuje na oxid horečnatý.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že stupni.
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že inertního plynu.
4. 4. Způsob podle bodu 3, vyznačený tím, že
5. 5. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že nad roztokem.

   se karbonatace provede v alespoň jednom dekarbonatace roztoku se provede uváděním inertním plynem je vzduch.

   dekarbonatace se provede snížením tlaku

   Severografia, n. p., MOST