FI70561B - Foerfarande foer rening av magnesiumraomaterial - Google Patents

Description

70561

Menetelmä magnesium-raaka-aineen puhdistamiseksi

Keksintö koskee menetelmää magnesium-raaka-aineen puhdistamiseksi, jossa rikkidioksidin annetaan reagoida 5 pasutetun magnesiitin, raa'an tai saastuneen magnesiumoksi-din, magnesiumhydroksidin, hydratoidun magnesiukarbonaatin tai magnesiumsulfiitin raakojen kiteiden vesipitoisen suspension kanssa.

Magnesiitti on tärkein luonnossa esiintyvä magnesiu-10 min raaka-aine. Ennen teollista käyttöä sitä tavallisesti käsitellään pasuttamalla magnesiumoksidin muodostamiseksi, jolla on edullisemmat fysikaaliset ja pääasiallisesti kemialliset ominaisuudet. Tulenkestävän magnesiittivuorauk-sen perinnäinen valmistus perustuu tälle pohjalle ja pasu-15 tettua magnesiittia on viime aikoina alettu käyttää myös rikinpoistossa savukaasuista ja selluloosan valmistuksessa magnesiumbisulfiittimenetelmällä.

Vakavia vaikeuksia aiheuttavat kaikissa näissä tapauksissa epäpuhtaudet, joita sisältyy luonnon magnesiit-20 tiin määrässä 5-25 paino-%. Tämän takia on ehdotettu monia menetelmiä puhtaan magnesiumoksidin tuottamiseksi magne-siitista. Näillä on kuitenkin se haitta, että ne kuluttavat kalliita kemikaaleja (esim. HNO^ ja NH^ nitraatti-menetelmän tapauksessa), syntyy vähemmän arvokkaita sivu-25 tuotteita ja ne vaativat enemmän mitä pääoman sijoitukseen ja energiaan tulee.

Nämä haitat poistetaan keksinnön mukaisella menetelmällä pasutettua magnesiittia, saostunutta magnesiumoksi-dia tai magnesiumhydroksidia tai hydratoituja magnesium-30 karbonaatteja käsiteltäessä. Menetelmälle on tunnusomaista, että sen jälkeen kun reaktioseoksen pH on saavuttanut arvon 3,3-7,5, kiinteä faasi erotetaan ainakin yhdeksi jakeeksi, joka sisältää runsaasti MgS03.xH20, jossa x on 3 tai 6, ja ainakin yhdeksi jakeeksi, joka sisältää 35 väkevöityjä epäpuhtauksia, jolloin koko prosessi toteutetaan ainakin yhden kerran.

2 70561

Keksinnön mukaisessa menetelmässä magnesium-raaka-aineen puhdistamiseksi on hyvin tärkeää, että erotettaessa kiinteä magnesiumsulfiitti kiinteistä epäpuhtauksista reak-tioseoken pH on yli 3,3, koska vain tällä tavalla haluttu 5 tuote, MgSC>3.xH20, on suurimmaksi osaksi kiinteässä faasissa. pH-arvossa alle 3,3 suurin osa päinvastoin on mag-nesiumbisulfiittimuodossa, Mg(HSC>3)2, joka ei esiinny kiinteänä aineena ja joka tunnetaan vain vesiliuoksena. Magne-siumbisulfiittiliuoksen erottaminen kiinteistä epäpuhtauk-10 sista on tunnettua, ja sitä käytetään teollisuudessa, menetelmällä on kuitenkin verrattuna keksinnön mukaiseen menetelmään oleellisesti pienempi teho.

Ylempi pH-raja ei ole ratkaiseva, pH:n nostaminen yli arvon 7,5 ei kuitenkaan ole tarkoituksenmukaista, kos-15 ka erotusteho ei enää parane.

Kiinteä faasi, MgS03.xH20, on tuote, joka periaatteessa voi esiintyä heksahydraattimuodossa, MgS03.6H20, tai trihydraattimuodossa, MgSC>3.3H20. Muita muotoja ei tunneta.

20 Magnesiumsulfiitin pauste voi esimerkiksi myös toi mia saostuneena magnesiumoksidina, joka sulfiitti saadaan poistettaessa rikkiä ilman saasteista magnesiittiproses-sissa ja magnesiitista peräisin olevien epäpuhtauksien ohella se sisältää myös epäpuhtauksia, jotka ovat tarttu-25 neet desulfuroiduista ilman saasteista kuten lentotuhkas-ta poistokaasuista.

Keksinnössä käytetään hyväksi sitä tunnettua tosiasiaa, että MgSO^ on hyvin niukkaliukoinen veteen. Voidaan kuitenkin valmistaa puolipysyvä liuos tietyissä, 30 suhteellisen helposti toteuttavissa olosuhteissa, josta liuoksesta spesifisissä olosuhteissa voidaan valmistaa kidehydraatti-MgSO^:ia, jossa on kolme tai kuusi molekyyliä kidevettä ja huomattavan erikokoisia kiteitä. MgS03-3H20:n kidekoko on n. 0,01 mm ja MgSO^.6H90:n n.

35 1 mm. Hiukkasten eri koko ja niiden erilainen tilavuus- paino tekevät mahdolliseksi erottaa kiinteitä epäpuhtauk-

II

3 70561 siä, joilla on laaja tilavuuspainoalue, magnesiumsulfiit-tikiteistä köyttäen yksivaiheista tai toistettua kiteytystä, jos on tarpeen, ja sitä seuraa laskeuttaminen, suodattaminen tai linkoaminen.

5 Esimerkiksi käsiteltäessä silikaatti-tyyppisiä magne- siitteja on edullista työskennellä MgSO^ · 313^0:11a , sillä sen sisältämä Si02 on läsnä karkeassa muodossa ja on helposti erotettavissa hienosta MgS03.3H^0:sta. Sen sijaan tapauksissa, joissa käsitellään ferri-tyyppistä magnesiit-10 tia tai kun on tarpeen ennenkaikkea erottaa rauta, on edullista toimia MgSO^.öf^Ocn esiintymisalueella, koska hienosta rautapitoisesta lietteestä karkeat kiteet erottuvat helposti .

Epäpuhtauksien hyvin hienojakoinen liete saadaan ai-15 kaan ylihapottamalla, tuomalla reaktioseokseen ylimäärä S02:ta pH-arvossa alle 5, ja nostamalla pH sitten yli 5,2:n lisäämällä alkalia. Ylihapotuksessa tapahtuu nimittäin epäpuhtauksien hetkellistä liukenemista, erityisesti raudan liukenemista, ja ne saostuvat toistuvasti hienossa 20 muodossa, joka muoto on hyvin erotettavissa karkeista kiteistä .

Erotettaessa epäpuhtauksia keksinnön mukaisella menetelmällä osa epäpuhtauksista erottuu jakeeseen, joka päinvastoin sisältää sulfiittikiteitä. Silloin on mahdol-25 lista saattaa erottamalla saadut jakeet uuteen erotukseen toisessa tai jopa useammassa vaiheessa. Epäpuhtauksien erottumista parannetaan edelleen yksinkertaisella toimenpiteellä .

Osa epäpuhtauksista voidaan sulkea magnesiumsulfiit-30 tikiteisiin niiden syntyessä, siitä voi tulla osa kiteiden kehystä. Nämä epäpuhtaudet eivät sitten erotu erottamalla. Tätä voidaan parantaa sillä tavalla, että magnesiumsulf iittikiteet muutetaan nestefaasiksi (ne liuotetaan) ja sitten ne jälleen erotetaan. Syntyy olennaisesti 35 puhtaampia kiteitä ja kiinteät epäpuhtaudet poistetaan erottamalla. Se voidaan helposti toteuttaa sillä tavalla, 70561 4 että rikkidioksidin annetaan reagoida suspension kanssa, joka sisältää magnesiumsulfiittia, jolloin syntyy vesiliukoista Mg joka muutetaan takaisin MgSO^ksi lisää mällä alkalia, edullisesti MgO tai MgfOH^, niin että mag-5 nesiumsulfiitti kiteytyy. On myös mahdollista liuottaa raakojen magnesiumsulfiittikiteiden vesipitoinen suspensio kuumentamalla yli 60°C:n lämpötilaan, edullisesti 90 -100°C:seen, ja kiinteät epäpuhtaudet poistetaan magnesium-sulfiitista erottamalla.

10 Keksinnön mukainen menetelmä magnesium-raaka-ainei- den puhdistamiseksi on yksinkertainen, vaatimaton, mitä pääoman sijoituksiin ja energiaan tulee, ja tässä hyvin tehokas. Magnesium-raaka-aineen muuttaminen magnesiumsul-fiitiksi on ennakkoehto, tietenkin, mutta juuri tämä on 15 välituote tai sivutuote monissa tunnetuissa ja teollisesti käytetyissä menetelmissä. Tällaisissa tapauksissa keksinnön mukaisen menetelmän käyttö on hyvin helppoa ja joku annettu menetelmä saa ilman huomattavia häiriöitä varsin uusia mahdollisuuksia. Siten esimeriksi poistettaessa rik-20 kiä lämpövoimalaitoksen poistokaasuista magnesiittiproses-silla saadaan välituotteena magnesiumsulfiittia, joka termisesti pilkotaan magnesiumoksidiksi ja rikkidioksidiksi. Magnesiumoksidi sisältää kuitenkin n. 30 paino-% epäpuhtauksia, niin että se on tuotteeksi käyttökelvoton. Edel-25 lyttäen, että tämä raaka magnesiumsulfiitti puhdistetaan keksinnön menetelmän mukaisesti, saadaan magnesiumoksidi, joka sisältää 99,5 paino-%:iin asti MgO ja joka on tuote, jota tarvitaan esimerkiksi kumiteollisuudessa valmistettaessa muuntajalevyjä tai valmistettaessa sintrattua mag-30 nesiumoksidia.

Suoritusmuotoesimerkkejä

Esimerkki 1

Lasireaktoriin, jossa oli kartiomainen pohja ja 3 jäähdytyskierukka, pantiin 1 m vettä, 71 pasutettua mag-35 nesiittia, (koostumus 77,2 % MgO, 4,1 % S1O2, 2,3 % CaO, 7,14 % R2°3' 8,1 % hehkutushäivöitä) ja S02:ta johdettiin il 5 70561 teräspommista samalla sekoittaen. Reaktion kulkua seurattiin määrittämällä reaktioseoksen pH. pH laski alkuarvosta 8,5 6:een 15 minuutissa, lämpötila pidettiin 35°C:ssa jäähdyttämällä. Sekoittaminen lopetettiin sitten ja reaktorin 5 sisällön annettiin seistä. Kartiomaiselle pohjalle muodostui nopeasti vaalea kerros kiteitä, jonka päällä oli syvän-ruskea suspensio. Vaalean kidekerroksen korkeus lakkasi kasvamasta jo 3 minuutin kuluttua ja vaalea kerros poistettiin reaktorin pohjassa olevan aukon kautta sekoituk-1C senalaiseen säiliöön vielä yhden minuutin kuluttua. Tämän vaalean suspension tilavuus oli 0,25 m . Analyyttisellä määrityksellä ja mikroskoopilla tarkkailemalla havaittiin vaaleiden kiteiden olevan MgSO^.6H20:ta.

Lasireaktoriin jääneen syvän ruskean suspension an-15 nettiin laskeutua 30 minuuttia, jona aikana se erottui kirkkaaksi ylemmäksi kerrokseksi, jonka tilavuus oli 0,6 m"* ja alemmaksi lietekerrokseksi, jonka tilavuus oli 0,15 m3. Alempi kerros poistettiin jätteeksi, ylempi kerros jätettiin reaktoriin ja MgS03.6H20:n suspensio säiliöstä 20 lisättiin takaisin siihen. Lyhyen sekoittamisen jälkeen suspension annettiin laskeutua 4 minuuttia ja alempi kerros, joka sisälsi MgSO^·6H20-kiteitä, poistettiin sitten määrässä 0,25 m3. 30 minuutin kuluttua myös jäljelläoleva lietekerros erottui kirkkaaksi nesteeksi ja ruskeak-25 si sedimentiksi. Ruskeata sedimenttiä poistettiin 50 l:n määrässä jätteeksi ja 550 1 jäljellejäänyttä kirkasta nestettä käytettiin pasutetun magnesiitin suspension valmistukseen seuraavassa täytössä.

Tuotettujen MgS03.6H20:n kiteiden näytettä pasutet-30 tiin 1 100°C:ssa. Saatiin magnesiumoksidia, joka sisälsi 94,0 % MgO, 2,3 % SiC>2, 1,6 CaO, 1,7 % R203 ja 0,2 % heh-kutushäviöitä. Massatasapainosta havaittiin, että raaka-aineen sisältämästä MgO:sta 82 % oli muuttunut MgS03.6H20-kiteiksi, poisjuoksutettuihin lietteisiin oli mennyt 35 3,5 % ja 14,5 % oli nestefaasissa MgSO^-liuoksena ja

MgS0^:nä, joka on peräisin hapettumisesta.

it: ______.....- · 70561 6

Esimerkki 2

Lasireaktoriin, jossa oli kartiomainen pohja ja jääh- 3 dytyskierukka, pantiin 1 m vettä sekä 71 kg pasutettua magnesiittia (koostumus: 77,2 % MgO, 4,1 % SiOp, 2,3 % 5 CaO, 7,1 % &2°3 3a 8*1 % hehkutushäviöitä) ja teräspommis-ta johdettiin S02:ta samalla sekoittaen. pH laski alkuarvosta 8,5 3,8:aan 30 minuutissa ja lämpötila nousi 65°C:seen. Reaktoria alettiin sitten jäähdyttää ja reaktoriin lisättiin 72 kg pasutettua magnesiittia 5 minuutin 10 aikana. pH nousi arvoon 6,2. Lämpötila pidettiin välillä 35-42°C vielä 20 minuutin ajan.

Reaktorin sisältö sekoitettiin sykloni-sakeuttimella 3 10 minuutissa. Saatiin 0,5 m MgSO^.6H20-kiteitä ja 0,55 m^ ruskeaa lietteen suspensiota. Kidesuspensio puhdistet-15 tiin muusta nestefaasista käyttäen suodatus1inkoa, jolloin saatiin 250 kg kellertäviä kosteita kiteitä. Ruskean lietteen suspensio suodatettiin käyttäen tyhjörumpusuodatinta, jolloin saatiin 23,5 kg ruskeata suodatuskakkua. Analyyttisessä määrityksessä havaittiin komponenttien sisällön 20 olevan seuraava:

Mg CaO Si02 Fe ruskea kakku (paino-%) 9,1 5,25 6,44 8,4 kosteat kiteet (paino-%) 18,6 0,43 - 0,21

Esimerkki 3 25 250 kg esimerkin 2 mukaisella menetelmällä saatuja 3 kosteita kiteitä suspendoitiin 1,6 m :een liuosta, joka sisälsi 5 paino-% MgSO^ ja kyllästettyjä MgSO^ 25°C:n lämpötilassa. Saatua suspensiota kuumennettiin viemällä se putkilämmönvaihtimen läpi 99°C:seen ja johdettiin jatku-30 vasti keskipakosuodattimeen. Saatiin 1,5 m suodosta, jonka annettiin jäätyä vapaasti. Jäähdyttämisen aikana syntyi kirkkaita valkoisia kiteitä. Toisena päivänä kun lämpötila oli laskenut 25°C:seen, nestefaasi erotettiin kiteistä keskipakosuodattimella. Saatiin 220 kg kosteita 35 MgSO^.6H20-kiteitä, jotka sisälsivät: 17,08 % MgO, 0,01 %

Fe, 0,002 % CaO ja 0,01 % Si02·

Claims (5)

7 70561

1. Menetelmä magnesium-raaka-aineen puhdistamiseksi, jossa rikkidioksidin annetaan reagoida pasutetun magnesii- 5 tin, raa'an tai saastuneen magnesiumoksidin, magnesiumhydr-oksidin, hydratoidun magnesiumkarbonaatin tai magnesiumsul-fiitin raakojen kiteiden vesipitoisen suspension kanssa, tunnettu siitä, että sen jälkeen kun reaktioseok-sen pH on saavuttanut arvon 3,3-7,5, kiinteä faasi erote-10 taan ainakin yhdeksi jakeeksi, joka sisältää runsaasti MgSO^.xH^O, jossa x on 3 tai 6, ja ainakin yhdeksi jakeeksi, joka sisältää väkevöityjä epäpuhtauksia, jolloin koko prosessi toteutetaan ainakin yhden kerran.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n -15 n e t t u siitä, että sen jälkeen kun reaktioseoksen pH on saavuttanut arvon alle 5, pH asetetaan arvoon yli 5,2 lisäämällä alkalia, esim. magnesiumoksidia tai magnesium-hydroksidia, minkä jälkeen suoritetaan kiinteän faasin jakaminen ainakin kahdeksi jakeeksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erottamalla saatu jae sekoitetaan hydrofiiliin nesteeseen ja saatetaan edelleen erotettavaksi .

4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että magnesiumsulfiitin raakojen kiteiden jae, joka on pääasiallisesti MgSO.,. 6Ho0:n muodos-sa, kuumennetaan yli 60°C:seen, edullisesti 90-100°C:n lämpötilaan, minkä jälkeen magnesiumsulfiittia sisältävä liuos erotetaan kiinteistä epäpuhtauksista.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että magnesiumsulfiitin, joka on pääasiallisesti MgSC>2-6H20: muodossa, raakojen kiteiden vesipitoinen suspensio kuumennetaan yli 60°C:n, edullisesti 90-100°C:n lämpötilaan, minkä jälkeen se jälleen jäähdy-35 tetään alle 60°C:n lämpötilaan ja kiinteät faasit jaetaan 8 70561 yhdeksi tai useammaksi jakeeksi, jotka sisältävät runsaasti MgSC>3.xH20, jossa x on 3 tai 6, ja yhdeksi tai useammaksi jakeeksi, jotka sisältävät pääasiassa epäpuhtauksia. Patenkrav