PL106059B1 - Sposob odzyskiwania tlenku magnezowego ze zuzytego materialu wykladzinowego wzbogaconego tlenkiem magnezowym - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób odzyskiwania tlenku magnezowego ze zuzytego materialu wykladzi¬ nowego wzbogaconego tlenkiem magnezowym.Surowce zawierajace tlenek magnezowy uzyskaly duze znaczenie w wytwarzaniu zarówno wyrobów ogniotrwalych jak i róznych wyrobów chemicznych. Tlenek magnezowy otrzymuje sie z zasobów pochodzenia mineralnego zawierajacych magnezyt MgO • C02, który jest materialem kosztownym, z wody morskiej zawiera¬ jacej w przyblizeniu 0,13% wagowych Mg glównie w postaci rozpuszczonych soli.Podczas wytwarzania ogniotrwalych wyrobów zawierajacych tlenek magnezowy, zwlaszcza cegly magne¬ zytowej, jest wazne, zarówno w aspekcie produkcji jak i aspekcie wlasciwosci wyrobów, by jako material wyjsciowy tlenek magnezowy nie zawieral zadnych domieszek. W zwiazku z tym konieczne jest dokladne oczyszczanie materialów surowcowych zawierajacych tlenek magnezowy pochodzenia mineralnego zanim zostana one poddane prazeniu lub kalcynowaniu do otrzymania tlenku magnezowego. Bogate w magnez osady otrzymywane z wody morskiej musza byc poddane oczyszczeniu zanim bedzie mozna uzyskac z nich wysokiej jakosci material tlenku magnezowego do potrzebnego zastosowania. 1 Wykladziny z ogniotrwalych materialów wytworzone na bazie tlenku magnezowego maja ograniczona zywotnosc, w piecach, w których sie je stosuje.Podlegaja one szkodliwemu dzialaniu, miedzy innymi, plynnego zuzla lub tlenku zelaza, wysokich temperatur oraz róznic temperatur wystepujacych w piecach, na skutek czego, wykladziny ulegaja skorodowaniu a ich wytrzymalosc mechaniczna zmniejsza sie w takim stopniu, ze zachodzi koniecznosc ich wymiany, na nowe wykladziny. Usuniety material podczas wymiany- wykladziny na przyklad w postaci zlomowanych cegiel, zawiera duza ilosc. MyO, którego czesc jest zanieczyszczona zuzlem itp.Odzyskanie zawartosci MgO z tego materialu wykladzinowego umozliwiloby zwrot cennego surowca do ponownego wykorzystania w technice, na przyklad, do wyrobu cegly magnezytowej lub do wytwarzania innych, specjalnych wyrobów zwlaszcza gdy odzyskany material magnezowy jest wysokiej jakosci bez glównych, zanieczyszczen w postaci Si02 i tlenków zelaza.2 106 059 Uprzednio prowadzone eksperymenty wykazaly, ze pewne mineraly bogate w tlenek magnezowy, na przyklad brucyt (MgO • H20), który nie rozpuszcza sie w czystej wodzie, moze byc rozpuszczony do pewnego stopnia w wodzie zawierajacej C02, przy czym C02 doprowadzany jest pod cisnieniem kilku atmosfer bez znaczniejszego podwyzszania temperatury. Przeprowadzono takze doswiadczenia lugujac zanieczyszczone ma¬ terialy zawierajace magnezyt pod cisnieniem C02 uprzednio poddajac je prazeniu w temperaturze okolo 600 do 650°C. Jednakze eksperymenty te nie doprowadzily do sposobu, który móglby byc stosowany w technice z uwagi na to, ze w obydwu przypadkach roztwory lugujace byly za slabe a zawartosc MgO na litr roztworu lugujacego osiagaja zaledwie 3—9 gramów na litr.W przeciwienstwie do wyrobów zawierajacych MgO skalcynowanych w nizszych temperaturach,techniczna cegla magnezytowa prazona w wysokich temperaturach i odpowiedni material plynnego magnezu zostala uznana za material obojetny na dzialanie, miedzy innymi wody, a lugowanie woda pod cisnieniem tlenku wegla takze nie spowodowalo zadnych oplacalnych rezultatów.Sposób wedlug wynalazku stanowi nowy i uzyteczny proces technicznego odzyskiwania tlenku magnezo¬ wego ze zuzytego materialu wykladzinowego wzbogaconego tlenkiem magnezowym pochodzacego ze zuzytej "fcegfy magnezytowej z wysokotemperaturowych pieców, wypalona lub chemicznie zwiazana w zuzytych wykla- jdzinach, wytworzonych z cieklego magnezytu.Sposób wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze wspomniany material wykladzinowy jest poddawa¬ ny najpierw dzialaniu pary w temperaturze od 100-300°C i odpowiednim towarzyszacym cisnieniom nasycaja¬ cym dzialajacym wciagu 1—50 godzin, i ze ten poddany dzialaniu pary material poddawany jest lugowaniu woda, w zakresie temperatury od temperatury krzepniecia do okolo 60°C w obecnosci tlenku wegla pod cisnieniem roztwór, lugujacy oddzielany jest od stalych pozostalosci lugowania, a rozpuszczony magnez i weglowodory w tym roztworze wytraca sie i kalcynuje.Dzieki dzialaniu pary, zuzyty material magnezytowy sprazony w wysokich temperaturach lub plynny material magnezytowy, który nie nadaje sie do obróbki za pomoca tradycyjnych procesów lugowania dwutlenkiem wegla, jest doprowadzany do stanu, w którym zawartosc MgO moze byc od razu wylugowana woda pod cisnieniem dwutlenku wegla. Proces obróbki para powoduje to, ze material wykladzinowy reaguje podczas spieniania; moze sie zdarzyc, ze MgO przeksztalca sie w MgO * H20. Podczas lugowania otrzymanego produktu uwodnionego tlenku magnezowego z dwutlenkiem wegla, zanieczyszczenia zawierajace krzemiany i tlenki zelaza jako stale pozostalosci lugowania pozostaja, natomiast roztwór lugujacy poddaje sie filtracji, dekantacji lub innemu procesowi oddzielania tak, ze otrzymuje sie produkt o wysokiej zawartosci czystego MgO w nastepstwie wytracenia magnezo-weglowodorów, otrzymanych podczas procesu lugowania dwutlenkiem wegla z oddzielonego roztworu lugujacego oraz wypaleniu magnezo-weglowodorów.Okres czasu i temperatura potrzebna dla obróbki para^zgodnie z wynalazkiem, uzaleznione sa odpowiednio od rodzaju materialu wykladzinowego oraz od wielkosci brylek lub czastek podlegajacych obróbce. Normalny okres czasu potrzebny do przeprowadzenia obróbki para zwiekszany jest wraz ze zwiekszaniem temperatury.Czas trwania obróbki i zakres temperatur wynosi 6-30 godzin i 160°—250°C, co zostalo stwierdzone jako dostateczne i odpowiednie w odniesieniu do najczesciej wystepujacych materialów wykladzinowych wzbogaco¬ nych tlenkiem magnezu, przy czym okres czasu i wystepujaca odpowiednio temperature okolo 16 godzin w temperaturze okolo 205°C przyjmuje sie jako korzystny. Lugowanie mozna przeprowadzac bez doprowadza¬ nia ciepla, chociaz przebiega ono szybciej i latwiej dzieki dostarczeniu pewnej ilosei ciepla. Optymalne rezultaty normalnie uzyskuje sie w zakresie temperatury 30-50°C, zwlaszcza w temperaturze okolo 40°C.Proces lugowania jest skuteczny przy okreslonej ilosci wody w stosunku do ilosci materialu podlegajacego obróbce para tak, ze otrzymuje sie roztwór lugujacy z którego wytracone magnezo-weglowodory mozna oddzielic dowolnym sposobem,Wymagany okres czasu dla styku cieczy lugujacej, skladajacej sie zwody zawierajacej dwutlenek wegla, z materialem wykladzinowym podlegajacym ialaniu pary jest nie tylko uzalezniony od temperatury, lecz takze od innych czynników. Na przyklad dokladne i mieszanfe i zwieksza¬ nie cisnienia powoduje szybsze i bardziej dokladne lugowanie uwodnionych tlenków magnezowych otrzymanych podczas procesu obróbki para materialu wykladzinowego. Na przyklad mozna stosowac cisnienia od 3—20 atm, oraz 5—15 atm i stosowany okres lugowania od 1 —20 godzin i 3—10 godzin.W celu intensyfikacji procesu kontaktowania pary z materialem wykladzinowym, korzystnie jest rozkru- szenie lub zgniecenie materialu wykladzinowego do odpowiednich ziaren zanim nastapi wspomniana obróbka.Jednakze material wykladzinowy nie powinien byc rozkruszony lub zgnieciony w takim stopniu, ze bedzie on mógl tylko byc nieznacznie przepuszczalny oraz ze z uwagi na jego nieznaczna przepuszczalnosc, para nie bedzie latwo przenikac we wszystkie jego czesci. Okazalo sie, ze materialu wykladzinowego nie nalezy kruszyc lub zgniatac na ziarna mniejsze od ziaren odpowiadajacych wielkosci K80 okolo 10 mm (80 procent wagowych bardziej mialkich niz ziarna srednicy okolo 10 mm). Rozkruszony lub zmiazdzony material wykladzinowy106 059 3 mozna tradycyjnie przesiewac, lub odpylac odprowadzajac najbardziej mialkie czesci, to jest te, które najbardziej zmniejszaja przepuszczalnosc rozkruszonego materialu. Te mialkie czastki otrzymywane sa przewaznie z bar¬ dziej skorodowanych, wyzartych przez zuzel, zanieczyszczonych czesci materialu wykladzinowego i dlatego dzieki odsianiu ich pozostaly material jest bardziej czysty, co pozwala z kolei na otrzymanie czystszego produktu koncowego.Okazalo sie w praktyce szczególnie korzystnym oddzielenie od rozkruszonego materialu wykladzinowego czastek o ziarnach wielkosci mniejszej niz 0,5—1 mm.Podczas lugowania woda materialu poddawanego dzialaniu pary, zgodnie z wynalazkiem, pod cisnieniem oraz w obecnosci dwutlenku wegla mozna normalnie otrzymac roztwory lugujace zawierajace okolo 30 gramów MgO na litr roztworu lugujacego. Ilosc uzyskanego MgO na litr roztworu lugujacego .moze byc zwiekszona, jesli operacja lugowania jest prowadzona w dwóch lub wiecej etapach i jesli otrzymany roztwór podczas jednego lub kilku etapów wystepujacych po pierwszym etapie lugowania, uzyje sie jako ciecz lugujaca w pierwszym etapie procesu lugowania.Stosujac wspomniane wieloetapowe procesy lugowania, otrzymuje sie roztwory lugujace o zawartosci 40 gramów MgO na litr, lub okolo tej ilosci, zakladajac, ze dodawanie wody podczas pierwszego etapu lugowania bedzie ograniczone. W zwiazku z tym, korzystne jest przy wieloetapowym procesie lugowania zmniejszenie ilosci wody doprowadzanej podczas pierwszego etapu lugujacego do takiego stopnia, ze ilosc rozpuszczonego MgO w tym etapie jest najbardziej bliska 50% wagowym zawartosci MgO w materiale wyjsciowym. Roztwór lugujacy, wzbogacony w MgO oddziela sie od materialu lugowanego pod cisnieniem dwutlenku wegla, dzieki czemu zapobiega sie niepotrzebnemu, ponownemu przenikaniu magnezo-weglowodorów obecnych w materiale lugujacym. Nastepnie wieksza czesc tych rozpuszczonych magnezo-weglowodorów mozna korzystnie wytracic przez szybkie lub natychmiastowe zaprzestanie dzialania cisnienia na oddzielony roztwór lugujacy wraz z dodawaniem czynnika zaródkotwórczego w celu ulatwienia procesu wytracania. Czynnik zaródkotwórczy zawiera niewielka ilosc pierwotnie wytraconego osadu magnezo-weglowodorowego lub MgO w postaci sproszko¬ wanej.Czynnik zarodkotwórczy stosuje sie w celu wytracenia w duzej ilosci magnezo-weglowodorów z roztworów lugujacych uwolnionych spod dzialania cisnienia tak wolno, ze nie wystepuje tu zadne spontaniczne wytracanie magnezo-weglowodorów, albo ze tylko niewielka ich ilosc wytraca sie spontanicznie. Pozostaly roztwór lugujacy, który jeszcze posiada pewna ilosc rozpuszczonych magnezo-weglowodorów, normalnie rzedu 1/3 ich rozpuszczonej ilosci, na przyklad przez zlewanie, mozna oddzielic od magnezo-weglowodorów i uzyc go jako ciecz lugujaca w polaczeniu z procesem lugowania etapowego, opisanym powyzej, przy czym osad magnezo- -weglowodorowy jest nastepnie odwadniany i poddawany kalcynowaniu do postaci tlenku magnezowego.Proces obróbki para mozna prowadzic w reaktorze cisnieniowym, w którym odbywa sie równiez obróbka lugujaca materialu pod dzialaniem pary. W tym celu reaktor cisnieniowy zaopatrzono w otwór wlotowy do doprowadzania wody i dwutlenku wegla, jak równiez w zespól mieszarki w celu ulatwienia dokladnego styku w czasie procesu lugujacego wody i dwutlenku wegla pod cisnieniem. Taki reaktor cisnieniowy, w którym prowadzi sie takze lugowanie moze byc wyposazony w zespoly umozliwiajace oddzielne odprowadzanie z niego roztworu lugujacego i pozostalosci lugowania.Proces lugowania mozna prowadzic szczególnie korzystnie w prasie filtracyjnej, na przyklad w komorze prasy filtracyjnej. Poddany dzialaniu pary material mozna wstrzasac do otrzymania zawiesiny; przez pewien czas dodajac wody lub wody zawierajacej osad magnezo-weglowodorów, oraz dwutlenek wegla, wpompowujac zawiesine do prasy filtracyjnej. Ciecz i dwutlenek wegla potrzebne do procesu lugowania mozna doprowadzic i przepuszczac przez prase filtracyjna a przeciwcisnienie mozna utrzymywac na wypuscie prasyfiltracyjnej w celu zapobiezenia niepotrzebnemu wytracaniu osadu magnezo-weglowodorowego, który zostal wylugowany. Prasa filtracyjna moze byc zaladowana materialem wykladzinowym wzbogaconym tlenkiem magnezowym w postaci bloków, bryl lub czastek, a proces lugowania moze w niej przebiegac dzieki doprowadzeniu pary oraz przez doprowadzenie cieczy lugujacej i dwutlenku wegla pod cisnieniem do i przez prase filtracyjna.Istnieje równiez mozliwosc wylacznego prowadzenia procesu obróbki para w prasie filtracyjnej a po tym dokonywania procesu lugowania w jednym lub wielostopniowym cyklu, w jednym lub kilku oddzielnych zbiornikach.Przyklad. Zuzyta cegle wytworzona na bazie tlenku magnezowego, rozkruszona na czastki o ziarnach wielkosci, z których 80% byly drobniejsze niz okolo 5 mm, umieszczono w reaktorze cisnieniowym i poddano dzialaniu pary wciagu 16 godzin w temperaturze 205°C i pod cisnieniem 15 atm cisnienia pary, po czym material specznial i stal sie dobrze rozdzielony oraz zwiekszyl swa wage o 36,5%. Nastepnie mase ochlodzono i jednoczesnie podczas wstrzasania lugowano woda w temperaturze okolo 40°C przez 3 godziny pod cisnieniem dwutlenku wegla 12 atm. Okolo 50% zawartosci tlenku magnezowego zostalo rozpuszczone, a roztwór lugujacy4 106 059 posiadal koncentrat MyO w ilosci okolo 30 g/litr. Nastepnie roztwór lugujacy zostal przefiltrowany, po czym pozostaly produkt zostal ponownie poddany lugowaniu, zgodnie ze wspomnianym uzywaniem swiezej cieczy lugujacej. Zostalo rozpuszczone dalsze 25% zawartosci tlenku magnezowego. Nastepny roztwór lugujacy przefiltrowano i uzyto jako pierwsza ciecz lugujaca do nowej kapieli materialu ze zuzytej cegly zarodnikowej jak wyzej, a koncowa koncentracja MgO wzrosla do okolo 40 gr/litr w tym roztworze lugujacym. Zawartosc magnezu w tym ostatnim roztworze lugujacym, który zawieral glównie osad magnezo-weglowodorowy mogla byc wytracona i skalcynowana znanym sposobem, natomiast pozostaly w wyniku tego wytracenia roztwór mógl byc znowu uzyty jako ciecz lugujaca. PL

Claims (10)

1. Zastrzezenia ppatentowe 1. Sposób odzyskiwania tlenku magnezowego ze zuzytego materialu wykladzinowego wzbogaconego tlenkiem magnezowym, znamienny tym, ze material wykladzinowy poddaje sie najpierw obróbce para w temperaturze o zakresie od 10Odo 300°C pod odpowiednim cisnieniem nasycajacym w ciagu 1 do 50 godzin, po czym material poddany ooróbdfe pary luguje sie woda w temperaturze do okolo 60°C w obecnosci dwutlenku wegla pod cisnieniem, a nastepnie roztwór lugujacy oddziela sie od stalych pozostalosci z lugowania natomiast magnezo-weglowodory rozpuszczone w tym roztworze lugujacym wytraca sie i kalcynuje.
2. 2. Sposób, wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze material wykladzinowy poddaje sie kruszeniu wstepnie przed procesem obróbki para, korzystnie do K80 wielkosci ziaren okolo 10 mm.
3. 3. Sposób, wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze przed procesem obróbki para material wykladzi¬ nowy poddaje sie przesiewaniu lub odpylaniu w celu uzyskania dobrej przepuszczalnosci pary, korzystnie przez usuniecie z niego czastek o ziarnach mniejszych niz 0,5—1 mm.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2 albo 3, z n a m i e n n y t y m, ze lugowanie materialu wykladzinowe¬ go uprzednio poddanego obróbce pary przeprowadza sie w prasie filtracyjnej.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, ze proces lugowania przeprowadza sie w dwóch lub wiecej etapach, przy czym roztwór lugujacy otrzymany podczas jednego lub wiecej etapów lugowania zostaje uzyty po pierwszym etapie lugowania jako ciecz lugujaca dla nastepnych etapów lugowania.
6. 6. Sposób, wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze lugowanie przeprowadza sie przy ograniczonym zasilaniu woda w pierwszym etapie lugowania, przy czym roztwór MgO w tym etapie lugowania wynosi 50 procent wagowych zawartosci MgO w materiale poddanym dzialaniu pary.
7. 7. Sposób, wedlug zastrz. 1, albo 2, albo 3, albo 6, znamienny t y m, ze proces obróbki para przeprowadza sie w prasie filtracyjnej.
8. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, albo 2, albo 3, albo 6, z n a m i e n n y t y m, ze roztwór lugujacy oddziela sie od stalych pozostalosci lugowania pod cisnieniem dwutlenku wegla.
9. 9. Sposób, wedlug zastrz. 8, znamienny tym* ze rozpuszczone w roztworze magnezo-weglowodo¬ ry wytraca sie przez natychmiastowe zmniejszenie cisnienia C02 wywieranego na roztwór lugujacy.
10. 10. Sposób, wedlug zastrz. 1^ albo 2, albo 3, albo 6, albo 9, z n a m i e n n y tym, ze do roztworu lugujacego dodaje sie czynniki zarodnikujace. PL