RU2318888C1 - Magnesium extraction method from natural silicon-containing materials - Google Patents
Magnesium extraction method from natural silicon-containing materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2318888C1 RU2318888C1 RU2006122315A RU2006122315A RU2318888C1 RU 2318888 C1 RU2318888 C1 RU 2318888C1 RU 2006122315 A RU2006122315 A RU 2006122315A RU 2006122315 A RU2006122315 A RU 2006122315A RU 2318888 C1 RU2318888 C1 RU 2318888C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- washing
- magnesium
- water
- leaching
- leached
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Abstract
Description
Изобретение относится к области извлечения магния из природных кремнийсодержащих материалов и отходов, например серпентинита.The invention relates to the field of extraction of magnesium from natural silicon-containing materials and waste, such as serpentinite.
Известен способ извлечения магния из серпентинитовых остатков (патент RU №2233898, опубл. БИ 22, 10.08.04 г.), включающий выщелачивание магния раствором соляной кислоты при нагревании, многостадиальную нейтрализацию для очистки раствора хлорида магния, разделение твердой и жидкой фаз и промывку образовавшегося осадка.A known method of extracting magnesium from serpentinite residues (patent RU No. 2233898, publ. BI 22, 08/10/04), including the leaching of magnesium with a solution of hydrochloric acid when heated, multi-stage neutralization to clean the solution of magnesium chloride, separation of solid and liquid phases and washing the resulting draft.
Недостаток известного способа состоит в том, что он характеризуется невысокой эффективностью извлечения магния и не предполагает комплексную переработку исходного сырья с получением железоникелевого концентрата и товарных продуктов из кремнийсодержащего выщелоченного осадка.The disadvantage of this method is that it is characterized by a low efficiency of magnesium extraction and does not imply a complex processing of the feedstock to produce iron-nickel concentrate and commercial products from silicon-containing leached sludge.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ (патент RU №2237111, опубл. БИ 27, 27.09.04 г.) извлечения магния из кремнийсодержащих материалов, который включает операции измельчения исходного сырья, выщелачивания магния и примесей солянокислым раствором при нагревании с получением суспензии, содержащей хлормагниевый раствор, разделение хлормагниевого раствора и осадка и промывку его от растворимых веществ.The closest in its technical essence and the achieved effect to the proposed is the method (patent RU No. 2237111, publ. BI 27, 09/27/04) extraction of magnesium from silicon-containing materials, which includes the operation of grinding the feedstock, leaching of magnesium and impurities with hydrochloric acid solution heating to obtain a suspension containing a magnesium chloride solution, separation of the magnesium chloride solution and the precipitate, and washing it from soluble substances.
Недостаток известного способа состоит в том, что при его использовании осуществляется прямоточное взаимодействие твердого материала и раствора соляной кислоты на операции выщелачивания, при котором эффективность извлечения магния невысока, а разбавление товарного хлормагниевого раствора является значительным, что требует дополнительных затрат электроэнергии на последующей операции упарки товарного раствора. Недостаток состоит также и в том, что на операции промывки осадка возрастают потери магния и кислоты вследствие недостаточной эффективности процесса.The disadvantage of this method is that when it is used, direct-flow interaction of the solid material and the hydrochloric acid solution in the leaching operation is performed, in which the extraction efficiency of magnesium is low, and the dilution of the commercial chlorine-magnesium solution is significant, which requires additional energy costs for the subsequent operation of the evaporation of the commodity solution . The disadvantage is also that in the operation of washing the precipitate increases the loss of magnesium and acid due to the lack of efficiency of the process.
Техническим результатом изобретения является высокоэффективное извлечение магния из природных рудных материалов, снижение явления разбавления хлормагниевого раствора и сокращение затрат на упарку перед последующими операциями, а также уменьшение потерь ценных компонентов при промывке.The technical result of the invention is a highly efficient extraction of magnesium from natural ore materials, reducing the phenomenon of dilution of a chlorine-magnesium solution and reducing the cost of evaporation before subsequent operations, as well as reducing the loss of valuable components during washing.
Технический результат достигается тем, что твердый материал измельчают до крупности -0,4+0,1 мм, после чего выщелачивание и промывку осадка осуществляют противотоком в восходящих вертикальных потоках раствора соляной кислоты и воды при наложении возвратно-поступательных колебаний, при этом после выщелачивания проводят выгрузку осадка и подачу его на промывку с помощью гидротранспортной системы.The technical result is achieved by the fact that the solid material is crushed to a particle size of -0.4 + 0.1 mm, after which the leaching and washing of the precipitate is carried out countercurrent in ascending vertical flows of a solution of hydrochloric acid and water when applying reciprocating oscillations, while after leaching, unloading sediment and supplying it for flushing with the help of a hydrotransport system.
Также задача решается и тем, что возвратно-поступательные колебания ведут при интенсивности 800-1000 мм/мин, а также тем, что для гидротранспорта используют воду, причем при выгрузке выщелоченного осадка из вертикального потока объем воды, равновеликий объему выгружаемого осадка, направляют в оборот на смешение с исходной водой, используемой для гидротранспорта.The problem is also solved by the fact that the reciprocating vibrations are carried out at an intensity of 800-1000 mm / min, and also by the fact that water is used for hydrotransport, and when unloading leached sediment from a vertical stream, a volume of water equal to the amount of sediment discharged is sent into circulation mixing with the source water used for hydrotransport.
Высокоэффективное извлечение магния из твердого материала может быть осуществлено лишь в условиях противоточного взаимодействия твердого материала и раствора соляной кислоты, которое при равных условиях по сравнению с прямоточным взаимодействием позволяет достичь большего извлечения магния в раствор и получить укрепленный раствор более высокой концентрации. Однако на практике организация противоточного взаимодействия твердого материала и раствора соляной кислоты встречает значительные трудности. Об этом свидетельствует отсутствие как технических решений по организации противоточного выщелачивания во всех известных патентах, так и конкретных примеров промышленной реализации этого способа выщелачивания. Тем не менее трудности можно преодолеть при использовании предлагаемых нами технических решений. В частности, для организации высокоэффективного противоточного взаимодействия, например, серпентинита и раствора соляной кислоты при выщелачивании предлагается исходный материал измельчать до вполне определенной крупности -0,4+0,1 мм. При такой крупности измельченного материала удается обеспечить противоточное движение твердой и жидкой фаз и заданное время пребывания твердого материала в вертикальном потоке. Вполне определенная крупность измельчения твердого материала является основным условием для проведения процессов выщелачивания и промывки в противоточном режиме в восходящих потоках раствора соляной кислоты (при выщелачивании) и промывной воды (при промывке).Highly efficient extraction of magnesium from a solid material can be carried out only under conditions of countercurrent interaction of a solid material and a solution of hydrochloric acid, which under equal conditions, in comparison with direct-flow interaction, allows to achieve a greater extraction of magnesium into the solution and to obtain a strengthened solution of a higher concentration. However, in practice, the organization of countercurrent interaction of a solid material and a hydrochloric acid solution encounters considerable difficulties. This is evidenced by the lack of technical solutions for the organization of counterflow leaching in all known patents, as well as specific examples of industrial implementation of this leaching method. Nevertheless, difficulties can be overcome by using the technical solutions we offer. In particular, to organize a highly effective countercurrent interaction, for example, serpentinite and a hydrochloric acid solution during leaching, it is proposed to grind the starting material to a well-defined particle size of -0.4 + 0.1 mm. With such a coarseness of the crushed material, it is possible to provide countercurrent motion of the solid and liquid phases and a given residence time of the solid material in the vertical flow. A well-defined size of grinding of solid material is the main condition for leaching and washing in countercurrent mode in ascending flows of a solution of hydrochloric acid (during leaching) and washing water (during washing).
Единым изобретательским замыслом с организацией процессов выщелачивания и промывки в противоточном режиме в вертикальных потоках связаны и технические решения способов транспортирования выщелоченного осадка на операцию промывки и его выгрузки из вертикального потока выщелачивания. Как противоточное взаимодействие твердых частиц и кислоты, так и предлагаемые способы транспортирования и разгрузки позволяют достичь максимальной эффективности извлечения магния, минимального разбавления товарного хлормагниевого раствора, максимального использования кислоты, снижения потерь магния и кислоты при промывке.A single inventive concept with the organization of leaching and washing processes in countercurrent mode in vertical flows is also associated with technical solutions to the methods of transporting leached sludge to the washing operation and its discharge from the vertical leaching stream. Both countercurrent interaction of solid particles and acid, and the proposed methods of transportation and unloading, allow achieving maximum efficiency of magnesium extraction, minimal dilution of commercial chlorine-magnesium solution, maximum use of acid, and reduction of magnesium and acid losses during washing.
Очевидно, что при выгрузке выщелоченного осадка из нижней части вертикального потока, если не принять специальных мер, вместе с осадком разгружается определенное количество жидкости, представляющей собой 18-19% раствор соляной кислоты (выход кислоты с осадком составляет около 7,5% от общего количества кислоты, поступающей на операцию выщелачивания). Это количество кислоты не используется в процессе выщелачивания, а является транспортирующей жидкостью для выщелоченного осадка на операцию промывки. Идеальным представляется такое решение, когда из вертикального потока выщелачивания выгружается лишь твердый осадок без жидкой фазы и, соответственно, без кислоты. В этом случае вся поступающая в вертикальный поток исходная кислота использовалась бы на реакцию с твердым материалом, а не расходовалась бы на транспортирование выщелоченного осадка. Такую задачу можно решить, если выгрузку осадка из вертикального потока производить в гидротранспортную заполненную водой емкость, а вытесняемую при выгрузке осадка воду, объем которой равен объему выгружаемого осадка, направлять в оборот на смешение с исходной водой, используемой для организации гидротранспорта. При таком способе вывода вытесняемой осадком воды из гидротранспортной емкости удается избежать поступления воды в вертикальный поток выщелачивания и тем самым избежать разбавления товарного хлормагниевого раствора. При этом способе разгрузки осадка лишь небольшое количество кислоты переходит из нижней части вертикального потока в гидротранспортную емкость, то есть практически вся поступающая кислота используется на операции выщелачивания. Таким образом, при реализации предлагаемого способа гидротранспорта и выгрузки осадка удается достичь максимальной эффективности процесса выщелачивания за счет полного использования кислоты, исключения разбавления хлормагниевого раствора и поступления минимального количества кислоты на операцию промывки осадка.Obviously, when unloading leached sludge from the bottom of the vertical stream, unless special measures are taken, a certain amount of liquid is discharged with the sludge, which is an 18-19% hydrochloric acid solution (the yield of acid with sludge is about 7.5% of the total acid entering the leaching operation). This amount of acid is not used in the leaching process, but is a transporting liquid for leached sludge to the washing operation. Such a solution is ideal when only a solid precipitate is discharged from a vertical leaching stream without a liquid phase and, accordingly, without acid. In this case, all the source acid entering the vertical stream would be used for the reaction with the solid material, and would not be spent on transporting the leached precipitate. This problem can be solved if sludge is unloaded from a vertical stream into a hydrotransport tank filled with water, and water displaced during unloading of sludge, the volume of which is equal to the volume of sludge discharged, is put into circulation for mixing with the source water used to organize hydrotransport. With this method of removing the water displaced by the sediment from the hydrotransport vessel, it is possible to avoid the entry of water into the vertical leach stream and thereby to avoid dilution of the commercial chlorine-magnesium solution. With this method of sludge unloading, only a small amount of acid passes from the bottom of the vertical stream to the hydraulic transport tank, that is, almost all of the incoming acid is used for leaching. Thus, when implementing the proposed method of hydrotransport and sludge unloading, it is possible to achieve the maximum efficiency of the leaching process due to the full use of acid, eliminating the dilution of the magnesium chloride solution and the receipt of the minimum amount of acid in the sludge washing operation.
Высокоэффективные способы выщелачивания магния и промывки осадка могут быть достигнуты лишь при вполне определенных рекомендуемых численных значениях технологических показателей процесса. Так, рекомендуемые показатели крупности измельчения исходного серпентинита составляют -0,4+0,1 мм. При превышении крупности серпентинита более 0,4 мм гидродинамического воздействия восходящего колеблющегося вертикального потока недостаточно для приведения твердых частиц во взвешенное состояние. Кроме того, с повышением крупности измельчения более 0,4 мм замедляется кинетика процесса выщелачивания магния из твердой фазы. При снижении крупности измельчения твердого материала менее 0,1 мм образуются тонкодисперсные частицы, скорость отстаивания которых существенно снижается. В результате этого удельная производительность процессов выщелачивания и промывки уменьшается настолько, что при промышленной реализации этих процессов потребуются аппараты неоправданно большого размера.Highly effective methods of leaching magnesium and washing the precipitate can be achieved only with well-defined recommended numerical values of the technological parameters of the process. So, the recommended indicators of fineness of grinding of the initial serpentinite are -0.4 + 0.1 mm. If the serpentinite particle size exceeds 0.4 mm, the hydrodynamic effect of the ascending oscillating vertical flow is not enough to bring solid particles into suspension. In addition, with an increase in grinding fineness of more than 0.4 mm, the kinetics of the process of leaching of magnesium from the solid phase slows down. When reducing the size of grinding of solid material less than 0.1 mm, fine particles are formed, the sedimentation rate of which is significantly reduced. As a result of this, the specific productivity of the leaching and washing processes is reduced so much that an unreasonably large apparatus will be required during the industrial implementation of these processes.
Для повышения эффективности процессов вполне определенные значения имеют показатели интенсивности возвратно-поступательных колебаний - 800-1000 мм/мин. При интенсивности колебаний менее 800 мм/мин уменьшается эффективность перемешивания твердых частиц и восходящего потока раствора кислоты и соответственно снижается эффективность извлечения магния, прежде всего из наиболее крупных частиц. При повышении интенсивности колебаний более 1000 мм/мин в аппаратах промышленных размеров коэффициент продольного перемешивания увеличивается более чем в 5 раз, что приводит к снижению эффективности процессов выщелачивания и промывки.To increase the efficiency of the processes, indicators of the intensity of the reciprocating oscillations - 800-1000 mm / min, have quite definite values. When the vibration intensity is less than 800 mm / min, the mixing efficiency of the solid particles and the upward flow of the acid solution decreases and, accordingly, the efficiency of magnesium extraction, especially from the largest particles, decreases. With an increase in the intensity of vibrations of more than 1000 mm / min in industrial-sized apparatuses, the longitudinal mixing coefficient increases by more than 5 times, which leads to a decrease in the efficiency of leaching and washing processes.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Для практической реализации способа используется установка, представленная на чертеже.The proposed method is as follows. For the practical implementation of the method, the installation shown in the drawing is used.
Установка включает вертикальные колонные аппараты 1 выщелачивания и 2 промывки, емкости исходной кислоты 3, промывной воды 4 и емкость 5 для воды, используемой для гидротранспорта выщелоченного осадка. К вертикальным колонным аппаратам 1 и 2 подсоединены гидротранспортные емкости 6 и 7. Для транспортирования материальных потоков используют центробежные насосы: 8 - подачи раствора соляной кислоты, 9 - для воды на промывку, 10 и 11 - подачи воды для гидротранспорта соответственно выщелоченного и промытого осадков. Для создания возвратно-поступательных колебаний к колонным аппаратам 1 и 2 присоединены пульсационные камеры 12 и 13, связанные с пульсаторами 14 и 15. Колонные аппараты секционированы контактными тарелками. Нагревание исходной кислоты до необходимой температуры 95-100°С осуществляется паром от парогенератора 16 в эжекторе 17. Гидротранспортные емкости 6 и 7 снабжены системой клапанов 18, 19, 20, 21, а также 22, 23, 24 и 25. Выщелоченный осадок из гидротранспортной емкости 6 транспортируется в аппарат 2 по трубопроводу 26 через промежуточный отстойник 27, который вмещает в себя весь объем разгружаемого осадка из гидротранспортной емкости 6. Промытый осадок транспортируется по трубопроводу 28. Автоматическое регулирование процесса разгрузки выщелоченного осадка из аппарата 1 осуществляется с помощью датчиков уровня 29, 30, установленных снаружи в верхней части пульсационной камеры 12, и датчиков 31 и 32, установленных снаружи гидротранспортной емкости 6. Соответственно для аппарата 2 промывки используются датчики уровня 33, 34, 35 и 36. Для поддерживания высокой температуры выщелачивания и промывки колонные аппараты 1 и 2 теплоизолированы, оборудование выполнено в коррозионно-стойком исполнении. Измерение температуры в колонных аппаратах 1 и 2 осуществляется с помощью термопар 37 и 38.The installation includes vertical column apparatuses 1 leaching and 2 leaching, capacity of the original acid 3, washing water 4 and a tank 5 for water used for hydrotransport leached sludge. Hydrotransport tanks 6 and 7 are connected to vertical column apparatuses 1 and 2. Centrifugal pumps are used to transport material streams: 8 - supply of hydrochloric acid solution, 9 - for flushing water, 10 and 11 - water supply for hydrotransport, respectively, leached and washed precipitation. To create reciprocating oscillations, pulsation chambers 12 and 13 connected to pulsators 14 and 15 are connected to column apparatuses 1 and 2. Column apparatuses are sectioned by contact plates. The initial acid is heated to the required temperature of 95-100 ° C by steam from the steam generator 16 in the ejector 17. The hydrotransport tanks 6 and 7 are equipped with a valve system 18, 19, 20, 21, as well as 22, 23, 24 and 25. The leached sediment from the hydrotransport tank 6 is transported to the apparatus 2 through a pipe 26 through an intermediate sump 27, which contains the entire volume of sludge discharged from the hydrotransport tank 6. The washed sludge is transported through pipe 28. Automatic control of the leached sludge discharge process and from the apparatus 1 is carried out using level sensors 29, 30 installed externally in the upper part of the pulsation chamber 12, and sensors 31 and 32 installed outside the hydrotransport vessel 6. Correspondingly, level gauges 33, 34, 35 and 36 are used for the washing apparatus 2. To maintain a high temperature of leaching and washing, the column apparatuses 1 and 2 are thermally insulated, the equipment is made in a corrosion-resistant version. Temperature measurement in the column apparatus 1 and 2 is carried out using thermocouples 37 and 38.
Извлечение магния из твердого материала на установке происходит следующим образом.The extraction of magnesium from solid material in the installation is as follows.
Исходный твердый материал измельчают до крупности -0,4+0,1 мм и подают дозирующим устройством любого типа в сухом виде в колонный аппарат 1, в котором происходит противоточное выщелачивание серпентинита в восходящем потоке раствора соляной кислоты. Исходная соляная кислота с заданным расходом из емкости 3 центробежным насосом 8 подается в эжектор 17, в котором смешивается с паром, образующимся в парогенераторе 16, нагревается до температуры до 100°С и далее поступает в нижнюю часть аппарата 1. В колонном аппарате 1 твердые осаждающиеся частицы контактируют с раствором соляной кислоты в рабочей части вертикального аппарата, секционированной контактными тарелками, при одновременном воздействии возвратно-поступательных колебаний с интенсивностью 800-1000 мм/мин. Возвратно-поступательные колебания создаются пульсатором 14 и передаются в аппарат 1 через пульсационную камеру 12. Из твердых частиц в результате выщелачивания в раствор переходят магний и другие содержащиеся в сырье примеси - никель, железо, кальций, кобальт, алюминий и другие элементы, которые выводятся в верхний слив, а обедненные по магнию твердые частицы осаждаются в нижнюю часть колонного аппарата 1. Для обеспечения высокой эффективности извлечения магния из твердых частиц в вертикальном потоке необходимо обеспечить заданное время пребывания твердого материала в колонном аппарате в пределах 2,5-3,0 часов. С этой целью вся рабочая часть колонного аппарата 1, секционированная контактными тарелками, заполняется накапливающимся осадком. При заполнении колонного аппарата 1 осадком граница колебаний в пульсационной камере 12 устанавливается между верхним 29 и нижним 30 датчиками уровня. При достижении границей колебаний датчика уровня 29 подается команда на открытие клапанов 18 и 19. При открытии этих клапанов выщелоченный осадок самотеком под действием силы тяжести поступает в гидротранспортную емкость 6, заполненную водой, а вода из гидротранспортной емкости 6, объем которой равновелик объему выгружаемого осадка, через клапан 19 выводится в емкость 5. В этой емкости находится вода с температурой 80°С. Для вывода в емкость 5 ограниченного количества воды, равновеликого объему выгружаемого осадка, во фланцах клапана 19 устанавливают калиброванную шайбу, диаметр отверстия которой определяют расчетным путем. При такой системе разгрузки из аппарата 1 в гидротранспортную емкость 6 поступают твердые частицы осадка с минимальным количеством кислоты. При выгрузке в гидротранспортную емкость 6 выщелоченного осадка ограниченное количество кислоты захватывается в виде пленочной влаги, а также в виде влаги, находящейся в порах твердых частиц. Вода из гидротранспортной емкости 6 поступает не через клапан 18 в аппарат 1, а в виде циркуляционного потока под действием гидростатического столба вытесняется в емкость 5 с исходной водой. В результате этого не происходит разбавления исходной кислоты в колонном аппарате над клапаном 18. При организации такой системы разгрузки концентрация соляной кислоты в воде гидротранспортной емкости 6 не превышает 3-4 г/л, в то время как концентрация кислоты в нижней части колонны 1 над клапаном 18 составляет до 200 г/л. По мере разгрузки осадка из колонного аппарата 1 в гидротранспортную емкость 6 граница колебаний в пульсационной камере 12 опускается до уровня нижнего датчика 30, который подает команду на закрытие клапанов 18 и 19. По мере заполнения гидротранспортной емкости 6 осадком и достижения им уровня датчика 31 по его команде последовательно открываются клапаны 20, 21 и включается центробежный насос 10, который подает нагретую воду в гидротранспортную емкость 6. Одновременно с этим осуществляется блокировка системы разгрузки от датчиков 29 и 30 клапанам 18 и 19. При этом выщелоченный осадок из гидротранспортной емкости 6 транспортируется в промежуточный отстойник 27 и далее в колонный аппарат 2 промывки. При понижении уровня осадка в гидротранспортной емкости 6 до нижнего датчика 32 выключается центробежный насос 10, закрываются клапаны 20 и 21 и снимается блокировка разгрузки осадка от датчиков уровней 29 и 30 клапанам 18 и 19. Гидротранспортная емкость 6 при транспортировке осадка заполняется водой. При повторном достижении границей колебаний в пульсационной камере 12 датчиков уровней 29 и 30 цикл разгрузки повторяется. В колонном аппарате 2 осуществляется противоточная промывка осадка от следов кислоты в восходящем потоке воды при наложении возвратно-поступательных колебаний с интенсивностью 800-1000 мм/мин от пульсатора 15 через пульсационную камеру 13. Исходная промывная вода с температурой 80°С подается в нижнюю часть аппарата 2 из емкости 4 центробежным насосом 9 и после контактирования с осадком выводится через верхнюю часть аппарата 2 в виде промывного раствора, который направляется в оборот. Промытый твердый осадок осаждается в нижней части колонного аппарата 2 и заполняет его. При достижении границей колебаний в пульсационной камере 13 уровня датчика 33 подается команда на открытие клапанов 22 и 23. При этом происходит разгрузка промытого осадка из аппарата 2 в гидротранспортную емкость 7 и выход воды из гидротранспортной емкости 7 через клапан 23 и калиброванную шайбу в емкость 4. При достижении границей колебаний датчика 34 клапаны 22 и 23 закрываются. Когда слой осадка достигает уровня датчика 35 в гидротранспортной емкости 7, то последовательно открываются клапаны 24, 25, включается центробежный насос 11 и блокируется система разгрузки от датчиков 33 и 34 клапанов 22, 23. Поступающая из емкости 4 вода транспортирует промытый осадок по трубопроводу 28 на дальнейшую переработку и получение из него, например, жидкого стекла, тетрахлорида кремния и других ценных продуктов. При понижении слоя осадка до уровня датчика 36 центробежный насос 11 выключается, клапаны 24 и 25 закрываются, снимается блокировка с системы разгрузки от датчиков 33 и 34 и цикл разгрузки повторяется вновь.The starting solid material is crushed to a particle size of -0.4 + 0.1 mm and fed by a metering device of any type in dry form to the column apparatus 1, in which countercurrent leaching of serpentinite in an upward flow of hydrochloric acid solution occurs. The initial hydrochloric acid with a given flow rate from the tank 3 by centrifugal pump 8 is fed into the ejector 17, in which it is mixed with the steam generated in the steam generator 16, heated to a temperature of up to 100 ° C and then enters the lower part of the apparatus 1. In the column apparatus 1, solid precipitated particles are in contact with a solution of hydrochloric acid in the working part of a vertical apparatus, partitioned by contact plates, under the influence of reciprocating vibrations with an intensity of 800-1000 mm / min. The reciprocating oscillations are created by the pulsator 14 and transferred to the apparatus 1 through the pulsation chamber 12. Magnesium and other impurities contained in the feed — nickel, iron, calcium, cobalt, aluminum, and other elements that are discharged into the raw material — are leached from the solids as a result of leaching. the upper discharge, and magnesium depleted solid particles are deposited in the lower part of the column apparatus 1. To ensure high efficiency of magnesium extraction from solid particles in a vertical stream, it is necessary to provide a specified time rebyvaniya solid material in the column unit in the range of 2.5-3.0 hours. To this end, the entire working part of the column apparatus 1, partitioned by contact plates, is filled with accumulating sediment. When filling the column apparatus 1 with sediment, the boundary of oscillations in the pulsation chamber 12 is established between the upper 29 and lower 30 level sensors. When the boundary of the oscillations of the level sensor 29 reaches the command to open valves 18 and 19. When these valves are opened, leached sediment by gravity flows into the hydrotransport tank 6 filled with water, and the water from the hydrotransport tank 6, the volume of which is equal to the volume of discharge sediment, through the valve 19 is discharged into the tank 5. In this tank is water with a temperature of 80 ° C. To withdraw a limited amount of water equal to the amount of sludge discharged into the container 5, a calibrated washer is installed in the flanges of the valve 19, the hole diameter of which is determined by calculation. With such a discharge system, solid sediment particles with a minimum amount of acid enter the hydrotransport vessel 6 from the apparatus 1. When unloading leached sediment into the hydrotransport vessel 6, a limited amount of acid is captured in the form of film moisture, as well as moisture in the pores of solid particles. Water from the hydrotransport vessel 6 does not enter through the valve 18 into the apparatus 1, but in the form of a circulation stream under the action of a hydrostatic column is displaced into the vessel 5 with the source water. As a result of this, the initial acid does not dilute in the column apparatus above the valve 18. With the organization of such a discharge system, the concentration of hydrochloric acid in the water of the hydrotransport vessel 6 does not exceed 3-4 g / l, while the acid concentration in the lower part of the column 1 above the valve 18 is up to 200 g / l. As the sediment is unloaded from the column apparatus 1 into the hydrotransport vessel 6, the oscillation boundary in the pulsation chamber 12 drops to the level of the lower sensor 30, which gives the command to close the valves 18 and 19. As the hydrotransport vessel 6 is filled with sediment and reaches the sensor level 31 valves 20, 21 are opened sequentially to the command and the centrifugal pump 10 is turned on, which supplies heated water to the hydraulic transport tank 6. At the same time, the discharge system is blocked from sensors 29 and 30 to valves 18 and 19. In this case, the leached sludge from the hydrotransport vessel 6 is transported to the intermediate sump 27 and then to the column washing apparatus 2. When the sediment level in the hydrotransport vessel 6 decreases to the lower sensor 32, the centrifugal pump 10 is turned off, the valves 20 and 21 are closed, and the sediment discharge blocking is removed from the level sensors 29 and 30 to the valves 18 and 19. The hydrotransport vessel 6 is filled with water during transportation of the sediment. When the border reaches the oscillations in the pulsation chamber 12 level sensors 29 and 30 again, the unloading cycle is repeated. In the column apparatus 2, countercurrent washing of the sediment from acid traces in the upward flow of water is carried out with the application of reciprocating vibrations with an intensity of 800-1000 mm / min from the pulsator 15 through the pulsation chamber 13. The initial washing water with a temperature of 80 ° C is supplied to the lower part of the apparatus 2 from the tank 4 by a centrifugal pump 9 and after contacting with the sediment is discharged through the upper part of the apparatus 2 in the form of a washing solution, which is sent into circulation. The washed solid precipitate settles in the lower part of the column apparatus 2 and fills it. When the boundary reaches the oscillations in the pulsation chamber 13 of the level of the sensor 33, a command is issued to open the valves 22 and 23. In this case, the washed sediment is unloaded from the apparatus 2 into the hydrotransport tank 7 and the water leaves the hydrotransport tank 7 through the valve 23 and the calibrated washer into the tank 4. When the boundary reaches the oscillations of the sensor 34, the valves 22 and 23 are closed. When the sediment layer reaches the level of the sensor 35 in the hydrotransport vessel 7, the valves 24, 25 are opened sequentially, the centrifugal pump 11 is turned on and the discharge system from the sensors 33 and 34 of the valves 22, 23 is blocked. The water coming from the tank 4 transports the washed sediment through pipeline 28 to further processing and obtaining from it, for example, liquid glass, silicon tetrachloride and other valuable products. When the sediment layer is reduced to the level of the sensor 36, the centrifugal pump 11 is turned off, the valves 24 and 25 are closed, the lock is removed from the discharge system from the sensors 33 and 34, and the discharge cycle is repeated again.
ПримерExample
Осуществляется процесс извлечения магния из серпентинита, представляющего собой хвосты обогащения сырья, используемого для производства асбеста в г.Асбест на Урале. Содержание магния в исходном сырье составляет 24%. Ситовая характеристика измельченного материала до крупности -0,4+0,1 мм представлена в табл. 1.The process of extraction of magnesium from serpentinite, which is the tailings of the enrichment of raw materials used for the production of asbestos in Asbest in the Urals, is being carried out. The magnesium content in the feedstock is 24%. The sieve characteristics of the crushed material to a particle size of -0.4 + 0.1 mm are presented in table. one.
Процесс извлечения магния выщелачиванием и промывкой производится в соответствии с предлагаемым техническим решением в вертикальных потоках в противотоке, которые реализуются в опытных колонных аппаратах - в аппарате выщелачивания ⌀ 150 мм, общей высотой 9900, высотой рабочей зоны 8800 мм и в аппарате промывки ⌀ 100 мм, общей высотой 7000 мм и высотой рабочей зоны 6000 мм. В аппаратах создаются возвратно-поступательные колебания с частотой 26 кол./мин, амплитудой 35 мм (интенсивность колебаний 910 мм/мин). Аппараты и вспомогательное оборудование выполнены из стали-20 и покрыты внутри фаолитом, используемым в качестве коррозионностойкого материала. Серпентинит подается в процесс дозатором с расходом 30 кг/ч. Исходный 20% раствор соляной кислоты нагревается паром от парогенератора и с температурой около 100°С и с расходом 120 л/ч подается в нижнюю часть колонного аппарата выщелачивания. При нагревании паром концентрация соляной кислоты снижается с 20 до 18%. Для предотвращения потерь тепла аппараты снаружи теплоизолированы. Рабочие зоны аппаратов секционированы контактными тарелками, имеющими площадь проходного сечения около 20%. Секционирующие тарелки выполнены из фаолита и установлены по высоте на расстоянии 100 мм одна от другой. Верхний укрепленный хлормагниевый раствор со средним избыточным содержанием свободной соляной кислоты 30 г/л выводится в верхней части аппарата выщелачивания. К нижним отстойным камерам колонных аппаратов посредством клапанов ⌀ 32 мм присоединены гидротранспортные емкости объемом по 9,4 л (⌀ 200 мм, Н = 300 мм). Вода, предназначенная для гидротранспорта выщелоченного осадка, подается из отдельной емкости центробежным насосом, характеризующимся напором 20 м вод. ст. и расходом 1 м3/ч. На линиях подачи воды в гидротранспортные емкости, вывода воды при разгрузке осадков из них и транспортирования осадков установлены клапаны ⌀у 15 мм, выполненные из фторопласта. В аппарате промывки используется то же вспомогательное оборудование и с теми же техническими характеристиками, что и для аппарата выщелачивания. В результате процесса выщелачивания происходит растворение части твердого материала в количестве 58% от исходного твердого. В товарный раствор в виде хлористых соединений переходят магний, железо, никель, кобальт, хром, кальций, алюминий и другие примеси. В осадке остается в основном диоксид кремния. Ситовая характеристика выщелоченного и промытого осадка практически не изменяется, что свидетельствует о том, что размеры твердых частиц остаются прежними, а изменяется лишь их структура с образованием внутрипористой поверхности. Из аппарата выщелачивания осадок с помощью гидротранспортной системы передается на операцию промывки осадка от кислоты. Расход промывной воды составляет около 2 м3 на 1 т твердого. Между фланцами клапанов поз. 19 и 23 установлены калиброванные шайбы ⌀у = 0,7 мм, размер которых рассчитан по уравнениюThe process of extracting magnesium by leaching and washing is carried out in accordance with the proposed technical solution in vertical flows in counterflow, which are implemented in experimental column apparatuses - in a leaching apparatus ⌀ 150 mm, a total height of 9900, a height of the working zone of 8800 mm and a washing apparatus ⌀ 100 mm, with a total height of 7000 mm and a height of the working area of 6000 mm. Reciprocating oscillations are created in the devices with a frequency of 26 counts / min and an amplitude of 35 mm (intensity of oscillations is 910 mm / min). Apparatuses and auxiliary equipment are made of steel-20 and coated inside with faolite, used as a corrosion-resistant material. Serpentinite is fed into the process with a dispenser at a rate of 30 kg / h. The initial 20% hydrochloric acid solution is heated by steam from a steam generator and is supplied to the lower part of the column leaching apparatus with a temperature of about 100 ° C and with a flow rate of 120 l / h. When heated by steam, the concentration of hydrochloric acid decreases from 20 to 18%. To prevent heat loss, the devices are thermally insulated from the outside. The working areas of the devices are partitioned by contact plates having a passage area of about 20%. The sectioning plates are made of faolite and installed in height at a distance of 100 mm from one another. The upper fortified chlorine-magnesium solution with an average excess content of free hydrochloric acid of 30 g / l is discharged in the upper part of the leaching apparatus. By means of valves ⌀ 32 mm, hydrotransport tanks with a volume of 9.4 l (⌀ 200 mm, H = 300 mm) are connected to the lower settling chambers of the column apparatus. Water intended for hydrotransport of leached sludge is supplied from a separate tank by a centrifugal pump, characterized by a pressure of 20 m of water. Art. and a flow rate of 1 m 3 / h. On the lines of water supply to hydrotransport tanks, water outlet when unloading sediments from them and transporting sediments, valves ⌀ at 15 mm made of fluoroplastic are installed. The flushing apparatus uses the same auxiliary equipment and with the same technical characteristics as for the leaching apparatus. As a result of the leaching process, part of the solid material is dissolved in an amount of 58% of the original solid. Magnesium, iron, nickel, cobalt, chromium, calcium, aluminum and other impurities pass into the commercial solution in the form of chloride compounds. The precipitate remains mainly silicon dioxide. The sieve characteristics of the leached and washed sludge are practically unchanged, which indicates that the sizes of the solid particles remain the same, and only their structure changes with the formation of an intra-porous surface. From the leaching apparatus, the sludge is transferred via the hydrotransport system to an acid washing operation. The flow rate of washing water is about 2 m 3 per 1 ton of solid. Between valve flanges pos. 19 and 23, calibrated washers ⌀ y = 0.7 mm are installed, the size of which is calculated by the equation
, ,
где Q - расход воды, равновеликий объему выгружаемого осадка, μ - коэффициент, равный 0,63, F - площадь сечения калиброванной шайбы, Н - высота столба пульпы в колонных аппаратах над калиброванными шайбами.where Q is the water flow equal to the volume of discharged sludge, μ is the coefficient equal to 0.63, F is the cross-sectional area of the calibrated washer, N is the height of the pulp column in the column apparatus above the calibrated washers.
Результаты извлечения магния из серпентинита и промывки осадка представлены в табл. 2.The results of the extraction of magnesium from serpentinite and washing the precipitate are presented in table. 2.
Из данных табл. 2 следует, что в вертикальных потоках при противоточном взаимодействии серпентинита и раствора кислоты и последующей промывке выщелоченного осадка достигаются высокие показатели извлечения магния (Е = 94,7%) и эффективности промывки (Е = 99,8%). При использовании предложенной системы разгрузки выщелоченного осадка и транспортирования очевидно, что практически вся кислота используется на операции выщелачивания. Укрепленный хлормагниевый раствор не разбавляется водой, используемой для гидротранспорта. Концентрация кислоты в нижней части аппарата выщелачивания и в гидротранспортной емкости существенно различаются (201 и 3,6 г/л).From the data table. 2 it follows that in vertical flows during countercurrent interaction of serpentinite and an acid solution and subsequent washing of the leached precipitate, high rates of magnesium extraction (E = 94.7%) and washing efficiency (E = 99.8%) are achieved. Using the proposed leached sludge discharge and transportation system, it is obvious that almost all of the acid is used in the leaching operation. The hardened chlorine-magnesium solution is not diluted with water used for hydrotransport. The acid concentration in the lower part of the leaching apparatus and in the hydrotransport vessel are significantly different (201 and 3.6 g / l).
Предложенный способ извлечения магния из серпентинита предполагается реализовать в промышленности для вновь проектируемого предприятия.The proposed method for the extraction of magnesium from serpentinite is supposed to be implemented in industry for a newly designed enterprise.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006122315A RU2318888C1 (en) | 2006-06-23 | 2006-06-23 | Magnesium extraction method from natural silicon-containing materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006122315A RU2318888C1 (en) | 2006-06-23 | 2006-06-23 | Magnesium extraction method from natural silicon-containing materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2318888C1 true RU2318888C1 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=39280906
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006122315A RU2318888C1 (en) | 2006-06-23 | 2006-06-23 | Magnesium extraction method from natural silicon-containing materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2318888C1 (en) |
-
2006
- 2006-06-23 RU RU2006122315A patent/RU2318888C1/en active IP Right Revival
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10421669B2 (en) | Dissolved air flotation device | |
US9149746B2 (en) | High speed filtration device using porous media, and backwash method thereof | |
US7727384B2 (en) | Bitumen recovery process for oil sand | |
DK2632859T3 (en) | A process for the separation of liquid and suspended material in a slurry, and device for its use | |
US11344823B2 (en) | Method and apparatus for liquid/solid separation such as dewatering particulate solids and agitation leaching | |
CN216174810U (en) | Refined high-purity high-hydrophobicity quartz sand cleaning device | |
KR101431161B1 (en) | Filtering, dehydrating equipment of sand and impurities | |
RU2318888C1 (en) | Magnesium extraction method from natural silicon-containing materials | |
CN209957552U (en) | Precipitation device for wastewater treatment | |
RU2112061C1 (en) | Method of treatment of technogenic gold-containing placers | |
EA039383B1 (en) | System and a method for separating pieces having a second density from granular material | |
CN108408989A (en) | Water treatment facilities in aluminum alloy pattern plate high-pressure cleaning system | |
CN210065196U (en) | Quartz sand purification device | |
US20110158868A1 (en) | Improvement to the bayer process for producing alumina trihydrate, said process comprising a step in which the supersaturated liquor is filtered at high temperature before decomposition | |
US1211828A (en) | Apparatus for thickening and agitating pulp. | |
JP6790632B2 (en) | Receiver, crystallization equipment, and operation method of crystallization equipment | |
CN219272261U (en) | Filter device for surface layer filtering self-cleaning filter cake | |
CN205821890U (en) | A kind of joint sizing device being applied to the production of high transparency paper | |
CN203833746U (en) | Environment-friendly oil-water separator | |
CN218130498U (en) | Sodium carbonate crystal separator | |
JP7292372B2 (en) | Method and apparatus for reducing water content of wastewater sludge | |
US891459A (en) | Process of treating crushed ore products. | |
CN106316039A (en) | Novel intelligent sludge concentration treatment device | |
CN104437835A (en) | Sand washer and sand washing method | |
RU2256791C1 (en) | Method for processing oil emulsion of intermediate layers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20170620 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20171005 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20180201 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190624 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210421 |