RU2354754C1 - Production method of magnesium - Google Patents
Production method of magnesium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2354754C1 RU2354754C1 RU2007129877/02A RU2007129877A RU2354754C1 RU 2354754 C1 RU2354754 C1 RU 2354754C1 RU 2007129877/02 A RU2007129877/02 A RU 2007129877/02A RU 2007129877 A RU2007129877 A RU 2007129877A RU 2354754 C1 RU2354754 C1 RU 2354754C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carnallite
- electrolyte
- magnesium
- production line
- production
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к производству цветных металлов, в частности к производству магния электролизом расплавленных солей в поточной линии.The invention relates to the production of non-ferrous metals, in particular to the production of magnesium by electrolysis of molten salts in a production line.
В промышленности реализован способ электролитического получения магния в поточной линии - в электролизерах, объединенных в общий гидродинамический контур. Сырье может поступать на электролиз как в расплавленном, так и в твердом состоянии. Поточная технология получения магния подробно рассмотрена в монографии Щеголева В.И., Лебедева О.А. "Электролитическое получение магния" (Москва, "Руда и металлы", 2002 г., стр.239, 267-274). При поточном расположении электролизеров прежде всего отпадает надобность в индивидуальном обслуживании агрегатов. Объединение индивидуально работающих электролизеров в поточные системы с централизованной загрузкой сырья, последовательной передачей электролита и магния из агрегата в агрегат и с централизованным удалением продуктов электролиза позволяет увеличить выход по току, повысить производительность и снизить трудозатраты на обслуживание электролизеров.In industry, a method for the electrolytic production of magnesium in a production line is realized - in electrolyzers combined into a common hydrodynamic circuit. Raw materials can be supplied to electrolysis in both molten and solid state. Stream technology for producing magnesium is considered in detail in the monograph by V. Schegolev, O. A. Lebedeva "Electrolytic production of magnesium" (Moscow, "Ore and Metals", 2002, pp. 239, 267-274). With the flow arrangement of electrolyzers, first of all, there is no need for individual servicing of the units. The combination of individually operating electrolyzers into in-line systems with centralized loading of raw materials, sequential transfer of electrolyte and magnesium from the unit to the unit and with centralized removal of electrolysis products allows to increase current efficiency, increase productivity and reduce labor costs for maintenance of electrolyzers.
Поточная технология производства магния эксплуатируется на заводе DSM (Израиль). Опытно-промышленные поточные линии эксплуатировались на СМЗ и БТМК (Россия). Сырьем в этих случаях служил карналлит, полученный кристаллизацией его из рапы Мертвого моря, либо перекристаллизацией природного карналлита. Сырой карналлит обезвоживается в печах кипящего слоя и расплавляется в специальных хлораторах. Питание поточной линии осуществляется расплавленным карналлитом с содержанием 0,3-0,7% MgO, и около 0,05% воды. Совместно с карналлитом в поточную линию загружается NaCl в количестве, обеспечивающем содержание его в оборотном электролите 22-24%.In-line technology for the production of magnesium is operated at the DSM plant (Israel). Pilot production lines were operated at SMZ and BTMK (Russia). The raw material in these cases was carnallite obtained by crystallizing it from the brine of the Dead Sea, or recrystallizing natural carnallite. Crude carnallite is dehydrated in fluidized bed furnaces and melted in special chlorinators. The feed line is powered by molten carnallite with a content of 0.3-0.7% MgO, and about 0.05% water. Together with carnallite, NaCl is loaded into the production line in an amount ensuring its content in the circulating electrolyte of 22-24%.
В настоящее время предполагается вовлечь для производства магния оксидное сырье (например: бруситы, магнезиты, серпентиниты и др.), при растворении которых в соляной кислоте получаются растворы хлористого магния. В качестве сырья для производства магния рассматриваются также растворы хлористого магния, получаемые подземным выщелачиванием бишофита и переработкой рапы соляных озер. Хлористый магний при обезвоживании его растворов гидролизуется на порядок больше, чем при обезвоживании карналлита. Для обезвоживания хлорида магния применяется трехстадийное карбохлорирование в шахтных электропечах или обезвоживание в кипящем слое в токе хлористого водорода (Норск Гидро). Затраты на обезвоживание растворов хлористого магния значительно превышают затраты на обезвоживание карналлита.At present, it is supposed to involve oxide raw materials for the production of magnesium (for example: brucites, magnesites, serpentinites, etc.), when dissolved in hydrochloric acid, solutions of magnesium chloride are obtained. Magnesium chloride solutions obtained by underground leaching of bischofite and processing brines of salt lakes are also considered as raw materials for the production of magnesium. Magnesium chloride during the dehydration of its solutions is hydrolyzed by an order of magnitude more than during the dehydration of carnallite. For the dehydration of magnesium chloride, three-stage carbochlorination in mine electric furnaces or fluidized bed dehydration in a stream of hydrogen chloride (Norsk Hydro) are used. The costs of dehydration of magnesium chloride solutions are significantly higher than the costs of dehydration of carnallite.
Попытки создания более эффективных процессов обезвоживания растворов хлористого магния не дали положительных результатов.Attempts to create more effective dehydration processes for magnesium chloride solutions have not yielded positive results.
При современном развитии техники может рассматриваться единственный способ производства магния из раствора хлорида магния - это переработка раствора на карналлит с добавлением хлорида калия или отработанного электролита из электролизеров с содержанием около 70% хлорида калия, и дальнейшее производство магния из карналлита по существующей технологии.With the modern development of technology, the only way to produce magnesium from a solution of magnesium chloride can be considered - it is processing the solution into carnallite with the addition of potassium chloride or spent electrolyte from electrolysis cells containing about 70% potassium chloride, and further production of magnesium from carnallite according to existing technology.
С целью снижения затрат на обезвоживание карналлита за счет исключения стадии плавления карналлита в хлораторах на БТМК была опробована загрузка в головной аппарат поточной линии твердого обезвоженного карналлита, содержащего 1,5-2,0% MgO и 1-5% воды (см. Зуев Н.М., Иванов А.Б. и др. "Разработка поточной технологии производства магния". Труды ВАМИ, №72, М., Металлургия, 1972 г., с.48-55). При этом в головном аппарате, рафинировочных и проточных электролизерах образуется большое количество шлама, при удалении которого значительно возрастают потери хлористого магния, кроме того, расплав содержит значительное количество кислородсодержащих примесей, что приводит к снижению технологических показателей процесса электролиза и быстрому износу анодов.In order to reduce the cost of carnallite dehydration by eliminating the melting stage of carnallite in chlorinators at BTMK, loading of solid dehydrated carnallite containing 1.5-2.0% MgO and 1-5% water into the head unit was tested (see Zuev N .M., Ivanov AB and others. "Development of a continuous technology for the production of magnesium." Transactions of YOU, No. 72, M., Metallurgy, 1972, p. 48-55). At the same time, a large amount of sludge is formed in the head apparatus, refining and flow-through electrolyzers, the removal of which significantly increases the loss of magnesium chloride, in addition, the melt contains a significant amount of oxygen-containing impurities, which leads to a decrease in the technological parameters of the electrolysis process and rapid wear of the anodes.
Известен способ получения магния из растворов хлорида магния в поточной линии, которые преобразуют в синтетический карналлит и обезвоживают в печи кипящего слоя в токе газов, содержащих хлористый водород, до концентрации воды и оксида магния 0,2-1,2% каждого из этих компонентов (см. патент РФ №2107113 от 02.07.1996 г. С25С 3/04). При этом в факел горения топлива топок печей кипящего слоя вводят анодный хлор или хлорсодержащие газы. Однако в данном изобретении предусматривается загрузка твердого глубокообезвоженного карналлита в загрузочные устройства, установленные на каждом проточном электролизере.A known method of producing magnesium from solutions of magnesium chloride in a production line, which is converted into synthetic carnallite and dehydrated in a fluidized bed furnace in a stream of gases containing hydrogen chloride, to a concentration of water and magnesium oxide of 0.2-1.2% of each of these components ( see RF patent No. 2107113 of July 2, 1996 C25C 3/04). In this case, anode chlorine or chlorine-containing gases are introduced into the fuel combustion torch of the furnaces of the fluidized bed furnaces. However, this invention provides for the loading of solid deep-dehydrated carnallite into loading devices installed on each flow-through electrolyzer.
Известна поточная линия для электролитического получения магния из глубокообезвоженного твердого хлормагниевого сырья с содержанием MgO и Н2О менее 0,2%, включающая двухкамерный головной аппарат, в который загружают твердое глубокообезвоженное сырье, плавят его в потоке оборотного электролита одновременно с электрохимическим рафинированием получающегося расплава (патент Украины 69473 от 14.02.2002 г., С25С 3/04). В этом патенте даны жесткие ограничения по качеству глубокообезвоженного сырья, загружаемого в головной аппарат (содержание MgO и H2O менее 0,2%).A known production line for the electrolytic production of magnesium from deeply dehydrated solid chloromagnesium raw materials with an MgO and H 2 O content of less than 0.2%, including a two-chamber head apparatus, into which solid deep dehydrated raw materials are loaded, is melted in a reverse electrolyte stream simultaneously with electrochemical refining of the resulting melt ( patent of Ukraine 69473 dated 02.14.2002, С25С 3/04). This patent gives severe restrictions on the quality of deeply dehydrated raw materials loaded into the head unit (MgO and H 2 O content less than 0.2%).
Известен способ питания поточной линии твердым обезвоженным карналлитом, по которому удаление гидрооксихлоридов из карналлита, содержащего менее 8% Н2O (содержание Н2О после смешения с оборотным электролитом - 0,3% по сравнению с 0,05% Н2О в расплаве), предлагается осуществлять, вводя в полученный расплав хлорсодержащие газы в диспергированном виде, затем подвергать электролитическому рафинированию за счет установки в головной аппарат графитовых электродов, подключенных к специальным выпрямительным агрегатам при расходе тока 800-1000 А·ч на каждую тонну загружаемого карналлита (см. патент РФ №2095480 от 19.05.1995 г., С25С 3/04).A known method of feeding the production line with solid dehydrated carnallite, in which the removal of hydroxychlorides from carnallite containing less than 8% H 2 O (the content of H 2 O after mixing with a circulating electrolyte is 0.3% compared with 0.05% N 2 O in the melt ), it is proposed to carry out by introducing chlorine-containing gases in dispersed form into the obtained melt, then subjected to electrolytic refining by installing graphite electrodes in the head unit connected to special rectifying units at a current consumption of 800-1000 Ah each ton of loaded carnallite (see RF patent No. 2095480 of 05/19/1995, C25C 3/04).
По этому способу для увеличения времени пребывания расплавленного карналлита в головном аппарате и соответственно времени его рафинирования постоянным током часть оборотного электролита направляют помимо головного аппарата в рафинировочные электролизеры. Однако это приводит к повышению концентрации хлористого магния в головном аппарате до 20-35%, что увеличивает гидролиз при плавлении карналлита и приводит к дополнительному образованию кислородсодержащих примесей, очистку от которых предполагали осуществить в головном аппарате.According to this method, in order to increase the residence time of molten carnallite in the head apparatus and, accordingly, the time of its refining with direct current, a part of the circulating electrolyte is sent, in addition to the head apparatus, to refining electrolyzers. However, this leads to an increase in the concentration of magnesium chloride in the head apparatus to 20-35%, which increases the hydrolysis during melting of carnallite and leads to the additional formation of oxygen-containing impurities, purification of which was supposed to be carried out in the head apparatus.
По описанному решению шламоэлектролитная смесь, выбранная из электролизеров, содержит до 15% хлорида магния и для сокращения расхода хлорида магния ее подают в головной аппарат, где после взаимодействия с сырьем шлам оседает на подину и уплотняется, а затем сгущенный шлам выбирают грейфером. Загрузка шламоэлектролитной смеси возможна в головной аппарат, предназначенный только для смешения карналлита с оборотным электролитом. Концентрацию хлористого магния в оборотном электролите рекомендуют поддерживать менее 12%, а так как часть отработанного электролита выводится из процесса, потери хлористого магния при такой концентрации хлористого магния будут высокими. Если выводить электролит на изготовление удобрений или для других нужд, то надо устанавливать хвостовые электролизеры, а если их не делать, то надо поддерживать концентрацию 4% хлористого магния в сепараторе, что практически невозможно.According to the described solution, the sludge-electrolyte mixture selected from electrolysis cells contains up to 15% magnesium chloride and is fed to the head unit to reduce the consumption of magnesium chloride, where after interacting with the raw material, the sludge settles on the bottom and is compacted, and then the thickened sludge is selected with a grab. Download sludge electrolyte mixture is possible in the head unit, designed only for mixing carnallite with a circulating electrolyte. It is recommended that the concentration of magnesium chloride in the circulating electrolyte be less than 12%, and since part of the spent electrolyte is removed from the process, the loss of magnesium chloride at this concentration of magnesium chloride will be high. If the electrolyte is withdrawn for the production of fertilizers or for other needs, then it is necessary to install tail electrolyzers, and if they are not done, then it is necessary to maintain a concentration of 4% magnesium chloride in the separator, which is almost impossible.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения магния в поточной линии по патенту РФ №2095480.Closest to the proposed method is a method for producing magnesium in a production line according to the patent of the Russian Federation No. 2095480.
Задачей изобретения является сокращение материальных и энергетических затрат при подготовке карналлита к электролизу и получение электролита оптимального состава для электролитического получения магния, что позволит повысить выход по току и снизить удельный расход электроэнергииThe objective of the invention is to reduce material and energy costs in the preparation of carnallite for electrolysis and obtaining an electrolyte of the optimal composition for the electrolytic production of magnesium, which will increase the current efficiency and reduce specific energy consumption
Технический результат изобретения достигается тем, что в способе производства магния, при получении синтетического карналлита из хлормагниевых растворов, обезвоживании карналлита в печи кипящего слоя и электролизе обезвоженного карналлита в поточной линии с загрузкой и плавлением твердого карналлита в потоке оборотного электролита в головном аппарате, электролитическим получением магния в электролизерах поточной линии, отделением магния от электролита в сепараторе, возвратом части оборотного электролита в головной аппарат поточной линии и удалением остальной части оборотного электролита из поточной линии, карналлит обезвоживают в кипящем слое в токе газов, содержащих хлористый водород, до концентрации 0,3-0,5% MgO и 0,3-0,5% Н2О, загрузку обезвоженного карналлита в головной аппарат производят непрерывно и совместно с оборотным электролитом, поступающим из сепаратора. При этом одновременно с плавлением в головном аппарате ведут электрохимическую очистку расплава постоянным током при расходе тока 8000-15000 А·ч на каждую тонну загружаемого карналлита, оставшуюся часть отработанного электролита из сепаратора с концентрацией хлористого магния 7-9% направляют на получение карналлита из хлормагниевых растворов вместе с шламоэлектролитной смесью, выбранной из электролизеров.The technical result of the invention is achieved by the fact that in the method of producing magnesium, when producing synthetic carnallite from chloromagnesium solutions, dehydration of carnallite in a fluidized bed furnace and electrolysis of dehydrated carnallite in a production line with loading and melting of solid carnallite in a reverse electrolyte stream in the head apparatus, by electrolytic magnesium production in production line electrolyzers, separating magnesium from the electrolyte in the separator, returning part of the reverse electrolyte to the production head unit th line, and removing the remainder of the circulating electrolyte from the flow line, carnallite dehydrated in a fluidized bed in a stream of gases containing hydrogen chloride to a concentration of 0,3-0,5% MgO and 0,3-0,5% H 2 O, loading dehydrated carnallite in the head unit is produced continuously and together with the circulating electrolyte coming from the separator. In this case, simultaneously with melting in the head apparatus, electrochemical purification of the melt is carried out by direct current at a flow rate of 8000-15000 Ah for each ton of loaded carnallite, the remaining part of the spent electrolyte from the separator with a concentration of magnesium chloride of 7-9% is directed to obtain carnallite from chloromagnesium solutions together with a sludge-electrolyte mixture selected from electrolyzers.
Оборотный электролит и глубокообезвоженный карналлит подают в головной аппарат поточной линии в соотношении (2,5÷5,0):1.The reverse electrolyte and deeply dehydrated carnallite are fed to the head unit of the production line in the ratio (2.5 ÷ 5.0): 1.
Концентрацию NaCl в оборотном электролите поддерживают в пределах 24-40%.The concentration of NaCl in the circulating electrolyte is maintained within 24-40%.
В последние годы разработана технология получения глубокообезвоженного карналлита с содержанием MgO и Н2О менее 0,3%. Обезвоживание карналлита ведется в печах кипящего слоя за счет тепла, получаемого от сжигания в топках природного газа, а во вторую и третью топку для совместного сжигания подают хлор из цеха электролиза. Обезвоживание в токе газов, содержащих хлористый водород, позволяет получить глубокообезвоженный карналлит с содержанием менее 0,3% MgO и H2O и исключить при этом вторую стадию обезвоживания карналлита в хлораторе, что существенно сокращает капитальные и энергетические затраты процесса получения магния.In recent years, the technology of obtaining the content glubokoobezvozhennogo carnallite MgO and H 2 O of less than 0.3%. Carnallite is dehydrated in fluidized bed furnaces due to the heat obtained from burning in natural gas furnaces, and chlorine is supplied to the second and third furnaces for co-combustion from the electrolysis workshop. Dehydration in a stream of gases containing hydrogen chloride allows one to obtain deeply dehydrated carnallite with a content of less than 0.3% MgO and H 2 O and to exclude the second stage of carnallite dehydration in a chlorinator, which significantly reduces the capital and energy costs of the magnesium production process.
При удалении воды из карналлита с 0,5 до 0,3% резко увеличиваются энергетические затраты и расход хлора на обезвоживание. Для обеспечения минимальных затрат на обезвоживание были определены оптимальные соотношения между расходом хлора и количеством MgO и Н2О в получаемом карналлите и установлено, что при содержании в карналлите не более 0,5% MgO, при плавлении в головном аппарате образуется такое количество шлама, при котором ведение процесса возможно без снижения технологических показателей.When water is removed from carnallite from 0.5 to 0.3%, energy costs and chlorine consumption for dehydration sharply increase. To ensure minimal dehydration costs, the optimal ratios between the consumption of chlorine and the amount of MgO and Н 2 О in the resulting carnallite were determined and it was found that when the content in carnallite is not more than 0.5% MgO, this amount of sludge is formed when melted in the head apparatus, which the process is possible without reducing technological indicators.
Твердый обезвоженный карналлит с содержанием окиси магния 0,3-0,5% загружается непрерывно в головной аппарат в поток оборотного электролита, поступающего из сепаратора с концентрацией хлористого магния 7-9%. Оборотный электролит полностью поступает в головной аппарат, исключая его загрузку в рафинировочные электролизеры.Solid dehydrated carnallite with a magnesium oxide content of 0.3-0.5% is loaded continuously into the head apparatus into a stream of circulating electrolyte coming from a separator with a concentration of magnesium chloride of 7-9%. The circulating electrolyte completely enters the head apparatus, excluding its loading into refining electrolyzers.
При реализации заявляемого способа для электролитического производства магния в поточной линии используется головной аппарат, в котором одновременно с плавлением ведут электрохимическую очистку расплава, для чего головной аппарат содержит две камеры: камеру плавления и электролитического рафинирования и камеру осаждения из электролита твердых примесей. Головной аппарат подключен последовательно, вместе с рафинировочными и проточными электролизерами для получения магния, к магистральному шинопроводу. Плавление поступающего обезвоженного карналлита и электрохимическое рафинирование ведут в первой камере головного аппарата, снабженной электродами постоянного тока при расходе постоянного тока 8000-15000 А·ч на тонну карналлита, что позволяет обеспечить снижение содержания гидрооксихлоридов, до величины не оказывающей вредного влияния на процесс электролиза, при этом позволяет с большей эффективностью осуществлять перемешивание поступающего расплава и его рафинирование получающимися магнием и хлором. Уменьшение гидролиза карналлита и повышение интенсивности рафинирования сырья позволяет снизить требования по содержанию окиси магния и воды до 0,5% и сократить затраты на обезвоживание.When implementing the proposed method for the electrolytic production of magnesium in a production line, a head apparatus is used, in which, simultaneously with melting, the melt is electrochemically cleaned, for which the head apparatus contains two chambers: a melting and electrolytic refining chamber and a solid impurity deposition chamber from the electrolyte. The head unit is connected in series, together with refining and flowing electrolyzers for magnesium, to the busbar trunking. The incoming dehydrated carnallite is melted and the electrochemical refining is carried out in the first chamber of the head unit equipped with direct current electrodes at a direct current flow rate of 8000-15000 Ah per ton of carnallite, which makes it possible to reduce the hydroxychloride content to a value that does not adversely affect the electrolysis process, This allows more efficient mixing of the incoming melt and its refinement by the resulting magnesium and chlorine. Reducing the hydrolysis of carnallite and increasing the intensity of refining of raw materials can reduce the requirements for the content of magnesium oxide and water to 0.5% and reduce the cost of dehydration.
Часть отработанного электролита в количестве, определяемом требованиями постоянства массы в замкнутой системе, выводится из цикла и направляется в начало процесса на получение карналлита из растворов хлористого магния. При выведении отработанного электролита на получение карналлита можно поддерживать концентрацию хлористого магния в электролите сепаратора 7-9% и при этом потери хлористого магния в процессе будут минимальны. Заявляемый способ предусматривает переработку извлекаемой из электролизеров вакуумным ковшом шламоэлектролитной смеси и транспортировку ее к миксеру для смешивания с отработанным электролитом, удаляемым из поточной линии, откуда расплав подается на грануляцию, и затем полученные гранулы подаются на производство карналлита из хлормагниевых растворов. В отличие от прототипа, где шламоэлектролитная смесь загружается в головной аппарат для смешения карналлита с оборотным электролитом, выведение шламоэлектролитной смеси вместе с отработанным электролитом в начало процесса на приготовление карналлита, позволяет значительно сократить потери хлористого магния.Part of the spent electrolyte in an amount determined by the requirements of constant mass in a closed system is removed from the cycle and sent to the beginning of the process to obtain carnallite from magnesium chloride solutions. When the spent electrolyte is removed to produce carnallite, the concentration of magnesium chloride in the separator electrolyte can be maintained at 7–9%, while the losses of magnesium chloride in the process will be minimal. The inventive method involves the processing of sludge-electrolyte mixture extracted from electrolysis cells by a vacuum ladle and its transportation to a mixer for mixing with spent electrolyte removed from the production line, from where the melt is fed to granulation, and then the obtained granules are fed to the production of carnallite from chloromagnesium solutions. In contrast to the prototype, where the sludge-electrolyte mixture is loaded into the head unit for mixing carnallite with a circulating electrolyte, removing the sludge-electrolyte mixture together with the spent electrolyte at the beginning of the process for preparing carnallite can significantly reduce the loss of magnesium chloride.
Изменение соотношения количества оборотного электролита и карналлита, поступающего в головной аппарат поточной линии, колеблется в пределах от 2,5:1,0 до 5,0:1,0. Интенсивность перекачки оборотного электролита зависит от содержания окиси магния в загружаемом карналлите. При повышенном до 0,5% содержании окиси магния интенсивность перекачки электролита снижается до 2,5 т на тонну загружаемого карналлита, что необходимо для увеличения времени пребывания сырья в камере отстоя головного аппарата с целью улучшения качества полученного сырья за счет осаждения примесей. При снижении содержания окиси магния и воды до 0,3% в загружаемом глубокообезвоженном карналлите, интенсивность перекачки оборотного электролита может быть повышена до 5 т на тонну загружаемого карналлита, т.е. до соотношения 5,0:1,0. Использование сырья такого качества не может отрицательно повлиять на процесс электролиза. Количество оборотного электролита в этом случае регламентируется только концентрацией хлористого магния на выходе из головного аппарата.The change in the ratio of the amount of circulating electrolyte and carnallite entering the head unit of the production line ranges from 2.5: 1.0 to 5.0: 1.0. The intensity of the pumping of the circulating electrolyte depends on the content of magnesium oxide in the loaded carnallite. When the content of magnesium oxide is increased to 0.5%, the electrolyte pumping rate decreases to 2.5 tons per tonne of loaded carnallite, which is necessary to increase the residence time of the raw material in the sludge chamber of the head unit in order to improve the quality of the obtained raw material due to the deposition of impurities. When the content of magnesium oxide and water is reduced to 0.3% in loaded deeply dehydrated carnallite, the pumping electrolyte pumping rate can be increased to 5 tons per tonne of loaded carnallite, i.e. to a ratio of 5.0: 1.0. The use of raw materials of this quality cannot adversely affect the electrolysis process. The amount of circulating electrolyte in this case is regulated only by the concentration of magnesium chloride at the outlet of the head unit.
Интенсивность перекачки оборотного электролита принимают такой, чтобы концентрации хлорида магния в получаемом расплаве на входе в рафинировочные электролизеры была в пределах 13-20%. При данной концентрации хлористого магния в электролите снижается гидролиз при плавлении, уменьшается поступление оксихлоридов, и она является оптимальной для ведения процесса электролиза с получением высоких технологических показателей.The intensity of the pumping of the circulating electrolyte is taken such that the concentration of magnesium chloride in the resulting melt at the inlet to the refining electrolyzers is within 13-20%. At a given concentration of magnesium chloride in the electrolyte, hydrolysis during melting decreases, the supply of oxychlorides decreases, and it is optimal for conducting the electrolysis process with obtaining high technological parameters.
Повышенное содержание NaCl снижает температуру начала кристаллизации электролита, что позволяет избежать настылей в транспортных каналах и на подине электролизеров и несколько увеличивает электропроводность электролита. Содержание NaCl в оборотном электролите поддерживается в пределах 24-40%, что при увеличение электропроводности электролита и температуры кристаллизации позволяет снизить падение напряжения на электролизере, а следовательно, удельный расход электроэнергии, и снизить температуру электролиза на 10°С, что приведет к увеличению выхода по току до 86%.The increased content of NaCl reduces the temperature of the onset of crystallization of the electrolyte, which avoids accretions in the transport channels and on the bottom of the electrolysis cells and slightly increases the electrolyte conductivity. The NaCl content in the circulating electrolyte is maintained in the range of 24–40%, which, with an increase in the electrolyte’s conductivity and crystallization temperature, can reduce the voltage drop across the electrolyzer, and hence the specific energy consumption, and reduce the electrolysis temperature by 10 ° C, which will current up to 86%.
Увеличение содержания NaCl до 30-40% позволяет улучшить технико-экономические показатели процесса электролиза, но для этого требуется значительное увеличения расхода NaCl. При использовании отработанного электролита в процессе производства карналлита можно увеличить содержание хлористого магния и хлористого натрия в оборотном и, следовательно, отработанном электролите, так как электролит не выводится из процесса, а направляется на производство карналлита, где MgCl2 возвращается в процесс, a NaCl высаживается в виде галлитовых отходов, которые направляются вновь в поточную линию.An increase in the content of NaCl up to 30-40% can improve the technical and economic indicators of the electrolysis process, but this requires a significant increase in the consumption of NaCl. When using spent electrolyte in the carnallite production process, it is possible to increase the content of magnesium chloride and sodium chloride in the circulating and, therefore, spent electrolyte, since the electrolyte is not removed from the process, but is sent to the production of carnallite, where MgCl 2 is returned to the process, and NaCl is deposited in in the form of gallite waste that is sent back to the production line.
Подготовка сырья к электролизу с получением электролита оптимального состава обеспечивает получение выхода магния по току на рафинировочных электролизерах до 75%, а на проточных до 86%.Preparation of raw materials for electrolysis with obtaining an electrolyte of optimal composition provides a current output of magnesium of up to 75% in refining electrolysis cells and up to 86% in flow-through electrolysis cells.
Пример осуществления способаAn example of the method
Твердый обезвоженный карналлит, содержащий 50% MgCl2, 0,3% MgO и 0,3% Н2О, загружают в головной аппарат, где смешивают его с оборотным электролитом с содержанием 7% MgCl2 при соотношении оборотного электролита и загруженного твердого карналлита 5:1. Например, при интенсивности потока отработанного электролита 100 т/ч загружается 20 т/ч твердого обезвоженного карналлита для получения электролита с содержанием 13% MgCl2 на входе в рафинировочный электролизер. Плавление и электрохимическое рафинирование обогащенного расплава осуществляют постоянным током в первой камере головного аппарата постоянным током при расходе тока 8000 А·ч на каждую тонну загружаемого карналлита. Очистка расплава от твердых примесей происходит в отстойном отделении головного аппарата.Solid dehydrated carnallite containing 50% MgCl 2 , 0.3% MgO and 0.3% H 2 O is loaded into the head unit, where it is mixed with a circulating electrolyte containing 7% MgCl 2 with a ratio of circulating electrolyte and loaded solid carnallite 5 :one. For example, at a flow rate of spent electrolyte of 100 t / h, 20 t / h of solid dehydrated carnallite are charged to produce an electrolyte containing 13% MgCl 2 at the inlet of the refining cell. Melting and electrochemical refining of the enriched melt is carried out with direct current in the first chamber of the head unit with direct current at a flow rate of 8000 A · h for each ton of loaded carnallite. Purification of the melt from solid impurities occurs in the settling compartment of the head apparatus.
Окончательная очистка расплава электролита происходит в проточных рафинировочных электролизерах, где одновременно с рафинированием от оставшихся примесей происходит получение магния и хлора.The final purification of the electrolyte melt takes place in flowing refining electrolyzers, where, simultaneously with refining, the remaining impurities produce magnesium and chlorine.
Из рафинировочных электролизеров электролит последовательно протекает через все проточные электролизеры, обогащается магнием и поступает в копильник сепаратора, где магний отстаивается от электролита и периодически удаляется из сепаратора, и направляется на литейный конвейер.From refining electrolyzers, the electrolyte flows sequentially through all flow-through electrolyzers, is enriched with magnesium and enters the separator money box, where the magnesium settles from the electrolyte and is periodically removed from the separator, and sent to the casting conveyor.
Отработанный электролит из сепаратора с содержанием NaCl 40% перекачивают в необходимом количестве в головной аппарат, а остальная часть отработанного электролита в количестве 10-15 т/ч выводится из цикла и направляется на грануляцию. Накапливающийся на подине электролизеров шлам периодически выбирают вакуумным ковшом и направляют на грануляцию вместе с отработанным электролитом.The spent electrolyte from the separator with a 40% NaCl content is pumped in the required amount to the head unit, and the rest of the spent electrolyte in the amount of 10-15 t / h is removed from the cycle and sent to granulation. The sludge accumulating on the bottom of the electrolyzers is periodically selected with a vacuum bucket and sent to granulation together with the spent electrolyte.
В случае загрузки обезвоженного карналлита с содержанием 50% MgCl2, 0,5% MgO и 0,5% Н2О и оборотного электролита с 7% MgCl2 необходимо уменьшить соотношение количества загружаемого оборотного электролита к твердому карналлиту до 2,5:1,0, при этом интенсивность потока оборотного электролита снижается до 50 т/ч при 20 т/ч загружаемого твердого обезвоженного карналлита. Это вызвано необходимостью очистки получаемого расплава от кислородсодержащих примесей за счет увеличение времени рафинирования расплава. Концентрация MgCl2 в получаемом расплаве электролита будет 19%. Таким образом, интенсивность загрузки оборотного электролита и, следовательно, соотношение загружаемого оборотного электролита и твердого обезвоженного карналлита определяется качеством поступающего сырья.In the case of loading dehydrated carnallite with a content of 50% MgCl 2 , 0.5% MgO and 0.5% H 2 O and a circulating electrolyte with 7% MgCl 2, it is necessary to reduce the ratio of the amount of charged circulating electrolyte to solid carnallite to 2.5: 1, 0, while the flow rate of the circulating electrolyte decreases to 50 t / h at 20 t / h of loaded solid dehydrated carnallite. This is due to the need to clean the resulting melt from oxygen-containing impurities by increasing the time for refining the melt. The concentration of MgCl 2 in the resulting molten electrolyte will be 19%. Thus, the charge intensity of the circulating electrolyte and, therefore, the ratio of the charge circulating electrolyte and solid dehydrated carnallite is determined by the quality of the incoming feed.
Эффективная подготовка хлормагниевого сырья к электролизу и создание условий для получения расплава электролита оптимального состава позволит повысить выход по току на электролизерах поточной линии, снизить материальные и энергетические затраты при производстве магния из карналлита.Efficient preparation of chloromagnesium raw materials for electrolysis and the creation of conditions for obtaining an optimal composition of molten electrolyte will allow increasing the current efficiency of the production line electrolysis cells, reducing material and energy costs in the production of magnesium from carnallite.
Показатели процесса получения магния в поточной линии по заявленному способу приведены в таблице.The performance of the process of producing magnesium in the production line according to the claimed method are shown in the table.
Как видно из таблицы, увеличение содержания NaCl в отработанном электролите до 40% позволяет увеличить выход току на электролизерах поточной линии до 86% и за счет снижения напряжения на шунтах электролизеров уменьшить удельный расход электроэнергии на 550 кВт ч/кг Mg. При производстве карналлита для электролитического получения магния в поточной линии обезвоживание карналлита до содержания 0,5% Н2О, по сравнению с 0,2-0,3% Н2О при получении глубокообезвоженного карналлита, позволяет уменьшить расход хлора в печи КС до 175 кг/т обезвоженного карналлита и расход природного газа для сжигания в топках печи КС до 0,16 ТУТ/т обезвоженного карналлита.As can be seen from the table, an increase in the NaCl content in the spent electrolyte up to 40% makes it possible to increase the current output on the flow line electrolysis cells up to 86% and, due to the voltage reduction on the electrolyzer shunts, decrease the specific electric energy consumption by 550 kW h / kg Mg. In the production of carnallite for the electrolytic production of magnesium in the production line, dehydration of carnallite to a content of 0.5% H 2 O, compared with 0.2-0.3% H 2 O when receiving deeply dehydrated carnallite, allows to reduce the consumption of chlorine in the KS furnace to 175 kg / t of dehydrated carnallite and the consumption of natural gas for burning in the furnaces of the KS furnace up to 0.16 TUT / t of dehydrated carnallite.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007129877/02A RU2354754C1 (en) | 2007-07-31 | 2007-07-31 | Production method of magnesium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007129877/02A RU2354754C1 (en) | 2007-07-31 | 2007-07-31 | Production method of magnesium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007129877A RU2007129877A (en) | 2009-02-10 |
| RU2354754C1 true RU2354754C1 (en) | 2009-05-10 |
Family
ID=40546446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007129877/02A RU2354754C1 (en) | 2007-07-31 | 2007-07-31 | Production method of magnesium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2354754C1 (en) |
-
2007
- 2007-07-31 RU RU2007129877/02A patent/RU2354754C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007129877A (en) | 2009-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shekhovtsov et al. | Magnesium electrolytic production process | |
| UA119360C2 (en) | Hydrometallurgical process to produce pure magnesium metal and various by-products | |
| CN102230080B (en) | Method for zinc raw material dechlorination in zinc hydrometallurgy | |
| CN103710541A (en) | Wet process for producing electrolytic manganese dioxide | |
| CN103014779A (en) | Multistage ore slurry decomposition-electrodeposition cell and decomposition-electrodeposition combined technique | |
| PL111879B1 (en) | Method of recovery of copper from diluted acid solutions | |
| RU2354754C1 (en) | Production method of magnesium | |
| CN102992360A (en) | Method for directly preparing electrolyte melt containing anhydrous magnesium chloride by using magnesium oxide | |
| US2872393A (en) | Production of lithium hydroxide | |
| JPH09506066A (en) | Preparation of anhydrous magnesium chloride-containing melt from hydrated magnesium chloride and production of magnesium metal | |
| CN109721090A (en) | A method of reducing ice crystal molecular proportion | |
| US3661738A (en) | System for melting melt enriching solids utilizing excess heat from electrolysis cells | |
| RU2305144C2 (en) | Method of the electrolytic production of magnesium from the deep-dehydrated carnallite and the production line for the method realization | |
| CN111960448A (en) | Refining device and refining method for mixed molten salt product in titanium tetrachloride production | |
| RU2100486C1 (en) | Production line for winning of magnesium and chlorine | |
| RU2095480C1 (en) | Magnesium in-line production process | |
| US4483753A (en) | Method of continuously extracting magnesium | |
| CN113249582B (en) | Treatment method of aluminum metallurgy solid waste | |
| RU2118406C1 (en) | Method of manufacturing magnesium from oxide-chloride stock | |
| RU2294402C1 (en) | Process for electrolytical production of magnesium from highly dehydrated chlorine-magnesium raw material and flow line for performing the same | |
| RU2719211C1 (en) | Device for reduction of metals from minerals | |
| RU2796566C1 (en) | Method for aluminium recycling by scrap melt electrolysis and a device for implementing this method | |
| CN102677098A (en) | Method for preparing rich cerium misch metal | |
| RU2115771C1 (en) | Method of in-line production of magnesium and chlorine | |
| RU2434065C1 (en) | Procedure for processing sulphide copper-nickel alloys |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090801 |