RU2402642C2 - Способ производства магния и хлора из оксидно-хлоридного сырья - Google Patents
Способ производства магния и хлора из оксидно-хлоридного сырья Download PDFInfo
- Publication number
- RU2402642C2 RU2402642C2 RU2008147935/02A RU2008147935A RU2402642C2 RU 2402642 C2 RU2402642 C2 RU 2402642C2 RU 2008147935/02 A RU2008147935/02 A RU 2008147935/02A RU 2008147935 A RU2008147935 A RU 2008147935A RU 2402642 C2 RU2402642 C2 RU 2402642C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnesium
- titanium
- water
- solution
- chlorine
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Fertilizers (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу производства магния и хлора, получаемого из оксидно-хлоридного сырья, например серпентинита, брусита, магнезита, шламов магниевого производства. Способ включает измельчение оксидного сырья, его выщелачивание кислым раствором с получением хлормагниевого раствора при температуре 60-90°С, очистку, концентрирование в аппарате погружного горения и обработку раствора солями, содержащими хлориды калия и магния с получением смеси синтетического карналлита гомогенного состава, смешивание смеси с природным обогащенным карналлитом, двухстадийное обезвоживание с получением безводного карналлита, его электролиз с получением магния, хлора и отработанного электролита, возврат части хлора на стадию обезвоживания и отработанного электролита на стадию смешивания, при этом в качестве кислого раствора для выщелачивания используют кислотно-солевой раствор, полученный из водных отходов титанового производства при массовом соотношении хлорид-иона и воды, равном 1:(2-9), причем кислотно-солевой раствор предварительно концентрируют путем его циркуляции. В качестве водного отхода титанового производства используют отработанный расплав титановых хлораторов, обработанный водой, или отходящие газы титановых хлораторов, обработанные водой. Обеспечивается снижение себестоимости производства магния и уменьшение выбросов отходящих газов в атмосферу. 4 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу производства магния и хлора, получаемого из оксидно-хлоридного сырья, например серпентинита, брусита, магнезита, шламов магниевого производства.
Известен способ производства магния из оксидного сырья (R.W.Stanley, M.Berube.Celik, Y.Osaka., J.Avedesian: The Magnola process for magnesium produvtion, 53rd Annual International Magnesium Association Conference, June 2-4, 1996, Ube, Japan, pp.58-64), например из минерала, содержащего кремний, например серпентинита (асбестовые отходы). Способ включает выщелачивание оксидного сырья соляной кислотой с получением хлормагниевых растворов, очистку и концентрирование растворов с получением гидратированного хлорида магния, смешивание гидрата хлорида магния с безводным электролитом магниевых электролизеров, обезвоживание смеси с использованием хлорирующего агента с получением безводного плава солей, содержащих хлорид магния, электролиз безводного хлорида магния с получением магния, анодного хлора и отработанного электролита, возврат анодного хлора и электролита на процесс подготовки сырья.
Недостатком данного способа является то, что при производстве магния образуется большое количество отходов, на переработку и утилизацию которых требуется много затрат, кроме того, на стадии выщелачивания сырья применяют концентрированную соляную кислоту, стоимость которой на рынке значительная, что приводит к удорожанию процесса получения магния и хлора.
Известен способ производства магния из оксидно-хлоридного сырья (патент РФ №2186155, опубл. 27.07.2002, бюл.21), включающий измельчение оксидного сырья (например, брусита), затем в измельченный брусит добавляют воду (до содержания брусита 100-300 г/л по содержанию оксида магния) с получением бруситовой суспензии, полученную суспензию подают в скруббер, куда подают очищенные от пыли отходящие газы с процессов обезвоживания карналлита (из печей КС и хлораторов), суспензию циркулируют в системе бак-скруббер. При содержании хлорида магния 22-35% хлормагниевый раствор направляют в печь КС на сушку раствора, очистку, концентрирование и обработку раствора солями, содержащими хлориды калия и магния с получением смеси синтетического карналлита гомогенного состава, смешивание смеси с природным обогащенным карналлитом, двухстадийное обезвоживание сначала в псевдоожиженном слое с получением обезвоженного карналлита, затем обезвоживание хлорированием с получением безводного карналлита, электролиз безводного карналлита с получением магния, хлора и отработанного электролита, возврат части хлора на обе стадии обезвоживания, возврат отработанного электролита на стадию смешивания, улавливание пыли из отходящих газов печей КС с последующим направлением отходящих газов на стадию выщелачивания.
Недостатком данного способа является то, что данный способ не позволяет использовать в качестве кислотно-солевого раствора для выщелачивания растворы, полученные при обезвреживании и утилизации отходов титанового производства, а именно при размыве отработанного расплава титановых хлораторов и при улавливании пыли титановых хлораторов. Это приводит к большим трудозатратам на переработку и утилизацию отходов титанового производства, к загрязнению окружающей среды. Кроме того, применение для выщелачивания концентрированной соляной кислоты значительно удорожает процесс получения магния из оксидно-хлоридного сырья, так как стоимость ее на рынке значительная.
Известен способ производства магния из оксидно-хлоридного сырья (патент РФ №2118406, опубл. 27.08.1998), по количеству общих признаков принятый за прототип и включающий выщелачивание оксидного сырья соляной кислотой с получением хлормагниевой суспензии, очистку ее от примесей и концентрирование, смешивание полученного хлормагниевого раствора или гидрата хлорида магния с безводным электролитом, двухстадийное обезвоживание с использованием хлорирующего агента и получением безводного карналлита, его электролиз с получением магния, анодного хлора и электролита, возврат анодного хлора и электролита в процесс подготовки сырья. В качестве оксидного сырья используют кремнийсодержащие асбестовые отходы, например серпентинит, а также брусит, и/или магнезит, и/или шламы магниевого производства.
Недостатком данного способа является то, что способ не позволяет использовать в качестве кислотно-солевого раствора для выщелачивания растворы, полученные из отходов титанового производства, а именно при размыве отработанного расплава титановых хлораторов и при улавливании пыли титановых хлораторов. Это приводит к большим трудозатратам на переработку и утилизацию отходов титанового производства, к загрязнению окружающей среды. При размыве твердых солевых отходов или газов хлоратора образуется большое количество сточных вод, которые необходимо обезвреживать на очистных сооружениях, что приводит к значительным затратам. Кроме того, применение для выщелачивания концентрированной соляной кислоты значительно удорожает процесс получения магния из оксидно-хлоридного сырья, так как стоимость ее на рынке значительная.
Технический результат направлен на устранение недостатков и позволяет за счет использования для выщелачивания оксидно-солевого раствора, образуемого при размыве водой отходов титанового производства, значительно снизить себестоимость производства магния из оксидного сырья за счет уменьшения затрат на приобретение соляной кислоты, уменьшить выброс отходящих газов в атмосферу и солевых отходов в отвалы. Что позволяет снизить загрязнение окружающей среды от токсичных и вредных отходов производства.
Технический результат достигается тем, что предложен способ производства магния из оксидно-хлоридного сырья, включающий измельчение оксидного сырья, его выщелачивание кислым раствором с получением хлормагниевого раствора, его очистку, концентрирование и обработку солями, содержащими хлориды калия и магния с получением смеси синтетического карналлита гомогенного состава, смешивание смеси с природным обогащенным карналлитом, двухстадийное обезвоживание с получением безводного карналлита, его электролиз с получением магния, хлора и отработанного электролита, возврат части хлора на стадию обезвоживания и отработанного электролита на стадию смешивания, новым является то, что в качестве кислого раствора для выщелачивания используют кислотно-солевой раствор, полученный из водных отходов титанового производства при массовом соотношении хлорид-иона и воды, равном 1:(2-9), при этом кислотно-солевой раствор предварительно концентрируют путем циркуляции.
Кроме того, в качестве водного отхода титанового производства используют отработанный расплав титановых хлораторов, обработанный водой.
Кроме того, в качестве водного отхода титанового производства используют отходящие газы титановых хлораторов, обработанные водой.
Кроме того, оксидное сырье выщелачивают при температуре 60-90°C.
Кроме того, хлормагниевый раствор концентрируют в аппарате погружного горения.
Использование кислотно-солевого раствора, полученного при обработке водой отработанного расплава титановых хлораторов или при обработке водой отходящих газов титановых хлораторов, позволяет снизить количество отработанного расплава, направляемого на переработку, и снизить количество отходящих газов титановых хлораторов, что приводит к снижению затрат на улавливание и обезвреживание отходящих газов на газоочистках, уменьшение количества сточных вод, направляемых на очистные сооружения, снижение затрат на их обезвреживание.
Проведение дополнительной операции концентрирования кислотно-солевого раствора путем циркуляции позволяет поднять кислотность раствора и тем самым повысить степень перехода оксидного сырья в хлормагниевое.
Ниже приведены примеры осуществления способа производства магния из оксидно-хлоридного сырья.
Пример 1. Для нейтрализации оксидного сырья используют кислотно-солевой раствор, полученный при растворении водой отработанного расплава титановых хлораторов.
Отработанный расплав титановых хлораторов получают как отход производства при хлорировании титансодержащего сырья (титанового концентрата) в солевых хлораторах (см. кн. Производство четыреххлористого титана. - Байбеков М.К., Попов В.Д., Чепрасов И.М. - М.: Металлургия, 1980. - стр.28-36). При получении 1 тонны технического тетрахлорида титана в титановых хлораторах образуется до 0,250-0,300 т отработанного расплава хлоридов щелочных и щелочно-земельных металлов следующего состава, мас.% 1,71 Ti, 41,43 Cl, 5,3 С, 7,2 Fe, 0,58 Al, 4,48 Si, 1,88 Cr, 1,85 Mn, 3,2 Na, 27,8 K, 3,01 Mg, 1,26 Ca, остальное примеси ниобия, тантала, циркония, скандия, ванадия и др. Отработанный расплав при температуре 700-850°C в виде расплава извлекают из хлоратора и сливают 2-3 раза в смену в ванну гидроудаления, охлаждают и размывают водой. Продолжительность одного слива 30-60 минут. Из ванны гидроудаления смесь поступает в отстойник, где ее разделяют на твердую и жидкую фазу. Из отстойника раствор - жидкую фазу - подают в циркуляционный бак и циркулируют в системе: ванна гидроудаления: циркуляционный бак. После пятикратной циркуляции получают кислый (pH 1,1), насыщенный по хлоридам металлов, кислотно-солевой раствор в количестве 83,5 тонн в сутки, содержащий, г/дм3: марганца 14,5, хрома 15,0, магния 7,0, алюминия 4,5, кальция 9,5, железа 68,5, калия 0,55, натрия 104,5, титана 3,5 и хлора 322,0. Массовое соотношение хлорид-иона к воде равно 1:2,3. Полученным кислотно-оксидным раствором осуществляют выщелачивание оксидного сырья, например брусита (гидроксида магния), в аппарате с мешалкой при температуре 75°C в течение 1-2 часов. Одновременно с выщелачиванием происходит еще и очистка хлормагниевого раствора от малорастворимых гидроксидов, которые выпадают в осадок, а также от легкогидролизующихся металлов, имеющих рН осаждения менее 6,5. К ним относятся соединения хрома, алюминия, двухвалентного железа и др. При этом происходят следующие реакции:
2HCl+Mg(OH)2=MgСl2+2Н2O,
2СrСl3+3Мg(OН)2=3МgСl2+2Сr(OН)3,
2АlСl3+3Мg(OН)2=3МgСl2+2Аl(OН)3,
FeCl2+Мg(OН)2=МgСl2+Fe(OH)2
Расход брусита составляет 24,5 т/сутки. Для очистки хлормагниевого раствора от соединений двухвалентного железа и марганца и для их осаждения в аппарат вводят раствор гидросульфида натрия в количестве 0,3 т/сутки. При этом протекают следующие реакции:
FeCl2+NaHS=FeS+NaCl+HCl,
MnCl2+NaHS=MnS+NaCl+HCl.
Сульфиды выпадают в осадок, а хлорид водорода реагирует с гидроксидом магния. После окончания процесса нейтрализации пульпу обрабатывают раствором флокулянта Аккофлок-110 с расходом 0,02 кг на тонну нейтрального раствора и перекачивают в гребковый отстойник непрерывного действия, откуда осветленный раствор хлорида магния поступает в накопительную емкость, а затем на концентрирование в выпарной аппарат - аппарат погружного горения (АПГ). Расход природного газа составляет 418 м3 / на тонну концентрированного 32% раствора. Концентрированный очищенный раствор в количестве 90,7 тонн в сутки направляют на синтез карналлита. Для этого раствор смешивают с отработанным электролитом (ТУ 2180-472-05785388-2003) в количестве 28,95 тонн в сутки и проводят кристаллизацию карналлита. При этом получают 96,49 тонн искусственного карналлита следующего химического состава, мас.%: 32,0 MgCl2, 8,0 NaCl, 24,0, KCl 35,0 Н2O, остальное примеси. Полученный искусственный карналлит направляют на обезвоживание в печь кипящего слоя и получают 54,67 т обезвоженного карналлита с остаточным содержанием воды 3,0 мас.%. Затем обезвоженный карналлит загружают в хлоратор, переплавляют и хлорируют в присутствии хлора при температуре 500-800°C. Получают 53,39 тонн расплавленного безводного карналлита, который с помощью вакуум-ковша направляют в электролизеры и в процессе электролиза получают 6,51 тонн магния, 18,88 тонн хлора и 28,95 тонн отработанного электролита. Отработанный электролит направляют на измельчение и далее на синтез карналлита. Анодный хлор частично направляют на обезвоживание карналлита и в солевой хлоратор для получения технического тетрахлорида титана.
Пример 2. Для нейтрализации используют кислотно-солевой раствор, полученный при обработке водой отходящих газов титановых хлораторов, после системы очистки и конденсации титансодержащей парогазовой смеси, которую получают в процессе хлорирования титанового сырья в солевых хлораторах.
Отходящие газы титановых хлораторов после оросительного конденсатора (см. кн.Производство четыреххлористого титана. - Байбеков М.К., Попов В.Д., Чепрасов И.М. - М.: Металлургия, 1980. - стр.36-44) концентрацией хлорида водорода 315,5 г/м3 и состава, % об.: 11,0 HCl, 54 СO2, 28 N2, 2,6 СO, 3,5 O2, 0,02 Cl, 0,04 TiCl4, прочие газообразные вещества - 0,8, поступают в количестве 4008 м3/ч в скруббер, орошаемый водой. В скруббере при орошении водой происходят абсорбция паров хлорида водорода с образованием раствора соляной кислоты, парофазный гидролиз тетрахлорида титана, абсорбция хлора водой. При последующей циркуляции раствора в системе бак-скруббер получают кислотно-солевой раствор с содержанием, мас.%: 11,0 НСl, 1,5 ТiCl4, 0,07 SiCl4, 0,005 VOCl3, 0,006 FeCl2, и при массовом соотношении хлорид-иона и воды, равном 1:9. Полученным раствором проводят выщелачивание и очистку сырья, например магнезита (карбоната магния) марки СМ-3 производства ОАО «Комбинат магнезит» следующего состава, мас.%: MgCO3 93,5, СаСO3 4,7, FeO 0,8, CaSiO3 0,4, R2O3 0,6.
При этом происходят следующие реакции:
2HCl+MgCO3=MgCl2+Н2O+СO2,
2HCl+СаСО3=CaCl2+Н2O+СO2,
FeO+2HCl=FeCl2+Н2O
Силикат кальция и полуторные окислы в процессе растворения не участвуют и переходят в шлам. Выщелачивание магнезита проводят в аппарате с мешалкой при температуре 85°C. Для этого в реактор загружают 1,5 тонн магнезита и обрабатывают его 11,6 т кислотно-солевым раствором. При этом после перемешивания в течение 1 часа получают 13,1 тонн нейтральной суспензии, содержащей 1,7 тонн хлорида магния и 0,8 тонн хлорида кальция. Суспензию очищают от примесей фильтрованием и получают 13,0 тонн чистого раствора с содержанием хлорида магния 12,7%. Осветленный раствор хлорида магния поступает в накопительную емкость, а затем на концентрирование в выпарной аппарат - аппарат погружного горения (АПГ). Расход природного газа составляет 418 м3 на тонну концентрированного 32% раствора. Концентрированный очищенный раствор в количестве 5,2 тонны направляют на синтез карналлита. Для этого раствор смешивают с отработанным электролитом (ТУ 2180-472-05785388-2003) в количестве 1,6 тонн и проводят кристаллизацию карналлита. При этом получают 5,5 тонн искусственного карналлита следующего химического состава, мас.%: MgCl2 32,0, NaCl 8,0, KCl 24.0, H2O 35,0, остальное примеси. Полученный искусственный карналлит направляют на обезвоживание в печь кипящего слоя и получают 3,11 т обезвоженного карналлита с остаточным содержанием воды 3,0 мас.%. Затем обезвоженный карналлит загружают в хлоратор, переплавляют и хлорируют в присутствии хлора при температуре 500-800°C. Получают 3,035 тонн безводного карналлита, который загружают в электролизеры и в процессе электролиза получают 0,37 тонны магния, 1,07 тонн хлора и 1,65 тонн отработанного электролита. Отработанный электролит (ТУ 2180-472-05785388-2003) направляют на измельчение и далее - на синтез карналлита. Анодный хлор частично направляют на обезвоживание карналлита и в солевой хлоратор для получения технического тетрахлорида титана.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет значительно снизить затраты на подготовку оксидного сырья за счет использования для выщелачивания оксидно-солевого раствора, образуемого при размыве водой отходов титанового производства, значительно снизить себестоимость производства магния из оксидного сырья за счет уменьшения затрат на приобретение соляной кислоты, уменьшить выброс отходящих газов в атмосферу и солевых отходов в отвалы. Что позволяет снизить загрязнение окружающей среды от токсичных и вредных отходов производства.
Claims (5)
1. Способ производства магния из оксидно-хлоридного сырья, включающий измельчение оксидного сырья, его выщелачивание кислым раствором с получением хлормагниевого раствора, его очистку, концентрирование и обработку солями, содержащими хлориды калия и магния, с получением смеси синтетического карналлита гомогенного состава, смешивание смеси с природным обогащенным карналлитом, двухстадийное обезвоживание с получением безводного карналлита, его электролиз с получением магния, хлора и отработанного электролита, возврат части хлора на стадию обезвоживания и отработанного электролита на стадию смешивания, отличающийся тем, что в качестве кислого раствора для выщелачивания используют кислотно-солевой раствор, полученный из водных отходов титанового производства при массовом соотношении хлорид-иона к воде, равном 1:(2-9), при этом кислотно-солевой раствор предварительно концентрируют путем циркуляции.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водного отхода титанового производства используют отработанный расплав титановых хлораторов, обработанный водой.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водного отхода титанового производства используют отходящие газы титановых хлораторов, обработанные водой.
4. Способ по п.1,отличающийся тем, что оксидное сырье выщелачивают при температуре 60-90°С.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что хлормагниевый раствор концентрируют в аппарате погружного горения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008147935/02A RU2402642C2 (ru) | 2008-12-04 | 2008-12-04 | Способ производства магния и хлора из оксидно-хлоридного сырья |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008147935/02A RU2402642C2 (ru) | 2008-12-04 | 2008-12-04 | Способ производства магния и хлора из оксидно-хлоридного сырья |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008147935A RU2008147935A (ru) | 2010-06-10 |
| RU2402642C2 true RU2402642C2 (ru) | 2010-10-27 |
Family
ID=42681278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008147935/02A RU2402642C2 (ru) | 2008-12-04 | 2008-12-04 | Способ производства магния и хлора из оксидно-хлоридного сырья |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2402642C2 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107699921A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-02-16 | 攀钢集团研究院有限公司 | 流水线无隔板氯化镁电解槽阳极氯气的提纯方法 |
-
2008
- 2008-12-04 RU RU2008147935/02A patent/RU2402642C2/ru not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008147935A (ru) | 2010-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2709915C1 (ru) | Способ обработки остатков после хлорирования и расплава солей с целью повторного применения этих остатков | |
| CN108372185B (zh) | 一种氯化钛渣资源化利用方法及其装置 | |
| CN106830012A (zh) | 一种以含氟废水为原料生产高品质氟化钠的方法 | |
| JP4549579B2 (ja) | 塩素分および鉛分の含有量が高い廃棄物の処理方法 | |
| JP2017520687A (ja) | 純マグネシウム金属及び様々な副産物を生産するための方法 | |
| CN105502609A (zh) | 一种处理含次氯酸根废水的方法 | |
| CN109694092B (zh) | 一种含氯固废的综合治理方法 | |
| RU2402642C2 (ru) | Способ производства магния и хлора из оксидно-хлоридного сырья | |
| US20170058378A1 (en) | Process for reducing the amounts of zinc (zn) and lead (pb) in materials containing iron (fe) | |
| MXPA96004583A (en) | Process for the recovery of the salon bathroom components of the detem workshops | |
| JP4745235B2 (ja) | 鉄の混ざった廃硫酸の処理方法 | |
| JP2004050096A (ja) | スラッジを出さず有害物質を含む排水を処理する方法及びそれに使用する薬剤 | |
| JP5564514B2 (ja) | 二次ダストを用いた高純度酸化亜鉛の製造方法 | |
| WO2005068358A1 (en) | Production of 'useful material(s)' from waste acid issued from the production of titanium dioxyde | |
| RU2811021C1 (ru) | Способ переработки отработанного расплава титановых хлораторов | |
| CN110255615A (zh) | 一种以砷碱渣为原料制取氧化锑、砷酸盐和纯碱的方法 | |
| CN107619954A (zh) | 一种浸取提钒的方法 | |
| CN208308584U (zh) | 一种氯化钛渣滤液膜集成处理装置 | |
| CN113912234B (zh) | 一种生产氯化法钛白粉产生的污水治理方法 | |
| RU81963U1 (ru) | Технологическая линия для переработки титанового сырья | |
| RU2117152C1 (ru) | Способ добычи и переработки калийно-магниевых руд на металлический магний | |
| RU2244044C1 (ru) | Способ получения магния из серпентинита | |
| CN108328808A (zh) | 一种氯化钛渣滤液膜集成处理方法及装置 | |
| SU168886A1 (ru) | ||
| CN111545551A (zh) | 氯化收尘渣处理装置及处理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171205 |