RU2619689C1 - Method for processing dolomite - Google Patents
Method for processing dolomite Download PDFInfo
- Publication number
- RU2619689C1 RU2619689C1 RU2016123009A RU2016123009A RU2619689C1 RU 2619689 C1 RU2619689 C1 RU 2619689C1 RU 2016123009 A RU2016123009 A RU 2016123009A RU 2016123009 A RU2016123009 A RU 2016123009A RU 2619689 C1 RU2619689 C1 RU 2619689C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dolomite
- microwave field
- ghz
- gypsum
- frequency
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F5/00—Compounds of magnesium
- C01F5/02—Magnesia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
- B01J19/126—Microwaves
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/46—Sulfates
- C01F11/466—Conversion of one form of calcium sulfate to another
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F5/00—Compounds of magnesium
- C01F5/14—Magnesium hydroxide
- C01F5/22—Magnesium hydroxide from magnesium compounds with alkali hydroxides or alkaline- earth oxides or hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B11/00—Calcium sulfate cements
- C04B11/05—Calcium sulfate cements obtaining anhydrite, e.g. Keene's cement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B9/00—Magnesium cements or similar cements
- C04B9/20—Manufacture, e.g. preparing the batches
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Toxicology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии переработки минерального сырья, преимущественно низкосортного доломита, и может быть использовано для получения высокоактивных вяжущих веществ: каустического магнезита, применяемого в строительстве и в технологиях создания компаундов для иммобилизации радиоактивных и токсичных отходов, и гипсового вяжущего (алебастра), используемого в строительной индустрии, медицине и фарфоро-фаянсовой промышленности.The invention relates to a technology for processing mineral raw materials, mainly low-grade dolomite, and can be used to produce highly active binders: caustic magnesite used in construction and in the technology of creating compounds for immobilizing radioactive and toxic waste, and gypsum binder (alabaster) used in building industry, medicine and porcelain industry.
Наиболее доступным путем получения упомянутых вяжущих веществ является переработка природного доломита, в составе которого содержатся двойные карбонаты кальция и магния (CaCO3⋅MgCO3), причем на территории России, в частности в Волосовском районе Ленинградской области, распространены именно низкосортные доломиты, которые содержат магниевые соединения в пределах 20-24%.The most affordable way to obtain the mentioned binders is the processing of natural dolomite, which contains double calcium and magnesium carbonates (CaCO 3 ⋅ MgCO 3 ), and in Russia, in particular in the Volosovsky district of the Leningrad region, it is low-grade dolomites that contain magnesium compounds within 20-24%.
В настоящее время актуальна разработка технологий максимального извлечения из такого доломита оксида магния при ограничении на содержание в нем оксида кальция не выше 2,5%, так как присутствие оксида кальция резко ухудшает устойчивость к воздействию влаги цементного камня, образованного на основе магнезиального вяжущего, и соответственно снижает его прочностные характеристики.Currently, it is urgent to develop technologies for the maximum extraction of magnesium oxide from such dolomite with a limitation on the content of calcium oxide in it not higher than 2.5%, since the presence of calcium oxide sharply worsens the moisture resistance of a cement stone formed on the basis of a magnesian binder, and accordingly reduces its strength characteristics.
В производстве вяжущих веществ получили распространение такие методы разложения карбонатов, как обжиг доломитового щебня в специальных печах и химические способы, основанные на взаимодействии карбонатов с кислотами, а также их совместное использование в технологических процессах.In the production of binders, methods for the decomposition of carbonates such as firing dolomite gravel in special furnaces and chemical methods based on the interaction of carbonates with acids, as well as their joint use in technological processes, have become widespread.
Известен способ переработки доломита (низкосортного), заключающийся в том, что доломит смешивают с серпентинитом или сунгулитом до обеспечения соотношения по массе СаО=1,87 SiO2+0,35 Fe2O3+0,55 Al203, шихту брикетируют и обжигают при температуре 800-900°С в течение 0,75-1,25 ч. Затем продукт термообработки выщелачивают раствором хлорида или сульфата магния, или сернистой кислоты при Т : Ж=1 : 20-100. Полученный осадок отфильтровывают, а из фильтрата выделяют соединения магния. В качестве раствора сернистой кислоты используют насыщенный сернистым газом раствор, оставшийся после выделения соединения магния (патент РФ №2104935, МПК CO1F 5/00, C01F 5/06, опубл. 20.02.1998 г.).A known method of processing dolomite (low grade), which consists in the fact that dolomite is mixed with serpentinite or sungulite to ensure a mass ratio of CaO = 1.87 SiO 2 +0.35 Fe 2 O 3 +0.55 Al 2 0 3 , the mixture is briquetted and calcined at a temperature of 800-900 ° C for 0.75-1.25 hours. Then the heat treatment product is leached with a solution of chloride or magnesium sulfate or sulfuric acid at T: W = 1: 20-100. The precipitate obtained is filtered off, and magnesium compounds are isolated from the filtrate. As a solution of sulphurous acid, a solution saturated with sulphurous gas is used, which remains after isolation of the magnesium compound (RF patent No. 2104935, IPC CO1F 5/00, C01F 5/06, publ. 02.20.1998).
Недостатками этого способа являются: высокая энергоемкость обжига смеси доломита с серпентинитом или сунгулитом и неполная переработка доломитового сырья, которая вызывает необходимость утилизации нецелевых продуктов (выделяют только соединения магния).The disadvantages of this method are: high energy intensity of firing a mixture of dolomite with serpentinite or sungulite and incomplete processing of dolomite raw materials, which necessitates the disposal of non-target products (only magnesium compounds are isolated).
Известен способ получения магнезиального вяжущего путем обжига предварительно раздробленного доломита до разложения карбоната магния на MgO и CO2. В продукте обжига устанавливают коэффициент качества обжига Кк.о., равный отношению СО2: MgO в пределах 1,07-1,72, и в процессе обжига стабилизируют указанный коэффициент путем изменения параметров обжига:температуры или времени обжига, причем при Кк.о.<1,07 уменьшают один из указанных параметров, а при Кк.о.>1,72 - увеличивают. Параметры обжига доломита выбирают по коэффициенту Кк.о., определяемому по калибровочному графику, который строят расчетным путем, исходя из состава исходных продуктов. Предложены диапазоны параметров термообработки: температура обжига 700-800°С, время обработки 0,75-1,5 ч (патент РФ №2064905, МПК C04B 9/20, опубл. 10.08.1996 г.).A known method of producing magnesia binder by roasting pre-crushed dolomite before decomposition of magnesium carbonate into MgO and CO 2 . In the firing product, the firing quality factor K k.o. equal to the ratio of CO 2 : MgO in the range of 1.07-1.72, and during the firing process stabilize the specified coefficient by changing the parameters of the firing: temperature or firing time, and when To KO <1.07 reduce one of said parameters and at K kb > 1.72 - increase. The firing parameters of dolomite are selected by the coefficient K KO determined by the calibration schedule, which is built by calculation, based on the composition of the starting products. The ranges of heat treatment parameters are proposed: firing temperature 700-800 ° C, processing time 0.75-1.5 hours (RF patent No. 2064905, IPC C04B 9/20, publ. 08/10/1996).
Недостатками способа являются: технологическая сложность его реализации, поскольку для каждого вида доломитового сырья требуется построение своего калибровочного графика, а также высокая энергоемкость процесса обжига всего доломитового сырья.The disadvantages of the method are: the technological complexity of its implementation, since each type of dolomite raw material requires the construction of its own calibration schedule, as well as the high energy intensity of the firing process of all dolomite raw materials.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения оксида магния путем переработки доломитового сырья, при котором доломит подвергают воздействию серной кислоты с добавлением воды для предотвращения загустевания раствора с получением осадка в виде гипса и раствора сульфата магния, из которого щелочным реагентом осаждают гидроокись магния. Полученный осадок - гидроокись магния подвергают термической обработке в диапазоне температур 500-750°С с получением каустического магнезита (MgO), а при дальнейшем его прокаливании при 760-1500°С получают огнеупорный порошок MgO, являющийся конечным продуктом процесса. В качестве побочного продукта получают гипс - СаО⋅2H2O (патент РФ №2198842, МПК C01F 5/02, опубл. 20.02.2003 г. - прототип).The closest to the claimed technical essence and the achieved result is a method of producing magnesium oxide by processing dolomite raw materials, in which dolomite is exposed to sulfuric acid with the addition of water to prevent thickening of the solution to obtain a precipitate in the form of gypsum and a solution of magnesium sulfate, from which an alkaline reagent is precipitated magnesium hydroxide. The resulting precipitate - magnesium hydroxide is subjected to heat treatment in the temperature range 500-750 ° C to obtain caustic magnesite (MgO), and upon further calcination at 760-1500 ° C, MgO refractory powder is obtained, which is the final product of the process. As a by-product, gypsum - CaO⋅2H 2 O is obtained (RF patent No. 2198842, IPC C01F 5/02, publ. 02.20.2003 - prototype).
Известный способ позволяет упростить технологию переработки доломитового сырья за счет исключения обжига всего исходного сырья и использования недорогих реагентов (отходов кислот), а также улучшить качество полученного оксида магния из-за отделения соединений магния от соединений кальция при растворении доломита в кислотном реагенте. Анализ каустического оксида магния, полученного по предложенному способу, опытным путем показал, что в его составе содержится: 96,1% MgO, 1,5% СаО, и других примесей 2,2%. Однако при реализации способа на практике следует ожидать увеличения содержания примесей, что вызвано известными негативными особенностями термической обработки материалов в обжиговых печах.The known method allows to simplify the processing technology of dolomite raw materials by eliminating the firing of all feedstock and the use of inexpensive reagents (acid waste), as well as to improve the quality of the obtained magnesium oxide due to the separation of magnesium compounds from calcium compounds when dolomite is dissolved in an acid reagent. Analysis of caustic magnesium oxide obtained by the proposed method empirically showed that it contains: 96.1% MgO, 1.5% CaO, and other impurities 2.2%. However, when implementing the method in practice, one should expect an increase in the content of impurities, which is caused by the known negative features of heat treatment of materials in kilns.
Описанный способ получения оксида магния путем переработки доломита имеет следующие недостатки:The described method for producing magnesium oxide by processing dolomite has the following disadvantages:
- неполная переработка доломитового сырья, поскольку конечным продуктом технологического процесса является только оксид магния, а осаждаемый гипс является побочным продуктом, дальнейшая обработка которого данным способом не предусмотрена;- incomplete processing of dolomite raw materials, since the end product of the technological process is only magnesium oxide, and precipitated gypsum is a by-product, further processing of which by this method is not provided;
- низкая производительность технологического процесса из-за длительности протекания химических реакций выделения промежуточных осадков и последующей термической обработки путем обжига гидроксида магния при получении из него каустического оксида магния;- low productivity of the process due to the duration of the chemical reactions of the allocation of intermediate precipitation and subsequent heat treatment by burning magnesium hydroxide upon receipt of caustic magnesium oxide from it;
- низкое качество получаемого каустического оксида магния вследствие малой его удельной активной поверхности, что вызвано неравномерным прогревом объема исходного продукта - гидроксида магния в обжиговой печи, а также из-за смешения его с топливом и материалом контактирующих поверхностей стенок печи, что резко отрицательно будет влиять на вяжущие свойства конечного продукта;- low quality of the obtained caustic magnesium oxide due to its small specific active surface, which is caused by uneven heating of the volume of the initial product - magnesium hydroxide in the kiln, as well as due to its mixing with the fuel and the material of the contacting surfaces of the furnace walls, which will negatively affect astringent properties of the final product;
- высокие расходы на строительство и эксплуатацию обжиговых печей;- high costs for the construction and operation of kilns;
- высокая экологическая нагрузка на окружающую среду при термической обработке гидроксида магния в обжиговой печи.- high environmental load on the environment during the heat treatment of magnesium hydroxide in a kiln.
Технической задачей изобретения является создание нового способа переработки доломита, обладающего высокой экономической эффективностью, обеспечивающего повышение производительности технологического процесса и качества получаемых продуктов, а также снижение экологической нагрузки на окружающую среду.An object of the invention is the creation of a new method of processing dolomite, which has high economic efficiency, providing increased productivity of the process and the quality of the resulting products, as well as reducing the environmental load on the environment.
Сущность изобретения состоит в том, что в способе переработки доломита, включающем воздействие на доломитовое сырье раствором серной кислоты с получением осадка в виде гипса и раствора сульфата магния, из которого щелочным реагентом осаждают гидроокись магния для последующего выделения из нее оксида магния, в котором, согласно изобретению, смесь доломитового сырья в виде доломитовой муки и серной кислоты, взятых в молярном соотношении: 1 ч. доломита, 2 ч. серной кислоты и не менее чем 1 ч. воды, перемешивают и подвергают воздействию СВЧ-поля частотой 2,4-2,5 ГГц, удельной мощностью 0,01-0,5 Вт/г до прекращения выделения углекислого газа, образовавшийся осадок в виде гипса отфильтровывают, взвешивают и облучают СВЧ-полем частотой 2,4-2,5 ГГц, удельной мощностью 0,1-0,5 Вт/г до снижения массы не менее, чем на 15% от взвешенной массы гипса с получением алебастра, а раствор сернокислого магния с введенным в него щелочным реагентом перемешивают и подвергают воздействию СВЧ-поля частотой 2,4-2,5 ГГц, удельной мощностью 0,01-0,5 Вт/г до образования осадка в виде гидроокиси магния, который отфильтровывают и облучают СВЧ-полем частотой 2,4-2,5 ГГц, удельной мощностью 1-4 Вт/г в течение 5-20 мин до получения каустического оксида магния.The essence of the invention lies in the fact that in the method of processing dolomite, comprising exposing the dolomite raw material to a solution of sulfuric acid to obtain a precipitate in the form of gypsum and a solution of magnesium sulfate, from which magnesium hydroxide is precipitated with an alkaline reagent for subsequent separation of magnesium oxide from it, in which, according to of the invention, a mixture of dolomite raw materials in the form of dolomite flour and sulfuric acid, taken in a molar ratio of: 1 part dolomite, 2 parts sulfuric acid and at least 1 part water, is mixed and exposed to a microwave field with a frequency of 2.4-2.5 GHz, specific power of 0.01-0.5 W / g until the carbon dioxide emission ceases, the precipitate formed in the form of gypsum is filtered off, weighed and irradiated with a microwave field with a frequency of 2.4-2.5 GHz , with a specific power of 0.1-0.5 W / g to reduce the mass by at least 15% of the weighted mass of gypsum to obtain alabaster, and a solution of magnesium sulfate with an alkaline reagent introduced into it is mixed and exposed to a microwave field with a frequency of 2 , 4-2.5 GHz, specific power 0.01-0.5 W / g to form a precipitate in the form of magnesium hydroxide, which is filtered irradiated with microwave field frequency 2.4-2.5 GHz, power density 4.1 W / g for 5-20 minutes until a caustic magnesium oxide.
В данном способе в качестве щелочного реагента, обеспечивающего получение гидроокиси магния, может быть использована гидроокись калия или гидроокись натрия.In this method, potassium hydroxide or sodium hydroxide can be used as an alkaline reagent for producing magnesium hydroxide.
В данном способе в качестве кислотного реагента может быть использован 9-18% раствор серной кислоты.In this method, 9-18% sulfuric acid solution can be used as an acid reagent.
Получение вяжущих веществ: алебастра и каустического оксида магния, являющихся конечными продуктами технологического процесса, реализующего предлагаемый способ, а также побочных продуктов в виде растворов K2SO4 или Na2SO4, которые являются ценным сырьем для химической промышленности, обеспечивает комплексную, практически безотходную, переработку доломитового сырья.Obtaining binders: alabaster and caustic magnesium oxide, which are the end products of the technological process that implements the proposed method, as well as by-products in the form of solutions of K 2 SO 4 or Na 2 SO 4 , which are valuable raw materials for the chemical industry, provides a complex, almost waste-free processing dolomite raw materials.
Применение СВЧ-поля на всех стадиях процесса, а именно: растворение доломитового сырья в растворе серной кислоты с получением осадка в виде гипса и сернокислого магния в растворе (первая стадия), удаление абсорбционной воды из гипса с последующим обезвоживанием его для получения алебастра (вторая стадия), обработка раствора сернокислого магния щелочным реагентом с получением осадка в виде гидроокиси магния (третья стадия) и разложение гидроксида магния на оксид магния и воду с последующим обезвоживанием его для получения каустического оксида магния (четвертая стадия) позволяет отказаться от традиционного применения различных топлив и дорогостоящего строительства обжиговых печей и затрат на их эксплуатацию.The use of a microwave field at all stages of the process, namely: dissolving dolomite raw materials in a solution of sulfuric acid to obtain a precipitate in the form of gypsum and magnesium sulfate in a solution (first stage), removing absorption water from gypsum, followed by dehydration to obtain alabaster (second stage ), treatment of the magnesium sulfate solution with an alkaline reagent to obtain a precipitate in the form of magnesium hydroxide (third stage) and decomposition of magnesium hydroxide into magnesium oxide and water, followed by dehydration to obtain caustic magnesium oxide (the fourth stage) allows you to abandon the traditional use of various fuels and expensive construction of kilns and the cost of their operation.
Все выше сказанное обеспечивает повышение экономической эффективности предлагаемого способа.All of the above provides an increase in the economic efficiency of the proposed method.
Применение СВЧ-поля на первой стадии технологического процесса приводит к усилению конвекционных потоков и росту температур по всему объему смеси доломитового сырья и раствора серной кислоты, интенсивной деструкции молекул доломита и появлению в смеси свободных радикалов, вызывающих ускорение образования молекул сернокислого кальция и выпадения его в осадок. Индикатором завершения процесса образования молекул сернокислого кальция и выпадения его в осадок выступает прекращение образования углекислого газа, сопровождающего реакцию. Индикатором завершения процесса превращения гипса в алебастр выступает снижение массы материала не менее чем на 15% от начальной (в соответствии с соотношением молекулярных масс двугидратного гипса и полугидратного гипса-алебастра).The use of a microwave field in the first stage of the technological process leads to an increase in convection flows and an increase in temperature throughout the mixture of dolomite feed and sulfuric acid solution, intensive destruction of dolomite molecules and the appearance of free radicals in the mixture, which accelerate the formation of calcium sulfate molecules and precipitate it . An indicator of the completion of the formation of calcium sulfate molecules and its precipitation is the cessation of the formation of carbon dioxide that accompanies the reaction. An indicator of the completion of the process of converting gypsum into alabaster is a decrease in the mass of the material by at least 15% of the initial one (in accordance with the ratio of the molecular masses of hemihydrate gypsum and hemihydrate gypsum-alabaster).
Аналогично происходит ускорение образования молекул гидроксида магния и выпадения его в осадок на третьей стадии.Similarly, the formation of magnesium hydroxide molecules and its precipitation in the third stage is accelerated.
Использование СВЧ-поля на второй и четвертой стадиях технологического процесса за счет равномерного объемного теплового воздействия на обрабатываемые осадки позволяет также интенсифицировать их обезвоживание с получением конечных продуктов: алебастра и каустического оксида магния.The use of the microwave field in the second and fourth stages of the technological process due to the uniform volumetric thermal effect on the processed precipitates also makes it possible to intensify their dehydration to obtain the final products: alabaster and caustic magnesium oxide.
Отметим, что способ получения алебастра из гипса путем использования СВЧ-поля известен (патент РФ №2040498, МПК C04B 11/02, опубл. 25.07.1995 г.), однако это техническое решение принципиально направлено на получение алебастра из природного гипсового камня неравномерного помола. Это вынуждает авторов создавать нестандартную СВЧ-печь и нестандартный технологический процесс, тогда как в предлагаемом изобретении гипс получается в виде осадка и изначально имеет максимально равномерную структуру.Note that the method of producing alabaster from gypsum by using a microwave field is known (RF patent No. 2040498, IPC C04B 11/02, publ. 07.25.1995), however, this technical solution is fundamentally aimed at obtaining alabaster from natural gypsum stone of uneven grinding . This forces the authors to create a non-standard microwave oven and a non-standard technological process, while in the proposed invention gypsum is obtained in the form of sediment and initially has the most uniform structure.
Таким образом, обеспечивается повышение производительности технологического процесса по предлагаемому способу.Thus, it provides increased productivity of the process according to the proposed method.
В настоящем изобретении получается синергетический эффект от двух факторов: выделение исходных материалов в виде осадков и применение СВЧ-излучения. Первое означает, что минерал предельно однороден, а его частицы имеют минимально возможный размер, а второе создает максимально равномерное физическое воздействие, что и приводит к существенному повышению вяжущих свойств как алебастра, так и каустического оксида магния.In the present invention, a synergistic effect is obtained from two factors: the selection of the starting materials in the form of precipitation and the use of microwave radiation. The first means that the mineral is extremely homogeneous, and its particles have the smallest possible size, and the second creates the most uniform physical effect, which leads to a significant increase in the astringent properties of both alabaster and caustic magnesium oxide.
Применение СВЧ-поля позволяет также повысить эффективность технологического процесса за счет получения химически чистых конечных продуктов, поскольку при обезвоживании осадков исключена опасность смешивания их с топливом и материалом контактирующих поверхностей обжиговых печей, как это имеет место в термических способах получения вяжущих веществ. Также при облучении СВЧ-полем не происходит перегрев и спекание пор обрабатываемых материалов, достигается образование ионных структур с крайне активной поверхностью частиц электрокинетического и электростатического характера с возникновением двойного электрического слоя, что в результате улучшает качество алебастра и каустического оксида магния (С.С. Бердоносов, «Микроволновая химия», Соросовский образовательный журнал, т. 7, №1, 2007 г.).The use of a microwave field also makes it possible to increase the efficiency of the process due to the production of chemically pure end products, since during dewatering of sediments there is no danger of mixing them with fuel and material of the contact surfaces of kilns, as is the case in thermal methods for producing binders. Also, when irradiated with a microwave field, the pores of the processed materials do not overheat and sinter, the formation of ionic structures with an extremely active surface of electrokinetic and electrostatic particles with the appearance of a double electric layer is achieved, which improves the quality of alabaster and caustic magnesium oxide (S.S. Berdonosov , “Microwave Chemistry”, Soros Educational Journal, vol. 7, No. 1, 2007).
Предлагаемый способ переработки доломита является экологически безопасным, поскольку при его реализации в производственных условиях не оказывается отрицательного влияния токсичных выбросов и термического воздействия на окружающую среду, как это имеет место при эксплуатации обжиговых печей.The proposed method for processing dolomite is environmentally friendly, since when it is implemented in a production environment, there is no negative impact of toxic emissions and thermal effects on the environment, as is the case with the operation of kilns.
Для установления параметров технологического процесса по предлагаемому способу были проведены опыты, результаты которых свидетельствуют о том, что приведенные в формуле изобретения интервалы параметров технологического способа являются наиболее оптимальными, поскольку только в их пределах достигается ускорение получения качественных вяжущих веществ при минимальных энергетических затратах.To establish the parameters of the technological process according to the proposed method, experiments were carried out, the results of which indicate that the intervals of the parameters of the technological method given in the claims are the most optimal, since only within their limits is the acceleration of obtaining high-quality binders with minimal energy costs.
Так, проведение технологического процесса на первой и третьей его стадиях требует не более 15 мин, в то время как на проведение аналогичных процессов без применения СВЧ-поля требуется более 8 час (сайт «Studopedia.org» раздел «Эксплуатация нефтяных и газовых скважин»).So, carrying out a technological process in its first and third stages requires no more than 15 minutes, while it takes more than 8 hours to conduct similar processes without using a microwave field (Studopedia.org website, section “Operation of oil and gas wells”) .
Получение каустического магнезита (четвертая стадия процесса) требует не более 20 мин, в то время как при проведении аналогичного процесса, изложенного в прототипе, без использования СВЧ-поля, в обжиговых печах, на сушку и прокаливание исходного материала-гидроксида магния затрачивается не менее 10 час (Реми Г. «Курс неорганической химии», т. 1, М., Изд-во иностранной литературы, 1963). Соответственно по предлагаемому способу затраты времени на обезвоживание гипса при получении алебастра также не превышают 15 мин (вторая стадия процесса), в то время как длительность такого же процесса, известного из уровня техники, проводимого в обжиговых печах составляет не менее 3 час (сайт «Newlibrary.ru» «Минеральные вяжущие вещества»). При этом вторая и четвертая стадии технологического процесса могут проводиться параллельно.Obtaining caustic magnesite (the fourth stage of the process) requires no more than 20 minutes, while when carrying out a similar process described in the prototype, without using a microwave field, in kilns, drying and calcining the source material of magnesium hydroxide takes at least 10 hour (Remy G. "The course of inorganic chemistry", t. 1, M., Publishing house of foreign literature, 1963). Accordingly, according to the proposed method, the time spent on dehydration of gypsum upon receipt of alabaster also does not exceed 15 minutes (the second stage of the process), while the duration of the same process known from the prior art conducted in kilns is at least 3 hours (Newlibrary website .ru »“ Mineral binders ”). In this case, the second and fourth stages of the process can be carried out in parallel.
Рассмотрим пример осуществления способа переработки доломита.Consider an example of a method for processing dolomite.
Возьмем для опыта 1 кг доломита, в виде доломитовой муки Волосовского месторождения, в котором содержится: 42,5% MgCO3 51,5% CaCO3, остальное - примеси. Для реакции:For the experiment we take 1 kg of dolomite in the form of dolomite flour from the Volosovsky deposit, which contains: 42.5% MgCO 3 51.5% CaCO 3 , the rest is impurities. For the reaction:
CaCО3⋅MgCO3+2H2SO4+H2O=MgSO4+↓CaSO4+2H2O+↓2CO2 потребуется 1 кг серной кислоты. В опыте были использованы отходы производства с 15% содержанием H2SO4, поэтому было взято 6,7 кг этих отходов. При проведении опыта используем бытовую СВЧ-печь с частотой электромагнитного излучения 2,45 ГГц при установленной мощности 800 Вт. Перемешиваем реагенты в реакторе-смесителе, добавляя доломитовую муку в реактор-смеситель постепенно. Помещаем приготовленную смесь в печь при величине удельной мощности из расчета 0,1 Вт/г смеси и подвергаем ее облучению СВЧ-полем до окончания процесса осаждения гипса - 7 мин, при этом индикатором служит прекращение образования углекислого газа (рН 7,0).CaCO 3 ⋅ MgCO 3 + 2H 2 SO 4 + H 2 O = MgSO 4 + ↓ CaSO 4 + 2H 2 O + ↓ 2CO 2 1 kg of sulfuric acid is required. In the experiment, production waste with 15% H 2 SO 4 content was used, so 6.7 kg of this waste was taken. During the experiment we use a domestic microwave oven with a frequency of electromagnetic radiation of 2.45 GHz with an installed power of 800 watts. We mix the reagents in the mixing reactor, adding dolomite flour to the mixing reactor gradually. We place the prepared mixture in the furnace at a specific power value of 0.1 W / g of the mixture and irradiate it with a microwave field until the gypsum deposition process is completed - 7 minutes, while the indicator is the termination of carbon dioxide formation (pH 7.0).
Полученный осадок отфильтровываем и получаем CaSO4⋅2H2O массой 885,8 г, а при этом масса оставшегося раствора MgSO4 составила 6306,7 г. Отфильтрованный осадок подвергаем обезвоживанию в СВЧ-поле при удельной мощности 0,1 Вт/г до получения алебастра - 6 мин. В результате получаем алебастр - CaSO4⋅0,5Н2O массой 746,8 г, которая меньше исходной массы осадка на 15,7%, что выше нижней границы по формуле изобретения.The precipitate is filtered off and we get CaSO 4 ⋅ 2H 2 O weighing 885.8 g, and the mass of the remaining MgSO 4 solution was 6306.7 g. The filtered precipitate is subjected to dehydration in a microwave field at a specific power of 0.1 W / g to obtain Alabaster - 6 minutes As a result, we obtain alabaster - CaSO 4 ⋅ 0.5H 2 O weighing 746.8 g, which is 15.7% less than the initial mass of the precipitate, which is higher than the lower limit according to the claims.
Отделенный ранее раствор MgSO4 обрабатываем щелочным реагентом, в качестве которого может быть использована КОН или NaOH. Помещаем смесь в СВЧ-печь, при удельной мощности из расчета 0,12 Вт/г смеси и ведем ее обработку полем до выпадения осадка в виде двуокиси магния - Mg(ОН)2 в растворе K2SO4 или Na2SO4 - 6 мин. При этом при добавлении к раствору сульфата магния (массой 6306,7 г) 564,5 г КОН в результате реакции получаем 293 г Mg(OH)2 в осадке и 877 г K2SO4 в растворе. Полученную гидроокись магния отделяем, отфильтровываем, подвергаем воздействию СВЧ-поля при удельной мощности 3 Вт/г до разложения ее на MgO и воду и выдерживаем в СВЧ-печи до получения в результате каустического оксида магния - 16 мин.The previously separated MgSO 4 solution is treated with an alkaline reagent, which can be used as KOH or NaOH. We place the mixture in a microwave oven, at a specific power rate of 0.12 W / g of the mixture, and treat it with the field until precipitation occurs in the form of magnesium dioxide - Mg (OH) 2 in a solution of K 2 SO 4 or Na 2 SO 4 - 6 min Moreover, when adding to the solution of magnesium sulfate (weighing 6306.7 g) 564.5 g of KOH, the reaction yields 293 g of Mg (OH) 2 in the precipitate and 877 g of K 2 SO 4 in the solution. The resulting magnesium hydroxide is separated, filtered off, exposed to a microwave field at a specific power of 3 W / g until it is decomposed into MgO and water and kept in a microwave oven until the resulting caustic magnesium oxide - 16 minutes.
Выше приведенные решения поставленной задачи, подтвержденные специальными исследованиями, определяют преимущество заявляемого способа переработки доломита по сравнению с прототипом.The above solutions to the problem, confirmed by special studies, determine the advantage of the proposed method for processing dolomite in comparison with the prototype.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016123009A RU2619689C1 (en) | 2016-06-09 | 2016-06-09 | Method for processing dolomite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016123009A RU2619689C1 (en) | 2016-06-09 | 2016-06-09 | Method for processing dolomite |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2619689C1 true RU2619689C1 (en) | 2017-05-17 |
Family
ID=58715794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016123009A RU2619689C1 (en) | 2016-06-09 | 2016-06-09 | Method for processing dolomite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2619689C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2040498C1 (en) * | 1992-12-22 | 1995-07-25 | Будянский фаянсовый завод "Серп и Молот" | Method of production of gypsum binder and shf-furnace for production of gypsum binder |
| RU2198842C2 (en) * | 2001-03-05 | 2003-02-20 | Войтович Владимир Антонович | Method of magnesium oxide producing |
| US7179438B2 (en) * | 2005-04-20 | 2007-02-20 | Allegheny Energy, Inc. | Methods and apparatus for recovering gypsum and magnesium hydroxide |
| CN101157464A (en) * | 2007-09-17 | 2008-04-09 | 河北科技大学 | Dolomite wet process comprehensive utilization technique |
| CN101323974A (en) * | 2008-07-08 | 2008-12-17 | 浙江大学 | Method for preparing calcium sulphate crystal whisker from dolomite |
| JP2013086030A (en) * | 2011-10-18 | 2013-05-13 | Yoshizawa Lime Industry | Method for treating dolomite sludge and soil improving material |
-
2016
- 2016-06-09 RU RU2016123009A patent/RU2619689C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2040498C1 (en) * | 1992-12-22 | 1995-07-25 | Будянский фаянсовый завод "Серп и Молот" | Method of production of gypsum binder and shf-furnace for production of gypsum binder |
| RU2198842C2 (en) * | 2001-03-05 | 2003-02-20 | Войтович Владимир Антонович | Method of magnesium oxide producing |
| US7179438B2 (en) * | 2005-04-20 | 2007-02-20 | Allegheny Energy, Inc. | Methods and apparatus for recovering gypsum and magnesium hydroxide |
| CN101157464A (en) * | 2007-09-17 | 2008-04-09 | 河北科技大学 | Dolomite wet process comprehensive utilization technique |
| CN101323974A (en) * | 2008-07-08 | 2008-12-17 | 浙江大学 | Method for preparing calcium sulphate crystal whisker from dolomite |
| JP2013086030A (en) * | 2011-10-18 | 2013-05-13 | Yoshizawa Lime Industry | Method for treating dolomite sludge and soil improving material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102627305B (en) | Method using alkaline process to extract alumina in coal ash | |
| CN103738986B (en) | A kind of dolomite calcination water-soluble separating calcium and magnesium produce the method for magnesium hydroxide and calcium carbonate | |
| CN111592001B (en) | Method for preparing layered double hydroxide and white carbon black from fly ash | |
| Rai et al. | An alternative to clay in building materials: Red mud sintering using fly ash via Taguchi’s methodology | |
| Ji et al. | Recycling of mullite from high-alumina coal fly ash by a mechanochemical activation method: Effect of particle size and mechanism research | |
| RU2703644C1 (en) | Method of producing gypsum binder from gypsum-containing slurry | |
| CN107057705B (en) | Heavy metal contaminated soil remediation material, preparation method and application | |
| CN104310817B (en) | A kind of method utilizing industrial sludge to make reacting movable agent dry process clinker | |
| Qin et al. | Ca2+ and OH− release of ceramsites containing anorthite and gehlenite prepared from waste lime mud | |
| JP2014080347A (en) | Extraction method of magnesium oxide from semifired dolomite | |
| CN113213498B (en) | Cement-based material carbonization recycling method and calcium carbonate whisker material | |
| RU2619689C1 (en) | Method for processing dolomite | |
| CN112279508B (en) | Method for producing microcrystalline glass by electrolyzing manganese slag in harmless way | |
| CN104761160A (en) | Modified slag powder and preparation method thereof | |
| CN103553572A (en) | Electrolytic manganese waste slag sintered building brick and preparation method thereof | |
| JP4650286B2 (en) | Method for producing hydraulic lime | |
| Qiao et al. | Influences of chemical activators on incinerator bottom ash | |
| KR102452142B1 (en) | Manufacturing method of gypsum by using biosulfur and uses of the gypsum | |
| RU2745771C1 (en) | Method of producing a gypsum binder from wastes of metallurgical production | |
| RU2694937C1 (en) | Method for obtaining silicon, aluminum and iron oxides under complex non-waste processing from bottom ash materials | |
| CN109179432B (en) | Low-calcium calcined black talc production equipment, low-calcium calcined black talc and preparation method thereof | |
| RU2200708C2 (en) | Alumina production process | |
| RU2655556C1 (en) | Method of producing binder | |
| JP2014189416A (en) | Method of producing magnesium-containing solution and calcium carbonate | |
| CN111116175A (en) | Method for producing refractory material for cement kiln by using calcium magnesium phosphate ore tailings |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190610 |