Способ получения магния из синтетического карналлита

 

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению магния электролизом расплавленных хлоридов. В предложенном способе, включающем кристаллизацию удаленного из электролизера отработанного электролита, его дробление, смешение с хлормагниевым раствором и синтез карналлита, его обезвоживание с получением твердого безводного и/или глубокообезвоженного карналлита и загрузку на электролиз, согласно изобретению перед кристаллизацией отработанный электролит выдерживают в расплавленном состоянии с получением осветленной части, направляемой на кристаллизацию, донного остатка и обогащенного оксидами расплава. Способ позволяет повысить качество синтетического карналлита и дополнительно извлечь магний для получения калийно-магниевых удобрений и/или антигололедных препаратов. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству магния электролизом хлоридных солей.

В настоящее время при электролитическом производстве магния одним из основных источников сырья является карналлит. В связи с ростом цен на природный обогащенный карналлит, сложностью утилизации отходов производства представляет интерес способ производства магния из синтетического карналлита, получаемого из отработанного электролита, и/или хлорида калия и хлормагниевых растворов.

Известен способ получения магния из синтетического карналлита, включающий получение хлормагниевых растворов, их очистку и упаривание, смешение с пульпами отработанного электролита и хлорида калия, охлаждение смеси, осаждение карналлита, его обезвоживание и электролиз /Лебедев О.А. Производство магния электролизом. М.: Металлургия, 1988. С. 33-34/.

Недостатками данного способа являются значительные потери хлорида магния (до 15%), загрязнение получаемого карналлита примесями, присутствующими в исходных материалах: сульфатами, оксидом магния и другими.

Наиболее близким по сущности и достигаемому эффекту является способ производства магния из оксидно-хлоридного сырья /Патент РФ 2118406/ - прототип. Сущность способа заключается в выщелачивании магния из оксидного сырья с получением хлормагниевых растворов, их очистке, концентрировании, смешении с безводным отработанным электролитом, синтезе карналлита, его обезвоживании, электролизе с получением магния, отработанного электролита и хлора, возвращаемых в процесс получения сырья.

Недостатком данного способа является загрязнение синтетического карналлита примесями, содержащимися в отработанном электролите (MgO, Mg, SiO₂, Аl₂О₃, F₂O₃ и др.), что снижает качество получаемого карналлита и, соответственно, снижает выход по току и производительность электролизера.

Предлагаемое техническое решение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении качества синтетического карналлита за счет предварительной подготовки отработанного электролита к синтезу.

Решение данной задачи обеспечивается тем, что в способе получения магния из синтетического карналлита электролизом, включающем кристаллизацию удаленного из электролизера отработанного электролита, его дробление, смешение с хлормагниевым раствором и синтез карналлита, его обезвоживание с получением твердого безводного и/или глубокообезвоженного карналлита и загрузку на электролиз, согласно изобретению, перед кристаллизацией отработанный электролит выдерживают в расплавленном состоянии с получением осветленной части направляемой на кристаллизацию, донного остатка и обогащенного оксидами расплава.

Решение поставленной задачи обеспечивается также тем, что - отработанный электролит в расплавленном состоянии выдерживают при температуре не менее 660^oС до остаточного содержания оксида магния не более 0,08%; - отработанный электролит после дробления дополнительно измельчают до крупности не более 100 мкм; - донный остаток и обогащенный примесями расплав перерабатывают на калийно-магниевое удобрение и/или антигололедный препарат.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Отработанный электролит удаляют из электролизера, отстаивают при температуре не менее 660^oС до содержания оксида магния в осветленной части не более 0,08%. Магний с поверхности расплава удаляют известным способом и отправляют на рафинирование. Осветленную часть расплава из миксера сливают в короба, охлаждают, дробят и измельчают до крупности не более 100 мкм и направляют на синтез карналлита.

При температуре ниже 660^oС возрастает продолжительность отстоя из-за повышения вязкости электролита, на поверхности образовывается корка, осложняющая слияние капель магния и их извлечение.

При содержании оксида магния в электролите ниже 0,08% возрастает продолжительность отстоя и тем самым снижается производительность аппарата.

Увеличение размера частиц отработанного электролита более 100 мкм замедляет скорость процесса синтеза.

При использовании отработанного электролита без дополнительного отстоя содержание оксида магния в карналлите возрастает в 10 раз. После обезвоживания содержание MgO в полученном продукте находится на уровне его содержания в обезвоженном карналлите, полученном из природного карналлита.

Донный остаток, содержащий, мас.%: 4-6 MgCl₂, 60-65 KCl, 3-4 MgO, ост. NaCl, СаСl₂ и др., удаляют, охлаждают и отправляют на получение калийно-магниевых удобрений или антигололедного препарата.

Анализ совокупности признаков заявляемого изобретения, нового порядка выполнения действий и достигаемого при этом результата показывает, что предложенный способ соответствует критериям "новизны" и "изобретательского уровня" в отношении совокупности существенных признаков.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления данного способа, приведены в примерах.

Пример 1 (по известному способу).

Из электролизера откачали 1000 кг отработанного электролита, содержащего, мас. %: 5,5 MgCl₂, 0,8 MgO, 0,12 Mg, 71,6 KCl, 17,8 NaCl, 0,69 CaCl₂, остальное оксиды Fe, Al, Si и др. Расплав охладили, раздробили и измельчили, смешали с 1,83 м³ хлормагниевого раствора массовой концентрации 500 г/дм³ MgCl₂. После синтеза получено 2895 кг синтетического карналлита, содержащего, мас.%: 31,6 MgCl₂, 0,28 MgO, 24,7 КСl, 6,1 NaCl, 0,23 CaCl₂. После обезвоживания получено 1831 кг глубокообезвоженного карналлита, содержащего 0,8 MgO и 0,4 Н₂O.

Пример 2.

Из электролизера удалили 1000 кг отработанного электролита состава, мас. %: 0,3 Mg, 0,8 MgO, 5,4 MgCl₂, 71,6 КСl, 17,9 NaCl, 0,9 CaCl₂, остальное оксиды Fe, Al, Si и др., залили в стальной тигель и поместили в печь, выдержали при температуре 700^oС до остаточного содержания в осветленной части 0,08% MgO. С поверхности электролита удалили 2,8 кг магния. Затем вакуум-ковшом откачали 800 кг электролита состава, мас.%: 0,01 Mg, 0,08 MgO, 5,61 MgCl₂, 74,5 КСl, 18,59 NaCl, 0,9 CaCl₂.

Отработанный электролит после кристаллизации, дробления и измельчения до крупности 100 мкм смешали с 1430 дм³ хлормагниевого раствора концентрацией 500 г/дм³. В результате синтеза получено 2525 кг сырого карналлита. После обезвоживания в печи кипящего слоя получено 1521 кг глубокообезвоженного карналлита, содержащего, мас.%: 49,8 MgCl₂, 0,26 MgO, 39,0 КСl, 9,7 NaCl, 0,5 СаСl, 0,4 Н₂0.

Глубокообезвоженный карналлит загрузили в электролизер и получили магний, отработанный электролит, хлор.

Донный остаток в количестве 192 кг состава, мас.%: 61,0 КСl, 4,6 MgCl, 3,7 MgO, 15,2 NaCl, 0,8 CaCl₂, 0,05 Mg, остальное оксиды Fe, Al, Si и др. откачали в короб, охладили, раздробили до крупности 2-5 мм и отправили в качестве удобрения.

Предложенный способ получения магния из синтетического карналлита за счет дополнительной подготовки отработанного электролита позволит снизить в 2,5-3 раза содержание оксида магния в получаемом карналлите, дополнительно извлечь магний и получить калийно-магниевое удобрение и/или антигололедный препарат, т.е. создать практически безотходную технологию производства магния.

Формула изобретения

1. Способ получения магния из синтетического карналлита электролизом, включающий кристаллизацию удаленного из электролизера отработанного электролита, его дробление, смешение с хлормагниевым раствором и синтез карналлита, его обезвоживание с получением твердого безводного и/или глубокообезвоженного карналлита и загрузку на электролиз, отличающийся тем, что перед кристаллизацией отработанный электролит выдерживают в расплавленном состоянии с получением осветленной части, направляемой на кристаллизацию, донного остатка и обогащенного оксидами расплава.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выдержку отработанного электролита ведут при температуре не менее 660С.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отработанный электролит выдерживают до содержания оксида магния не более 0,08%.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что отработанный электролит после дробления дополнительно измельчают до крупности 100 мкм.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что донный остаток и обогащенный оксидами расплав отработанного электролита перерабатывают на антигололедный препарат и/или калийно-магниевое удобрение.