способ переработки магнийсодержащих отходов

Формула изобретения

Способ переработки магнийсодержащих отходов, в качестве которых используют шламы карналлитовых хлораторов, включающий их измельчение и вскрытие путем взаимодействия их с водой с образованием промывных вод и нерастворимого осадка, отличающийся тем, что образовавшиеся промывные воды отделяют от нерастворимого осадка, выделенный нерастворимый осадок подвергают сушке с получением оксида магния, а промывные воды подвергают упариванию с получением синтетического карналлита.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу переработки многотоннажных магнийсодержащих отходов и может быть использовано в химической, металлургической и строительной промышленности для расширения сырьевой базы в отношении карналлита и магнезита.

Известен способ переработки магнийсодержащих отходов, в качестве которых используется серпентинитовое сырье, являющееся отходом асбестового производства. Указанные отходы проходят ряд химических превращений, связанных с вскрытием указанных отходов водными растворами минеральных кислот, например азотной, соляной или серной, с последующей нейтрализацией полученной суспензии, очисткой от примесей, флокуляцией и отстаиванием с получением сгущенной пульпы и раствора хлорида магния, сгущенная пульпа корректируется добавлением магнезита и инертных наполнителей с последующим получением пресс-композиции для изготовления строительных материалов, а раствор хлорида магния корректируется для последующего получения синтетического карналлита [“Проблемы и перспективы развития химической технологии на Западном Урале”, Сборник научных трудов Пермского государственного технического университета, Пермь, 2001 г., с.103-107].

Известный способ позволяет реализовать безотходную технологию переработки магнийсодержащих отходов с получением нескольких целевых продуктов: сульфат магния и/или магний-аммоний-сульфат, хлорид магния и/или синтетический карналлит, гидроксид и/или оксид магния, нитраты, фосфаты и фториды магния, композиционные строительные материалы. Однако известный способ пригоден только для серпентинитовых отходов, сложен и энергозатратен при практической реализации.

Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки отходов магниевого производства, в качестве которых используют шламы карналлитовых хлораторов, включающий их измельчение, вскрытие путем взаимодействия их с водой с образованием промывных вод и нерастворимого осадка. [Патент РФ №2155240, МПК С 22 В 7/00, 2000 г.].

Реализация известного способа позволяет лишь избавиться от части регулярно образующихся отходов с получением товарного продукта, имеющего ограниченные области применения и возможности сбыта. Это обстоятельство позволяет утверждать, что известный способ решает только часть актуальной задачи, заключающейся в утилизации магнийсодержащих отходов с получением товарных продуктов.

Задача изобретения - расширение сырьевой базы для получения оксида магния и карналлита, упрощение и удешевление процесса получения целевых продуктов.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом изобретении в качестве исходных отходов используют шлам карналлитовых хлораторов, которые образуются в хлораторах на второй стадии переработки карналлита электролитическим способом. Образующийся шлам из хлораторов поступает в отвалы в виде монолитного куска - глыбы и содержит, %: MgCl₂ 28-32; MgO 30-35; CaO 1,5-2,0; КСl 12,5-18,0; NaCl 2,5-3,0; нерастворимый осадок - остальное (содержит FeO до 13%, Аl₂О₃ до 30%, SiO₂ до 57%).

Шлам карналлитовых хлораторов перед переработкой измельчают известными способами до дисперсности менее 200 мкм. После помола шлам подвергают взаимодействию с водой, разделяют образовавшиеся промывные воды от нерастворимого осадка, выделенный нерастворимый осадок подвергают сушке с получением оксида магния, а промывные воды подвергают выпарке с получением синтетического карналлита.

Предлагаемый способ реализуют с использованием известных в химической промышленности приемов: растворение исходного сырья в воде, разделение растворимой и нерастворимой составляющих, удаление избытка воды путем сушки и выпаривания при нагревании. Однако получаемый при этом технический результат неочевиден для специалистов в этой области науки и техники - из многотоннажных отходов, образующих многолетние экологически опасные отвалы, получают товарные продукты, представляющие собой дорогостоящие и дефицитные химические соединения - оксид магния и синтетический карналлит. При этом получаемый оксид магния содержит только 3-4 мас.% примесей, тогда как широко используемый способ получения оксида магния путем прокалки бруссита позволяет получить оксид магния с содержанием примесей 12-25 мас.%. Получаемый заявляемым способом синтетический карналлит содержит до 70 мас.% непосредственно карналлита KMgCl₃·6H₂O, тогда как в природной руде содержание карналлита составляет 24-28 мас.%, в обогащенной руде до 36 мас.%.

Заявляемый способ переработки может быть реализован на стандартном серийно выпускаемом оборудовании с использованием известных приемов.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Магнийсодержащий отход производства - шлам карналлитовых хлораторов измельчают известными способами, например дроблением с последующим помолом до достижения дисперсности менее 200 мкм. Измельченный шлам подвергают взаимодействию с водой путем его промывания. Растворимая составляющая исходного сырья переходит в водную фазу в виде промывных вод. Нерастворимую составляющую отделяют от промывных вод путем фильтрации. Остаток на фильтре собирают, удаляют воду путем сушки, проводят количественное определение химического состава известными методами. Анализ остатка на фильтре позволяет утверждать, что в результате вышеописанной переработки происходит выделение химического соединения, содержащего до 96-97 мас.% оксида магния. Промывные воды выпаривают с целью удаления воды, а выпаренные соли подвергают анализу на химический состав известными методами. Проведенный анализ выпаренных солей позволяет утверждать, что в результате вышеописанной переработки шлама карналлитовых хлораторов происходит выделение химических веществ, при этом доля синтетического карналлита составляет около 70 маc.%.

Примеры конкретного выполнения.

Навеску предварительно измельченного шлама карналлитовых хлораторов M₁ состава, мас.%:

по примеру №1: MgCl₂-28, MgO-35, KCl, NaCl-21, CaO-2,0, остальное – оксиды других элементов (Fe, Al, Si) и H₂O кристаллическая;

по примеру №2: MgCl₂-32, MgO-30, KCl, NaCl-22,5, CaO-2,0, остальное - оксиды других элементов (Fe, Al, Si) и Н₂О кристаллическая;

по примеру №3: MgCl₂-30, MgO-33, KCl, NaCl-24, CaO-2,0, остальное - оксиды других элементов (Fe, Al, Si) и Н₂O кристаллическая помещают в стакан объемом 500 мл, заливают дистиллированной водой объемом V₁ и перемешивают в течение 1-3 минут. Полученную суспензию выливают в подготовленный фильтр и проводят фильтрование через воронку Бюхнера. Оставшийся на фильтре осадок М₂ промывают ацетоном до воздушно-сухого состояния, взвешивают, проводят химический анализ. Фильтрат выпаривают при нагревании, сушат в сушильном шкафу при температуре 105С, доводят до постоянной массы М₃, проводят химический анализ.

Результаты приведены в табл.1, 2, 3.

Результаты химического анализа отмытого шлама и выпаренных солей (сухого остатка) представлены в табл. 1 и 2.

Как видно из представленных данных, использование заявляемого способа позволяет получить целевые продукты с высоким содержанием оксида магния и синтетического карналлита.

Заявляемый способ позволит реализовать относительно простую и эффективную переработку многотоннажных экологически опасных отходов с получением дефицитных и дорогостоящих химических продуктов, используемых в различных отраслях промышленности.