способ переработки солевых отходов магниевого производства

Формула изобретения

Способ переработки солевых отходов магниевого производства, включающий измельчение исходного сырья, вскрытие отходов путем взаимодействия с водой, разделение фаз, выделение целевых продуктов, сушку осадка с получением оксида магния и выпаривание с получением концентрированного раствора хлоридов металлов, отличающийся тем, что перед вскрытием отходы обрабатывают топочными газами с содержанием воды 11,3-18,5 об.% в печи кипящего слоя при температуре слоя 300-600°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству магния электролизом расплавленных солей, а именно к переработке солевых отходов, образующихся в процессе подготовки хлормагниевого сырья для получения магния электролизом.

Известен способ переработки отходов магниевого производства (Пат. РФ №2155240, опубл. 27.08.2000), включающий их измельчение и растворение водой, смешивание полученного хлормагниевого раствора с наполнителем и вяжущим с получением формованных изделий в виде строительного бруса. В качестве отходов используют шламы карналлитовых хлораторов, содержащие хлорид и оксид магния, в качестве наполнителя используют песок и отходы переработки древесины, в качестве вяжущего используют обожженный брусит или каустический магнезит.

Недостатком данного способа является то, что он предназначен для получения одного вида товарного продукта, а для получения оксида магния как товарного продукта не пригоден.

Известен способ переработки магнийсодержащих отходов (Заявка РФ 2003105081/15, опубл. 20.08.2004, бюл. 23), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог-прототип и включающий измельчение исходного сырья, вскрытие отходов, разделение фаз, выделение целевых продуктов, при этом в качестве исходного сырья используют шламы карналлитовых хлораторов, вскрытие ведут путем взаимодействия с водой, образовавшиеся промывные воды отделяют от нерастворимого осадка, выделенный нерастворимый осадок подвергают сушке с получением оксида магния, а промывные воды подвергают выпариванию с получением синтетического карналлита.

Недостатком данного способа является то, что шлам карналлитового хлоратора содержит соединения хлорида магния и оксида магния высокой концентрации, которые при соединении с водой образуют твердые соединения типа цемента Сореля, что приводит к забиванию оборудования и снижению производительности процесса.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и направлен на повышение степени извлечения оксида магния из отходов за счет перевода хлорида магния в оксид магния термообработкой и тем самым к повышению выхода готового продукта - оксида магния - из отходов.

Технический результат достигается тем, что предложен способ переработки солевых отходов магниевого производства, включающий измельчение исходного сырья, вскрытие отходов путем взаимодействия с водой, разделение фаз, выделение целевых продуктов, сушку осадка с получением оксида магния и выпаривание с получением концентрированного раствора хлоридов металлов, новым является то, что перед вскрытием отходы обрабатывают топочными газами с содержанием воды 11,3-18,5 об.% в печи кипящего слоя при температуре слоя 300-600°С.

Обработка солевых отходов магниевого производства смесью топочных газов термообработкой при температуре 300-600°С позволяет сместить реакцию гидролиза хлорида магния в сторону получения оксида магния, что позволяет значительно повысить степень извлечения оксида магния из отходов, снизить степень осаждения твердой фазы на оборудовании и тем самым повысить производительность установки.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе переработки солевых отходов магниевого производства, изложенных в пунктах формулы изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Заявленные признаки являются новыми и не вытекают явным образом для специалиста, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Пример осуществления способа.

В качестве солевого отхода используют шламы карналлитового хлоратора, получаемые в процессе обезвоживания карналлита в расплавленном состоянии, состава, мас.%: хлорид магния 30,0, хлорид натрия 6,0, хлорид калия 22,0, хлорид кальция 1,0, оксид магния 41,0. Шламы карналлитового хлоратора получают в процессе обезвоживания карналлита на второй стадии в хлораторах. Для этого обезвоженный карналлит с содержанием воды 2% подвергают дальнейшему обезвоживанию в расплаве солей и при противоточной подаче топочных газов. Полученный безводный карналлит с содержанием воды 0,5% выгружают из хлоратора и охлаждают. Затем в твердом виде шлам измельчают до крупности частиц минус 3 мм, загружают в печь кипящего слоя, в горелку которой подают в количестве 50 нм³/ч природный газ состава, об.%: CH₄ 95,0-99,7, C₂H₅ 0,1-0,6, С₃Н₈ до 0,1, СО до 0,2, N ₂ 0,2-0,5 и воздух 500-1000 нм³/ч. Процесс горения природного газа описывается уравнением

При этом получают продукты горения топлива следующего состава, об.%: CO₂ 4,9-8,6, Н₂O 11,3-18,5, N₂ 70,0-74,0, O₂ 1,7-9,8. В печи кипящего слоя происходит термогидролиз хлорида магния, содержащегося в шламе, в оксид магния по реакции:

Термообработку проводят в токе увлажненных топочных газов при температуре 300-600°С в слое. В результате термообработки получают полупродукт состава, мас.%: хлорид магния 0,2, хлорид натрия 7,0, хлорид калия 26, хлорид кальция 1,0, оксид магния 65, который подают на смешивание с водой. При этом хлориды в воде растворяются, а оксид магния переходит в гидроксид по реакции:

Суспензию разделяют фильтрованием с получением твердого гидроксида магния и солевого раствора. Полученный гидроксид магния загружают в прокалочную печь, прокаливают с получением оксида магния не менее 96%. Фильтрат, содержащий хлориды натрия, калия, кальция, магния, упаривают с получением концентрированного раствора, который можно в дальнейшем использовать в качестве корректирующей добавки в процессе электролиза для получения металлического магния.

Таким образом, предложенный способ переработки солевых отходов магниевого производства позволяет получить товарный оксид магния высокого качества и направлен на повышение степени извлечения оксида магния из отходов за счет перевода хлорида магния в оксид магния термообработкой и тем самым к повышению выхода готового продукта - оксида магния - из отходов.