способ обезвоживания растворов хлористого кальция или хлористого магния

Формула изобретения

1. Способ обезвоживания растворов хлористого кальция или хлористого магния в аппарате кипящего слоя путем распыления раствора в слое через форсунки с регулированием гранулометрического состава обезвоженного продукта степенью распыла, отделения части целевого продукта и его обработки исходным раствором с получением суспензии, отличающийся тем, что для обработки части целевого продукта используют исходный раствор, содержащий примеси, труднорастворимые в концентрированном растворе целевого продукта, полученную суспензию разделяют с выделением нерастворимых примесей, а раствор направляют на обезвоживание в аппарат кипящего слоя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обработки части целевого продукта используют исходный раствор, содержащий в качестве примесей такие соединения, как хлористый натрий, хлористый калий, серно-кислый кальций, гидроксид кальция или магния.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на обработку исходным раствором берут часть целевого продукта, обеспечивающую получение концентрированного раствора хлористого кальция или хлористого магния, при этом преимущественно используют мелкодисперсные фракции целевого продукта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике обезвоживания растворов хлористого кальция или хлористого магния.

Известен способ обезвоживания растворов хлористого магния в аппарате кипящего слоя распылением раствора в кипящем слое через форсунки с последующей обработкой обезвоженного продукта нейтральным или подкисленным исходным раствором хлористого магния, взятым в количестве, обеспечивающем содержание хлористого магния в целевом продукте не менее 50% (см. патент РФ №2140872, кл. C 01 F 5/34, опубл. 10.11.99, бюл. №31).

Известный способ позволяет получать кондиционный продукт из исходного раствора с содержанием 32,0-33,9% MgCl ₂, из которого предварительно выделены хлориды щелочных металлов (NaCl, KCl), например, методом упарки.

Известен способ обезвоживания растворов хлористого кальция или хлористого магния в однокамерном аппарате кипящего слоя путем распыления исходного раствора через форсунки с регулированием гранулометрического состава обезвоженного продукта степенью распыла, отделения целевого продукта и обработки мелкодисперсных классов целевого продукта исходным раствором с получением суспензии, которую распыляют в слое через форсунки (см. патент РФ №2181693, кл. C 01 F 5/34, 11/44, опубл. 27.04.2002, бюл. №12 - прототип).

Известный способ позволяет получать кондиционные продукты из исходных растворов, из которых предварительно отделены примеси хлористого натрия и (или) хлористого калия, сульфата кальция и др. упариванием исходного раствора.

Задачей предлагаемого изобретения является получение обезвоженного гранулированного продукта из исходного раствора без его предварительной упарки для выделения примесей.

Поставленная задача решается тем, что в отличие от известного способа, включающего обезвоживание растворов хлористого кальция или хлористого магния в аппарате кипящего слоя путем распыления раствора в слое через форсунки с регулированием гранулометрического состава обезвоженного продукта степенью распыла, отделения части продукта и его обработку исходным раствором с получением суспензии, по предлагаемому способу на обработку берут растворы, содержащие примеси, труднорастворимые в концентрированных растворах целевого продукта, полученную суспензию разделяют с выделением нерастворимых примесей, а раствор направляют на обезвоживание в аппарат кипящего слоя.

На обработку берут растворы, содержащие в качестве примесей такие соединения, как хлористый натрий, хлористый калий, сернокислый кальций, гидроксид кальция (магния) и др. При этом берут часть продукта в количестве, обеспечивающем получение концентрированных растворов хлористого кальция или хлористого магния, и преимущественно используют мелкодисперсные фракции целевого продукта.

Сущность способа состоит в следующем. В отличие от известного способа частью целевого продукта обрабатывают исходные растворы, содержащие примеси, труднорастворимые в концентрированных растворах хлористого кальция или хлористого магния.

Как правило, для получения хлористого кальция или хлористого магния используют природные рассолы, побочные продукты или стоки от производств, например, синтетического карналлита, соды (белые моря), либо природные руды (сильвинито-карналлитовые). Получаемые растворы содержат в качестве примесей хлористый натрий, хлористый калий, сернокислый кальций, гидроксид кальция (магния). Перед производством целевого продукта эти растворы подвергают многоступенчатой выпарке и другим технологическим операциям для очистки растворов от указанных примесей (см., например, М.Е.Позин. Технология минеральных солей, т.1. Химия, 1970, с.272-278 и с.743-746). На окончательную обработку, как правило, поступают растворы с содержанием основного вещества 25-30%.

Проведенные нами исследования показали, что задача по очистке растворов хлористого кальция или хлористого магния может быть решена путем обработки части обезвоженного продукта растворами. Продукт, растворяясь в исходном растворе, высаливает примеси солей из растворов с образованием суспензии. Реакция растворения и высаливания солей является экзотермической и полученная суспензия саморазогревается. Расход обезвоженного продукта, поступающего на обработку исходного раствора, зависит от содержания хлористого кальция или хлористого магния в исходном растворе и конечной температуры обработки. Как правило, концентрации конечного раствора должна быть близка к насыщению по целевому компоненту (коэффициент насыщения принимают 0,95-0,98). В таблицах 1 и 2 приведена растворимость примесей в присутствии хлористого кальция или хлористого магния при различных температурах в зависимости от концентрации целевого продукта с указанием вида твердой фазы, образующейся в результате обработки части целевого продукта исходным раствором. Химический состав твердой фазы колеблется в широких пределах и зависит только от вида исходного сырья.

Таблица 1 Растворимость хлористого натрия и хлористого калия в присутствии хлористого кальция
Температура, °C	Массовая доля в жидкой фазе, %			Состав твердой фазы
	KCl	NaCl	CaCl2
25	12,60	3,62	10,69	1,2
	3,98	5,08	25,50	1,2
	0,34	3,08	44,38	1,2,3
50	7,70	9,95	16,48	1,2
	3,40	6,00	28,15	1,2
	0,75	4,73	41,84	1,2
	0,48	4,03	55,02	1,2,4
100	10,30	16,15	13,07	1,2
	4,80	11,01	27,60	1,2
	3,43	9,58	30,31	1,2
	1,07	2,81	59,68	1,2,4

Примечания:

1. Условные обозначения: 1 - NaCl, 2 - KCl, 3 - CaCl₂·6Н₂О, 4 - CaCl ₂·2H₂O.

2. Растворимость Са(ОН) ₂ и Mg(OH)₂ в растворе при 50°С при различной концентрации хлористого кальция составляет 0,07-0,61%.

Таблица 2 Растворимость хлористого натрия и хлористого калия в присутствии хлористого магния
Температура, °С	Массовая доля в жидкой фазе, %			Состав твердой фазы
	NaCl	KCl	MgCl2
10	12,57	6,59	9,50	1,2
	5,42	4,73	18,59	1,2
	1,92	2,67	25,43	1,2,3
	1,09	0,57	29,66	1,3
	0,68	2,63	26,08	2,3
	0,27	0,07	34,78	1,3,4
20	13,85	8,33	7,60	1,2
	1,88	3,23	25,44	1,2,3
	1,42	1,29	28,30	1,3
	0,35	0,08	35,22	1,3,4
40	12,82	10,34	8,49	1,2
	1,88	4,06	26,42	1,2,3
	1,61	3,99	26,94	2,3
	0,43	0,20	35,84	1,3
60	1,96	4,95	27,30	1,2,3
	0,34	0,27	37,37	1,3,4
100	7,01	12,85	16,48	1,2
	2,00	6,40	30,11	1,2,3
	0,46	0,49	41,90	1.3,4

Примечания:

1. Условные обозначения: 1 - NaCl, 2 - KCl, 3 - KCl·MgCl₂·6H₂O, 4 - MgCl₂·6H₂O.

2. Растворимость CaSO₄ в разбавленных растворах хлористого магния карналлитовой фабрики 0,7-0,9%, в концентрированных - 0,3-0,5%.

Из приведенных данных видно, что для получения кондиционных продуктов конечную концентрацию исходного раствора по хлористому кальцию достаточно поднять до 50%, а по хлористому магнию до 35% в результате обработки части целевого продукта этим раствором.

Суспензию, полученную в результате обработки части целевого продукта исходным раствором, подвергают разделению известным способом (сгущением, гидроклассификацией, фильтрацией) с получением раствора, который распыляют в слое аппарата кипящего слоя через форсунки с регулированием гранулометрического состава обезвоженного продукта. Целевой продукт классифицируют. Нецелевые фракции и циклонную пыль используют для обработки исходным раствором, однако для обработки может быть использована и часть целевых фракций.

Выделенную из суспензии твердую фазу используют как антигололедный препарат в основном производстве, либо обрабатывают ее исходным раствором для повышения извлечения целевого продукта и сбрасывают.

Способ осуществляется следующим образом. Исходные растворы хлористого кальция или хлористого магния, содержащие примеси, труднорастворимые в концентрированных растворах целевого продукта, обезвоживают в аппарате кипящего слоя путем распыления раствора в слое через форсунки с регулированием гранулометрического состава обезвоженного продукта степенью распыла. Часть обезвоженного продукта отделяют и обрабатывают исходным раствором с получением суспензии примесей в концентрированных растворах хлористого кальция или хлористого магния. Суспензию разделяют, например, сгущением и фильтрацией. Жидкую фазу - растворы хлористого кальция или хлористого магния, очищенную от примесей, обезвоживают в аппарате кипящего слоя взамен исходного раствора с использованием части целевого продукта на последующих стадиях процесса. Твердую фазу (хлористый натрий, хлористый калий, сернокислый кальций, гидроксид кальция, магния и др.), как правило, промывают исходным раствором и используют в основном производстве.

В пусковой период для обработки исходного раствора, содержащего примеси, труднорастворимые в концентрированных растворах хлористого кальция или хлористого магния, может быть использован некондиционный целевой продукт.

Примеры осуществления способа

Пример 1

1000 мас.ч. раствора хлористого кальция состава: CaCl₂ - 30,02%, NaCl - 8,90%, KCl - 2,50%, Са(ОН)₂ - 0,50%, Н₂O - 58,08, подвергли обработке при 50°С в течение 45 минут частью целевого продукта состава: CaCl₂ - 84,90%, NaCl - 6,5%, KCl - 0,8%, Са(ОН)₂ - 0,15%, H₂O - 7,65%, взятого в количестве 660 мас.ч. Суспензию сгустили и твердую фазу отфильтровали. Получили 1556 мас.ч. жидкой фазы, которую подали на обезвоживание в однокамерный аппарат кипящего слоя при температуре 180°С с подачей раствора через пневматические форсунки при давлении воздуха 3 ати. Получили 1006 мас.ч. целевого продукта указанного выше состава, который классифицировали и фракции + 3 мм и - 1 мм в количестве 660 мас.ч. использовали для обработки исходного раствора с целью его очистки от хлористого натрия, хлористого калия и гидроксида кальция. Твердую фазу после сушки использовали в качестве антигололедного препарата.

Пример 2

1000 мас.ч. раствора хлористого магния состава: MgCl₂ - 25,1%, NaCl - 1,9%, KCl - 3,5%, CaSO₄ - 0,9%, Н₂O - 68,6%, подвергли обработке при 20°С в течение 45 минут частью целевого продукта состава: MgCl₂ - 56,2%, NaCl - 0,62%, KCl - 0,36%, CaSO₄ - 0,60%, Н₂O - 42,22%, взятого в количестве 310 мас.ч. Суспензию отфильтровали и получили 1248 мас.ч. жидкой фазы, которую подали на обезвоживание в однокамерный аппарат кипящего слоя при температуре 130°С с подачей раствора в слой через пневматические форсунки при давлении воздуха 2,5 ати. Получили 753 мас.ч. целевого продукта указанного выше состава, часть которого без классификации в количестве 310 мас.ч. подвергли обработке исходным раствором, как указано выше. Твердую фазу промыли исходным раствором и направили в основной цикл карналлитовой фабрики.