способ переработки солевых отходов магниевого производства

Формула изобретения

1. Способ переработки солевых отходов магниевого производства, включающий измельчение исходных солевых отходов, вскрытие отходов путем взаимодействия с водой, разделение фаз, выделение целевых продуктов, сушку осадка с получением оксида магния и выпаривание раствора хлоридов металлов с получением концентрированного раствора хлоридов металлов, отличающийся тем, что отходы обрабатывают водой при массовом отношении отходов к воде, равном 1:(3-5), при температуре не более 40°С, и твердый осадок перед сушкой промывают водой при соотношении 1:(20-40).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выпаривание раствора хлоридов металлов проводят в аппарате погружного горения с последующей сушкой в печи кипящего слоя.

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 (Патент РФ 2230703, опубл. 20.06.2004, 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 сушат 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 позволяет получить товарный оксид магния высокого качества, направлен на повышение степени извлечение оксида магния из отходов за счет перевода хлорида магния в оксид магния при оптимальном растворении отходов водой и затем дополнительной обработкой осадка водой. Это позволяет повысить выход готового продукта - оксида магния из отходов и направить солевые растворы в собственное производство.

Технический результат достигается тем, что предложен способ переработки солевых отходов магниевого производства, включающий измельчение исходного солевого отхода, 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 отходы обрабатывают водой при массовом отношении отходов к воде, равном 1:(3-5), при температуре не более 40°С, а твердый осадок перед сушкой промывают водой при соотношении 1:(20-40). Кроме того, выпаривание раствора хлоридов металлов проводят в аппарате погружного горения с последующей сушкой в печи кипящего слоя.

Экспериментально установлено, что подбор массового соотношения отходов к воде, равного 1:(3-5), позволяет более полнее извлекать из отходов гидроксид магния, повысить степень извлечения оксида магния до 98,5%.

При этом при соотношении, большем чем 1:3, происходит образование цементов Сореля, так как возрастает концентрация хлорида магния в растворе и происходит цементация раствора. При массовом соотношении отходов к воде, меньшем чем 1:5, увеличивается расход воды, что приводит к увеличению количества фильтрата и соответственно к увеличению затрат на переработку и концентрирование раствора.

Промывка твердого осадка перед сушкой водой при соотношении, большем 1:20, приводит к увеличению содержания хлора в готовом продукте - оксиде магния, а при соотношении твердого осадка к воде, меньшем 1:40, возрастает расход воды и увеличиваются затраты на ее переработку.

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 хлорсодержащих газов. Полученный безводный карналлит выгружают из хлоратора и направляют на процесса электролиза. По мере накопления шлам извлекают из хлоратора в расплавленном состоянии, сливают в емкости, охлаждают, измельчают до крупности частиц минус 3 мм. В измельченный шлам при постоянном перемешивании добавляют воду до массового соотношения 1 часть шлама и 4 части воды, поддерживая температуру суспензии не более 40°С. 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 промывают водой при соотношении 1:(20-40), загружают в прокалочную печь, прокаливают при температуре 500°С с получением оксида магния состава, мас.%: MgO 98,5, FeO 0,42, СаО менее 0,02, хлора 0,19, SiO₂ - 0,57. Фильтрат, содержащий хлориды натрия, калия, кальция, магния, упаривают с получением концентрированного раствора в аппарате погружного горения, затем сушат в печи кипящего слоя, 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 извлечение оксида магния из отходов за счет перевода хлорида магния в оксид магния при оптимальном растворении отходов водой и затем дополнительной обработкой водой осадка. Это приведет к повышению выхода готового продукта - оксида магния из отходов и направить солевые растворы в собственное производство.