способ подготовки карналлита к электролизу

Формула изобретения

1. Способ подготовки карналлита к электролизу, включающий измельчение карналлитовой руды, воздушную сепарацию с разделением карналлита и галита, двухстадийное обезвоживание карналлита, отличающийся тем, что после измельчения карналлитовую руду обогащают последовательно в две стадии, первоначально воздушной сепарацией в печах кипящего слоя при температуре в слое 20-250°С и скорости газов в слое 1,5-7 м/с, затем полученный карналлит обрабатывают тяжелой суспензией в гидроциклоне.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве тяжелой суспензии используют утяжеленный рассол хлорида калия плотностью 1,5-1,9 г/дм³ .

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии производства обогащенного карналлита путем его отделения от сопутствующих руд и примесей механической сепарацией карналлитовой руды.

Производство обогащенного карналлита для получения металлического магния и различных видов магнийсодержащих удобрений в настоящее время осуществляется из карналлитовых руд в виде KCl-MgCl ₂-6H₂O, содержащих хлорид магния - 60-80%, галит - 18-38% и небольшое количество сернистых солей, сильвинита и водонерастворимых глинистых минералов.

Известен способ получения карналлита (А.с. СССР 278654, опубл. 21.08.1970, бюл. 26), включающий подземную добычу руды, измельчение ее до крупности 5 мм, выщелачивание карналлита из руды при температуре 95-100°С, осветление полученных щелоков, вакуум-кристаллизацию обогащенного карналлита, обезвоживание его на центрифугах до содержания свободной влаги 3%, фильтрование галитового остатка, противоточную промывку глинисто-шламового продукта с последующим складированием его на шламохранилище.

Недостатками данного способа являются большой расход воды и пара и необходимость применения дорогостоящего оборудования, что приводит к большим материальным затратам.

Известен способ подготовки карналлита к электролизу (кн. Электролитическое получение магния. - Щеголев В.И., Лебедев О.А. - М.: Изд. дом «Руда и металлы», - 2002, - стр.33-36) по количеству общих признаков, принятый за ближайший аналог-прототип и включающий измельчение руды, воздушную сепарацию измельченной карналлитовой породы на отсадочных машинах. За счет разной плотности карналлита и галита (1,6 и 2,2 г/см³ соответственно) карналлит выносится из машины, а галит остается внизу. В результате воздушной сепарации из руды выделяется основная масса карналлита 80-85%, содержание хлорида магния в обогащенном продукте не превышает 29-30%. После этого карналлит направляют на двухстадийное обезвоживание.

Известен и другой способ (см. там же) обогащения карналлитовой руды в тяжелой суспензии в гидроциклонах. Частицы карналлита выводятся с восходящими потоками жидкости через верхнее отверстие гидроциклона, а частицы галита попадают в нисходящий поток и уносятся через нижнее отверстие.

Недостатком данных способов является то, что каждый из этих способов в отдельности позволяет отделять галит из карналлита, однако в карналлите содержится также большое количество примесей в виде сернокислых солей и глиноземсодержащих соединений, которые при раздельных методах обработки карналлита не позволяют очистить карналлит от примесей.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и заключается в повышении извлечения карналлита из карналлитовой руды выше 90% и в улучшении его качества за счет снижения содержания глинистых веществ (силикатных шламов).

Технический результат достигается тем, что предложен способ подготовки карналлита к электролизу, включающий измельчение карналлитовой руды, воздушную сепарацию с разделением карналлита и галита, двухстадийное обезвоживание карналлита, новым является то, что после измельчения карналлитовую руду обогащают последовательно в две стадии, первоначально воздушной сепарацией в печах кипящего слоя при температуре в слое 20-250°С и скорости газов в слое 1,5-7,0 м в секунду, затем полученный карналлит обрабатывают тяжелой суспензией в гидроциклоне. Кроме того, в качестве тяжелой суспензии используют утяжеленный рассол хлорида калия плотностью 1,5-1,9 г/дм³.

Последовательная обработка природной карналлитовой руды сначала в печи кипящего слоя воздушной сепарацией и затем в гидроциклоне в тяжелой суспензии, например в солевом рассоле хлорида калия, позволяет повысить степень извлечения карналлита, а также очистить карналлит от глинистых веществ (силикатных шламов), что повышает качество карналлита.

Проведение процесса воздушной сепарации в печи кипящего слоя и в температурном диапазоне 20-250°С повышает извлечение карналлита до 90%. При температуре ниже 20°С требуется предварительная подсушка дробленой руды, что усложняет технологическую схему. При температуре слоя выше 250°С происходит плавление карналлита на газораспределительной решетке печи кипящего слоя, что приводит к нарушению режима сепарации.

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, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе подготовки карналлита к электролизу.

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 устройства. Хотя из прототипа известно применение воздушной сепарации и в тяжелой суспензии в гидроциклоне, но они предусматривают обогащение карналлитовой руды за счет отделения сопутствующей в руде породы - галита. Этими способами не предусмотрено отделение других примесей от карналлитовой руды. Заявленная совокупность признаков: последовательность операций и режимные параметры - позволяют значительно снизить содержание в карналлитовой руде как галита, так и других примесей - глинистых частиц.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень».

Пример осуществления способа.

Карналлитовую руду, состоящую из карналлита KCl-MgCl₂-6Н ₂O, содержащую хлорид магния - 60-80%, галит 18-38% (NaCl), небольшое количество ангидрида CaSO₄, сильвинита и водонерастворимых глинистых минералов, измельчают до крупности + 0,5-0,6 мм, загружают в печь кипящего слоя. Плотность карналлита 1,6 г/дм³, плотность галита 2,2 г/см ³. Снизу через газораспределительную решетку печи кипящего слоя подают газовоздушную смесь (например, природного газа и воздуха) со скоростью в слое 1,5-7,0 метров в секунду, при этом карналлит приходит во взвешенное состояние и карналлит при плотности 1,6 г/дм³ совместно с газами удаляется из печи кипящего слоя и улавливается в циклоне, а галит при плотности 2,2 г/дм³ остается на газораспределительной решетке. Извлечение карналлита из руды составляет не менее 90%. Затем уловленный карналлит помещают в гидроциклон, где циркулирует тяжелая суспензия, например рассол хлорида калия, утяжеленный кристаллами соли, песка или железных опилок, плотностью 1,5-1,9 г/дм³ и при рабочем давлении на входе 0,1-0,25 МПа. При этом происходит очистка карналлита от глинистых веществ (силикатных шламов). Обогащенный карналлит с содержанием хлорида магния 31,8% поступает на обезвоживание. Обезвоживание проводят к две стадии - сначала в твердом состоянии в печи кипящего слоя, затем в расплавленном в хлораторе.

Таким образом, предложенный способ последовательной обработки карналлитовой руды воздушной сепарацией в печи кипящего слоя и затем обработкой тяжелой суспензией в гидроциклоне позволяет повысить извлечение карналлита выше 90% и улучшить качество за счет снижения глинистых соединений.