способ переработки солевых отходов магниевого производства

Формула изобретения

Способ переработки солевых отходов магниевого производства, включающий их дробление, выщелачивание концентрированным раствором хлорида калия, разделение маточного раствора и твердого хлорида калия, промывку раствором хлорида калия и сушку хлорида калия, отличающийся тем, что перед промывкой твердый хлорид калия растворяют в воде при температуре 70-90°С, раствор фильтруют, фильтрат охлаждают до температуры 10-25°С, полученную суспензию хлорида калия фильтруют, осадок подвергают промывке раствором хлорида калия с концентрацией 300-350 г/дм³ и фильтрации и фильтрат возвращают на выщелачивание солевых отходов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству магния электролизом расплавленных солей, в частности к переработке твердых солевых отходов, получаемых в процессе электролиза, на товарные продукты.

Известен способ переработки солевых отходов магниевого производства (кн. Эйдензон М.А. - Металлургия магния и других легких металлов. - М.: Металлургия, 1974. - Стр.110-111), включающий извлечение отработанного электролита из электролизера для получения магния и загрузку его в стальные короба, охлаждение электролита и измельчение его сначала на виброрешетах, затем на дробилках. Измельченный электролит подвергают классификации на фракции, отбирают фракцию 1-3 мм и используют ее в качестве минеральных удобрений.

Недостатком данного способа является низкое качество получаемого продукта, что приводит к ухудшению потребительских свойств продукта. Это обусловлено высоким содержанием примесей в готовом продукте - хлорида магния до 10% и хлорида натрия до 20%.

Известен способ переработки солевых отходов магниевого производства для получения хлорида калия (пат. РФ №2120407, опубл. 20.10.1998, бюл. 29), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог-прототип и включающий дробление электролита, выщелачивание хлорида магния и хлорида натрия концентрированным раствором хлорида калия, при этом сначала выщелачивание ведут с получением твердой фазы, обогащенной по хлориду калия, с последующей промывкой ее, причем при промывке твердой фазы используют насыщенный по хлориду калия раствор, а на выщелачивание подают концентрированный раствор хлорида калия, полученный после промывки твердой фазы, сушку хлорида калия. Данный способ позволяет частично решить проблемы утилизации отходов магниевого производства с получением высококачественного продукта - хлорида калия 95,7 мас.%.

Недостатком способа является низкое качество получаемого продукта, что не позволяет использовать полученный хлорид калия в других отраслях промышленности, например в фармацевтической и в аналитической химии. Это обусловлено высоким содержанием примесей в готовом продукте - хлорида магния до 10% и хлорида натрия до 20%.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет получить хлорид калия высокого качества из солевых отходов магниевого производства и с высоким выходом готового продукта - хлорида калия из отходов магниевого производства, что позволяет снизить количество отходов, сбрасываемых в отвал, и использовать полученный химически чистый хлорид калия в фармацевтической промышленности и в аналитической химии.

Технический результат достигается тем, что предложен способ переработки солевых отходов магниевого производства, включающий их дробление, выщелачивание концентрированным раствором хлорида калия, разделение маточного раствора и твердого хлорида калия, промывку раствором хлорида калия и сушку хлорида калия, новым является то, что перед промывкой твердый хлорид калия растворяют в воде при температуре 70-90°С, раствор фильтруют, фильтрат охлаждают до температуры 10-25°С, полученную суспензию хлорида калия фильтруют, осадок подвергают промывке раствором хлорида калия с концентрацией 300-350 г/дм ³ и фильтрации и фильтрат возвращают на выщелачивание солевых отходов.

Предложенный способ позволяет за счет новой совокупности действий (приемов) и выбора оптимальных режимов получить из отходов магниевого производства химически чистый хлорид калия.

Промывка твердого хлорида кальция водой при температуре воды ниже 70°С приводит к снижению концентрации хлорида калия в фильтрате и как следствие к снижению выхода целевого продукта.

Промывка твердого хлорида калия водой при температуре выше 90°С нецелесообразна из-за непроизводительных затрат на нагрев воды.

Охлаждение фильтрата до температуры ниже 10°С приведет к использованию дорогостоящих хладоагентов и специального холодильного оборудования.

Охлаждение фильтрата до температуры выше 25°С приведет к снижению выхода целевого продукта.

Промывка осадка раствором хлорида калия с концентрацией ниже 300 г/дм³ приведет к вымыванию хлорида калия и как следствие к снижению выхода целевого продукта, к снижению скорости процесса, удельной и агрегатной производительности.

При использовании при промывке осадка раствора хлорида калия с концентрацией выше 350 г/дм³ произойдет преждевременная кристаллизация и забивание кристаллом оборудования, что также снижает выход готового продукта, удельную и агрегатную производительность.

Проведенный заявителем анализ уровня техники показал, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) отличительным признакам изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень» заявитель дополнительно провел поиск известных решений для выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает явным образом для специалиста. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень»

Пример осуществления способа.

Солевым отходом магниевого производства является отработанный электролит, получаемый в процессе электролиза хлормагниевого сырья в расплаве хлоридов щелочных металлов в количестве 4-4,5 т на 1 тонну получаемого магния (ТУ 1717-453-05785388-99). Состав отработанного электролита, мас.%: хлорид калия -72,5, хлорид натрия - 21,0, хлорид магния - 5,0, хлорид кальция - 1,0, оксид магния - 0,5. Отработанный электролит извлекают вакуум-ковшом из электролизера в расплавленном виде, сливают в емкости, охлаждают до твердого состояния, извлекают из емкости, измельчают до крупности частиц 1-3 мм и загружают в емкость, в которую при постоянном перемешивании подают на выщелачивание 20%-ный раствор хлорида калия со стадии повторной промывки твердого хлорида калия. Технический хлорид калия отделяют от маточного раствора, растворяют водой в реакторе при температуре 80°С. После чего раствор фильтруют на фильтр-прессе для отделения механических примесей. Полученный фильтрат охлаждают в реакторе до температуры 12°С, затем после охлаждения фильтрата суспензию снова фильтруют на фильтр-прессе. Осадок промывают насыщенным раствором хлорида калия с концентрацией 325 г/дм³ и после чего сушат в печи кипящего слоя с получением химически чистого хлорида калия (более 99,5 мас.% KCl). Фильтрат возвращают на растворение технического хлорида калия.

В таблице указан выход готового продукта - хлорида калия по прототипу и по предлагаемой технологии.

Таблица
№ пп	Температура промывки, °С	Температура охлаждения, °С	Концентрация KCl для промывки, г/дм3,	Содержание KCI, мас.%
прототип	25	-	-	95,7%
Пример 1	90	12	325	99,5
Пример 2	80	15	350	99,7
Пример 3	70	25	300	99,2
Пример 4	65	5	380	99,0

Таким образом, заявленный способ переработки солевых отходов магниевого производства позволяет получить хлорид калия высокого качества из солевых отходов магниевого производства и с высокой степенью извлечения хлорида калия до 99,5-99,7%, что позволяет снизить количество отходов, сбрасываемых в отвал, и использовать полученный химически чистый хлорид калия в фармацевтической промышленности и в аналитической химии.