способ переработки магнийсодержащих твердых отходов

Формула изобретения

1. Способ утилизации магнийсодержащих твердых отходов, включающий измельчение твердых магнийсодержащих отходов, отличающийся тем, что обработке подвергают отходы, содержащие не более 1 мас.% влаги и не менее 14 мас.% магния в пересчете на элементарный магний, в шаровых мельницах до получения размера частиц не свыше 200 мкм с получением магнезиального вяжущего.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при переработке карналлитового шлама измельчение проводят в течение не более 1 дня после извлечения шлама из хлоратора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии и химической технологии переработки неорганических веществ и может быть использовано на предприятиях переработки магнийсодержащих руд, в частности переработке магнийсодержащих отходов производства, предпочтительно в виде твердых магнийсодержащих шламов.

Изобретение может быть использовано, в частности, для переработки различных твердых отходов производства таких магнийсодержащих минералов, как магнезит, доломит, карналлит, бишофит, каинит, оливин, кизерит, брусит, а также бедных руд, содержащих указанные минералы. При реализации способа желательно использовать исходное сырье (твердые отходы или бедные руды), содержащее не менее 14% магния (в пересчете на элемент магний), причем предпочтительно использовать сырье, содержащее магний в виде оксида и/или водорастворимых солей. В частности, переработке подлежат сбросные шламы, в частности карналлитовые шламы, серпентинитовые отвалы, отходы переработки магнезита, отвальные шлаки, кеки и т.д.

Известен (RU, заявка 2003105081/15) способ переработки магнийсодержащих отходов. Согласно известному способу осуществляют измельчение исходного сырья, вскрытие отходов, разделение фаз, выделение целевых продуктов, при этом в качестве исходного сырья используют шламы карналлитовых хлораторов, при этом вскрытие осуществляют путем взаимодействия шламов 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 следует признать непригодность его к переработке шламов карналлитового хлоратора, содержащих 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.

Известен также (RU, патент 2291107) 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, причем 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.

Недостатком известного способа следует признать его технологическую сложность.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного технического решения, состоит в создании простой технологии переработки твердых отходов, содержащих магний.

Технический результат, получаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в улучшении экологической обстановки вблизи промышленных предприятий, перерабатывающих магнийсодержащее сырье, при одновременном получении магнезиального вяжущего.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать измельчение твердого магнийсодержащего сырья, представляющего собой отходы переработки магнийсодержащих минералов или бедные магниевые руды, содержащего не более 1 мас.% влаги и не менее 14 мас.% магния в пересчете на элементарный магний, в шаровых мельницах до получения частиц размером не свыше 200 мкм, при этом измельчение проводят в течение не более 1 дня после извлечения шлама из хлоратора. Измельченный материал предпочтительно помещают в тару, изолирующую его от окружающей среды (полиэтиленовые мешки, Крафт-мешки), и помещают на хранение. Однако измельченный материал (магнезиальное связующее типа цемента Сореля) может быть сразу использован для производства строительных материалов или осуществления строительных работ. При необходимости из исходного магнийсодержащего сырья удаляют излишнюю влагу.

При содержании влаги свыше 1 мас.% происходит соединение водорастворимой соли магния и оксида магния с образованием соединений типа цемента Сореля. При содержании магния менее чем 14 мас.% получаемое магнезиальное вяжущее не обеспечивает надежного качество строительных материалов, а также не обеспечивает прочности строительных элементов, в состав которых входит полученное вяжущее. При измельчении магнийсодержащих отходов с получением частиц размерами свыше 200 мкм получаемое магнезиальное вяжущее не обеспечивает надежного качества строительных элементов, а также не обеспечивает прочности строительных элементов, в состав которых входит полученное вяжущее. Использование отходов металлургического или химического производства (в частности, шламов), пролежавших в отвалах свыше 1 дня, невозможно, поскольку активировать механическим измельчением магниевые соединения уже невозможно из-за того, что при влажности окружающей среды 60-70% и более обезвоженные в процессе производства с получением указанных отходов водорастворимые соли магния, содержащиеся в шламе, в присутствии влаги начинают активно вступать в реакцию с оксидом магния. При этом поверхность отвала становится рыхлой на глубину 10-15 см. Тем самым количество водорастворимых солей магния и оксида магния резко уменьшается и использование шлама в качестве связующего становится проблематичным.

При дисперсности измельченных отходов в пределах 50-200 мкм композитная смесь работает в интервале соотношений основных компонентов, участвующих в образовании магнезиальных цементов, с получением магнезиального цемента, начало схватывания которого происходит не ранее чем через 25 минут, а окончание схватывания не позднее 5,5 часов при массовой доле влаги не более 1 мас.%.

В дальнейшем сущность разработанного технического решения будет раскрыто с использованием примеров реализации.

Пример 1. Для получения магнезиального вяжущего, применяемого в технологии теплой штукатурки, карналлитовый шлам, содержащий 1 мас.% влаги и 14,5 мас.% магния в пересчете на элементарный магний, измельчили в шаровых мельницах с металлическими шарами до получения размера частиц не свыше 170 мкм, при этом измельчение провели в течение 12 часов после извлечения шлама из хлоратора. Далее к 100 кг измельченного шлама добавили 15 кг каустического магнезита, перемешали в течение 5 мин, добавили опилки лиственных пород деревьев в количестве 0,4 кг опилок на 1 кг смеси, залили водой в количестве 0,5 кг воды на 1 кг смеси, перемешали в течение 2-3 мин, выдержали смесь в течение 2 мин и повторно размешали.

Полученная штукатурная смесь должна быть использована в течение не свыше 100 минут.

Пример 2. Для получения магнезиального вяжущего, применяемого в технологии шламовой гидроизоляции, серпентинитовые отвалы, содержащие 0,8 мас.% влаги и 16,7 мас.% магния в пересчете на элементарный магний, измельчили в шаровых мельницах с металлическими шарами до получения размера частиц не свыше 150 мкм. Далее к 100 кг измельченного серпентинитового отвала добавили 40 кг карнолитового шлама, перемешали в течение 6 мин, добавили опилки хвойных пород деревьев со средним размером частиц до 3 мм в количестве 25 кг, перемешали в течении 3 мин, залили водой в количестве 0,4-0,5 кг воды на 1 кг смеси, перемешали в течение 3-5 мин до образования сметанообразной массы, которую использовали в качестве гидроизоляции.

Пример 3. Для получения магнезиального вяжущего, применяемого в технологии теплого шламового пола, карналлитовый шлам, содержащий 0,7 мас.% влаги и 19,5 мас.% магния в пересчете на элементарный магний, измельчили в шаровых мельницах с металлическими шарами до получения размера частиц не свыше 200 мкм, при этом измельчение провели в течение 10 часов после извлечения шлама из хлоратора. Далее к 100 кг измельченного шлама добавили 14 кг каустического магнезита, перемешали в течение 5 мин, добавили опилки хвойных пород деревьев со средним размером частиц до 3 мм в количестве 30 кг и кусковые древесные отходы со средним размером до 35 мм в количестве 17 кг, перемешали в течение 3 мин и затворили водой в количестве 0,5 кг воды на 1 кг смеси, перемешали в течение 3-5 мин.

Полученный состав разложили на подготовленное основание пола.

Использование разработанного способа позволяет улучшить экологическую обстановку вблизи промышленных предприятий, перерабатывающих магнийсодержащее сырье, при одновременном получении магнезиального вяжущего.