способ получения искусственного технического бишофита

Формула изобретения

Способ получения хлористого магния, включающий взаимодействие соляной кислоты с карбонатом магния, отличающийся тем, что в качестве соляной кислоты используют абгазную соляную кислоту, реакцию проводят при температуре 40-90°С и постоянном перемешивании реакционной смеси, а соотношение абгазной соляной кислоты и карбоната магния составляет 0,4-0,6:0,4-0,6.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству искусственного технического бишофита для использования в строительстве, при обработке дорожных покрытий, а также в качестве источника металлического магния.

Известны способы получения магния путем переработки технического сырья, в частности из серпентинита [RU 2244044, С25С 3/04, приоритет 16.12.2003 г.]. Способ получения магния из серпентинита включает измельчение отходов, выщелачивание концентрированной соляной кислотой с получением хлормагниевого раствора, разделение раствора и осадка, очистку и концентрирование раствора, загрузку отработанного электролита с получением синтетического карналлита, многостадийное обезвоживание его с получением безводного хлормагниевого сырья для электролиза, электролиз с получением магния, хлора и электролита, конверсию хлора с получением хлорида водорода и направление его на стадии подготовки сырья для электролиза и на получение соляной кислоты, возврат электролита на стадию подготовки сырья для электролиза, причем после очистки и концентрирования хлормагниевый раствор разделяют на две части, одну часть направляют на получение синтетического карналлита, а другую часть обрабатывают раствором кальцинированной соды, разделяют, осадок в виде гидрокарбонатной пасты направляют на очистку и концентрирование хлормагниевого раствора, а маточный раствор - на приготовление товарных продуктов. Известный способ получения магния из серпентинита позволяет снизить затраты на реагенты для очистки хлормагниевого раствора, повысить степень очистки хлорида магния, получить новые виды товарных продуктов. Недостатком способа является сложный технологический цикл производства и, как следствие этого, высокая трудоемкость и себестоимость продукции.

Известен способ комплексной переработки магнийсиликатсодержащего сырья [RU 22585666, C01F 5/06, приоритет 20.07.2005 г.], отличающийся двустадийным выщелачиванием исходного сырья, причем на второй стадии производится декантация, центрифугирование, промывание, сушка, измельчение и классификация продукта. После классификации фракцию, отделенную на этапе центрифугирования, направляют на первую стадию. Достоинством данного способа является замкнутость технологического цикла, который предотвращает образование стоков, не загрязняет атмосферу и является энерго- и ресурсосберегающим. Недостатком является сложность и многоэтапность технологического процесса, который может быть осуществлен только на крупных предприятиях или заводах.

Известен способ производства оксида магния и (или) продуктов его гидратации при производстве огнеупорных материалов [SU 1599304, C01F 5/06, приоритет 09.07.86 г.], который включает обработку обожженного доломита при температуре до 100°С водным раствором, содержащим одно или несколько органических азотсодержащих соединений и соль указанных соединений с такой кислотой, которая способна образовывать растворимую в воде кальциевую соль. Недостатками способа являются обязательное использования доломита в качестве исходного сырья, который является двойным карбонатом магния и кальция, осадок в виде гипса.

Известен способ получения бишофита [RU 2051865, C01F 5/30, 1996 г.] из рассолов обработкой последних известняком с последующим осаждением гидроксида магния и карбонизацией образовавшейся пульпы, осажденный гидроксид магния отделяют от маточного раствора, содержащего хлориды натрия, калия и кальция и вновь распульповывают в маточном растворе с последующей карбонизацией полученной пульпы до остаточного содержания в ней хлорида кальция в растворе до 3,5 г/л, а образовавшийся карбонат кальция отделяют и перерабатывают на негашеную известь и углекислый газ. Способ позволяет использовать рассолы хлоридно-кальциевого типа.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ получения магнезии высокой чистоты, включающий получение как промежуточного продукта безводного хлористого магния [US 3980753, C01F 5/02, C01F 5/10, C01F 5/30 1976 г.] путем взаимодействия карбоната магния с соляной кислотой при перемешивании смеси в реакторе с мешалкой при температуре выше 70°С. Однако данный способ не предназначен для получения технического бишофита, предполагает использование дорогостоящей соляной кислоты, соответствующей ГОСТ 857-95.

Задачей изобретения является разработка способа получения искусственного технического бишофита с использованием отходов производства.

Технический результат при использовании изобретения - получение искусственного технического бишофита, соответствующего ГОСТ, упрощение технологии изготовления, снижение его себестоимости, утилизация отхода производства поливинилхлорида, минеральных калийных удобрений (абгазной соляной кислоты).

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения хлористого магния, включающем взаимодействие соляной кислоты с карбонатом магния, согласно изобретению в качестве соляной кислоты используют абгазную соляную кислоту, реакцию проводят при температуре 40-90°С и постоянном перемешивании реакционной смеси, а соотношение абгазной соляной кислоты и карбоната магния составляет 0,4-0,6:0,4-0,6.

Взаимодействие расчетного количества абгазной соляной кислоты с расчетным количеством карбоната магния производится постепенно при постоянном перемешивании, что обеспечивает вовлечение в реакцию всего объема соляной кислоты, загруженной в реактор.

Температурный режим проведения процесса является существенным, т.к. его соблюдение позволяет получить искусственный технический бишофит, отвечающий требованиям ГОСТ, а также позволяет провести 100%-ную нейтрализацию соляной кислоты, обеспечив тем самым требования экологической безопасности технологического процесса.

При проведении реакции при температуре ниже 40°С компоненты не вступают в реакцию, повышение температуры реакции свыше 90°С приводит к нерациональному расходу энергии.

Заявляемое соотношение (0,4-0,6: 0,4-0,6) соляной кислоты и карбоната магния обеспечивают получение нейтрального продукта.

Искусственный технический бишофит представляет собой 40%-ный водный раствор. Как было указано выше, в качестве исходного продукта может быть использована соляная кислота различной концентрации, т.к. отходы, как правило, имеют ненормированную концентрацию.

При осуществлении предлагаемого способа возможно использование исходных продуктов с различной степенью концентрации, при этом возможна регуляция концентрации конечного продукта от 20%-ного раствора до 100% сухого хлористого магния.

Упрощение технологического процесса осуществляется за счет исключения стадий отделения растворов солей магния, термической обработки.

На фиг.1 представлена технологическая схема производства искусственного технического бишофита заявляемым способом.

Получение бишофита осуществляется путем нейтрализации соляной кислоты (или растворов с содержанием соляной кислоты) карбонатом магния, при постоянном перемешивании в реакторе Р-1 (мешалке) при температуре 40-90°С.

Вакуумными кислотостойкими насосами Н-1, Н-2 соляная кислота закачивается в емкость Е-1 (емкость для приема сырья). Емкость Е-1 снабжена уровнемерными стеклами и уровнемером. Карбонат магния подается шнековым транспортером Ш-1 в дозатор Д-1. Необходимое количество соляной кислоты насосами Н-1 и Н-2 закачивается в реактор Р-1, включается электропривод мешалки. Карбонат магния через загрузочный люк подается в реактор.

Реактор Р-1 представляет собой полый цилиндрический вертикальный аппарат со встроенной мешалкой, снабженной рубашкой для подогрева и охлаждения компонентов реакции, термопарой и уровнемерным стеклом. Процесс нейтрализации соляной кислоты карбонатом магния по времени не регламентирован, так как данный процесс зависит от степени измельченности сырья.

Перемешивание в реакторе производится до полной нейтрализации и получения положительных результатов, то есть получения нейтрального продукта.

После окончания реакции отбирается проба и анализируется на соответствие бишофита требованиям нормативных документов. Полученный готовый продукт из реактора Р-1 центробежными насосами Н-3, Н-4 перекачивается в емкость готовой продукции Е-2.

В процессе реакции нейтрализации выделяется углекислый газ, который собирается в емкость Е-3 для дальнейшего использования.

По предлагаемому способу изготовлены опытные партии технического бишрфита. Бишофит, изготовленный предлагаемым способом отвечает всем требованиям ГОСТ 7759-73 «Магний хлористый технический (бишофит). Технические условия».

Искусственный технический бишофит безопасен для окружающей среды и может применяться для производства искусственного мрамора, цемента Сореля, металлического магния, в качестве добавок к строительным растворам и смесям зимних сортов для ускорения «схватывания» экологический, дышащий, паропроницаемый материал, биостойкий, не боится атмосферных воздействий, огнестойкий, применяется и как антиоблединитель, предотвращающий образование льда при температуре до -350°С. Хлористый магний содержит меньше хлора, чем хлорид кальция и натрия, применяемых в качестве антиобледенителей, и не засолоняет землю, и не разрушает тротуары и проезжую часть. Стоимость содержания дорог с применением бишофита в 3÷5 раз меньше, чем при использовании других веществ. Используется при перевозке смерзающихся сыпучих грузов в зимнее время, для борьбы с пожарами в качестве замедлителя горения, для пропитки древесины, для придания ей огнестойкости, как пылеподавитель и при закачивании в нефтяные скважины как утяжелительный раствор.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления технического бишофита имеет следующие преимущества: получение готового продукта, отвечающего требованиям ГОСТ, упрощенная технология изготовления, отвечающая требованиям экологической безопасности технологического процесса, расширение сферы применения готового продукта.