Спосіб одержання штучного карналіту

Винахід відноситься до способу одержання штучного карналіту і може бути використаний в виробництві металічного магнію. Відомий спосіб одержання штучного карналіту із концентрованих хлормагнієвих розчинів шляхом змішування їх з суспензією хлориду калію з концентрацією хлориду калію в ній 7-8 мас. %, попередньо нагрітою до температури 75-85°С, яка подається на охолодження і кристалізацію з послідуючим відділенням карналіту фільтрацією, і поверненням маточних розчинів в процес [1]. Недоліком указанного способу є те, що при концентруванні хлормагнієвих розчинів проходить виділення хлору і хлористого водню за рахунок гідролізу хлориду магнію, а охолодження суміші зразу після змішування цих розчинів з суспензією хлориду калію зменшує степінь конверсії хлоридів калію 1 магнію. Найбільш близьким до винаходу по технічній суті 1 досягнутому результату є спосіб одержання штучного карналіту, який включає змішування хлормагнієвого розчину з суспензією хлориду калію до концентрації хлориду магнію 20,4-20,8 мас. % з послідуючим нагріванням до 85-95°С, а випарювання ведуть до концентрації хлориду магнію 23,0-24,1 мас. % [2]. Недоліком прототипу є те, що: - при випарюванні до концентрації МgСl2 більше 23,0 мас. % маса твердої фази збільшується до р:т 0,4 і менше, процес випарювання проходить з виділенням бішофіту, який погіршує якість карналіту. крім того, зменшуються експлуатаційні показники роботі обладнання і комунікацій; - розчинення хлориду калію в хлормагнієвому розчині перед випарюванням вимагає додаткових енергозатрат, так як проводиться повне розчинення твердої фази; - процес випарювання супроводжується гідролізом хлориду магнію з утворенням хлору 1 хлористого водню, що веде до забруднення навколишнього середовища. Задачею винаходу є удосконалення способу одержання штучного карналіту для збільшення степені конверсії хлориду магнію і ліквідація газових викидів в атмосферу при одержанні карналіту. Поставлена задача досягається тим, що в способі одержання штучного карналіту, який включає змішування хлормагнієвого розчину з суспензію хлориду калію, нагрівання і випарювання одержаної маси з послідуючнм охолодженням, фільтрацією продукту і поверненням маточних розчинів на стадію змішуванні вихідних реагентів, в ви хідну суміш додатково зводять відпрацьований електроліт при масовому співвідношенні компонентів хлормагнієвий розчин: хлорид калію і відпрацьований електроліт рівним 1:(0,10-0,08) : (0,09-0,07) відповідно, після чого ведуть випарювання до концентрації хлориду магнію 21,5-23,0 мас. % в двокорпусному вакуум-випарному апараті при температурі 110-90°С а першому корпусі апарату і 66-60°С - в другому. Оптимальна величина співвідношення хлоридів калію і магнію в карналіті повинна бути рівною 0,85-0,91. Хлорид магнію поступає з хлормагнієвим розчином, масова доля хлориду калію в цьому розчині не забезпечує його розрахункову масу. Недостатню масу хлориду калію вводять на конверсію в вигляді технічного хлористого калію, f відпрацьованого електроліту. Маса електроліту, який вводиться на конверсію, впливає як на електрохімічні властивості карналіту, так і на техніко-економічні показники процесу при його подальшій переробці. Лабораторними і дослідно-промисловими випробуваннями встановлено, що оптимальне співвідношення хлормагнієвий розчин:хлористий калій:відпрацьований електроліт повинно знаходитися в масовій залежності 1:(0,1-0,08):(0,09-0.07), В таблиці 1 приводяться порівняльні дані, які підтверджують необхідність вибраних співвідношень. Як видно з таблиці і при збільшенні долі відпрацьованого електроліту більше 0,09 в штучному карналіті збільшується масова доля хлориду кальцію, що знижує якість готового продукту, а при зниженні його розходу до 0,06 співвідношення КСl:МgСl2 менше оптимального, збільшення цього співвідношення додатковим введенням технічного хлористого калію збільшить економічні затрати на виробництво карналіту І кількість відходів виробництва у вигляді відпрацьованого електроліту. Збільшення розходу хлористого калію до 0,11 зменшує масову долю основної речовини в карналіті, що збільшує гр узопотоки, вимагає збільшення потужності обладнання, тобто збільшує економічні затрати на виробництво карналіту без помітного покращення його фізико-хімічних властивостей. Зменшення долі хлористого калію менше 0,08 приводить до збільшення вмісту хлориду калію і зменшення оптимального співвідношення КСl/МgСl2, що обумовлює збільшення гідролізу хлориду магнію. При проведенні одночасно конверсії s концентрування розчину зменшується процес гідролізу хлориду магнію, так як наявність вільного хлориду калію в системі при випарці калійно-магнієвої суспензії обумовлює виділення хлориду магнію в тверду фазу у вигляді карналіту, а не бішофіту. Калійно-магнієву суспензію випарюють спочатку в першому корпусі вакуум-випарного апарату при 90-110°С, а більш концентровану - в другому корпусі при температурі 66-60°С. По прототипу на стадії концентрування хлормагнієвого розчину використовують випарні апарати зануреного горіння. Досвід експлуатації даних апаратів показує, що випарювання в них хлормагнієвих розчинів супроводжується гідролізом хлориду магнію з утворенням газоподібних продуктів -хлору, хлористого водню. По запропонованому способу газові викиди відсутні, так як випарюють калійно-магнієву суспензію і цей процес проводять в вакуум-випарних апаратах. Температурний діапазон при випарюванні калійно-магнієвої суспензії в вакуум-випарних апаратах обумовлюється технологічними, технічними і економічними показниками. Нижче наведені дані по зміні степені конверсії хлориду магнію в карналіт в залежності від температури випарювання калійно-магнієвої суспензії в першому корпусі вакуум-випарного апарату: Температура, °С 111 110 100 90 89 Ступінь конверсії, % 99 99 97 95 90 Як видно з приведених даних, при температурі більше 110°С в першому корпусі ступінь конверсії хлориду магнію не збільшується при збільшенні енергозатрат; менше 90°С - знижується ступінь конверсії, технічні і технологічні показники роботи обладнання при використанні вторинної пари. Випарювання калійно-магнієвої суспензії в другому корпусі вакуум-випарного апарату здійснується вторинним паром першого корпусу і температурний режим там обумовлюється режимом роботи першого корпусу. Випарювання в другому корпусі при 66-60°С забезпечує покращення техніко-економічних показників процесу одержання карналіту, так як кристалізація його проходить Із зниженням температури калійномагнієвої суспензії до 35-40°С. Промисловими випробуваннями на карналітовій фабриці концерну "Хлорвініл" встановлено, що інтервал масової долі хлориду магнію в випареній калійно-магнієвій суспензії находиться в границі 21,5-23,0%. В таблиці 2 приводяться порівняльні дані, які підтверджують необхідність вибраної концентрації масової долі хлориду магнію в випареній суспензії. Як видно з приведених даних, при випарюванні калійно-магнієвої суспензії до масової долі хлориду магнію менше 21,5% значно знижується степінь конверсії і при цьому збільшується маса маточних розчинів; які циркулюють в системі. При випарюванні цієї Суспензії до масової долі більше 23,0% маса твердої фази збільшується до р:т рівного 0,4 і менше, процес випарювання супроводжується виділенням бішофіту, крім того значно знижуються експлуатаційні показники роботи обладнання і комунікацій. Для здійснення запропонованого способу одержання штучного карналіту процес ведуть по слідуючій технологічній схемі. Відстояний в буферних ємностях хлормагнієвий розчин подається в конверсійний бак, куди подають також суспензії хлориду калію 1 відпрацьованого електроліту в співвідношенні 1:(0,100,08):(0,09-0,07). Цю калійно-магнієву суспензію підігрівають і подають на двокорпусну вакуум-випарну установку, де при температурі 110-90°С в першому корпусі і 66-60°С - в другому випарюють до концентрації хлориду магнію 21,5-23,0 мас. %. Випарену суспензію охолоджують до 35-40°С, відстоюють, фільтрують і одержують штучний карналіт. Ма точний карналітовий розчин частково подають на приготування суспензій хлориду калію і відпрацьованого електроліту, а решту повертають в процес. Запропонований спосіб одержання штучного карналіту дозволяє збільшити степінь конверсії хлориду магнію в карналіт до 96-99% і ліквідувати, шкідливі викиди хлору і хлористого водню в атмосферу. При цьому одержують якісний штучний карналіт. Приклад 1. Беруть 920 кг хлормагнієвого розчину і змішують з 80 кг карналітового маточного розчину; 100 кг хлористого калію і 70 кг відпрацьованого електроліту. Хлорид калію і відпрацьований електроліт подають у вигляді суспензії, які готують на карналітовому маточному розчині. Одержують 1340 кг калійно-магнієвої суспензії з масовою долею хлориду магнію 17,5% і випарюють у вакуум-випарних апаратах при температурі 110°С в першому корпусі і 66°С - в другому корпусі до масової долі хлориду магнію 21%. Випарену калійномагнієву суспензію охолоджують до 40°С, фільтрують І одержують 756 кг штучного карналіту. Степінь конверсії хлориду магнію в штучний карналіт складає 94,0%. Приклад 2. Спосіб здійснюється по прикладу 1, але калійно-магнієву суспензію випарюють до масової долі хлориду магнію 21,5% і після охолодження і фільтрації одержують 772 кг штучного карналіту. Степінь конверсії хлориду магнію в штучний карналіт складає 96,8%. Приклад 3. Спосіб здійснюється по прикладу 1, але калійно-магнієву суспензію випарюють до масової долі хлориду магнію 22,2% і після охолодження і фільтрації одержують 785 кг штучного карналіту. Степінь конверсії хлориду магнію в штучний карналіт складає 97,5%. Приклад 4. Спосіб здійснюється по прикладу 1, але калійно-магнієву суспензію випарюють до масової долі хлориду магнію 23,0% і після охолодження і фільтрації одержують 791 кг штучного карналіту. Степінь конверсії хлориду магнію в штучний карналіт складає 99,1 %. Приклад 5. Спосіб здійснюється по прикладу 1, але калійно-магнієву суспензію випарюють до масової долі хлориду магнію 23,5% і після охолодження і фільтрації одержують 793 кг штучного карналіту. Степінь конверсії хлориду магнію в штучний карналіт складає 98,8%.