Спосіб одержання штучного карналіту

Спосіб одержання штучного карналіту, який включає змішування хлормагнієвого розчину з су 20237 кінцевій температурі 45-70°С забезпечує максимальний вміст хлориду калію в цьому розчині. З порівняльних даних табл. 1 слідує, що при температурі нижче 40°С значно зменшується, вміст хлориду калію в хлормагнієвому розчині, а при температурі вище 70°С, як показала практика експлуатації випарної установки, спостерігається зниження ефективності роботи випарних апаратів і значне збільшення витрат тепла в навколишнє середовище без збільшення вмісту хлориду калію в розчині. При концентрації хлориду магнію в хлормагнієвому розчині менше 18,5 мac. % збільшується вміст хлориду натрію в цьому розчині, що негативно впливає на якість штучного карналіту, при концентрації хлориду магнію більше 20,5 мас. % значно знижується вміст хлориду калію в розчині. Таблиця 1 Залежність хлоридів натрію в хлормагнієвому розчині від температури і вмісту хлориду магнію в ньому № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 № прикладів 19 20 3 2 22 1 2 4 5 Температура розчину, °С Температура навколишнього середовища 40 45 50 60 70 75 60 60 60 60 60 60 Діапазони концентрацій хлориду калію в калійно-магнієвій суспензії і суми хлоридів магнію і кальцію в випареній калійно-магнієвій суспензії обумовлені технологічними, технічними, економічними показниками і одержані під час промислових випробувань в літній і зимовий періоди. Даними табл. 2 показано, що при випарюванні калійно-магнієвої суспензії с концентрацією в ній хлориду калію в межах 8,5-10,0 мас. % до вмісту суми хлоридів магнію і кальцію 28,5-30,0 мас. % Вміст солей в хлормагнієвому розчині, мас. % MgCl2 HCl NaCl За прототипом Не менше 21% 2-4 2-3 19,5 5,9 3,8 19,5 6,5 3,9 19,5 7,5 3,9 19,5 8,0 3,9 19,5 9,0 3,9 19,5 9,0 4,0 18,0 6,0 5,4 18,5 6,4 4,1 19,0 7,2 3,9 20,0 8,2 3,8 20,5 7,9 3,7 21,0 5,7 3,5 одержують карналіт необхідної якості по вмісту хлориду магнію і з оптимальним співвідношенням хлориду калію до хлориду магнію (хлоридів калію і магнію). Оптимальне співвідношення хлориду калію до хлориду магнію в штучному карналіті має бути 0,85-0,91 - це забезпечує максимальний вихід по струму металічного магнію, який одержують з обезводненого карналіту [3]. Таблиця 2 Залежність вмісту хлориду магнію, співвідношення KCl:MgCl2,в штучному карналіті від вмісту KCl в калійно-магнієвій суспензії і суми MgCl2 и СaCl2 в випареній суспензії № п/п № прикладів Вміст KCl в калійномагнієвій суспензії, мас. % За прототипом Дані відсутні 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Вміст MgCl2+CaCl2 в випареній суспензії, мас. % Не нижче Дані відсутні Технічне рішення, яке пропонується 8,0 29,0 8,5 20,0 9,0 29,0 9,5 29,0 10,0 29,0 10,5 29,0 9,5 28,0 9,5 28,5 9,5 29,5 9,5 30,0 9,5 30,5 8,0 28,0 10,5 30,5 2 Штучний карналіт СпіввідноВміст MgCl2, шення мас. % KCl:MgCl2 28,0 0,86-0,91 29,4 29,2 28,9 28,8 28,6 28,3 27,1 28,0 29,5 29,8 31,2 27,3 30,8 0,80 0,86 0,88 0,89 0,91 1,04 1,12 0,91 0,87 0,85 0,79 0,83 0,97 20237 лійно-магнієвій суспензії 8,5-10,0 мас. %. Калійномагнієву суспензію, в якій підтримують температуру 85-85°С, за допомогою підігрівачів подають на двокорпусну вакуум-випарну установку, де її випарюють до вмісту суми хлоридів магнію і кальцію 28,5-30,0 мас. %. Випарену калійно-магнієву суспензію охолоджують до 35-40°С, розділяють тверду і рідку фази на згущувачі, частину рідкої фази використовують для приготування суспензії відпрацьованого електроліту, а з твердої фази одержують вологий штучний карналіт і фільтрат. Штучний карналіт подають на подальшу переробку, а фільтрат разом з надлишковим карналітовим маточним розчином повертають в процес для одержання хлормагнієвого розчину. Запропонований спосіб гарантує одержання якісного штучного карналіту на діючому технологічному обладнанні згідно з технологічною схемою, яка викладена вище. Використання запропонованого способу одержання штучного карналіту, порівняно з прототипом, дає такі переваги: дозволяє замінити технічний хлорид калію хлоридом калію розчинів, з яких одержують хлормагнієвий розчин; використати тепло хлормагнієвого розчину після концентрування обезсульфаченого розчину; зменшити масу відходів і витрат на їх складування. Приклади, які підтверджують можливість реалізації способу одержання штучного карналіту згідно з винаходом Приклад 1 Обезсульфачений розчин з вмістом хлориду магнію 14,0 мас. % випарюють при температурі 105-75°С до вмісту хлориду магнію в рідкій фазі 18,0 мас. %. Випарений розчин відстоюють і декантують хлормагнієвий розчин з температурою 60°С. До 100 кг хлормагнієвого розчину з вмістом хлориду калію 6,0 мас. % додають 85 кг карналітового маточного розчину і 8,0 кг відпрацьованого електроліту. Одержану калійно-магнієву суспензію з вмістом хлориду калію 8,3 мас. % підігрівають і вмішують при 90°С протягом години, після чого випарюють при температурі 110-55°С до вмісту суми хлоридів магнію і кальцію 29,0 мас. %. Випарену калійно-магнієву суспензію охолоджують до 40°С, відфільтровують і одержують 42,3 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 29,3 мас. % і співвідношенням хлориду магнію і хлориду калію 0,83. Карналітовий маточний розчин розділяють: 85 кг повертають в конверсійний бак разом з відпрацьованим електролітом, а решту - на стадію обезсульфачення. Приклад 2 Спосіб здійснюють за прикладом 1, але обезсульфачений розчин випарюють до вмісту хлориду магнію в хлормагнієвому розчині 18,5 мас. % при цьому вміст хлориду калію в ньому 6,4 мас. %. Калійно-магнієву суспензію з змістом хлориду калію 8,5 мас. % випарюють, охолоджують і після фільтрації одержують 42,5 кг штучного карналіту з вмістом хлориду-магнію 29,2 мас. % і співвідношенням КСl:MgCl2 – 0,85. Випарювання калійно-магнієвої суспензії з вмістом хлориду калію менше 8,5 мас. % або понад 10,0 мас. % не дає можливості одержати штучний карналіт з оптимальним вмістом хлориду калію (співвідношення КСl:МgСl2). Збільшення вмісту суми хлоридів магнію і кальцію в випареній суспензії понад 30,0 мас. % призводить до підвищення вмісту хлориду магнію в карналіті, що свідчить про наявність бішофіту в продукті, який погіршує екологічні і економічні показники подальшої його переробки, а також збільшенню витрат теплоносіїв. Якщо при випарюванні калійно-магнієвої суспензії cyмa хлоридів магнію і кальцію менше 28,5 мас. %, то штучний карналіт одержують бракований по вмісту хлориду магнію. Випарювання калійно-магнієвої суспензії з вмістом хлориду калію менше 8,5 мас. % до концентрації суми хлоридів магнію і кальцію у випареній суспензії менше 28,5 мас. % веде до одержання бракованого штучного карналіту як по вмісту хлориду магнію, так і по співвідношенню КCl:MgCl2 в ньому. При збільшенні вмісту хлориду калію понад 10,0 мас. % і глибокому випарюванні до суми хлоридів магнію і кальцію більше 30,0 мас. % значно погіршується експлуатаційні якості випареної калійно-магнієвої суспензії - утворюється дрібнокристалічний продукт, який практично не відділяється від рідкої фази відстоюванням і фільтруванням. Порівняльний аналіз рішення за винаходом з прототипом показує, що спосіб за винаходом відрізняється від відомого тим, що на стадію змішування подають хлормагнієвий розчин з концентрацією хлориду магнію 18,5-20,5 мас. % і температурою 45-70°С, а відпрацьований електроліт - до концентрації хлориду калію в калійно-магнієвій суспензії 8,5-10,0 мас. %, після чого ведуть випарювання до концентрації суми хлоридів магнію і кальцію 28,5-30,0 мас. %. Відоме технічне рішення [1], в якому змішують хлормагнієвий розчин з суспензією хлориду калію до концентрації хлориду магнію 20,4-20,8 мас. % з послідуючим підігрівом до 85-90°С і випарюванням до концентрації хлориду магнію 23,0-24,0 мас. %. Відомо і змішування хлормагнєвого розчину з суспензією хлориду калію і відпрацьованого електроліту, підігрів, випарювання калійно-магнієвої суспензії до концентрації хлориду магнію 21,5-23,0 мас. % з послідуючим охолодженням, фільтрацією і поверненням маточного розчину на стадію змішування вихідних реагентів [2]. Але відомі способи потребують використання привізного технічного хлориду калію. Запропонований спосіб реалізується з використанням хлориду калію, що входить до складу обезсульфаченого розчину, а також тепла, яке має розчин після випарювання. Для одержання штучного карналіту згідно з запропонованим способом, обезсульфачений розчин випарюють в двокорпусній вакуум-випарній установці при температурі 105-75°С до вмісту хлориду магнію в рідкій фазі 18,5-20,5 мас. % і відділяють тверду фазу на згущувачі. Рідку фазу з температурою 45-70°С подають в конверсний бак, куди поступає суспензія відпрацьованого електроліту, яку готують на карналітовому маточному розчині. Кількість відпрацьованого електроліту повинна забезпечити касову долю хлориду калію в ка 3 20237 Приклад 3 Спосіб здійснюють за прикладом 1, але обезсульфачений розчин випарюють до вмісту хлориду магнію в хлормагнієвому розчині 19,5 мас. %, при цьому вміст хлориду калію в ньому 8,0 мас. %. Калійно-магнієву суспензію з вмістом хлориду калію 9,2 мас. % випарюють, охолоджують і після фільтрації одержують 42,6 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 29,1 мас. % і співвідношенням КСl:MgCl2 - 0,91. Приклад 4 Спосіб здійснюють за прикладом 1, але обезсульфачений розчин випарюють до вмісту хлориду магнію в хлормагнієвому розчині 20,5 мас. %, при цьому вміст хлориду калію в ньому 7,3 мас. %. Калійно-магнієву суспензію з вмістом хлориду калію 9,0 мас. % випарюють, охолоджують і після фільтрації одержують 42,6 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 29,4 мас. % і співвідношенням КСl:MgCl2 -0,88. Приклад 5 Спосіб здійснюють за прикладом 1, але обезсульфачений розчин випарюють до вмісту хлориду магнію в хлормагнієвому розчині 21,0 мас. %, при цьому вміст хлориду калію в ньому 5,7 мас. %. Калійно-магнієву суспензію з вмістом хлориду калію 8,0 мас. %, випарюють, охолоджують і після фільтрації одержують 41,0 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 28,0 мас. % і співвідношенням КСl:MgCl2 - 0,81. Приклад 6 Обезсульфачений розчин з вмістом хлориду магнію 14,0 мас. % випарюють при температурі 105-75°С до вмісту хлориду магнію в рідкій фазі 19,0 мас. %. Випарений розчин відстоюють і деканують хлормгнієвий розчин з температурою 70°С і вмістом хлориду калію 9,0 мас. %. До 100 кг хлормагнієвого розчину додають 85 кг карналітового маточного розчину і 5,0 кг відпрацьованого електроліту. Одержану калійно-магнієву суспензію з вмістом хлориду калію 8,0 мас. % підігрівають, вимішують при 90°С протягом години, після чого випарюють при температурі 110-65°С до вмісту суми хлоридів магнію і кальцію 29,0 мас. %. Випарену калійно-магнієву суспензію охолоджують до 40°С відфільтровують і одержують 42,1 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 29,4 мас. % і співвідношенням КСl:MgCl2 - 0,80. Далі по прикладу 1. Приклад 7 Спосіб здійснюють за прикладом 6, але на конверсію додають 6,5 кг відпрацьованого електроліту із калійно-магнієвої суспензії, з вмістом хлориду калію 8,5 мас. %, після випарювання, охолодження і фільтрації одержують 42,5 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 29,2 мас. % і співвідношенням KCl:MgCl2 – 0,86. Приклад 8 Спосіб здійснюють за прикладом 6, але на конверсію додають 8,0 кг відпрацьованого електроліту із калійно-магнієвої суспензії, хлориду калію 9,5 мас. %, після випарювання, охолодження і фільтрації одержують 42,8 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 28,9 мас. % і співвідношенням КСl:МgСІ2 - 0,88. Приклад 9 Спосіб здійснюють за прикладом 6, але на конверсію подають 9,6 кг відпрацьованого електроліту із калійно-магнієвої суспензії, з вмістом хлориду магнію 28,8 мас. % і співвідношенням КСl:MgСІ2 - 0,89. Приклад 10 Спосіб здійснюють за прикладом 6, але на конверсію додають 11,4 кг відпрацьованого електроліту із калійно-магнієвої суспензії, з вмістом хлориду калію 10,0 мас. %, після випарювання, охолодження і фільтрації одержують 43,1 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 28,6 мас. % і співвідношенням КСl:MgCl2 - 0,91. Приклад 11 Спосіб здійснюють за прикладом 6, але на конверсію додають 13,3 кг відпрацьованого електроліту із калійно-магнієвої суспензії з вмістом хлориду калію 10,5 мас. %, після випарювання, охолодження і фільтрації одержують 43,2 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 28,3 % мас. % співвідношення КСl:MgCІ2 - 1,04. Приклад 12 Спосіб здійснюють за прикладом 6, але на конверсію додасть 9,6 кг відпрацьованого електроліту. Одержану калійно-магнієву суспензію з вмістом хлориду калію 9,5 мас. % випарюють до вмісту суми хлоридів магній і кальцію 28,0 мас. %, після охолодження її фільтрують і одержують 41,4 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 27,1 мас. % і співвідношенням KCl:MgCl2 - 1,12. Приклад 13 Спосіб здійснюють за прикладом 12, але калійно-магнієву суспензію випарюють до вмісту суми хлоридів магнію і кальцію 29,5 мас. % і одержують 43,4 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 29,5 мас. % і співвідношенням КСl:MgCІ2 - 0,87. Приклад 14 Спосіб здійснюють за прикладом 12, але калійно-магнієву суспензію випарюють до вмісту суми хлоридів магнію і кальцій 29,5 мас. % і одержують 43,4 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 29,5 мас. % і співвідношенням КС1:MgCl2 – 0,87. Приклад 15 Спосіб здійснюють за прикладом 12, але калійно-магнієву суспензію випарюють до вмісту суми хлоридів магнію і кальцію 30,0 мас. % і одержують 43,7 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 29,8 мас. % і співвідношенням КСl:MgCl2 - 0,85. Приклад 16 Спосіб здійснюють за прикладом 12, але калійно-магнієву суспензію випарюють до вмісту суми хлоридів магнію і кальцію 30,5 мас. % і одержують 44,0 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 31,2 мас. % і співвідношенням КСl:MgCl2 - 0,79. Приклад 17 Спосіб здійснюють за прикладом 1, але на конверсію подають 5,0 кг відпрацьованого електроліту, а калійно-магнієву суспензію з вмістом хлориду калію 8,0 мас. % випарюють до вмісту суми хлоридів магнію і кальцію 28,0 мас. %, після охолодження і фільтрації одержують 41,0 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 27,3 мас. % і співвідношенням КСl:MgCl2 - 0,83. 4 20237 Приклад 18 Спосіб здійснюють за прикладом 1, але на конверсію додають 13,3 кг відпрацьованого електроліту, а калійно-магнієву суспензію з вмістом хлориду калію 10,5 мас. % випарюють до вмісту суми хлориду магнію і кальцію 30,5 мас. %, після охолодження і фільтрації одержують 44,2 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 30,6 мас. % і співвідношенням КСl:MgCl2 - 0,97. Приклад 19 Спосіб здійснювати за прикладом 3, але випарений розчин відстоюють і декантують при температурі 40°С, при цьому вміст хлориду калію в ньому 5,9 мас. %. Калійно-магнієву суспензію з вмістом хлориду калію 8,2 мас. % випарюють, охолоджють і після фільтрації одержують 40,3 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 22,4 мас. % і співвідношенням КСl:MgCl2 - 0,82. Приклад 20 Спосіб здійснюють за прикладом 3, але випарений розчин відстоюють і декантують при температурі 45°С при цьому вміст хлориду калію в ньому 6,5 мас. % калійно-магнієву суспензію з вмістом хлориду калію 8,5 мас. % випарюють, охолоджують і після фільтрації одержують 42,0 кг штуч ного карналіту з вмістом хлориду магнію 29,3 мас. % і співвідношенням КСl: MgСІ2 - 0,85. Приклад 21 Спосіб здійснюють за прикладом 3, але випареній розчин відстоюють і декантують при температурі 70°С, при цьому вміст хлориду калію в ньому 9,0 мас. %. Калійно-магнієву суспензію з вмістом хлориду калію 10,0 мас. % випарюють, охолоджують і після фільтрації одержують 42,8 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 28,9 мас. % і співвідношенням КСl: MgСІ2-0,91. Приклад 22 Спосіб здійснювати за прикладом 3, але випарений розчин відстоюють і декантують при температурі 75°С при цьому вміст хлориду калію в ньому 9,0 мас. % Калійно-магнієву суспензію з вмістом хлориду калію 10,0 мас. % випарюють, охолоджують і після фільтрації одержують 42,8 кг штучного карналіту з вмістом хлориду магнію 28,7 мас. % і співвідношенням КСl:MgCl2 – 0,91. Джерела інформації 1. Авторське свідоцтво № 1081957 С013/04, С015/30. 2. Патент України № 5686 С015/30 – прототип. 3. Патент України № 2776 С25С3/04, С25В1/26. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5