Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАРНАЛЛИТА

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам получения хлормагниевого сырья для производства магния и хлора электролизом.

Известны способы получения магния и хлора, где в качестве сырья используют растворы хлорида магния, получаемые, например, солянокислотным выщелачиванием серпентинита.

Недостатками данных способов являются значительные энергозатраты и сложное аппаратурно-технологическое оформление, что определяется высокой степенью гидролиза при переработке раствора хлорида магния и его гидратов на безводный хлорид магния, являющегося сырьем для питания электролизеров.

Степень гидролиза при обезвоживании 2-4-водного хлорида магния в ˜10 раз выше чем 6-водного карналлита. Это обстоятельство и предопределило развитие альтернативных способов переработки растворов хлорида магния на карналлитовое сырье.

Известен способ получения обогащенного природного карналлита /Стрелец Х.Л., Тайц А.Ю., Гуляницкий Б.С. Металлургия магния. М.: Металлургия, 1960. С.56-59/ из карналлитовой породы и раствора, содержащего хлорид магния - это классический способ получения карналлита, используемый на российских предприятиях. Сущность этого способа заключается в следующем. Извлеченная подземным способом дробленая карналлитовая порода и горячий маточный раствор, содержащий 32-33% MgCl₂, поступают на растворение, где перемешиваются при нагревании. Хлориды магния и калия переходят в раствор, примеси в осадок. После отделения примесей раствор охлаждают с выделением кристаллов карналлита KCl·MgCl₂·6Н₂О. Пульпу фильтруют с разделением карналлита и маточного раствора, который возвращают в процесс.

К недостаткам способа относятся относительная сложность производства, большие потери хлорида магния при перекристаллизации и значительные энергозатраты на нагрев оборотного раствора хлорида магния.

Известен способ получения синтетического карналлита из хлормагниевого раствора и хлорида калия /Эйдензон М.А. Металлургия магния и других легких металлов. М.: Металлургия, 1974. С.21-22/. Концентрированный раствор хлорида магния (31% MgCl₂) после аппарата ПГ с температурой ˜110°С смешивают с пульпой хлорида калия и отработанного электролита. При охлаждении смеси до 30°С из раствора выпадает карналлит. После сгущения карналлит отделяют от маточного раствора, центрифугируют, сушат и после обезвоживания направляют на электролиз. Маточный раствор возвращают на упарку.

Недостатком способа является значительный расход оборотных растворов и большие энергозатраты на их нагрев, а также необходимость крупногабаритного оборудования,

Наиболее близким из известных аналогов - ПРОТОТИПОМ - является способ получения карналлита из хлормагниевых растворов /Патент РФ №2182559, C 01 F 5/34, опубл. БИ №14, 2002/. Сущность способа заключается в следующем. Очищенный от примесей концентрированный раствор хлорида магния смешивают с тонкоизмельченным отработанным электролитом и хлоридом калия с одновременным нагревом смеси до 150°С и удалением из зоны перемешивания паров воды. В процессе смешения происходит образование карналлита через растворение хлорида калия в растворе хлорида магния с последующей кристаллизацией.

Недостатком этого способа является присутствие в отработанном электролите оксида магния, который при синтезе переходит в карналлит. При последующем обезвоживании карналлита оксид магния, обладающий низкой активностью, не хлорируется, поступает на электролиз и переходит в шлам. Это приводит к неоправданным потерям магния и образованию большего количества шлама.

Задача изобретения направлена на устранение указанных недостатков прототипа. Технический результат заключается в получении синтетического карналлита с низким содержанием оксида магния.

Технический результат достигается тем, что в способе получения синтетического карналлита на стадии смешения калийхлорсодержащего реагента, включающего оксид магния, и хлормагниевого раствора дополнительно вводят соляную кислоту.

Отличительными признаками также является то, что образующаяся смесь содержит не менее 2 г хлороводорода на 1 г оксида магния, содержащегося в ней.

При прочих равных условиях вышеуказанный прием получения синтетического карналлита обеспечивает достижение технического результата.

Технический результат заключается в улучшении качества синтетического карналлита в результате производства карналлита с низким содержанием окиси магния и снижения степени гидролиза хлорида магния на стадии обезвоживания.

Проведенный заявителем анализ уровня техники по патентным и научно-техническим источникам информации позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем признакам аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе получения синтетического карналлита, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На основании проведенных исследований установлено, что при синтезе карналлита с использованием хлормагниевых растворов и отработанного электролита магниевых электролизеров, содержащего оксид магния, с добавлением соляной кислоты в количестве 2 г HCl на 1 г MgO происходит растворение оксида магния по реакции: MgO+2HCl→MgCl₂+Н₂О.

При дальнейшем обезвоживании синтетического карналлита оставшийся хлороводород препятствует гидролизу хлорида магния.

По прототипу оксид магния, присутствующий в отработанном электролите, при синтезе не растворяется в нейтральном растворе хлорида магния и переходит в синтетический карналлит, и при дальнейшем обезвоживании в присутствии хлороводорода в газовой фазе не растворяется и поступает на электролиз.

Пример осуществления способа

1 дм³ хлормагниевого раствора, содержащего 440 г MgCl₂, нагрели до температуры 90°С и смешали с 588 г отработанного электролита состава, % мас.: 1,25 MgO; 7,5 MgCl₂; 71,3 KCl, остальное NaCl, CaCl₂ и добавили соляную кислоту, содержащую 14,7 г HCl. Полученную пульпу продолжали нагревать до 150°С с одновременным удалением паров воды из зоны перемешивания. В результате было получено 1640 г карналлита состава, % мас.: 29,9 MgCl₂; 22,0 KCl; 0,06 MgO; 40,5 H₂O, остальное NaCl, CaCl₂.

Степень растворения оксида магния составила 86,6%. Увеличивая содержание хлороводорода в смеси более 2 г/г MgO степень растворения оксида магния возрастает незначительно, но при этом в растворе остается большое количество хлороводорода.

Остаточное содержание хлороводорода удаляется из карналлита при последующем его обезвоживании, при этом подавляя гидролиз хлорида магния.

При синтезе карналлита по прототипу содержание оксида магния составило ˜0,45%.

Содержание оксида магния в синтетическом карналлите по предлагаемому способу в 7,5 раз ниже, чем по прототипу.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать карналлит с низким содержанием оксида магния, уменьшить выход шлама на стадии электролиза, тем самым снизить потери магния.