Способ получения сульфата магния из магнийсодержащего сырья

(51) 01 5/00 (2006.01) 01 5/40 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Техническим результатом изобретения является повышение степени извлечения магния из серпентинита в раствор, повышение скорости фильтрации пульпы в упрощении процесса выщелачивания. Технический результат достигается тем, что в способе выщелачивание магния из сырья ведут при соотношении ЖТ 2,83,21 до получения в пульпе раствора с содержанием сульфата магния 400420 г/л, перед фильтрацией пульпу за 20-30 минут до окончания процесса разбавляют промывной водой до получения в пульпе продукционного раствора концентрации сульфата магния 340-355 г/л ираствора 1,6-1,8 отделенный от раствора сульфата магния кек репульпируют водой при температуре 65-70 С в течение 0,5-1 часа при соотношении ЖТ 121 с дальнейшим отделением промывного раствора сульфата магния. Кроме этого, в способе выщелачивание магния из исходного сырья ведут при концентрации серной кислоты в растворе 235280 г/л, а в качестве воды при репульпации или промывке кека на фильтре используют конденсат от упарки раствора сульфата магния, причем на фильтре кек промывают водой или конденсатом в соотношении кеквода 10,71,5. Получаемые промывные растворы направляют на приготовление раствора для выщелачивания магния из новой порции исходного сырья.(72) Жарменов Абдурасул Алдашевич Акишев Самат Сагитаевич Романов Геннадий Алексеевич Тельбаев Сали Адильевич Терликбаева Алма Жолдасовна Хомяков Александр Петрович Клочков Николай Михайлович Малахов Виталий Андреевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Комитета промышленности Министерства индустрии и новых технологий Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТА МАГНИЯ ИЗ МАГНИЙСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ(57) Изобретение относится к технологии переработки магнийсодержащего сырья,в частности, к серпентинитовым отходам переработки хризотил-асбестовых руд с получением сульфата магния в растворе. Изобретение относится к технологии переработки магнийсодержащего сырья,в частности, к серпентинитовым отходам переработки хризотил - асбестовых руд с получением сульфата магния в растворе. В настоящее время на каждом предприятии по переработке хризотил асбестовых руд скапливается более 100 млн. тонн отходов, в которых содержание оксида магния составляет около 40 . Переработка асбестовых отходов позволит попутно получать дефицитную магниевую продукцию, повысить эффективность основного производства, увеличить количество новых рабочих мест и улучшить экологическую обстановку в регионе. Известен способ, по которому выщелачивание серпентинита ведут солянокислым раствором с извлечением магния и других ценных компонентов в раствор (Патент РФ 2243154, С 01 В 33/12 опубл. 20.08.2004). Выщелачивание серпентинита фракции-1200800 мкм ведут солянокислым раствором,содержащим 10-21 соляной кислоты, при температуре 60-100 С, соотношении ЖТ 3101,предпочтительно 61, в течение 2-6 часов в дискретном или непрерывном противоточном режиме. Недостатком известного способа является недостаточная степень извлечения магния в раствор,сложность технологии, высокая агрессивность соляной кислоты к металлическим конструкциям,летучесть паров кислоты при высоких температурах, что потребует дополнительных мероприятий для их устранения. Наиболее близким к предлагаемому является Способ получения чистого оксида магния, по которому серпентинит предварительно измельчают до крупности не более 0,5 мм и выщелачивают в течение 2 часов при 80-90 С серной кислотой концентрацией не менее 20 (в опытах концентрация 24 указана 200, 400 и 500 г/л),отделяют нерастворившийся остаток от раствора,причем отделение нерастворившегося остатка от раствора проводят путем охлаждения до 5 С,образующейся на стадии выщелачивания сырья смеси,до образования цельной закристаллизованной массы с последующей промывкой этой массы в таком количестве воды,чтобы концентрация соли сульфата магния в растворе была 290-330 г/л. 1 кг сырья растворяли в технической серной кислоте, например 40, при температуре 80-90 С в течение 2 часов. Полученную на стадии растворения смесь охлаждали до температуры 5 С. На 1 кг исходного сырья расходовали какое-то количество 40-ной технической кислоты (в патенте не указан расход кислоты) и для промывки закристаллизованной смеси брали 3,5 л воды (Патент РФ 2209780 01 5/02, опубл. 20.09.2002 г.). Недостатком данного способа является низкая степень извлечения магния из серпентинита в раствор, низкая скорость фильтрации пульпы,сложность технологии и низкая температура кристаллизации (5 С), для достижения которой 2 потребуется специальное захолаживающее устройство. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении степени извлечения магния из серпентинита в раствор,повышении скорости фильтрации пульпы и в упрощении процесса выщелачивания. Технический результат получения сульфата магния в растворе достигается тем, что выщелачивание магния из серпентинитовых отходов ведут в течение двух часов при отношении ЖТ 2,83,21, температуре 85-90 С в растворе технической серной кислоты с концентрацией 24 235-280 С до получения раствора с содержанием сульфата магния 400-420 г/л. Так как при последующих технологических операциях,перекачках и фильтрациях пульпы для разделения жидкой фазы от твердой пульпа может охладиться до температуры 50-55 С, то полученный раствор будет пересыщен по сульфату магния и на фильтре произойдет кристаллизация этого продукта, что приведет к потерям целевого продукта с неразложившимся осадком-кеком и к снижению скорости разделения жидкой и твердой фаз при фильтрации пульпы. В этом случае потребуется дополнительный непроизводительный объем воды для растворения и удаления закристаллизованного сульфата магния от нерастворившегося остаткакека. С целью исключения указанных отрицательных факторов получения сульфата магния в растворе пульпу в агитаторе за 20-30 минут до окончания процесса выщелачивания разбавляют промывной водой от репульпации или от промывки кека на фильтре до получения раствора с 1,6-1,8 и концентрацией сульфата магния 340-355 г/л, что составляют эти концентрации 94,4-89,4 от предела насыщения растворов этой солью при температуре 50 С, а при температуре 55 С - на 85,780,6. В рекомендуемых условиях повышается степень извлечения магния в раствор, а скорость фильтрации пульпы в течение 1 часа на фильтре по предлагаемому способу возрастает от 390 мл раствора по прототипу до 570-585 мл, т.е. возрастает в 1,5 раза, и главное, мы исключаем кристаллизацию сульфата магния на фильтре. Отделенный от раствора сульфата магния нерастворившийся остаток- кек с влажностью 5557 подвергают репульпации водой при температуре 65-70 С и соотношении ЖТ 121,или промывке кека на фильтре при ЖТ 0,71,51. Далее магнийсодержащие растворы направляют на дальнейшую переработку-очистку растворов от примесей и получение оксида магния по известной технологии. Остаток промывных вод от разубоживания пульпы направляют на приготовления раствора для выщелачивания магния из новой порции исходного сырья. Использование технической серной кислоты концентрацией менее 235 г/л для растворения исходного сырья и ЖТ ниже 2,81 приводит к понижению степени извлечения магния в раствор и не позволяет получать высокую концентрацию сульфата магния в продукционном растворе, а повышение концентрации кислоты свыше 280 г/л и ЖТ более 3,21 ведет к получению пересыщенных по сульфату магния растворов, к снижению скорости фильтрации пульпы и понижениюраствора ниже 1,6, что потребует увеличения расхода щелочных реагентов для нейтрализации раствора. Использование серной кислоты концентрацией 250 г/л, температуры процесса выщелачивания 85-90 С и продолжительности агитационного выщелачивания 2 часа позволяет наиболее эффективно перерабатывать исходное сырье. Разбавление пульпы промывным раствором от репульпации или промывки кека водой(конденсатом) на фильтре до концентрации сульфата магния в растворе ниже 340 г/л приведет к разубоживанию растворов и потребует в дальнейшем дополнительных затрат энергии для упаривания раствора, а повышение концентрации сульфата магния выше 355 г/л может привести в производственных процессах к нежелательной кристаллизации сульфата магния, к снижению степени извлечения магния в раствор и снижению скорости фильтрации пульпы. Концентрация сульфата магния в продукционном растворе 355 г/л при возможно низких температурах раствора 5055 С составляет 94,4-85,7 от предела насыщения раствора этой солью, а при концентрации 4 в растворе 340 г/л этот предел составляет 89,7-80,6,что позволяет вести технологический режим без нарушений, т.е. без кристаллизации сульфата магния. Разбавление пульпы промывным раствором ранее, чем за 30 минут до окончания процесса выщелачивания магния не желательно, т.к. процесс выщелачивания магния еще не успевает завершиться в благоприятных условиях, т.е. при повышенной кислотности раствора, и степень извлечения магния в раствор снизится, а при разбавлении пульпы менее чем за 20 минут до окончания процесса пульпа не успевает усредниться во всем объеме реактора и может возникнуть локальное пересыщение раствора, что приведет к снижению степени извлечения магния в раствор и к снижению скорости фильтрации пульпы. В выбранных условияхпродукционного раствора находится в интервале 1,6-1,8, что обеспечит в дальнейшем наименьший расход щелочных реагентов для очистки растворов от примесей. Репульпация и промывка нерастворившегося остатка (кека) менее 0,5 часа, отношении ЖТ менее 11 и температуре 65 С не позволяет экономично отмывать сульфат магния из твердой фазы, т.к. пульпа остается густой. Не успевает хорошо отмыть кек от извлекаемых ценных солей и степень извлечения магния в раствор снижается. Повышение ЖТ более 21 приводит к увеличению количества промывных вод, избыток которых вызовет необходимость их частичного упаривания, а степень отмывки кека от сульфата магния при перемешивании пульпы более часа и температуры свыше 70 С увеличивается незначительно. Промывка кека на фильтре водой при отношении кек вода ниже 10,7 затрудняет отмывку кека от сульфата магния из-за недостатка воды и степень извлечения магния в промраствор снизится. Увеличение же отношения кек вода более 11,5 приводит к непроизводительному расходу воды. Температура пульпы 65-70 С достаточна для эффективной промывки кека, повышению степени извлечения магния в раствор и получения высокой скорости фильтрации. Примеры осуществления способа Пример 1. 1 кг серпентинита фракции менее 0,5 мм состава, масс.40,3 2 39 23 3,61,831,3 123 1,120,05 3 0,45 23 0,480,16 25 0,003 2 0,025 2 0,01 2 0,015 2 0,25 2 1,5 выщелачивают сернокислым раствором концентрацией 24 250 г/л, температуре 90 С и ЖТ 31 в течение 1,5 часа. Содержание сульфата магния в растворе пульпы составило 412 г/л. Затем пульпу разбавили промводой (4 121 г/л,1,93,1096 г/см 3) и агитировали еще 30 минут. После двух часов выщелачивания и фильтрации пульпы был получен раствор с 1,78, содержащий, г/л 4 355 Са 0,322,67 А 1 0,31 2 0,246 С 0,2180,460. Концентрация 355 г/л при возможно низких температурах раствора 50-55 С составляет 94,485,7 от предела насыщения раствора по сульфату магния. За 1 час на воронке было отфильтровано 585 мл раствора из пульпы. 100 г кека репульпировали водой при температуре 70 С и отношении ЖТ 1,51. Продолжительность перемешивания пульпы 1 час. После фильтрации пульпы был получен промывной раствор с содержанием 4 99,15 г/л. Извлечение сульфата магния из кека в раствор при репульпации его водой составило 10,96 (в пересчете на исходный продукт). Общее извлечение магния (4) из серпентиновых отходов в раствор составило 69,8 . Пример 2. То же, что и в примере 1, но выщелачивание магния из серпентинита вели в сернокислом растворе с концентрацией 24 235 г/л, температуре 90 С и ЖТ 3,21 в течение 1,66 часа. Содержание сульфата магния в растворе составило 400 г/л. Пульпу разбавляют промводой и агитировали 20 минут до содержания 4 в растворе 350 г/л и 1,8. Концентрация сульфата магния 350 г/л в растворе при температурах 50-55 С составляет 92,887,1 от предела насыщения раствора этой солью. За 1 час на воронке было отфильтровано 570 мл раствора. 100 г кека репульпировали водой при температуре 65 С и соотношении ЖТ 21. Продолжительность перемешивания пульпы 0,5 часа. После фильтрации пульпы был получен промывной раствор с содержанием 4 80,15 г/л. 3 Извлечение сульфата магния из кека в раствор при репульпации его водой составило 12,1(в пересчете на исходный продукт). Общее извлечение сульфата магния из серпентиновых отходов в раствор составило 68,9. Пример 3. То же, что и в примере 1, но выщелачивание магния из серпентинита ведут в сернокислом растворе с концентрацией 24 280 г/л, при температуре 85 С и ЖТ 2,81 в течение 1,66 часа. В результате выщелачивания 1,66 часа содержание сульфата магния в растворе составило 420 г/л. Пульпу разбавляют промводой и агитировали еще 20 минут до содержания 4 в растворе 340 г/л ираствора 1,6. Концентрация сульфата магния 340 г/л в растворе при температурах 50-55 С составляет 89,780,6 от предела насыщения этой солью. За 1 час на воронке было отфильтровано 575 мл раствора из пульпы. 100 г кека репульпировали водой при температуре 70 С и соотношении ЖТ - 11. Продолжительность перемешивания пульпы 1 час. После фильтрации пульпы был получен промывной раствор с содержанием 4 121,51 г/л. Извлечение сульфата магния из кека в раствор при репульпации его водой составило 10,3 (в пересчете на исходный продукт). Общее извлечение магния (4) из серпентиновых отходов в раствор составило 69,1. Пример 4 (по прототипу). То же, что и в примере 1, но выщелачивание магния из серпентинита вели в сернокислом растворе с концентрацией 250 г/л без разбавления водой. Извлечение сульфата магния в раствор по нашим данным составило 68,3, а за 1 час на воронке было отфильтровано 390 мл раствора. Таким образом, предлагаемая технология получения сульфата магния из серпентинитовых отходов, полученных от переработки хризотиласбеста, позволяет повысить степень извлечения магния из серпентинитовых отходов в раствор с 68,3 до 69,8, повысить скорость фильтрации пульпы за час с 390 до 570-585 мл, т.е. увеличивается примерно в 1,5 раза, и упростить технологию выщелачивания магния в сернокислый раствор. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения сульфата магния из магнийсодержащего сырья, включающий обработку последнего раствором серной кислоты при нагревании с отделением раствора сульфата магния от нерастворившегося кека, отличающийся тем,что выщелачивание магния из сырья ведут при соотношении ЖТ 2,83,21 до получения в пульпе раствора с содержанием сульфата магния 400420 г/л, перед фильтрацией пульпу за 20-30 минут до окончания процесса разбавляют промывной водой до получения в пульпе продукционного раствора концентрации сульфата магния 340-355 г/л и рН раствора 1,6-1,8 отделенный от раствора сульфата магния кек репульпируют водой при температуре 65-70 С в течение 0,5-1 часа при соотношении ЖТ 121 с дальнейшим отделением промывного раствора сульфата магния. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание магния из исходного сырья ведут при концентрации серной кислоты в растворе 235280 г/л. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве воды при репульпации или промывки кека на фильтре используют конденсат от упарки раствора сульфата магния. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кек промывают на фильтре водой или конденсатом в соотношении кеквода 10,71,5. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывные растворы направляют на приготовление раствора для выщелачивания магния из новой порции исходного сырья.