Способ очистки растворов сульфата магния от примесей

(51) 01 5/40 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ сырья и отходов хризотил-асбестового производства. Технический результат изобретения заключается в повышении степени очистки растворов сульфата магния от примесей, увеличении скорости фильтрации суспензии и исключении образования большого количества побочных продуктов. Технический результат достигается тем, что в способе очистки растворов сульфата магния от примесей, включающий обработку растворов нейтрализирующим реагентом до 8,0-8,5 с отделением осадка от раствора в качестве реагента применяют тонкодисперсный магниевый порошок с расходом 2,3-4,2 стехиометрии на содержание серной кислоты и железа в растворе обработку раствора магнием ведут при температуре 55-65 С в течение 2,8-3,5 часов при интенсивном перемешивании раствора порциями через 30-60 минут. После последней загрузки металлического магния и перемешивании в течение 20-30 минут полученную суспензию перед фильтрацией выстаивают без перемешивания в течение 4-12 часов. Причем в качестве реагента используют магниевую пусьеру с дисперсностью материала фракции -0,044 мм не менее 80 масс(72) Жарменов Абдурасул Алдашевич Романов Геннадий Алексеевич Тельбаев Сали Адильевич Терликбаева Алма Жолдасовна Айсаутов Мынжасар Айсаутович Хомяков Александр Петрович 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 ОЧИСТКИ РАСТВОРОВ СУЛЬФАТА МАГНИЯ ОТ ПРИМЕСЕЙ(57) Изобретение относится к гидрометаллургическому способу очистки растворов сульфата магния от примесей,полученных от переработки серпентинитового Изобретение относится к гидрометаллургическому способу очистки от примесей растворов сульфата магния, полученного от переработки серпентинитового сырья и отходов хризотил-асбестового производства. Известен способ получения оксида магния, в котором очистка растворов сульфата магния с 1,2 от примесей, заключается в нейтрализации раствора с использованием в качестве реагента известкового молока с содержанием 20-30 масс. Са(ОН)2. Обработку ведут до получения суспензии сульфата магния с 7,0-8,0 (патент РФ 2279404,01 5/68, опубл. 10.07.2006). В результате нейтрализации раствора серная кислота связывается в сульфат кальция (422),раствора повышается и происходит гидролитическая очистка раствора с выделением гидроксидов примесных металлов. Недостатком данного способа является недостаточная степень очистки растворов от примесей в виду образования их тонкодисперсных коллоидального типа гидроксидов, длительное формирование осадка и образование большого количества попутного сульфата кальция. Из-за низкой скорости фильтрации отмывка сульфата магния из твердой фазы водой затруднена. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения оксида магния, в котором очистку раствора сульфата магния от примесей проводят при температуре 45-50 С с использованием в качестве реагента каустического раствора до созданиясреды 8,0-8,5, осаждение и отделение гидроксидов железа, никеля, хрома, алюминия и др. (Патент РФ 2038301, С 01 5/06, опубл. 27.06.1995). Недостатком данного способа является то, что при нейтрализации исходных растворов сульфата магния с 1,5-1,80 каустическим раствором до 8,0-8,5 образуются коллоидного типа осадки гидроксидов металлов, фильтрация которых,затруднена, а степень очистки растворов от примесей недостаточна. Выделение получаемого в большом объеме побочного продукта сульфата натрия, его отмывка и регенерация значительно усложняет ведение технологического режима очистки растворов сульфата магния от примесей,снижает эффективность разрабатываемой технологии. Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении степени очистки растворов сульфата магния от примесей, увеличении скорости фильтрации суспензии, исключении образования побочных продуктов и получение более концентрированных по содержанию сульфата магния растворов. Технический результат способа достигается тем,что в качестве реагента вводят тонкодисперсный магниевый порошок при температуре 55-65 С с расходом из расчета 2,3-4,2 стехиометрии на содержание серной кислоты и железа в растворе,обработку раствора магнием ведут порционно, при интенсивном перемешивании через каждые 30-60 минут, при этом после последней загрузки 2 металлического магния и перемешивания полученную суспензию перед фильтрацией выстаивают в течение 4-12 часов. В качестве реагента возможно использовать магниевую пусьеру, получаемую попутно при металлотермическом восстановлении оксида магния до металла в вакууме и последующей конденсацией в атмосфере инертного газа. Магниевая пусьера это конденсированный на стенках кристаллизатора порошок металлического магния до 80 которого представлено фракцией -0,044 мм. Из нее очень сложно получить на производстве товарную магниевую продукцию, однако указанный продукт может быть с успехом использован в нашем способе очистки растворов сульфата магния от примесей. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Введение металлического магниевого порошка в начальный период обработки растворов сульфата магния с изменениемв интервале 1,74,0 нейтрализует остаток серной кислоты (3-7 г/л) по реакции 244 Н 2 При 2,5-4,0 в растворе происходит гидролитическое выделение темно-бурого цвета осадка гидроксида железапо реакции 2(4)36 Н 223324 Получаемая при гидролизе железа и других металлов серная кислота также нейтрализуется металлическим магнием. Далее в интервале 4,0-8,5 металлический магний проявляет свойства цементирующего реагента, т.к. магний в сульфатном растворе обладает более электроотрицательным потенциалом по сравнению с другими катионами примесных металлов. Стандартный электродный потенциал 0-2 составляет -2,363 В. Это очень высокий отрицательный потенциал, в то время, как у примесей 0 е 3-0-0,036 В, 02-0- 0,250 В,0 02-0- 0,277 В,е 2- 0- 0,4402 В и 030 потенциалы. В полученной системе металлический магний будет цементировать катионы металлов примесей,обладающих более электроположительными потенциалами, по реакциям 2(4)33234 44 44 2(4)3323(4) При этих реакциях поверхность металлического магния покрывается темным осадком металлических примесей, а скорость фильтрации металлической фазы, полученной при цементации катионов примесных металлов, во много раз выше,чем у гидроксидов этих металлов. Осадок гидроксидов и металлической фазы примесных металлов промывают на фильтре небольшим количеством воды при температуре 5565 С для отмывки из твердой фазы сульфата магния. Следует отметить, что при обработке растворов сульфата магния металлическим магнием сначала идет взаимодействие с серной кислотой, раствор нейтрализуется,раствора повышается, идет гидролитическая очистка растворов от примесных металлов. В этих условиях поверхность металлического магния очищается от оксидов, она активизируется, и создаются благоприятные условия для эффективной цементации катионов примесных металлов. Осадок, полученный при очистке растворов сульфата магния от примесей металлическим магнием, в среднем содержит 15,41,19,6, 1,85 и 1,26 и может быть использован при производстве нержавеющих сталей, либо направлен на нейтрализацию кислоты свежей порции технического раствора сульфата магния. По данным химического анализа растворов сульфата магния, очищенных от примесей обработкой металлическим магнием, содержание железа снизилось от 2,42 г/л до 40-3 мг/л, никеля от 445 мг/л до 0,2 мг/л и хрома от 212 мг/л до 1,3 мг/л. Преимуществом разрабатываемого способа очистки растворов сульфата магния от примесей является то, что мы в отличие от аналогов не вводим в раствор в качестве нейтрализирующих реагентов(, , 4, 23) дополнительно посторонних примесей и это делает разрабатываемый способ более технологичным,простым и эффективным, а металлический магний в основном переходит в раствор и в последующем может попутно извлекаться из растворов в товарную продукцию. Расход реагента при очистке растворов от примесей зависит от состава исходного раствора. Введение в раствор металлического магния менее 2,3 стехиометрии и температуры раствора ниже 55 С нецелесообразно, т.к. степень очистки растворов от примесей будет недостаточной, будет превалировать гидролитическая очистка растворов примесей, что приведет к снижению скорости фильтрации получаемой суспензии. Увеличение стехиометрии по магнию более 4,2 и температуры раствора выше 65 С приведет к непроизводительному расходу металлического магния, а степень очистки растворов от примесей и скорость фильтрации получаемой суспензии увеличится незначительно. Снижение продолжительности обработки растворов магнием менее 3 часов и чередуемость загрузки менее 30 минут нежелательно, т.к. металлический магний не успевает прореагировать полностью, степень очистки растворов от примесей снижается, получается более тонкодисперсный осадок и скорость фильтрации получаемой суспензии понизится. Увеличение продолжительности обработки растворов магнием более 4,2 стехиометрии при порционной загрузки магния свыше 60 минут не приведет к увеличению степени очистки растворов от примесей и к повышению скорости фильтрации получаемой суспензии. В связи с тем, что часть примесей в растворе сульфата магния выделяется по гидролитическому способу в виде гидроксидов металлов примесей, то скорость фильтрации этих осадков затруднена. В этом случае необходимо создать условия для изменения структуры гидроксидов металлов примесей и получения осадков с лучшей фильтруемостью, для этого предложено получаемой суспензию выстаивать 4-12 часов. Продолжительность выстаивания суспензии без ее перемешивания менее 4-х часов не обеспечивает получение осадков с хорошей фильтруемостью, а часть коллоидного типа осадков примесей проходит через фильтроткань при фильтрации получаемой суспензии, понижая при этом степень очистки растворов от примесей. При увеличении продолжительности выстаивания получаемой суспензии более 12 часов приводит к непроизводительному использованию металлургического оборудования, а скорость фильтрации получаемой суспензии и степень очистки растворов от примесей увеличиваются незначительно. Примеры осуществления способа Пример 1. 335 мл раствора сульфата магния с 1,56, содержащего 52,24 г/л, общ. 2,42 г/л,1,67 г/л и 0,75 г/л,0,445 г/л, С 0,212 г/л, Са 0,264 и А 0,43 г/л, обработали металлическим магниевым порошком крупностью 0,5 мм в количестве 4,0 стехиометрий при температуре 65 С. Загрузку металлического магния вели порциями в количестве от 1 до 0,37 г через 3060 минут в течение 3 часов. После выстаивания в течение 12 часов получаемой суспензию (335 мл) отфильтровали за 9 минут и получили фильтрат объемом 240 мл. Содержание железа в очищенном растворе составило 16,7 мг/л. Степень очистки растворов от железа составило 99,3, от никеля 99,95 и от хрома 99,37. Степень очистки растворов от примесей будем прослеживать по изменению содержания железа в очищенном растворе. В опытах был получен цементный осадок,содержащий в среднем 15,41,19,6,1,85 и 1,26. Пример 2. То же, что и в примере 1, но расход металлического магния составил 4,2 стехиометрий при температуре раствора 60 С. Обработку раствора магнием вели в течение 3,5 часов дораствора 8,5. Загрузку магния вели порциями через 30-60 минут. Продолжительность выстаивания 8 часов. Содержание железа в очищенном растворе составило 15 мг/л, а степень очистки раствора от железа составило 99,68 . Пример 3. 335 мл раствора сульфата магния с 1,87 обработали металлическим магнием в количестве 2,3 стехиометрий при 55 С до 8,0. Загрузку магния вели порциями через 30-60 минут,суспензию выстаивали 4 часа, содержание железа в очищенном растворе составило 18,5 мг/л, степень очистки раствора от железа составило 98,72. Пример 4 (по прототипу). Состав раствора, что и в примере 1, но нейтрализацию раствора до 8,0 вели каустическим раствором . Суспензию выстаивали 12 часов. 335 мл суспензии 3 отфильтровали за 12 минут и получили 214 мл фильтрата. Содержание железа в очищенном растворе составило 19,2 мг/л. Степень очистки раствора от железа составило 92,04. Таким образом, предлагаемый способ очистки растворов сульфата магния, полученных из серпентинитовых отходов от переработки хризотиласбестовых руд, позволяет повысить степень очистки растворов от примесей от 92,04 до 98,72 при одном и том же значениираствора 8,0, снизить продолжительность фильтрации суспензии с 12 до 9 минут, т.е. увеличить скорость фильтрации суспензии в 1,33 раза, увеличить выход фильтрата в 1,12 раза и не вносить в процесс очистки растворов от примесей посторонних реагентов, например , 4, 23, СаО,тем самым исключить образование большого количества побочных продуктов, и увеличить содержание сульфата магния в растворе до насыщенного при данной температуре. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ очистки растворов сульфата магния от примесей, включающий обработку растворов нейтрализирующим реагентом до рН 8,0-8,5 с отделением осадка от раствора, отличающийся тем,что в качестве реагента вводят тонкодисперсный магниевый порошок при температуре 55-65 С с расходом из расчета 2,3-4,2 стехиометрии на содержание серной кислоты и железа в растворе, обработку раствора магнием ведут порционно, при интенсивном перемешивании через каждые 30-60 минут, при этом после последней загрузки металлического магния и перемешивания полученную суспензию перед фильтрацией выстаивают в течение 4-12 часов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве реагента вводят магниевую пусьеру с дисперсностью материала фракции -0,044 мм в количестве не менее 80 масс