Технологические схемы Карналитовая схема
Рис 3.3. Технологическая схема получения магния из карналлита
Способ основан на различной совместной растворимости MgCl2, KCl и NaCl в воде при изменении температуры. С повышением Сраствор(MgCl2) растворимость NaCl уменьшается сильнее, чем растворимость KCl. При 1200С в растворе насыщенном хлоридами магния и калия, NaCl растворяется незначительно.
Полученный карналит должен содержать, не менее 31,8% MgCl2, и не более 3% «свободной» воды.
Достоинства Схема является безреагентной; простая; обеспечивает получение качественного магния.
Недостатки Большой поток перерабатываемого материала ( на 1т магния требуется 15 т природного карналлита); схема связана с получением избыточного количества хлора; большие объемы отработанного электролита (на 1т магния получают 4,5 т электролита); большие энергозатраты.
Магнезитовая схема
Обжиг при 900-1000 С производится во вращающихся печах с целью обогащения.
MgCO3 MgO + CO2
При этом содержание магния возрастает почти в 2 раза.
Достоинства Используется легко обогащаемое распространенное и богатое магнием сырьё; небольшой грузопоток (на 1т магния – 4,2 т магнезита); отработанного электролита образуется мало.
Недостатки небольшой срок службы печей для хлорирования; большие затраты электроэнергии.
По этой схеме перерабатываются также брусит и серпентинит.
Рис 3.4. Магнезитовая схема и способ Norsk Hydro
К рис.3.4. Морская вода обрабатывается обожженным доломитом (CaO+MgO).
MgCl2 + (CaO+MgO) + H2O = 2Mg(OH)2 + CaCl2.
При прокалке:
Mg(OH)2 = MgO + H2O
Рис 3.5. Схема с использованием возвратного хлорида магния и смешанная схема получения магния.
Смешанная схема
Это соединение карналлитовой и магнезитовой схем. Объем по схемам соответствует балансу хлора.
Печь кс
Используется для обезвоживания карналлита. Производительность ~10т/ч.
Позволяет вести обезвоживание в одном аппарате.
В 1 отделении Т=120-130 ºС, происходит: сушка, удаление гигроскопической воды.
Во 2 отделении (Т=145-185ºС): 1 стадия обезвоживания (удаление 4H2O).
В 3 отделении (Т=200-240ºС) вода удаляется до содержания 3-5%
При подаче в зоны дегидратации газа, содержащего избыток хлористого водорода, можно почти полностью устранить гидролиз и получить обезвоженный карналлит, содержащий 0,4-0,6% воды и 1-1,3% MgO.
Преимущества печи КС перед вращающейся печью барабанного типа: -единичная производительность в 1,5-2 раза больше,
-степень обезвоживания на 4-5% выше,
-степень гидролиза ниже на 2-3%.
Рис.3.6. Печь кипящего слоя для обезвоживания карналлита
Печь скн (Рис 19, 20.)
Окончательное обезвоживание карналлита с расплавлением проводят в стационарной печи непрерывного действия (печь СКН).
Рис.3.7. Печь СКН
Рис.3.8. Миксер печи СКН
Агрегат печи СКН состоит из печи и двух миксеров.
По принципу действия печь и миксер представляют собой электрические печи сопротивления, в которых нагревательным элементом служит расплавленный карналлит.
Процессы: Обезвоженный карналлит непрерывно и равномерно загружается шнеком-питателем в печь где Т= ~500ºС.(выше Тпл на 50-70ºС). Одновременно с расплавлением идет и обезвоживание, сопровождающееся гидролизом.
Окись магния в расплаве находится во взвешенном состоянии. Наиболее тяжелые частицы осаждаются на подине печи.
Уровень расплава постоянный. Карналлит по желобу перетекает в один из миксеров.
В миксере нагрев и выдержка при 850ºС в течении 2 часов. Для удаления серы добавка молотого древесного угля или нефтяного кокса.
2MgSO4 + C = 2MgO + 2SO2 + CO2
MgSO4 + 2C = MgS + 2CO2
При этом удаляется до 90 % содержащейся в карналлите серы.
После прогрева выдержка 2 часа. Твердые примеси осаждаются на дно.
Осветленный карналит сливают в ковши и отвозят в цех электролиза.
Состав безводного карналлита: хлорид магния 49-50%, хлорида калия 41-44%, хлорида натрия 7,5%, MgO 0,5%, вода 0,05%.