Введение к работе
Актуальность работы. Существующая технология переработки карналлнто-вых руд Верхнекамского месторождения предусматривает получение только обогащенного карналлита (который в дальнейшем используется для производства металлического магния), хотя из этих руд можно получать и другие виды продукции. На эффективность переработки карналлитовых руд и процесса производства металлического магния существенное влияние оказывает фазовый состав обогащенного карналлита, в частности наличие в нем хлорида натрия и бишофита. В связи с недостатком хлорида калия в растворах, поступающих на кристаллизацию, в обогащенном карналлите появляется бишофит, легко гндро-лизующийся при обезвоживании карналлита с образованием оксида магния. Это приводит к снижению выхода металлического магния. Кроме того, большое значение имеет увеличение степени извлечения хлорида магния из руды, которое в настоящее время составляет 78- 80%. В связи с этим, регулирование фазового состава обогащенного карналлита и увеличение степени извлечения хлорида магния из руды является актуальной задачей для существующей технологии переработки карналлитовых руд.
Улучшение техиико- экономических показателей переработки карналлитовых руд при снижении потребления обогащенного карналлита (что имеет место в настоящее время) может быть обеспечено за счет производства других видов продуктов, таких как раствор хлорида магния с пониженным содержанием примесей (раствор бишофита) и кристаллический хлорид магния. Разработка технологии производства раствора бишофита из карналлитовой руды позволит увеличить степень извлечения хлорида магния. С внедрением технологии получения хлормагниевого раствора с пониженным содержанием примесей возникают также предпосылки для производства кристаллического хлорида магния реактивной квалификации. В связи с существующим дефицитом этих продуктов в России, разработка технологий производства раствора хлорида магния с пониженным содержанием примесей и MgCb'6H20 относится к актуальным задачам предприятий калийной промышленности Верхнекамья.
Целью работы являлось повышение эффективности переработки карналлитовых руд Верхнекамского месторождения.
Задачи исследований заключались в совершенствовании существующей технологии обогащенного карналлита и разработке новых технологий производства хлормагниевого раствора с возможностью его использования для технического и медицинского применения и получения кристаллического хлорида магния реактивной чистоты.
Научная новизна.
Исследовано влияние состава насыщенного раствора и температурного режима кристаллизации на состав и выход обогащенного карналлита. Найдены оптимальные условия, обеспечивающие повышение степени извлечения MgCh из руды и получение обогащенного карналлита оптимального состава для дальнейшей его переработки.
Изучен процесс выделенил примесей ионов калия, натрия, кальция и сульфат-иона из сложных раствороі. системы КС1- NaCl- CaS04- MgCb- Н2О и кри-сталлігческого хлорида магния. Найдены оптимальные условия получения новых видов продуктов (раствора бнш офита медицинского и технического назначения и кристаллического хлорида магния реактивной чистоты) при переработке карналлитовых руд.
Впервые с использованием современного лазерного анализатора и компьютерной техники изучены й.чкономі'"'то<"ш of) '-.-:' [< л поста кристаллических
чаї.пщ хлорида магния, изменение параметров дисперсности осадков MgCb 6Н2О в процессе политермической кристаллизации из растворов. Установлен вклад процессов первичной и вторичной нуклеации, агломерации и механического разрушения образующихся частиц в формирование дисперсности осадков при линейных и программированных температурных режимах охлаждения. Выявлен агломерационный механизм роста кристаллов, колебательный характер образования и роста частиц хлорида магния, обусловленный разрушением агломератов, достигших критического размера. Показано, что, в отличии от большинства хорошо растворимых солей, изменение среднего размера частиц в процессе кристаллизации имеет экстремальный характер, что связано с механическим разрушением частиц, имеющих низкую механическую прочность.
Установлено влияние гидродинамического, температурного режима кристаллизации, скорости создания пересыщения и температуры насыщения на дисцерсность осадка хлорида магния и возможности регулирования параметров дисперсности. Получены уравнения кинетики процесса кристаллизации, описывающие влияние условий кристаллизации на скорость образования частиц осадка.
Разработано математическое описание диаграммы растворимости и программа расчета процессов кристаллизации солей в системе КС1- NaCl- MgCb-Н2О. Программа позволяет оценивать влияние состава исходной солевой системы, температурного режима кристаллизации на состав и выход кристаллизата. Это послужило основой для теоретического анализа и оптимизации процессов получения обогащенного карналлита заданного состава, очищешюго раствора бишофита и кристаллического хлорида мапшя реактивной чистоты.
Практическая значимость работы.
1. Разработан усовершенствованный вариант технологии обогащенного
карналлита, включающий совместное использование операций корректировки
состава насыщенного раствора (при вводе хлорида калия в виде циклонной пы
ли) и снижения конечной температуры кристаллизации. В промышленных усло
виях апробирован способ получения обогащенного карналлита с измененным
температурным режимом кристаллизации, достигнуто повышение извлечения
хлорида магния из руды на 6 %, что обеспечило фактический экономический
эффект более 48000 рублен (в ценах 1988г).
-
Разработана и внедрена безотходная технология производства очищенного хлормагниевого раствора (раствора бишофита) мощностью 20000 т/год на карналлитовой обогатительной фабрике Первого Березниковского калийного рудоуправления. Продукт сертифицирован и рекомендован Всесоюзным научным центром медицинской реабилитации и физической терапии (г. Москва) для применения в бальнеологической практике, а также может быть использован для производства соединений магния высокой чистоты. Фактический экономический эффект от выпуска нового вида продукции за 1993 год составил более 11 млн. рублей.
-
Разработана малоотходная технология производства шестиводного хлорида магния реактивной квалификации, выданы исходные данные для проектирования. Ожидаемый экономический эффект от выпуска нового вида продукции может составить около 1 млн. рублей (в ценах 1998 года).
На защиту выносятся следующие положения:
1. Результаты исследований влияния состава насыщенного раствора карналлита на состав и выход обогащенного карналлита, процесса выделения примесей из сложных растворов системы КС1- NaCl- CaSCV MgCb- Н2О и кристаллического хлорида магния.
2. Результаты теоретического анализа процессов массовой кристаллизации ряда продуктов в системе КС1- NaCl- MgCh- Н20, проведенного с использованием ЭВМ, для технологий получения обогащенного карналлита, раствора би-шофита н кристаллического хлорида магния реактивной чистоты."
З.Кинетические закономерности массовой кристаллизации хлорида мпгнпя.
4.Технологические решения по совершенствованию производства обогащенного карналлита и созданию новых технологий получешы раствора бншо-фита и кристаллического хлорида магния реактивной квалификации.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на отраслевой научно- технической конференции Уральского филиала ВНИИГ (Пермь, 1989г.), на IV Всесоюзной конференции по массовой кристаллизации (Иваново, 1990г.), на XV Всесоюзной конференции по химической технологии неорганических веществ (Казань, 1991), на восьмой международной конференции по химическим реактивам "Реактив- 95" (Москва, 1995), на Международной научно- технической конференции "Перспективные химические технологии" (Пермь, 1997).
Публикации. По результатам работы опубликовано 7 тезисов докладов, 3 статьи, получено 1 авторское свидетельство и 2 патента.
Объем работы. Диссертация изложена на 144 страницах машинописного текста, содержит 47 рисунков и 31 таблицу. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографии, содержащей 88 наименований и приложения.
