Способ десульфуризации расплавов хлоридов магния, калия и натрия в производстве магния

 

Изобретение относится к технологии получения металлического магния из расплавов хлоридов магния, калия и натрия, входящих в состав магниевого электролита, перерабатываемого путем электролиза расплава солей в металлический магний. Оно может использоваться на магниевых заводах, использующих в качестве сырья обогащенный карналлит, хлорид магния, магнезит, брусит или серпентинит. Способ десульфуризации расплава хлоридов магния, калия и натрия в производстве магния включает введение в расплав нефтекокса и выдержку расплава при высоких температурах, причем нефтекокс вводят в расплав в соотношении к содержащимся в расплаве примесным сульфатам (0.6-1.5):1, десульфуризацию проводят при температурах 750-790°С, а выдержку расплава в контакте с нефтекоксом осуществляют в течение не менее 30 минут, при этом расплав перемешивают с нефтекоксом путем пропускания через расплав газа, в качестве которого используют хлор и/или хлористый водород или оксид углерода, или воздух, или инертный газ типа аргона или азота, обеспечивается снижение длительности процесса и повышение степени десульфуризации расплава. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения металлического магния из расплавов хлоридов магния, калия и натрия, входящих в состав магниевого электролита, перерабатываемого путем электролиза расплава солей в металлический магний. Оно может использоваться на магниевых заводах, использующих в качестве сырья обогащенный карналлит, хлорид магния, магнезит, брусит или серпентинит.

Известен способ десульфуризации железо-кобальт-никелевых расплавов /1/ путем подачи в кристаллизатор, тигельные печи, конвертор или ковш с расплавом присадки СаО (15-85%), MgO (15-75%), добавок алюминия или алюминиевых сплавов, кремния или кремниевых сплавов с последующей выдержкой расплава под вакуумом или в атмосфере нейтральных газов при температуре 900°С в течение длительного времени при остаточном содержании в расплаве алюминия - 0.005-7.0%, кальция - 0.0001-0.02%, магния - 0.005-0.03%. Недостатком способа является неприемлемый для технологии металлического магния состав присадок, существенно ухудшающий физические свойства расплава магниевого электролита (снижается электропроводность, повышается плотность, снижается текучесть), что уменьшает выход по току при электролизе расплава и ухудшает условия отделения магния от расплава электролита.

Известен также способ десульфуризации расплавов хлоридов магния, калия и натрия, являющихся электролитом для производства магния /2/, путем подачи в электрический миксер с частично обезвоженным расплавом карналлита при температуре 750-850°С размолотого нефтяного кокса с последующим отстаиванием расплава при указанных температурах в течение 1-2 часов. Недостатком способа является большая длительность процесса десульфуризации, что снижает производительность аппарата, и низкая степень десульфуризации.

Для устранения указанных недостатков предлагается способ десульфуризации расплава хлоридов магния, калия и натрия в производстве магния, включающий введение в расплав нефтекокса и выдержку расплава при высоких температурах, отличающийся тем, что нефтекокс вводят в расплав в соотношении к содержащимся в расплаве примесным сульфатам (0.6-1.5)/1, причем десульфуризацию проводят при температурах 750-790°С, а выдержку расплава в контакте с нефтекоксом осуществляют в течение не менее 30 минут, при этом расплав перемешивают с нефтекоксом путем пропускания через расплав газа, в качестве которого используют хлор, и/или хлористый водород, и/или оксид углерода, и/или воздух или инертный газ типа аргона или азота.

Техническим результатом предложенного способа является снижение длительности процесса в 2-4 раза (с 60-120 минут до 30 минут) и повышение степени десульфуризации расплава до 97.46-98.00%.

Введение в расплав недостатка нефтекокса в соотношении к содержащимся в расплаве примесным сульфатам менее 0.6/1 приводит к снижению степени десульфуризации. Введение в расплав избытка нефтекокса в соотношении к содержащимся в расплаве примесным сульфатам более 1.5/1 приводит к перерасходу кокса и не повышает степень десульфуризации.

Проведение десульфуризации при температурах ниже 750°С снижает степень десульфуризации, а при температурах более 790°С приводит к повышению энергозатрат без существенного увеличения степени десульфуризации.

При выдержке расплава в контакте с нефтекоксом менее 30 минут наблюдается существенное снижение степени десульфуризации.

Перемешивание расплава с нефтекоксом путем пропускания через расплав газа обеспечивает повышение скорости процесса десульфуризации и сокращение длительности десульфуризации.

Выбор продувочного газа, в качестве которого используют хлор, и/или хлористый водород, и/или оксид углерода, и/или воздух, обусловлен наличием таких газов в производстве магния, образующихся на стадии обезвоживания и электролиза расплава карналлита. Применение инертного газа типа аргона или азота предпочтительнее, так как при этом не происходит частичного обгорания (окисления) нефтекокса.

Ниже приведены примеры осуществления способа.

Пример №1. Обезвоженный карналлит (200 г), содержащий хлориды магния, калия и натрия, %: MgCl₂ - 48.1, KCl - 41.0, NaCl - 6.9, MgO - 2.6, CaSO₄ - 0.68, Н₂О - остальное, - расплавляли в кварцевом реакторе (оборудованном погружным барботером для перемешивания расплава газом) при 750°С и в него вносили молотый нефтекокс в количестве 1.36 г. При таком количестве нефтекокса обеспечивалось весовое соотношение нeфтeкoкc/CaSO₄=1.0. Далее расплав перемешивали, пропуская периодически через него инертный газ (аргон) при температуре 750°С в течение 30 минут. Затем расплав охлаждали и анализировали на содержание серы. Остаточное содержание сульфат-иона в охлажденном расплаве составило 0.0173%. Степень десульфуризации расплава составила 97.46%.

Пример №2 (по прототипу). Обезвоженный карналлит (200 г), содержащий хлориды магния, калия и натрия, %: MgCl₂ - 48.1, KCl - 41.0, NaCl - 6.9, MgO - 2.6, CaSO₄ - 0.68%, Н₂О - остальное, - расплавляли в кварцевом реакторе при 800°С и в него вносили измельченный нефтекокс в количестве 1.0 г. При таком количестве нефтекокса обеспечивалось весовое соотношение нефтекокс/СаSO₄=0.5. Далее расплав выдерживали при температуре 800°С в течение 90 минут без перемешивания газом, моделируя условия проведения процесса в миксере промышленного хлоратора. Затем расплав охлаждали и анализировали на содержание серы. Степень десульфуризации расплава составила 95.20% при длительности процесса 90 минут.

Примеры №3-5 осуществляли согласно заявляемому способу аналогично примеру №1 с тем отличием, что в процессе десульфуризации изменяли весовое соотношение нефтекокс/СаSO₄, Результаты десульфуризации расплава хлоридов магния, калия и натрия приведены в таблице.

В этих примерах при длительности процесса 30 минут степень десульфуризации расплава составила 96.3-98.0%.

Примеры №6-7 осуществляли аналогично примеру 1 с тем отличием, что в примере №6 поддерживали температуру 700°С, а в примере №7 процесс проводили 15 минут, что ниже соответствующих значений в заявляемом способе. Как видно из таблицы, в примерах №6-7 достигается низкая степень десульфуризации расплава хлоридов магния, калия и натрия (51.0-89.1%).

Таким образом, осуществление процесса по заявляемому способу обеспечивает снижение длительности процесса в 3 раза (с 90 до 30 минут) и более высокую степень десульфуризации расплава.

Источники информации

1. Патент США 4999053; С 21 С 007/02. Ototani, et all. Метод получения железо-кобальтовых сплавов на основе никеля, имеющих низкое содержание серы, кислорода и азота. March 12, 1991.

2. Эйдензон М.А. Магний, М., Металлургия, 1969, с.153-154.

Формула изобретения

1. Способ десульфуризации расплава хлоридов магния, калия и натрия в производстве магния, включающий введение в расплав нефтекокса и выдержку расплава при высоких температурах, отличающийся тем, что нефтекокс подают в расплав в соотношении с содержащимся в расплаве примесным сульфатам (0,6-1,5):1, причем десульфуризацию проводят при температурах 750-790°С, выдержку расплава осуществляют в течение не менее 30 мин, при этом расплав перемешивают с нефтекоксом пропусканием через расплав газа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газа используют хлор, и/или хлористый водород, и/или оксид углерода, и/или воздух, или инертный газ типа аргона или азота.