Способ получения сульфата магния из магнийсодержащего сырья
Владельцы патента RU 2727382:
Акционерное Общество "Группа Компаний "Русредмет" (АО "ГК "Русредмет") (RU)
Изобретение относится к технологии переработки минерального сырья и предназначено для комплексного использования отходов металлургического и горнорудного производства. Способ получения сульфата магния из магнийсодержащего сырья включает подготовку исходного сырья к выщелачиванию, выщелачивание магния из сырья раствором серной кислоты при нагревании с добавлением промывной воды, фильтрацию полученной пульпы с отделением раствора сульфата магния от нерастворимого кека с последующей очисткой сернокислотного раствора от примесей нейтрализацией и фильтрацией пульпы с отделением железистого осадка от очищенного раствора сульфата магния, упаривание и кристаллизацию очищенного раствора сульфата магния, отделение кристаллов сульфата магния фильтрацией маточного раствора, при этом в качестве магнийсодержащего сырья используют серпентинитовые руды или магнийсодержащие пыли металлургического производства, процесс выщелачивания ведут серной кислотой с концентрацией 300-500 г/л, а нейтрализацию раствора сульфата магния осуществляют гидроксидом магния с концентрацией 200-300 г/л и добавкой пероксида водорода до достижения рН=7,0-7,5, причем из полученного железистого осадка извлекают магний посредством кислотной репульпации серной кислотой и отделения отмытого железистого осадка от промывных вод, которые направляют на выщелачивание исходного сырья. Технический результат - получение семиводного сульфата магния и повышение степени извлечения магния из исходного сырья посредством оптимизации параметров основных операций способа - выщелачивания и очистки пульпы от примесей, а также дополнительное извлечения магния из железистого осадка. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 7 табл., 4 пр.
Изобретение относится к технологии переработки нетрадиционных видов минерального сырья и предназначено для комплексного использования отходов металлургического и горнорудного производства, в частности, серпетинитовых руд и отвалов их переработки.
Одной из главных проблем современной цивилизации является стремительно развивающийся экологический кризис, связанный, в первую очередь, с освоением и использованием минеральных ресурсов нашей планеты. Ежегодно из недр земли добывается около триллиона тонн полезных ископаемых, большая часть которых в виде отходов различного качества и состава складируется на поверхности, приводя к нарушению экологического равновесия. Поэтому проблема геоэкологической безопасности освоения и использования минерально-сырьевых ресурсов приобретает особую актуальность.
Одной из важных задач перерабатывающих технологий является разработка и внедрение в горнодобывающую и перерабатывающую промышленность новых технологических решений, обеспечивающих выпуск не только качественных конечных продуктов, но и полное, комплексное использование всех составляющих, входящих в тот или иной вид сырья.
К числу отходов, накапливаемых в отвалах, относятся гидросиликаты магния: серпентинит - минерал, сопутствующий асбесту, и крошка талькохлорита, представляющая собой смесь минералов клинохлора и талька, образующейся при распиловке породы. Кроме того, значительная часть магнийсодержащих отходов образуется при гидро- и пирометаллургической переработке магнийсодержащих руд.
В настоящее время известны несколько вариантов переработки серпентинита, предложенных, в основном, для кондиционного минерала, образующего самостоятельные месторождения. Большинство из этих вариантов направлены на выделение магнийсодержащей составляющей серпентинита путем кислотной обработки. Отличие известных схем друг от друга касается вида используемой кислоты, режимов проведения процесса, а также возможных сфер использования.
Известен способ переработки магнийсодержащих материалов, включающий выщелачивание магнийсодержащего материала минеральной кислотой, фильтрацию для отделения твердого осадка от полученного раствора, нейтрализацию фильтрата с получением магния в осадке и его термообработку с получением оксида магния, при этом перед выщелачиванием проводят декарбонизирующий обжиг исходных магний-содержащих материалов при температуре 720-780°С в слабо восстановительной атмосфере, кислородный потенциал которой меньше минус 385 кДж/моль О2, затем охлаждают обожженные материалы в нейтральной атмосфере до температуры 100°С, при этом нейтрализацию фильтрата проводят карбонатом натрия или едким натром постадийно: на первой стадии при рН 4,0-4,5 с добавлением перекиси водорода для окисления двухвалентного железа до трехвалентного и осаждения его в виде Fe(OH)3, на второй стадии - при рН 7,0-8,0 для осаждения гидроксидов кальция и алюминия, а затем из фильтрата при рН 12 получают магний в осадке в виде карбоната или гидроксида, который направляют на термообработку (патент РФ №2369559, C01F 5/22,опубл. 10.10.2009 г., Бюл. №28).
К недостаткам следует отнести большую энергоемкость процесса получения солей магния из-за декарбонизирующего обжига исходного сырья, многооперационность процесса нейтрализации раствора сульфата магния, а также заметное загрязнение получаемых соединений магния примесью натрия.
Известно изобретение, которое относится к способам получения сульфата магния, используемого в сельском хозяйстве, в производстве синтетических моющих средств, а также в других отраслях промышленности. Способ заключается в том, что магнезитовую пульпу с соотношением Т:Ж=1,0:(6,5-7,0) подают на взаимодействие с серной кислотой при соотношении MgO:H2SO4=1,0:(2,5-2,6) при температуре 85-90°С, процесс ведут до достижения рН 6,5-7,5, затем фильтрацией отделяют раствор с последующим охлаждением до <15°С. При этом из раствора кристаллизуется MgSO4×H2O, кристаллы которого отделяются от маточного раствора и высушиваются в сушильном барабане при 130-160°С. Маточный раствор направляют на упарку и сушку в аппарат "кипящего слоя", в котором получают безводный продукт с содержанием 28-30% MgO (патент РФ №2104936, опубл. 20.02.1998 г.).
К недостаткам известного способа следует отнести ограниченность применения, т.к. он может применяться только к магнезитовому сырью и не применим к другим магнийсодержащим видам сырья (из-за повышенного содержания примесей).
Известен способ переработки серпентинита (патент РФ №2209780, C02F 5/02, опубл. 10.08.2003 г. Бюл. №22). Сущность способа заключается в том, что природное магнийсодержащее сырье, например, серпентинит, предварительно измельчают до крупности не более 0,5 мм. Измельченное магнийсодержащее сырье растворяют в серной кислоте концентрацией>20%, отделяют нерастворившийся остаток от раствора, очищают раствор от примесных металлов, осаждают магнийсодержащее соединение, промывают осадок водой до концентрации солей сульфатов щелочных металлов в промывных водах 0,5-4 г/л, подвергают полученный осадок термообработке, причем отделение не растворившегося остатка от раствора проводят путем охлаждения образующейся на стадии растворения сырья смеси до состояния кристаллизации с последующей промывкой закристаллизованной смеси в таком количестве воды, чтобы концентрация соли сульфата магния в растворе была 290-330 г/л, очистку раствора от примесных металлов осуществляют осаждением их в виде гидроокисей при рН 5-7 и отделением полученного осадка от раствора магнийсодержащее соединение осаждают в виде гидроксида магния при рН 10-12 при температуре раствора 30-40°C, причем в качестве щелочи используют раствор едкого натра с концентрацией 40-50%, осадок гидроксида магния промывают водой до концентрации растворенных в промывных водах сульфата натрия 0,5-4 г/л, термообработку промытого осадка гидроксида магния проводят в две стадии: при 200-450°C и при 450-850°C, после чего окончательно промывают полученный продукт водой.
К недостаткам следует отнести многооперационность процесса нейтрализации раствора сульфата магния, а также заметное загрязнение получаемых соединений магния примесью натрия из-за использования растворов едкого натра и, соответственно, необходимость дополнительных промывок магнийсодержащих соединений.
В качестве прототипа выбран способ получения сульфата магния из магнийсодержащего сырья, включающий выщелачивание магния из исходного сырья серной кислотой при концентрации в растворе 235-280 г/л при нагревании, с отделением раствора сульфата магния от нерастворимого кека, причем выщелачивание магния из сырья ведут при соотношении Ж:Т=(2,8-3,2):1 до получения в пульпе раствора с содержанием сульфата магния 400-420 г/л, перед фильтрацией пульпу за 20-30 минут до окончания процесса выщелачивания 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°C в течение 0,5-1,0 часа при соотношении Ж:Т=(1-2):1 с дальнейшем отделением промывного раствора сульфата магния, а раствор сульфата магния подвергают обработке известными методами, т.е. последовательными операциям очистки, фильтрации, упаривания и кристаллизации (Патент KZ №26952, C01F 5/00, опубл. 15.05.2013 г.).
Недостатком данного способа является низкая степень извлечения сульфата магния из исходного сырья, т.к. не все параметры отдельных операций известного способа являются оптимальными, а также дополнительные потери магния с железистым осадком.
Также данный способ имеет ограниченное применение, т.к. не предусматривается очистка от примесей, которые могут присутствовать в продукционном растворе сульфата магния.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения сульфата магния и повышение степени извлечения магния из исходного сырья посредством оптимизации параметров основных операций способа выщелачивания и очистки сернокислого раствора от примесей, а также дополнительного извлечения магния из железистого осадка, полученного при осуществлении предлагаемого способа.
Технический результат достигается тем, что в известный способ получения сульфата магния из магнийсодержащего сырья, включающий подготовку исходного сырья к выщелачиванию, выщелачивание магния из сырья раствором серной кислоты при нагревании с добавлением промывной воды, фильтрацию полученной пульпы с отделением раствора сульфата магния от нерастворимого кека с последующей очисткой сернокислотного раствора от примесей нейтрализацией и фильтрацией пульпы с отделением железистого осадка от очищенного раствора сульфата магния, очищенный раствор сульфата магния упаривают и кристаллизуют, кристаллы сульфата магния фильтрацией отделяют от маточного раствора, внесены изменения, а именно:
- процесс выщелачивания ведут серной кислотой с концентрацией 300-500 г/л;
- нейтрализацию раствора сульфата магния осуществляют гидроксидом магния с концентрацией 200-300 г/л и добавкой пероксида водорода при достижении рН=7,0-7,5 ед.;
- из полученного железистого осадка извлекают магний посредством кислотной репульпации и последующим отделением очищенного железистого осадка от промывных вод, которые направляют на выщелачивание исходного сырья.
Кроме того, выщелачивание исходного сырья ведут при температуре 90-100°С, в течение 2-4 часов, при соотношении Т:Ж=1:(3-4); нейтрализацию сернокислотного раствора осуществляют при температуре 80-90°С в течение 1-2 часа, а в качестве гидроксида магния используется природный брусит; маточный раствор, полученный после отделения кристаллов сульфата магния, направляют на стадию упаривания очищенного раствора сульфата магния.
В соответствии с предлагаемым способом в качестве магнийсодержащего сырья используется серпентинитовое сырье (руды) или магнийсодержащие пыли металлургического производства.
Извлечение в раствор основных компонентов, таких как магний и железо, зависит от крупности материала, поэтому перед выщелачиванием магнийсодержащее сырье измельчают. Предварительное измельчение исходного магнийсодержащего сырья, например, серпентинита до крупности менее 0,5 мм для более эффективного растворения измельченного сырья в серной кислоте. Кроме увеличения удельной поверхности частиц при измельчении раскрываются сростки магнийсодержащего
сырья с другими сопутствующими минералами, что повышает извлечение магния из кристаллической решетки магнийсодержащего сырья, например, серпентинита при выщелачивании в серной кислоте.
При измельчении серпентинита до крупности частиц более 0,5 мм не происходит достаточного растворения частиц серпентинита в серной кислоте из-за недостаточной поверхности контакта частиц серпентинита с кислотой.
Параметры процесса выщелачивания получены в результате длительных исследований различных образцов магнийсодержащего сырья, в частности, серпентинита различных месторождений, а также аспирационных пылей улавливания сухих и мокрых газоочисток, образующихся на металлургических предпритиях.
Для установления оптимальных параметров вскрытия серпентинитового сырья были опробованы различные режимы. В опытах варьировались следующие параметры: концентрация серной кислоты, соотношение Т:Ж, крупность исходного материала, температура и продолжительность процесса.
В ходе исследований установлено, что наибольшее влияние на процесс выщелачивания (вскрытия) магния из магнийсодержащего сырья оказывает концентрация серной кислоты; температура и соотношение Т:Ж влияют значительно меньше, а время процесса определяется исходя из требуемого содержания сульфата магния в сернокислотном растворе.
На основании проведенных исследований процесса выщелачивания (вскрытия) из магнийсодержащего сырья установлено, что его следует проводить в закрытом герметичном реакторе при температуре 90-100°С, соотношении Т:Ж=1:(3,0-4,0), концентрации серной кислоты 300-500 г/л, и продолжительности процесса - 2-4 часа.
Концентрация серной кислоты [H2SO4] менее 300 г/л приводит к понижению степени извлечения магния в раствор и не позволяет получить высокую концентрацию сульфата магния в продукционном растворе, так при концентрации серной кислоты 250 г/л извлечение магния в сернокислотный раствор не превышает 69%, а при повышении концентрации серной кислоты [H2SO4] выше 500 г/л при Т:Ж=1:3,5 извлечение магния составляет 90,0% (при [H2SO4]=500 г/л - 89,3% соответственно), т.е. незначительно, поэтому экономически нецелесообразно, т.к. потребует увеличения расхода реагентов для нейтрализации раствора.
При увеличении содержания твердой фазы в исходной пульпе (т.е. при соотношении Т:Ж=1:(2-3)) образуется вязкая пульпа, соответственно, скорость фильтрации снижается, а время проведения процесса фильтрации увеличивается. При уменьшении содержания твердой фазы в исходной пульпе (т.е. при соотношении Т:Ж=1:(3,5-4,5)) извлечение
магния в сернокислотный раствор повышается, однако существенной разницы между опытами при Т:Ж равном 1:3,5 и 1:4,5 не наблюдается, но при Т:Ж=1:4,5 увеличивается объем жидкой фазы, уменьшается содержание сульфата магния в жидкой фазу пульпы, что соответственно приводит к дополнительным затратам энергии при последующем упаривании раствора сульфата магния, что отрицательно влияет на экономические показатели способа.
При температуре процесса выщелачивания менее 90°C снижается скорость разделения жидкой и твердой фаз при последующей фильтрации пульпы, что влияет на извлечение магния или приводит к увеличению времени фильтрации, т.е. снижается производительность способа; при температуре более 100°C возрастает потребление энергоресурсов, а также возникают дополнительные трудности с выбором аппаратурного оформления способа.
Следует отметить, что увеличение концентрации и температуры в совокупности приводит к повышению извлечения магния из серпентинита в сернокислотный раствор, что свидетельствует о разрушении подавляющего большинства магнезиально-силикатных минералов.
При времени выщелачивания менее 2 часов не происходит приемлемого выщелачивания магния из исходного сырья (извлечение составляет 38-50%); при времени более 4 часов увеличивается объем емкостного оборудования для осуществления процесса выщелачивания (при сопоставимых показателях извлечения магния), что отрицательно влияет на экономические показатели способа.
Для получения готового продукта - сульфата магния кристаллического - фильтраты после выщелачивания серной кислотой подвергаются нейтрализации и очистке от основных примесей. Фильтраты выщелачивания серпентинита представляют собой сернокислотный раствор, содержащий сульфат магния с примесями железа, хрома, никеля, марганца, алюминия и кальция; также полученные растворы содержат некоторое количество свободной серной кислоты. Учитывая рН гидратообразования указанных выше элементов необходимо нейтрализовать раствор до рН=10,0-11,0 для количественного осаждения всех примесей. Однако при этом начинает осаждаться гидроксид магния (рНрвдр.=8,4), что приводит к значительным потерям магния с железистым осадком. Поэтому в процессе нейтрализации выбран диапазон рН=7,0-7,5 ед. В данном интервале рН количественно осаждаются гидроксиды железа(III), хрома(III), алюминия(III), никеля(II), тогда как гидроксиды железа(II) и марганца(II) осаждаются частично. Поэтому необходимо окислить образующиеся в результате нейтрализации гидроксиды железа(II) и марганца(II) до легкоосаждаемых форм.
При нейтрализации компоненты растворов выщелачивания магнийсодержащего сырья взаимодействуют с реагентом-окислителем, в качестве которого применяют пероксид водорода.
Для нейтрализации фильтрата после сернокислотного выщелачивания в качестве исходного материала применяют гидроксид магния (или природный брусит), т.к. он обладает большей реакционной способностью, чем оксид магния. Количество его при концентрации 200-300 г/л рассчитывается исходя из количества свободной кислоты ([H2SO4]) в сернокислотном растворе. При рН менее 7,0 ед. получается очищенный раствор сульфата магния, который имеет повышенное содержание примесей, что сказывается на качестве готового продукта - сульфата магния, а при рН более 8,0 ед., как отмечалось выше, в осадок выпадает магний и увеличиваются его потери с железистым осадком.
При концентрации гидроксида магния (брусита) менее 200 г/л увеличивается объем разбавленной пульпы, что влияет на процессы фильтрации и последующего упаривания очищенного раствора сульфата магния, а при концентрации гидроксида более 300 г/л затрудняется загрузка его в реактор и снижается скорость фильтрации II пульпы.
При осуществлении нейтрализации и очистки от примесей сернокислотного раствора при температуре менее 80°С увеличивается время, необходимое для получения раствора требуемого качества, а при температуре более 90°С - возрастают энергозатраты, при этом степень очистки от примесей остается сопоставимой.
При времени выдержки при нейтрализации и очистке от примесей менее 1 часа не достигается равновесие при осаждении примесей, а при более 2 часов - снижается производительность предлагаемого способа.
Промытый железистый осадок направляется на кислотную репульпацию с использованием растворов серной кислоты концентрацией 20-30 г/л при температуре 50-70°С в течение 0,5-1,0 часа и при соотношении Т:Ж=1:(2÷3). При концентрации серной кислоты менее 20 г/л не достигается полная отмывка железистого осадка от магния, а при концентрации серной кислоты более 30 г/л в раствор в значительной мере переходит железо и ухудшается последующая фильтрация IV пульпы железистого осадка. При осуществлении кислотной репульпации промытого железосодержащего осадка при температуре пульпы <50°С ухудшается процесс последующей фильтрации IV, а при температуре >70°С - возрастает энергопотребление без влияния на качественный состав репульпата и промывных вод. При увеличении содержания твердой фазы в исходной пульпе (т.е. при соотношении Т:Ж=1:(1,5-2,0)) снижается скорость фильтрации IV пульпы, а при уменьшении содержания твердой фазы в исходной пульпе (т.е. при соотношении Т:Ж=1,0:3,0) увеличивается объем жидкой фазы, уменьшается содержание сульфата магния в жидкой фазе пульпы, что соответственно приводит к дополнительным затратам энергии при последующем упаривании раствора сульфата магния, что отрицательно влияет на экономические показатели способа.
При времени кислотной репульпации менее 0,5 часа уменьшается выход магния из промытого железистого осадка, при более 1 часа - незначительно влияет на извлечение магния из него.
Осуществление изобретения поясняется ниже приведенной технологической схемой (фиг. 1), на которой показаны основные операции процесса получения сульфата магния из магнийсодержащего сырья и приведены оптимальные параметры каждой операции. Названия отдельных операций процесса обозначены в прямоугольниках, в которых приводятся параметры их реализации, последовательность их проведения указана стрелками, причем также указаны результаты каждой операции, поэтому технологическая схема не требует дополнительных пояснений для ее понимания.
Ниже приводим конкретные примеры реализации предлагаемого способа получения сульфата магния из магнийсодержащего сырья (магнийсодержащих пылей металлургического производства и серпентинита).
Для примеров 1-2 реализации способа получения сульфата магния из магнийсодержащего сырья используются в качестве исходного материала аспирационные пыли сухого и мокрого улавливания систем газоочистки, образующиеся при переработке хромсодержащего сырья с получением хромовых металлургических сплавов (состав пылей представлен в таблице 1); для примеров 3-4 - природное серпентинитовое (магнезиально-силикатное) сырье (состав природного серпентинитового (магнезиально-силикатного) сырья представлен в табл. 2).
Материал ХШП-01 представляет собой мелкодисперсный порошок, в исходном состоянии легко взвешивается в воздухе, имеет малый насыпной вес (0,555 г/см3), при сдавливании прессуется. Крупность материала - 98% фракция -0,071 мм.
Материал ХШП-03 представляет собой куски различной крупности, от 1,0 до 50-70 мм, средней прочности, в исходном виде имеет насыпной вес 1,56 г/см3, при сдавливании прессуется.
Материал СП-01 представляет собой куски серого цвета крупностью 2-5 мм; материал СП-02 - куски серо-зеленого цвета крупностью 2,5-10 мм.
Пример 1. Для переработки используется материал ХШП-01 (см. табл. 1). Предварительно материал не подвергается операциям дробления и измельчения, в качестве подготовки к сернокислотному выщелачиванию используются операция усреднения исходной пыли.
Навеску материала массой 100 г распульповывают (при t=55-60°С) в растворе серной кислоты ([H2SO4]=350 г/л) при соотношении Т:Ж=1:3,5 по массе. Затем пульпу нагревают до 90-100°С и выдерживают при перемешивании в течение 2 часов, поддерживая объем постоянным. По окончании выдержки пульпу фильтруют, кек промывают горячей водой, промывную воду присоединяют к фильтрату (фильтрат 1).
Влажный осадок снимают с фильтра и отмывают методом кислотной репульпации в одну стадию при соотношении Т:Ж=1:2 (масс) и температуре 50-60°С в течение 30 минут. Затем пульпа также фильтруется, осадок промывается на фильтре холодной водой при соотношении Т:Ж=1:1, осадок направляется на дальнейшую переработку, промывные воды - на операцию сернокислотного выщелачивания.
Далее сернокислотный раствор, полученный после выщелачивания (фильтрат 1), нагревают до 80-90°С и при перемешивании дозируют пульпу Mg(OH)2 - брусита (содержание Mg(OH)2 - 95%) - с концентрацией - 200 г/л, в процессе дозирования контролируют рН раствора. Дозировку проводят до стабилизации значения рН в течение - 1,5 часов, по достижении значения рН~7,2 дозирование прекращают.
Затем в пульпу вводят пероксид водорода (36%), выдерживают в течение 1 часа и фильтруют, осадок промывают, промывную воду присоединяют к фильтрату (фильтрат 2).
Фильтрат после очистки (фильтрат 2) упаривают при перемешивании до начала выпадения кристаллов. Затем раствор охлаждается при перемешивании для получения кристаллов одинакового размера, пульпа кристаллов фильтруется,
маточник после отделения кристаллов направляется обратно на стадию упаривания.
Полученные кристаллы сушатся на воздухе до постоянной массы, фильтрат и подсушенные кристаллы анализируются. Результаты анализов представлены в таблице 3.
Пример 2. Для переработки используется материал ХШП-03(см. табл. 1). Материал предварительно высушивается до влажности не более 0,5%. В качестве подготовки сырья к сернокислотному выщелачиванию используются операции предварительного дробления, измельчения и классификации; для переработки используется фракция -0,071 мм.
Переработка осуществляется аналогично с примером 1, результаты анализов представлены в таблице 4.
Таким образом, по результатам анализов видно, что при переработке аспирационных пылей сухого и мокрого улавливания систем газоочистки указанным способом получается очищенный от примесных элементов кристаллический сульфат магния для использования в различных отраслях промышленности и народного хозяйства.
Далее в примерах 3-4 в качестве исходного материала для реализации способа используется два типа природного магнезиально-силикатного (серпентинитового) сырья. Состав серпентинитов представлен в таблице 2.
Пример 3. Для переработки используется материал СП-01 (см. табл. 2) - природное магнезиально-силикатное сырье (серпентинит). Предварительно материал не подвергается операциям дробления и измельчения, в качестве подготовки к сернокислотному выщелачиванию используются операция усреднения исходного серпентинита.
Навеска материала массой 250 г распульповывается в воде и затем добавляется серная кислота из расчета 400 г/л при соотношении Т:Ж=1:3,0 (масс). Затем пульпа нагревается до 95-100°С и выдерживается при перемешивании в течение 2 часов, поддерживая объем постоянным. По окончании выдержки пульпу фильтруют, кек промывают горячей водой, промывную воду присоединяют к фильтрату (фильтрат 1).
Влажный осадок снимают с фильтра и отмывают методом репульпации-фильтрации в одну стадию при соотношении Т:Ж=1:1,5 (масс) и температуре 50-55°С в течение 45 минут. Затем пульпа также фильтруется, осадок промывается на фильтре холодной водой при соотношении Т:Ж=1:1,5, осадок направляется на дальнейшую переработку, промывные воды - на операцию сернокислотного выщелачивания.
Далее сернокислотный раствор, полученный после выщелачивания (фильтрат 1), нагревают до 85-90°С и при перемешивании дозируют пульпу Mg(OH)2 - брусита (содержание Mg(OH)2 - 95%) - с концентрацией - 250 г/л, в процессе дозирования
контролируют рН раствора. Дозировку проводят до стабилизации значения рН в течение ~1,5 часов, по достижении значения рН~7,4 дозирование прекращают.
Затем в пульпу вводят пероксид водорода (36%), выдерживают в течение 2 часов и фильтруют, образовавшийся железистый осадок промывают, промывную воду присоединяют к фильтрату (фильтрат 2).
Промытый железистый осадок подвергается кислотной репульпации раствором серной кислоты 25 г/л при соотношении Т:Ж=1:1,5 (масс.) и температуре 50°С в течение 1,0 часа. Затем остаток фильтруется и промывается водой при Т:Ж=1:1,5, промывные воды вместе репульпатом направляются на сернокислотное выщелачивание.
Фильтрат после очистки (фильтрат 2) упаривают при перемешивании до начала выпадения кристаллов. Затем раствор охлаждается при перемешивании для получения кристаллов одинакового размера, пульпа кристаллов фильтруется, маточник после отделения кристаллов направляется обратно на стадию упаривания.
Полученные кристаллы сушатся на воздухе до постоянной массы, фильтрат и подсушенные кристаллы анализируются. Результаты анализов представлены в таблице 5.
Пример 4. Для переработки используется материал СП-02 (см. табл. 2) - природное магнезиально-силикатное сырье (серпентинит). В качестве подготовки сырья к
сернокислотному выщелачиванию используются операции предварительного дробления и классификации.
Переработка осуществляется аналогично с примером 3, результаты анализов представлены в таблице 6.
Таким образом, по результатам анализов видно, что при переработке аспирационных пылей сухого и мокрого улавливания систем газоочистки указанным способом получается очищенный от примесных элементов кристаллический сульфат магния для использования в различных отраслях промышленности и народного хозяйства.
Сравнение полученных кристаллов сульфата магния по основным показателям с действующими ТУ 2141-016-32496445-00 «Магний сернокислый семиводный технический» и полученных в примерах, рассчитанное по результатам анализа содержания магния в кристаллах приведено в таблице 7.
Кроме повышения извлечения магния из различного магнийсодержащего сырья с 69,1% до 89,3-90,0%, в частности, за счет дополнительной кислотной репульпации железистого осадка, предлагаемый способ имеет еще ряд преимуществ:
- предложенная кислотная технология имеет минимум жидких стоков с учетом переработки получаемого очищенного раствора на сульфат магния;
- по аппаратурному оформлению кислотная технология за счет небольшого количества стадий может иметь простое технологическое оборудование, не отличающееся высоким энергопотреблением. Самым затратным с точки зрения потребления тепловой энергии является стадия упаривания растворов после очистки от примесей с последующим получением кристаллов сульфата магния, однако затраты на данный узел относятся на получение готовой продукции.
В настоящее время закончены исследования по реализации предлагаемого способа получения сульфата магния из магнийсодержащего сырья и осуществляются проектные работы по ее внедрению в промышленность на основании договоров с Заказчиками.
1. Способ получения сульфата магния из магнийсодержащего сырья, включающий подготовку исходного сырья к выщелачиванию, выщелачивание магния из сырья раствором серной кислоты при нагревании с добавлением промывной воды, фильтрацию полученной пульпы с отделением раствора сульфата магния от нерастворимого кека с последующей очисткой сернокислотного раствора от примесей нейтрализацией и фильтрацией пульпы с отделением железистого осадка от очищенного раствора сульфата магния, упаривание и кристаллизацию очищенного раствора сульфата магния, отделение кристаллов сульфата магния фильтрацией маточного раствора, отличающийся тем, что в качестве магнийсодержащего сырья используют серпентинитовые руды или магнийсодержащие пыли металлургического производства, процесс выщелачивания ведут серной кислотой с концентрацией 300-500 г/л, а нейтрализацию раствора сульфата магния осуществляют гидроксидом магния с концентрацией 200-300 г/л и добавкой пероксида водорода до достижения рН=7,0-7,5, причем из полученного железистого осадка извлекают магний посредством кислотной репульпации серной кислотой и отделения отмытого железистого осадка от промывных вод, которые направляют на выщелачивание исходного сырья.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выщелачивание исходного сырья ведут при температуре 90-100°С в течение 2-4 ч при соотношении Т:Ж=1:(3-4).
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нейтрализацию сернокислотного раствора осуществляют при температуре 80-90°С в течение 1-2 ч.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кислотную репульпацию железистого осадка осуществляют серной кислотой с концентрацией 20-30 г/л при температуре 50-70°С в течение 0,5-1,0 ч и при соотношении Т:Ж=1:(2-3).
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при очистке сернокислотного раствора в качестве гидроксида магния используется природный брусит.
