Обезвоживание

Карналлит

Рисунок 7- Принципиальная технологическая схема получения карналлита из отходов асбестового производства

ОАО «Костанайские минералы» и АО «УК ТМК»

После обезвоживания шестиводного карналлита при 200^оС получено 26,3 кг двуводного карналлита MgCl₂ ∙KCl∙2 Н₂О состава ,%: MgCl₂ 50,2% и KCl – 31,8% -остальное: вода -14,9% и примеси NaCl – 31%, СаCl₂ – 0,6% и др.

По полученным результам укрупненно-лабораторных испытаний уточнены расходные коэффициенты и предложена технологическая схема, представленная на рисунке.

Расходные коэффициенты на 1 т асбестовых отходов: 

Асбестовые отходы - 1 т

Титановые хлоридные отходы - 2 т

Соляная кислота конц. - 1,5 м³

Карналлит –MgCl₂·KCl·2H₂O - 1,4 т

Расходные коэффициенты на 1 т карналлита: 

Карналлит –MgCl₂·KCl·2H₂O - 1,0 т

Асбестовые отходы - 0, 714 т

Титановые хлоридные отходы - 1,43 т

Соляная кислота конц. - 1,07 м³

Состав MgCl₂∙KCl∙2Н₂О, полученного после обезвоживания шестиводного карналлита при 200^оС: MgCl₂ 50,0% и KCl – 31,7% -остальное: вода -14,7% и примеси NaCl – 3,0%, СаCl₂ – 0,58% и др.

4 Разработка технологического регламента по производству искусственного карналлита

Разработан технологический регламент на производство искусственного карналлита из отходов АО «Костанайские минералы» и АО «УК ТМК», включающий следующие основные разделы:

- общая характеристика процесса и его технико-экономический уровень:

- характеристика, производимой продукции;

- характеристика исходного сырья, материалов;

- описание технологического процесса и схемы;

- материальный баланс;

- ежегодные нормы расхода основных видов сырья;

- нормы технологического режима.

1. Характеристика сырья и материалов. Исходное сырье - асбестовые отходы АО «Костанайские минералы» - хвосты обогащения Житикаринского асбестового комбината (АО) содержат в химически связанном состоянии ряд элементов, в том числе, %: МgO – 39,0-42,0; SiО₂ – 37,0-41,0; СаО – 1,1-1,6; Fe₂О₃ – 1,9-5,4; FeO –1,0-2,7; Al₂О₃ – 0,8-1,4; NiO 0,1-0,25. В незначительных количествах (до 0,32 %) присутствуют кобальт, хром, марганец, натрий, калий, титан и ряд других металлов.

В качестве источника хлорида калия - отработанный расплав титановых хлораторов АО «УК ТМК» (ОРТХ). Химический состав ОРТХ, масс. %: MgСl₂ – 20,4; KCl -26,0; NaCl -15,0; СаCl₂-2,4; FeCl₂ - 22,5; FeCl₃ – 5,2; SiО₂ – 0,08; Сr – 0,17; Mn -0,33; ТiО₂ - 1,1; С - 7,9; Al - 0,26.

Каустический магнезит – техническая окись магния, получаемая при обжиге магнезита в интервале 700-1000^оС. Обычно технический магнезит получают как отход – пыль, улавливаемая при обжиге магнезита во вращающихся печах при производстве металлургического магнезиального порошка.

Соляная кислота конц. 36%, плотность 1,18 г/см³.

2. Описание технологического процесса и схемы

Общая технологическая схема переработки отходов представлена на рисунке 7.

Рекомендованная технология производство искусственного карналлита состоит из трех переделов.

Первый передел - получение очищенного раствора хлорида магния из асбестовых отходов АО «Костанайские минералы» включает следующие основные операции:

1. Измельчение минерала, отсев фракции 1 мм.

2. Выщелачивание 18%-ной соляной кислотой при соотношении Т:Ж=1:3 c подогревом раствора до 90^оС и аэрацией воздухом.

3. Фильтрация. Отделение раствора от аморфного осадка диоксида кремния фильтрованием на пресс-фильтре, отмывка водой твердого остатка. Раствор направляется на нейтрализацию, осадок в отвал.

4. Нейтрализация раствора до рН 8 каустическим магнезитом МgO при перемешивании.

5. Фильтрация. Отделение осадка гидроксидов фильтрацией на пресс- фильтре; очищенный раствор в бак-сборник, железистый кек в отвал.

Второй передел - получение осветленных хлоридных растворов из отработанных расплавов титановых хлораторов УК ТМК:

1. Выщелачивание ОРТХ растворением водой при отношении Т:Ж=1:2, при температуре 40-50^оС и перемешивании пульпы барботированием воздухом. Отстой пульпы, отделение раствора от нерастворимого осадка.

2. Нейтрализация основной массы примесей регулированием рН продуктивных растворов с 1,3 до 8,0 с использованием в качестве нейтрализатора магнезита, брусита или доломита.

3. Сгущение и отстой пульпы в баке-отстойнике с использованием в качестве флокулянта 0,1% раствора полиакриламида (отстой до осветления). Отделение раствора от осадка, фильтрация осветленного раствора. Сбор раствора сильвина в баках, влажный кек в отвал.

Третий передел - получение карналлита KCl·MgCl₂·6H₂O из хлоридных растворов:

1. Объединение растворов из первого и второго передела

2. Упаривание, кристаллизация и сушка при 100^оС.

3. Обезвоживание шестиводного карналлита до двухводного при 200^оС.

3. Материальный баланс.

Таблица 4 – Материальный баланс производства 1т карналлита из отходов

АО «Костанайские минералы» и АО «УК ТМК»

Поступило			Получено
Наименование материала	Масса, кг	Распреде-ление, %	Наименование материала	Масса, кг	Распреде-ление, %
Асбестовые отходы	714	20,1	Осадок от переработки асбестовых отходов	1640	46,1
Титановые хлоридные отходы	1430	40,2	Осадок от переработки титановых отходов	570	16,1
Соляная кислота	1266	35,5	Вода	345	9,7
Оксид магния МgO	145	4,2	Искусственный карналлит	1000	28,1
Итого	3555	100	Итого	3555	100

4. Нормы технологического режима

Таблица 5 - Нормы технологического режима

Наименование параметров	Норма технологического режима
Температура выщелачивания АО, оС	не менее 90
Т:Ж при выщелачивании АО	1:3
Концентрация НСl, %	18-20
Содержание MgСl2 в рабочем растворе, г/л	200-250
рН осаждения примесей из растворов MgСl2	8-8,3
Температура выщелачивания ОРТХ, оС	Комнатная
Т:Ж при выщелачивании ОРТХ водой	1:1,5
рН осаждения примесей из растворов КСl	8-8,3
Содержание КСl в рабочем растворе, г/л	170-190
Температура выпаривания объединенных растворов , оС	100
Температура сушки карналлита, оС	195-205

5. Характеристика отходов.

Разработанная технология позволит утилизировать отвальные отходы, извлечь ценные компоненты, которые в настоящее время безвозвратно теряются, перевести токсичные кислые отходы титано-магниевого производства в нетоксичные минеральные образования.

При реализации магнезиально-хлорной технологии переработки отходов возможна утилизация металлосодержащих кеков для производства строительных материалов и композитов.

Расчет ожидаемого технико – экономического эффекта.

Для переработки 10000 тонн асбестовых отходов АО «Костанайские минералы» в год потребуется 20000 тонн твердых хлоридных отходов АО «УК ТМК». При 70% извлечении MgCl₂ и 98% KCl ориентировочно будет получено 14000 т карналлита. При стоимости карналлита 400 $ США за тонну и ориентировочном выходе 10000 стоимость товарного продукта составит 5900000 или 840 млн. тенге. Ориентировочно затраты на материалы составят 380 млн. тенге

В денежном выражении экономия составит 460 млн. тенге.

Разработанная технология позволит утилизировать отвальные отходы, извлечь ценные компоненты, которые в настоящее время безвозвратно теряются, перевести токсичные кислые отходы титано-магниевого производства в нетоксичные минеральные образования.

При реализации магнезиально-хлорной технологии переработки отходов возможна утилизация металлосодержащих кеков для производства строительных материалов и композитов.

6 Технико-экономические показатели планируемого производства карналлита

На основании результатов опытно-промышленных испытаний подсчитаны ориентировочные технико-экономические показатели планируемого производства карналлита из расчета потребностей УК ТМК 40 тыс. тонн в год карналлита (табл. 6).

Таблица 6 - Технико-экономические показатели планируемого производства карналлита

Наименование показателей	Ед. изм.	Показатели
Объем производства карналлита в год	тонн	40000
Капитальные вложения	тыс. тг.	1 926600,0
Себестоимость 1 т карналлита	тг	34650
Прибыль	тыс. тг.	1 014000,0
Рентабельность	%	51,2
Срок окупаемости	лет	1,9