Обезвоживание карналлита

В основном магний получают пока электролизом хлористых солей магния. В современной практике сложилось несколько вариантов промышленного решения проблемы получения магния.

Наличие больших запасов магниевых солей в южных соляных озерах страны (Сасык-Сивашская группа, Волго-Эмбинская группа, озера Кулундинской степи и т. д.) способствовало созданию технологии выделения из них бишофита и последующего его обезвоживания (первый вариант).

Большие природные месторождения карналлита в Советском Союзе способствовали разработке второго варианта электролитического получения магния из карналлита (особенно для заводов, расположенных вблизи Урала).

Трудности обезвоживания бишофита и крупные месторождения магнезитов с низким содержанием примесей в различных районах, а также высокая стоимость транспортировки как бишофита, так и карналлита стимулировали разработку третьего варианта — получение безводного хлористого магния прямо на ‘магниевом заводе хлорированием магнезитов.

Рис. Установка для завершения обезвоживания карналлита:

1 — загрузочный бункер; 2 — печь СКН; 3 — электрод; 4 — переточный желоб; 5 — миксер; 6 — гидравлический подъемник миксера; 7 — электрод миксера

Развитие в больших масштабах производства титана путем восстановления тетрахлорида титана магнием привело к образованию отходов в виде значительного количества расплавленного безводного хлористого магния — отсюда возник четвертый вариант питания электролизеров этими отходами и создание титано-магниевых комбинатов.

Отсутствие запасов карналлитов и условия военного времени (вторая мировая война) способствовали разработке в США пятого варианта получения хлоридов из морской воды. Жизненность этого варианта для стран, не имеющих на своей территории месторождений магниевых минералов, очевидна. Так, в США было получено в 1944 г. 39% магния из морской воды.

Обезвоживание карналлита. Карналлит в нормальных условиях кристаллизуется с шестью молекулами воды. Исследования показали, что дегидратация карналлита протекает по схеме

КСl • MgCl₂ • 6Н₂O → КCl • MgCl₂• 2Н₂O → КСl • MgCl₂

Быстрое нагревание карналлита при атмосферном давлении выше 110—120° С приводит к его плавлению в кристаллизационной воде, однако при медленном нагревании карналлита можно удалить из него значительную часть кристаллизационной воды без плавления, так как по мере удаления воды температура плавления кристаллогидратов повышается.

Первую стадию обезвоживания обычно проводят в трубчатых вращающихся печах длиной 35—40 м и диаметром 3,0— 3,5 м. Обезвоживание в печи длится около 2 ч при температуре входящих газов не выше 500—550° С, отходящих—не выше 120° С. Полученный таким образом карналлит содержит 5—7% воды и некоторое количество окиси магния (2—3%), образующихся в результате гидролиза; степень гидролиза можно уменьшить, если в печи вдувать воздух с некоторым количеством газообразного НСl (например, НСl, отсасываемого из катодного пространства электролизеров).

Вторая стадия обезвоживания сводится к переплавке карналлита и отстаиванию окиси магния. Ее обычно проводят в электрических печах сопротивления (СКН — стационарные, карналлитовые, непрерывного действия), в которых нагревательным элементом служит расплавленный карналлит. Печь представляет собой прямоугольную ванну, футерованную огнеупорным кирпичом. Через свод в печь введены на расстоянии 800— 1000 мм друг от друга два стальных электрода, соединенных с низкой стороной однофазного трансформатора. В печи поддерживают температуру 750—800° С. Расплавленный карналлит непрерывно стекает по желобу поочередно в один из двух миксеров, работающих по тому же принципу, что и электропечь (рис. 190). Расплав подогревается в миксерах до 780—850°С и осветляется, отстаиваясь от взвеси окиси магния. Если в карналлите содержатся сульфаты, в расплав добавляют молотый древесный уголь, с помощью которого по реакции

MgSO₄ + 2С = MgS + 2СO₂

удается удалить до 90% серы, так как нерастворимый в хлоридах сульфид магния оседает на дно миксера. Расплавленный обезвоженный карналлит, содержащий около 50% MgCl₂ и 0,5— 0,9% MgO, сливают и направляют в электролизный цех.

В настоящее время ведутся исследования, включающие промышленные испытания обезвоживания карналлита в многокамерных печах, кипящего слоя, а также разработку хлораторов

для обезвоживания в жидкой фазе, однако указанные аппараты пока еще не могут эффективно конкурировать с печами СКН.

 

Статья на тему Обезвоживание карналлита