Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

Содовый способ получения легких магнезий

Этот способ, наиболее старый, заключается в осаждении основ­ного карбоната магния из растворимых солей магния (MgS04, Mg(N03)2 и MgCl2) содой. В качестве сырья используют при­родные и промышленные растворы магниевых солей, а также маг­незит.

Магнезит измельчают в шаровой мельнице до размера частиц 0,2—0,1 мм и растворяют в 28%-ной серной кислоте при нагре­вании до температуры кипения острым паром. Полученный раствор сульфата магния очищают от железа окислением Fe2+ в Fe3+ хлор­ной известью и осаждением в виде Fe(OH)3. Очищенный раствор MgSOi обрабатывают 10—12% раствором соды. Суспензию вы­делившегося осадка основного карбоната магния нагревают ост­рым паром до кипения — пропаривают, после чего состав осадка приблизительно соответствует формуле соединения, образующе­гося по реакции:

4MgS04 + 4Na2C03 + 4Н20 = 3MgC03 • Mg(OH)2 • 3H20 + 4Na2S04 4- С02

Осадок отфильтровывают, промывают и сушат — получается легкий белый порошок — магнезия альба.

Этот способ может быть использован и для получения магнезии из озерных рассолов >67.

. Осаждение основного карбоната магния из растворов хлори­стого магния или карналлита производят следующим образом. В стальной реактор с паровым барботером и мешалкой заливают раствор соды концентрацией 130—140 г/л. При перемешивании на­гревают раствор до кипения и приливают к нему небольшой струей хлормагниевый щелок или раствор карналлита (150—160 г/л MgCb). Температуру поддерживают выше 90°, так как при пони­жении температуры, так же как и при быстром сливании раство­ров, образуется плохо фильтрующий осадок. Подачу раствора MgCl2 прекращают, когда в реакционной массе содержание Na2C03 не превышает 5 г/л при отсутствии в жидкой фазе Mg2+. Затем суспензию кипятят в реакторе в течение 15 мин для разру­шения бикарбонатов, осадок отфильтровывают и промывают на фильтре. Промывку пасты ведут водой, подогретой до 50—60° и содержащей не более 25 мг/л С1_ и 30 мг/л SOl". После промывки паста содержит —30% MgC03 (~15% MgO) и не более 0,055% С1- и 0,5% Na2С03.

Сушку магнезии альба осуществляют в камерных сушилках на алюминиевых противнях. Более совершенным способом является применение сушилок ленточного типа. Сырую углекислую магне­зию с фильтров подают шнеком на бесконечную ленту из прово­лочной сетки с отверстиями 10 мм. При помощи 16 барабанов лента 8 раз поднимается вверх и опускается вниз (8 петель) вну­три камеры сушилки, а затем вдоль нижней части сушилки дви­жется горизонтально. За время движения магнезия высыхает в по­токе горячего воздуха и сбивается с сетки в бункер при помощи специального механизма.

Сушку производят до содержания остаточной влаги меньше 0,5%. Затем магнезию размалывают в мельнице кулачково-' Ударного действия, оборудованной воздушным сепаратором и

Расфасовочным бункером. Выход продукта по MgCl2 составляет 60—70% от теоретического, а содержание в нем основного веще­ства в пересчете на MgC03 должно быть не меньше 50%. На про­изводство 1 г основной углекислой магнезии расходуют: 1,47— 1,74 т MgCh (100%), 1,73 г кальцинированной соды (95%), 1,75 г условного топлива, 6,2 мгкал пара, 230 квт-ч электроэнергии, 25— 50 м3 воды.

Прокаливанием основной углекислой магнезии из нее удаляют двуокись углерода и воду и превращают ее в легкие сорта жженой магнезии (магнезии уста) MgO. Гидратная вода удаляется из ос­новного карбоната магния при 320°, а при 430° диссоциирует кар­бонат. Дегидратация гидроокиси магния также идет при 400— 420° 168,169 При 500° одновременно с диссоциацией Mg(OH)2, осво­бождающейся из основного карбоната магния, происходит ее кар­бонизация двуокисью углерода, образующейся при диссоциации карбоната. В результате получается смесь MgO и MgC03,70. (Если вести этот процесс под большим давлением С02, например 50 ат, То при 500° образуется MgC03). Окись магния с наибольшей ак­тивностью (с удельной поверхностью —100 м2/г) получается при прокаливании основного карбоната магния и гидроокиси магния при 500—600°. В обоих случаях активность продуктов приблизи­тельно одинакова. Если прокаливание вести ниже 500 и выше 600°, то активность магнезии, полученной из основного карбоната маг­ния, больше, чем из гидроокиси магния при одинаковых темпера­турах их обработки (особенно выше 1000°).

В производственных условиях прокаливание основного карбо­ната магния ведут в полочных механических печах при 700—800°. В них материал перемещается со свода на свод сверху вниз с по­мощью гребков, передвигающих его по сводам от периферии к центру (на нечетных сводах, считая сверху) и от центра к периферии (на четных сводах). Верхний свод — чугунная плита служит для предварительной подсушки материала. Внутри кладки остальных сво­дов Имеются каналы для обогревающих топочных газов. В вал, на котором вращаются гребки, подается вентилятором воздух для ох­лаждения металла с целью предохранения его от деформаций.

На верхнем своде содержание в пасте MgC03 повышается от 26—32 до 36—40%. На втором своде содержание MgO в матери­але увеличивается до 36—40%. Окончательное разложение дости­гается на четвертом своде, откуда магнезия через течку поступает в шнек и направляется на склад. Магнезиальную пыль, выносимую из печи уходящими газами, содержащую 60—70% MgO, улавли­вают в рукавных фильтрах, в электрофильтрах или в других ап­паратах и возвращают на прокаливание. Для производства 1 т жженой магнезии из раствора MgCl2 или из карналлита расхо­дуют: 2,55 т MgCl2 (100%), 3,05 т соды (95%), 2 т условного топ­лива, 6,4 мгкал пара, 335 квт-ч электроэнергии, 65 ж3 воды. При получении окиси магния содовым способом из магнезита расход­ные коэффициенты особенно велики: на 1 г MgO затрачивается около 4 т серной кислоты и около 4 г соды, которые превращаются в отбросный сульфат натрия. Этим способом пользуются только для производства окиси магния высокой степени чистоты.

Осадки карбонатов магния, полученные из природных вод, за­грязнены примесями хлоридов натрия и калия. Для освобождения от них предложено'71 промывать карбонаты магния 0,005% раство­ром NH4C1; последний замещает адсорбированные хлориды нат­рия и калия, переходящие в раствор. При последующем прокали­вании карбонатов магния NH4C1 улетучивается и готовый продукт содержит всего — 0,03% хлора. Расход промывной воды при этом сокращается на 50—60%.

При получении жженой магнезии содовым способом из отброс­ного раствора сульфата магния, образующегося в производстве борной кислоты (стр. 329), необходимо предварительно осадить из раствора бораты магния каустическим магнезитом 172.

Легкая магнезия может быть получена вместе со смешанным удобрением из морской рапы плотностью 1,32 г/см3, остающейся после кристаллизации NaCl и содержащей MgS04, MgCl2 и не­большие количества NaCl и КС1173. Рапу обрабатывают одновре-. менно аммиаком и двуокисью углерода при 50° последовательно в трех реакторах. Из суспензии, вытекающей из каждого реактора, отфильтровывают осадок основного карбоната магния, промывают его водой от аммониевых солей. Фильтрат и промывные воды на­правляют в следующий реактор. При некотором избытке карбо­ната аммония извлечение магния из рапы достигает 90—95% (0,32 кг из 1 л рапы). Высушенный продукт MgC03• Mg(OH)2• •ЗН20 имеет насыпную плотность 180 кг/ж3. При прокаливании этого продукта при 600—700° получается легкая магнезия с на­сыпной плотностью 80 кг/м3. Фильтрат из третьего реактора обра­батывают гипсом, и после отделения СаС03 выпаркой и кристал­лизацией раствора можно получить удобрение, состоящее из NH4CI, (NH4)2S04 и КС1 и содержащее 21—22 %N и 3% К20. Из 1 л рапы получается 0,7 кг такого удобрения.

Для получения окиси магния, имеющей повышенную совмести­мость с органическими веществами, слабообожженную MgO сме­шивают в среде инертного органического растворителя с амином с числом атомов С^С20, затем отфильтровывают, промывают инерт­ным летучим растворителем, сушат при 65—100° и измельчают. Продукт содержит 1—25% органических веществ174.