Перейти к основному содержанию
Химия

Источники магнийсодержащего сырья и способы получения хлористого магния


Важнейшими соединениями, применяемыми в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, являются хлористый магний, магнезия (окись магния и основной углекислый магний), а также сульфат магния и некоторые другие соли (Позин, 1974). Основными источниками соединений магния до настоящего времени служат залежи доломитов и магнезитов, морская вода, соляные месторождения с карналлитом и рассолы соляных озер.
Морская вода — практически неисчерпаемый источник соединений магния, в которой его содержание составляет 1,3 г/л. На каждый кубический метр морской воды приходится почти 4 кг магния, а во всем Мировом океане — 60 • 1015 т. Повышенные концентрации его наблюдаются в рассолах соляных озер — Крымских, в Кулундинской степи, в Сиваше, Каспийском море. Если морская вода содержит менее 1% хлоридов и сульфатов магния, то в рапе некоторых Перекопских озер в Крыму хлорида магния 20 и более процентов. В рапе Сивашского залива находится более 35 млн т сернокислых и хлористых солей магния (Николаев, 1978). Существенно повышены его концентрации в заливе Кара-Богаз-Гол, который почти на одну треть заполнен хлористым магнием, и в озере Эльтон (Зайцев, Толстихин, 1972), где в летний период содержание солей магния достигает 30%. Весьма высокой стадии концентрирования достигают рассолы Кардуанских озер, расположенных в дельте Волги. Минерализация рапы в некоторых из них — 450 г/кг, а магния находится до 89% от суммы катионов (натрия — 7—8%).
В связи с открытием природных залежей бишофита следует рассмотреть существующие технологии промышленного получения хлористого магния. Хлористый магний (MgCl2) безводный плавится при 718° С. В присутствии следов воды разлагается на НСl и MgO. В интервале температур от —3,4 до 116,7° С устойчив кристаллогидрат MgCl2 .• 6Н2O (бишофит).

Для получения товарного продукта — концентрированного хлормагниевого щелока (35% MgCl2) и плавленого бишофита (46% MgCl2) используются различные методы (Здановский, 1972; Позин, 1974). Производство хлористого магния (MgCl2 • 6Н2O) из морской воды, рапы озер и лиманов осуществляется после садки солей и извлечения брома, с использованием метода естественного испарения (солнечная выпарка) исходной морской воды и рассолов соляных озер морского типа при температуре 25°. Бишофит начинает выделяться в осадок совместно с галитом и некоторыми другими солями из эвтонических рассолов высокой концентрации. Практически рапу обычно выпаривают более интенсивным заводским способом, используя солнечное тепло лишь на начальной стадии концентрирования природных вод до 20—30% MgCl2. Десульфатизируют рассолы растворами СаСl2, а окислы железа и органические примеси удаляют обработкой известью и малым количеством бертолетовой соли (хлорат калия).
Хлористый магний получают из морской воды и химическим способом — без ее предварительного сгущения и садки галита путем химической переработки морской воды. С помощью известкового молока непосредственно из морской воды осаждается гидроокись магния Mg (ОН)2. Затем осадок, содержащий около 25% Mg(OH)2, смешивается с разбавленным раствором MgCl2 и нейтрализуется соляной кислотой. Полученный раствор (до 15% MgCl2) выпаривают.
Существует и другой способ перевода осадка Mg(OH)2 в хлористый магний, где он в растворе СаСl2 подвергается карбонизации:
Mg (ОН)2+CaCl2+CO2=MgCl2+CaCO3+H2O.
После отделения осадка получается раствор, содержащий около 10% MgCl2; путем выпаривания его концентрацию доводят до 35%, при этом основная часть хлористого натрия (галит) выкристаллизовывается и отделяется. Более чистый бишофит (до 75% MgCl2) можно выделить из растворов путем высаливания хлористым водородом.
В нашей стране и некоторых других странах (Германии, США, Испании) основным сырьем для получения магния, хлористого магния и других соединений служит карналлит — природная соль состава КСl • MgCl2 • 6Н2O, которым наша страна чрезвычайно богата (Старобинское, Верхнекамское, Карлюкское, Эльтонское и другие месторождения). При переработке карналлита принимается во внимание высокая растворимость MgCl2 по сравнению с КСl. При обработке карналлитовых руд водой или щелоком в раствор переходит MgCl2, а КСl остается в твердой фазе. При выпаривании и охлаждении раствора кристаллизуется чистый искусственный карналлит, используемый для получения магния.

Переработка карналлита более эффективна, если предусматривает комплексное использование сырья: получение КСl и MgCl2, других соединений магния, металлического магния, хлора, хлорпроизводных и т. д. В процессе электролиза карналлита образуется побочный продукт — калийная соль, содержащая 75—80% КСl, которую выпускают в качестве удобрения под названием «Электролит».
Распространен промышленный способ получения хлористого магния из доломита Са, Mg(CO3)2. Последний широко развит в природе, и многие страны обладают большими запасами этого вида сырья. Для получения MgCl2 полностью обожженный доло¬мит гасят водой при температуре 95—100° С. Полученную пульпу подвергают карбонизации при 40—60° С, при этом гидроокись кальция переходит в СаСO3. Карбонизованную пульпу нейтрализуют соляной кислотой при рН=7—8 во избежание растворения СаСO3. После отделения осадка отстаиванием раствор содержит около 16%MgCl2. Существуют и другие методы выделения хлормагниевого раствора из доломита.
Например, для его получения используют отбросные щелока, образующиеся при производстве сульфата калия, которые содержат 2,9—3,2% К; 5,5—6,5% Mg; 17—18% Cl; 5—12% SO4. Конечный товарный продукт (MgCl2) осаждается при выпаривании щелока.
Сырьем для хлормагниевого щелока служат астраханит, эпсомит, рапа Кара-Богаз-Гола (после извлечения из нее мирабилита) и другие продукты.
Одним из видов потенциального сырья для производства соеди-нений магния являются весьма распространенные в природе сили¬каты магния (оливин, серпентин, асбест, тальк). Основная трудность выделения хлористого магния из этого сырья, как показали опыты, проводимые в России и за рубежом, заключается в отделении раствора MgCl2 от образующейся при технологическом процессе кремниевой кислоты.
Открытие огромных запасов природного практически чистого хлористого магния (бишофита) на территории Нижнего Поволжья позволяет рассматривать это месторождение как крупнейший новый сырьевой источник для наиболее рентабельного и эффективного получения хлористого магния и его производных.

Поделиться с друзьями