RU2634017C2 - Method for producing magnesium sulphate and iron-oxide pigments from production wastes - Google Patents

Method for producing magnesium sulphate and iron-oxide pigments from production wastes Download PDF

Info

Publication number
RU2634017C2
RU2634017C2 RU2016113211A RU2016113211A RU2634017C2 RU 2634017 C2 RU2634017 C2 RU 2634017C2 RU 2016113211 A RU2016113211 A RU 2016113211A RU 2016113211 A RU2016113211 A RU 2016113211A RU 2634017 C2 RU2634017 C2 RU 2634017C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
sulfate
magnesium
carried out
solution
Prior art date
Application number
RU2016113211A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016113211A (en
Inventor
Иван Поликарпович Добровольский
Юнер Шамильевич Капкаев
Виктор Иванович Бархатов
Сергей Владимирович Костюнин
Ирина Леонидовна Костюнина
Виктор Александрович Абызов
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)"
Сергей Владимирович Костюнин
Иван Поликарпович Добровольский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)", Сергей Владимирович Костюнин, Иван Поликарпович Добровольский filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)"
Priority to RU2016113211A priority Critical patent/RU2634017C2/en
Publication of RU2016113211A publication Critical patent/RU2016113211A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2634017C2 publication Critical patent/RU2634017C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F5/00Compounds of magnesium
    • C01F5/40Magnesium sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00Compounds of iron
    • C01G49/02Oxides; Hydroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00Compounds of iron
    • C01G49/02Oxides; Hydroxides
    • C01G49/06Ferric oxide [Fe2O3]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/22Compounds of iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/22Compounds of iron
    • C09C1/24Oxides of iron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: to produce magnesium sulphate and iron-oxide pigments from productions wastes, the fine-dispersed magnesium-containing raw material is reacted with the sulfuric acid spent etching solution containing iron sulfate. Dolomite dust formed upon calcination of dolomite at the temperature of 600-750°C is used as a magnesium-containing raw material. The ratio of sulfate-ions: dolomite dust in the etching solution is 1:1.1. Hydrothermal treatment of the produced suspension is carried out by blowing the solution with air, the oxygen of which oxidizes iron Fe+2 to Fe+3. The precipitate is separated on a filter press and washed from water-soluble compounds. Thermal treatment of the precipitate is carried out to the iron-oxide pigment. Drying and grinding of the iron-oxide pigment are carried out simultaneously in a combined spray dryer. The filtrate separated from the filter press and wash water containing magnesium sulfate are fed to the reactor. The content of sulfate ions is increased in the solution to 35-40% by the addition of concentrated sulfuric acid and neutralized with dolomite dust at the temperature of 80-100°C to pH equal to 7.0-7.5. Crystallization of magnesium sulphate is carried out in a crystalliser.
EFFECT: invention allows to increase the yield of magnesium sulphate and iron+oxide pigments, to reduce energy consumption during the treatment of the sulfuric acid spent etching solution.
2 cl, 1 dwg, 2 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к технологии получения вяжущего, в частности кристаллического сульфата магния и железооксидных пигментов, применяемых в производстве строительных и огнеупорных материалов и изделий, а также для изготовления лакокрасочных материалов, пластмасс, кожи, резины и т.д.The invention relates to a technology for producing an astringent, in particular crystalline magnesium sulfate and iron oxide pigments used in the manufacture of building and refractory materials and products, as well as for the manufacture of paints, plastics, leather, rubber, etc.

Известен способ получения концентрированных растворов сульфата магния путем взаимодействия магнийсодержащего сырья с сульфатом аммония, в качестве магнийсодержащего сырья используют гипсомагнезиальную массу, а сульфат аммония используют в твердом состоянии при 1,1…1,3-кратном избытке по отношению к гидроксиду магния в гипсомагнезиальной массе [а.с. №1724576, 5 C01F 5/40. Опубл. в БИ №12, 1992. И.И. Желтова, А.М. Андрианов].A known method for producing concentrated solutions of magnesium sulfate by reacting a magnesium-containing raw material with ammonium sulfate is used as a magnesium-containing raw material gypsum-magnesium mass, and ammonium sulfate is used in a solid state at 1.1 ... 1.3-fold excess with respect to magnesium hydroxide in the gypsum-magnesium mass [ A.S. No. 1724576, 5 C01F 5/40. Publ. in BI No. 12, 1992. I.I. Zheltova, A.M. Andrianov].

Этот способ имеет следующие недостатки:This method has the following disadvantages:

1) не экономично Использовать для изготовления указанных материалов дорогостоящие сульфат аммония и гипсомагнезиальной массы;1) it is not economical to use expensive ammonium sulfate and gypsum-magnesian mass for the manufacture of these materials;

2) получаемые отходы не применяются в промышленности.2) the resulting waste is not used in industry.

Известен также способ получения технического хлорида или сульфата магния, а также их смеси путем взаимодействия отработанной соляной и серной кислоты, а также их смеси с концентрацией не менее 16% с магнийсодержащим сырьем - магнезитовой пылью, уловленной при термообработке магнезитовой руды, применяемой для изготовления огнеупорного футеровочного материала [пат. ЧССР №115819, МПК C01F 5/40, заявл. 15.03.65, опубл. 15.08.65. Josef Semecky, Vaclow Syrovy].There is also known a method for producing technical chloride or magnesium sulfate, as well as their mixture by reacting spent hydrochloric and sulfuric acid, as well as their mixture with a concentration of at least 16%, with magnesium-containing raw materials - magnesite dust, captured during heat treatment of magnesite ore used for the manufacture of refractory lining material [US Pat. Czechoslovakia No. 115819, IPC C01F 5/40, declared 03/15/65, publ. 08/15/65. Josef Semecky, Vaclow Syrovy].

Этот способ также имеет существенные недостатки:This method also has significant disadvantages:

1) значительные энергетические затраты при кристаллизации и сушке получаемых продуктов и потери по процессу;1) significant energy costs during crystallization and drying of the resulting products and losses in the process;

2) недостаточная прочность и термостойкость огнеупорных изделий, получаемых с использованием смеси хлорида и сульфата магния и сложность их разделения.2) insufficient strength and heat resistance of refractory products obtained using a mixture of magnesium chloride and sulfate and the complexity of their separation.

Наиболее близким по сущности и достигаемым результатам является способ получения сульфата магния, включающий взаимодействие магнийсодержащего сырья - тонкодисперсной пыли магнезита с отработанной серной кислотой, кристаллизацию целевого продукта и сушку его [пат. РФ №2078041, C01F 5/40, опубл. 1997, Кулинич А.П., Добровольский И.П., Попова С.В., Кныш А.Н., Кривинский Б.Я., Мещанов С.Е]. В качестве отработанной серной кислоты используют травильный сернокислый раствор и на взаимодействие исходные реагенты подают в массовом соотношении магнезит:сульфат-ионы в травильном растворе (1,05-1,2):1 с последующей гидротермальной обработкой полученной суспензии при 60-80°С в течение 1,5-2,0 ч.The closest in essence and the achieved results is a method of producing magnesium sulfate, including the interaction of magnesium-containing raw materials - fine dust of magnesite with spent sulfuric acid, crystallization of the target product and drying it [US Pat. RF №2078041, C01F 5/40, publ. 1997, Kulinich A.P., Dobrovolsky I.P., Popova S.V., Knysh A.N., Krivinsky B.Ya., Meshchanov S.E]. As spent sulfuric acid, an etching sulphate solution is used and the starting reagents are fed to the reaction in a mass ratio of magnesite: sulfate ions in the etching solution (1.05-1.2): 1, followed by hydrothermal treatment of the resulting suspension at 60-80 ° C within 1.5-2.0 hours

Однако и этот способ также имеет следующие недостатки:However, this method also has the following disadvantages:

1) низкий выход получаемых сульфата магния и пигмента;1) low yield of magnesium sulfate and pigment;

2) в процессе производства высокие энергозатраты на выпарку раствора;2) during the production process, high energy consumption for the evaporation of the solution;

3) качество получаемых сульфата магния и железооксидных пигментов не соответствуют требования для производства некоторых видов материалов.3) the quality of the obtained magnesium sulfate and iron oxide pigments do not meet the requirements for the production of certain types of materials.

Технический результат предлагаемого решения - повышение выхода по процессу и качества получаемых продуктов, снижение энергозатрат в процессе переработки сернокислого отработанного травильного раствора (СОТР).The technical result of the proposed solution is to increase the yield of the process and the quality of the products obtained, reduce energy consumption during the processing of spent sulfuric pickling solution (SOT).

Поставленная задача достигается применением для получения кристаллического сульфата магния и железооксидных пигментов СОТР, содержащего 3-5% серной кислоты и 15-20% сульфата железа, отходного щелочного реагента (магнийсодержащего сырья) с последующем разделением суспензии на железо и магнийсодержащие осадки, которые затем подвергали гидротермальной обработке с целью получением указанных выше продуктов.The problem is achieved by using crystalline magnesium sulfate and iron oxide pigments COTP containing 3-5% sulfuric acid and 15-20% iron sulfate, an alkaline waste reagent (magnesium-containing raw materials), followed by separation of the suspension into iron and magnesium-containing precipitates, which were then subjected to hydrothermal processing in order to obtain the above products.

Гидротермальный процесс - кристаллизация из перегретых под давлением водных растворов различных неорганических продуктов: сульфатов железа, меди, цинка, свинца, сурьмы, ртути, мышьяка (Краткая химическая энциклопедия, М., 1961 г., т. 1, с. 843).The hydrothermal process is crystallization of various inorganic products from sulfates of superheated aqueous solutions: iron, copper, zinc, lead, antimony, mercury, arsenic sulfates (Brief Chemical Encyclopedia, Moscow, 1961, v. 1, p. 843).

Согласно литературным данным [Технология минерального сырья. Позин М.Е. Л.: Химия, 1961. - 1008 с., с. 181-190, Энциклопедия (краткая химическая). М.: Мир, 1997 г. Т. 2, с. 396, 1024 с.], магнийсодержащее сырье состоит из магнезита (MgCO3) и доломита (MgCO3⋅СаСО3), которые взаимодействует с разбавленной серной кислотой только в тонкодисперсном состоянии при нагревании (например, магнезит с размером частиц 0,1…0,2 мм растворяется в серной кислоте 28%-ной концентрации при нагревании острым паром до температуры кипения 120°С и более). Оксид магния активно взаимодействует с кислотами, но его получать прокаливанием магнезита при высокой температуре (900°С) и применять экономически не выгодно для переработки отработанных травильных растворов. Поэтому предложен способ их нейтрализации указанного ниже состава тонкодисперсной доломитовой пылью (порошок пыли с размером частиц менее 1 мк), образуемой при термообработке доломитовой руды и применяемой в доменном процессе (Краткая химическая энциклопедия. М., 1961, т. 1, с. 1151).According to literature data [Technology of mineral raw materials. Pozin M.E. L .: Chemistry, 1961. - 1008 p., P. 181-190, Encyclopedia (brief chemical). M .: Mir, 1997, vol. 2, p. 396, 1024 pp.], The magnesium-containing raw material consists of magnesite (MgCO 3 ) and dolomite (MgCO 3 ⋅CaCO 3 ), which interacts with dilute sulfuric acid only in a finely divided state when heated (for example, magnesite with a particle size of 0.1 ... 0 , 2 mm is dissolved in sulfuric acid of 28% concentration when heated with hot steam to a boiling point of 120 ° C or more). Magnesium oxide actively interacts with acids, but it can be obtained by calcination of magnesite at a high temperature (900 ° C) and it is not economically viable to use spent pickling solutions. Therefore, a method is proposed for their neutralization of the composition indicated below with finely dispersed dolomite dust (dust powder with a particle size of less than 1 micron) formed during heat treatment of dolomite ore and used in the blast furnace process (Brief Chemical Encyclopedia. M., 1961, v. 1, p. 1151) .

Особенность предлагаемого способа получения кристаллического сульфат магния и железооксидных пигментов заключается во взаимодействии серной кислоты и сернокислого железа СОТР с отходом щелочного реагента пылью уноса, получаемой при прокаливании доломита при температуре 600-750°С и содержащей 80…85% MgO, 3…5% СаО и 7…10% MgO⋅СаСО3, взятых в соотношении 1:1,2-1,3 при температуре 80…100°С в течение 1,0…1,5 ч до рН, равного 7,0…7,5, продувая суспензию воздухом, кислород которого окисляет железо Fe+2 в Fe+3. При этом в реакторе в зависимости от количества подаваемого воздуха протекают следующие реакции(1-5):A feature of the proposed method for the preparation of crystalline magnesium sulfate and iron oxide pigments is the interaction of sulfuric acid and iron sulfate COTR with the waste of an alkaline reagent by entrainment dust obtained by calcining dolomite at a temperature of 600-750 ° C and containing 80 ... 85% MgO, 3 ... 5% CaO and 7 ... 10% MgO⋅ССОСО 3 taken in the ratio 1: 1.2-1.3 at a temperature of 80 ... 100 ° С for 1.0 ... 1.5 hours to a pH of 7.0 ... 7.5 by blowing the suspension with air, the oxygen of which oxidizes iron Fe + 2 in Fe +3 . Moreover, in the reactor, depending on the amount of air supplied, the following reactions proceed (1-5):

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

После окончания реакции (прекращение выделения газов) полученную суспензию подают на автоматический фильтр-пресс в горячем виде, отмывают от пасты на поверхности фильтра остатки сульфата магния химочищенной водой или конденсатом. Далее осадок с поверхности фильтр-пресса передают в комбинированную сушилку, в которой паста одновременно сушится и измельчается до заданной дисперсности при температуре в зависимости от состава получаемого пигмента: при получении желтого железоокисного пигмента (FeOOH) паста сушится при температуре 110…120°С, при получении красного железоокисного пигмента (Fe2O3) - при температуре 240…320°С;After the end of the reaction (termination of gas evolution), the resulting suspension is fed to the automatic filter press in hot form, the remaining magnesium sulfate is washed from the paste on the filter surface with chemically purified water or condensate. Next, the precipitate from the surface of the filter press is transferred to a combined dryer, in which the paste is simultaneously dried and ground to a predetermined dispersion at a temperature depending on the composition of the pigment obtained: upon receipt of the yellow iron oxide pigment (FeOOH), the paste is dried at a temperature of 110 ... 120 ° C, at obtaining red iron oxide pigment (Fe 2 O 3 ) - at a temperature of 240 ... 320 ° C;

Отделенный от осадка на фильтр-прессе фильтрат и промывную воду, содержащие сульфат магния, подают в реактор, в котором, для исключения в дальнейшем высокозатратной стадии выпарки избыточной воды, повышают в растворе содержание сульфат-ионов до 35…40% в получаемом продукте добавкой концентрированной серной кислоты и проводят нейтрализацию раствора указанной доломитовой пылью при температуре 90…100°С до рН, равного 7,0…7,5. При охлаждении горячего раствора в кристаллизаторе, охлаждаемом технической водой, происходит в зависимости от температуры образование кристаллогидратов сульфата магния различного состава согласно приведенным ниже данным в табл. 1.The filtrate and washing water containing magnesium sulfate separated from the precipitate in a filter press are fed to a reactor, in which, in order to eliminate the further high-cost stage of evaporation of excess water, the content of sulfate ions in the resulting product is increased to 35 ... 40% in the resulting product by adding concentrated sulfuric acid and neutralize the solution with the indicated dolomite dust at a temperature of 90 ... 100 ° C to a pH of 7.0 ... 7.5. When a hot solution is cooled in a mold cooled by industrial water, the formation of magnesium sulfate crystalline hydrates of various compositions, depending on the temperature, occurs according to the data given in the table below. one.

Figure 00000006
Figure 00000006

Примечания: *В интервале температур 87…92°С MgSO4⋅6H2O плавится с образованием метастабильных MgSO4⋅5H2O и MgSO4⋅4H2O.Notes: * In the temperature range 87 ... 92 ° С MgSO 4 ⋅ 6H 2 O melts to form metastable MgSO 4 ⋅ 5H 2 O and MgSO 4 ⋅ 4H 2 O.

**Твердый MgSO3⋅4H2O при температуре 106°С переходит в MgSO4⋅3H2O, который при температуре 161…169°С превращается в MgSO4⋅2H2O.** Solid MgSO 3 ⋅ 4H 2 O at a temperature of 106 ° С transforms into MgSO 4 ⋅ 3H 2 O, which at a temperature of 161 ... 169 ° С turns into MgSO 4 ⋅ 2H 2 O.

При охлаждении полученной горячего раствора в кристаллизаторе при температуре ниже 48°С начинается кристаллизация соли с образованием кристаллогидрата сульфата магния по реакции (5).When cooling the resulting hot solution in a crystallizer at a temperature below 48 ° С, salt crystallization begins with the formation of magnesium sulfate crystalline hydrate according to reaction (5).

Преимущества предлагаемого способа заключаются в повышении выхода и качества пигментов и кристаллического сульфата магния, которые подтверждаются приведенными ниже примерами получаемых лабораторных образцов и опытной партии по сравнению с вырабатываемыми такого продукта на действующих предприятиях.The advantages of the proposed method are to increase the yield and quality of pigments and crystalline magnesium sulfate, which are confirmed by the following examples of the obtained laboratory samples and experimental batch compared with those produced in existing plants.

Пример 1 (прототип). Брали 100 мл сернокислого травильного раствора с плотностью 1,15 г/см3, содержащего 12 г серной кислоты, 20 г сульфата железа и 0,1 г сульфатов хрома и никеля, и добавили к нему для нейтрализации 25,2 г тонкодисперсного магнезита (магнезит взят с избытком 1,2 по отношению к сульфат-ионам в травильном растворе).Example 1 (prototype). We took 100 ml of a sulfuric acid etching solution with a density of 1.15 g / cm 3 containing 12 g of sulfuric acid, 20 g of iron sulfate and 0.1 g of chromium and nickel sulfates, and 25.2 g of finely dispersed magnesite (magnesite) was added to it to neutralize taken with an excess of 1.2 with respect to sulfate ions in the etching solution).

Нейтрализацию проводили при 80°С в течение 2,0 ч до рН 6,9. После нейтрализации суспензию отфильтровывали, получив 15,1 г карбоната железа с примесью карбоната никеля и 125,1 г раствора сульфата магния с примесью сульфата хрома. Осадок карбоната железа промыли водой и термообработали при 320°С в течение 1,5 ч, получив 11,2 г красного железооксидного пигмента, соответствующего по основным показателям ТУ 6-10-602-86 марки К (массовая доля Fe2O3 - 93,5%, массовая доля водорастворимых веществ - 0,4%, укрывистость 10,3 г/м2, остаток на сите 0063К - 0,3).Neutralization was carried out at 80 ° C for 2.0 h to a pH of 6.9. After neutralization, the suspension was filtered, obtaining 15.1 g of iron carbonate mixed with nickel carbonate and 125.1 g of a solution of magnesium sulfate mixed with chromium sulfate. The precipitate of iron carbonate was washed with water and heat treated at 320 ° C for 1.5 hours to obtain 11.2 g of red iron oxide pigment, corresponding to the main indicators TU 6-10-602-86 grade K (mass fraction of Fe 2 O 3 - 93 , 5%, the mass fraction of water-soluble substances is 0.4%, the spreading rate is 10.3 g / m 2 , the residue on a sieve 0063K is 0.3).

Раствор сульфата магния с примесью сульфата хрома выпарили 61,2 г воды, затратив 38,98 ккал тепла и получив 67,5 г кристаллического сульфата магния.A solution of magnesium sulfate mixed with chromium sulfate was evaporated 61.2 g of water, consuming 38.98 kcal of heat and receiving 67.5 g of crystalline magnesium sulfate.

Выход по процессу составилThe output of the process was

Figure 00000007
Figure 00000007

Пример 2. Брали 100 мл сернокислого травильного раствора, содержащего 3% серной кислоты и 15% сульфата железа, добавляли к нему 15,6 г доломитовой пыли, беря ее с избытком 1,1 к сульфат-ионам в растворе. Нейтрализацию раствора проводили при температуре 85°С в течение 1,5 ч до рН, равного 7,2, продувая через раствор воздух до появления желтого цвета. После окончания реакции горячую суспензию подвергали фильтрованию на вакуум-воронке и отмывали от пасты оставшийся сульфат магния 44,0 мл дистиллированной воды. Осадок подвергали сушке в муфельной печи при температуре 120°С, охлаждали, после чего его измельчали в шаровой мельнице в течение 1 ч и взвешивали. Получили 27,5 г желтого железооксидного пигмента с влажностью 2,1%, приведенного ниже качества: массовая доля FeOOH - 86,5%, массовая доля водорастворимых веществ - 0,2%, укрывистость 13,3 г/м2, остаток на сите 0056К - 0,2. Затем к горячему фильтрату и промывной воде добавляли концентрированной серной кислоты до содержания в растворе 40,0% сульфат-ионов (38,1 г) и раствор нейтрализовали добавкой 16,9 г доломитовой пыли до рН, равного 7,2. Далее при охлаждении суспензию в холодильнике до температуры 30°С образовались кристаллогидраты сульфата магния в количестве 180,9 г. В результате получили желтый железооксидный пигмент и кристаллический сульфат магния, которые по всем показателям превосходят нормы действующей технической документации таблица 2.Example 2. We took 100 ml of sulfuric etching solution containing 3% sulfuric acid and 15% iron sulfate, 15.6 g of dolomite dust was added to it, taking it with an excess of 1.1 to sulfate ions in solution. The solution was neutralized at a temperature of 85 ° C for 1.5 h to a pH of 7.2, blowing air through the solution until a yellow color appeared. After the reaction, the hot suspension was filtered on a vacuum funnel and the remaining magnesium sulfate was washed from the paste with 44.0 ml of distilled water. The precipitate was dried in a muffle furnace at a temperature of 120 ° C, cooled, after which it was crushed in a ball mill for 1 h and weighed. Received 27.5 g of yellow iron oxide pigment with a moisture content of 2.1%, the following quality: mass fraction of FeOOH - 86.5%, mass fraction of water-soluble substances - 0.2%, hiding power 13.3 g / m 2 , the residue on a sieve 0056K - 0.2. Then, concentrated sulfuric acid was added to the hot filtrate and wash water until the solution contained 40.0% sulfate ions (38.1 g) and the solution was neutralized by adding 16.9 g of dolomite dust to a pH of 7.2. Then, upon cooling, the suspension in the refrigerator to a temperature of 30 ° C formed magnesium sulfate crystalline hydrates in an amount of 180.9 g. The result was a yellow iron oxide pigment and crystalline magnesium sulfate, which in all respects exceed the norms of the current technical documentation table 2.

Выход по процессу составил:The output of the process was:

Figure 00000008
Figure 00000008

Пример 3. Брали 100 мл сернокислого травильного раствора, содержащего 3% серной кислоты и 15% сульфата железа, добавляли к нему 15,6 г доломитовой пыли, беря ее с избытком 1,1 к сульфат-ионам в растворе. Нейтрализацию раствора проводили при температуре 95°С в течение 1,1 ч до рН, равного 7,1, продувая через раствор воздух до появления красного цвета. После окончания реакции горячую суспензию подвергали фильтрованию на вакуум-воронке и отмывали от пасты оставшийся сульфат магния 42,4 мл дистиллированной воды. Осадок подвергали сушке в муфельной печи при температуре 240°С, после чего осадок охлаждали, измельчали в шаровой мельнице в течение 1 ч и анализировали. Получили 21,2 г красного железооксидного пигмента с влажностью 2,1% высокого качества. Затем к горячему фильтрату и промывной воде добавляли концентрированной серной кислоты до содержания в растворе 40% сульфат-ионов (38,1 г) и раствор нейтрализовали добавкой 16,8 г указанной доломитовой пыли до рН, равного 7,2. Затем суспензию охлаждали в холодильнике до температуры 30°С. При охлаждении образовались кристаллогидраты сульфата магния в количестве 180,7 г, качество которых по всем показателям превосходят нормы действующей технической документации таблица 2. Выход по процессу составил:Example 3. They took 100 ml of a sulfuric etching solution containing 3% sulfuric acid and 15% iron sulfate, 15.6 g of dolomite dust was added to it, taking it with an excess of 1.1 to sulfate ions in solution. The solution was neutralized at a temperature of 95 ° C for 1.1 h to a pH of 7.1, blowing air through the solution until a red color appeared. After the reaction, the hot suspension was filtered on a vacuum funnel and the remaining magnesium sulfate was washed from the paste with 42.4 ml of distilled water. The precipitate was dried in a muffle furnace at a temperature of 240 ° C, after which the precipitate was cooled, crushed in a ball mill for 1 h and analyzed. Received 21.2 g of red iron oxide pigment with a moisture content of 2.1% high quality. Then, concentrated sulfuric acid was added to the hot filtrate and wash water until the solution contained 40% sulfate ions (38.1 g) and the solution was neutralized by adding 16.8 g of the indicated dolomite dust to a pH of 7.2. Then the suspension was cooled in the refrigerator to a temperature of 30 ° C. Upon cooling, crystalline hydrates of magnesium sulfate were formed in an amount of 180.7 g, the quality of which in all respects exceeds the norms of the current technical documentation table 2. The output from the process was:

Figure 00000009
Figure 00000009

Наработку опытной партии пигмента и кристаллического сульфата магния проводили на опытно-промышленной установке мощностью 1000 т/г., технологическая схема которой приведена на чертеже.The production of an experimental batch of pigment and crystalline magnesium sulfate was carried out on a pilot plant with a capacity of 1000 t / g, the technological scheme of which is shown in the drawing.

На технологической схеме переработки сернокислых отходов представлены: 1 - емкость для сернокислого OTP; 2 - бункер для каустического магнезита; 3а и 3б - реактор; 4а и 4б - насос; 5 - фильтр-пресс; 6 - комбинированная сушилка; 7 - бункер пигмента; 8 - конденсатор паров; 9 - емкость для конденсата; 10 - емкость для фильтрата и промывной воды; 11 - емкость для серной кислоты; 12 - кристаллизатор сульфата магния; 13 - конденсатор паров сульфата магния; 14 - емкость конденсата сульфата магния; 15 - бункер готовой продукции; 16 – контейнер.On the technological scheme for processing sulfate waste: 1 - capacity for sulfate OTP; 2 - hopper for caustic magnesite; 3a and 3b — reactor; 4a and 4b - pump; 5 - filter press; 6 - combined dryer; 7 - pigment hopper; 8 - vapor condenser; 9 - capacity for condensate; 10 - capacity for filtrate and wash water; 11 - capacity for sulfuric acid; 12 - magnesium sulfate crystallizer; 13 - magnesium sulfate vapor condenser; 14 - the capacity of the condensate of magnesium sulfate; 15 - hopper of finished products; 16 - container.

Железооксидный пигмент и кристаллический сульфат магния получали путем нейтрализации в реакторе 3а 1 м3 СОТР плотностью 1,20 г/см3, содержащего 3% серной кислоты и 15% сульфата железа, доломитовой пылью в количестве 150 кг при температуре 90°С до рН, равного 7,3, при постоянном перемешивании суспензии и подаче воздуха. При нейтрализации в реакторе протекает выше описанные реакции (1…3). При достижении нейтральной реакции (рН равен 7,2) горячую суспензию насосом 4 подавали на фильтр-пресс 5, где от суспензии отделяли железо содержащую пасту, от которой на фильтр-прессе отмывали водорастворимые вещества конденсатом, получаемым при конденсации паров в конденсаторе 8 и накапливаемым в емкости 9. После чего, шнеком подавали пасту в комбинированную сушилку 6, в которой пасту одновременно сушили и измельчали до заданной дисперсности. Накапливали пасту в бункере 7 и затаривали в контейнеры 16. В сушилке при температуре 120°С прокаливалось 50% пасты, и получили 114 кг желтого железооксидного пигмента, а при температуре 300°С прокаливали остальные 50% пасты, получив 108 кг красного железоокисного пигмента. Качественные показатели пигментов приведены в таблице 2.Iron oxide pigment and crystalline magnesium sulfate were obtained by neutralizing in a reactor 3a 1 m 3 COTP with a density of 1.20 g / cm 3 containing 3% sulfuric acid and 15% iron sulfate, dolomite dust in an amount of 150 kg at a temperature of 90 ° C to pH, equal to 7.3, with constant stirring of the suspension and air supply. When neutralized in the reactor, the above reactions occur (1 ... 3). Upon reaching a neutral reaction (pH 7.2), the hot suspension was pumped to the filter press 5 by pump 4, where the iron-containing paste was separated from the suspension, from which water-soluble substances were washed off on the filter press with condensate obtained by condensation of vapors in condenser 8 and accumulated in the container 9. After that, the paste was fed with a screw into the combination dryer 6, in which the paste was simultaneously dried and crushed to a predetermined dispersion. The paste was accumulated in hopper 7 and packed into containers 16. In the dryer at a temperature of 120 ° C, 50% of the paste was calcined, and 114 kg of yellow iron oxide pigment was obtained, and at the temperature of 300 ° C, the remaining 50% of the paste was obtained, receiving 108 kg of red iron oxide pigment. Qualitative indicators of pigments are shown in table 2.

Фильтрат и промывная вода, содержащие сульфат магния, собирались в емкости 10 и по мере накопления перекачивались в реактор 3б, где в растворе повышали концентрацию сульфат-ионов до 40%. добавкой 381 кг концентрированной серной кислоты, подаваемой из емкости 11. После чего раствор перерабатывали в реакторе 3б по ранее приведенной технологии (нейтрализацией суспензии доломитовой пылью до рН, равным 7,0…7.5, при этом протекает реакция (1). Далее горячий раствор подавали в кристаллизатор 12, охлаждаемый проточной технической водой, в котором при температуре 20…48°С протекала кристаллизация сульфата магния по вышеприведенной реакции (5). Кристаллогидрат сульфата магния с влажностью 4,1% подавали шнеком вбункер готовой продукции и далее затаривали в контейнеры 16. Качественные показатели сульфата магния приведены ниже в табл. 2.The filtrate and wash water containing magnesium sulfate were collected in a tank 10 and, as they accumulated, they were pumped to reactor 3b, where the concentration of sulfate ions in the solution was increased to 40%. 381 kg of concentrated sulfuric acid supplied from tank 11. Then the solution was processed in reactor 3b using the previously described technology (neutralization of the suspension with dolomite dust to a pH of 7.0 ... 7.5, reaction (1) proceeding. into a crystallizer 12, cooled by running industrial water, in which crystallization of magnesium sulfate proceeded at a temperature of 20 ... 48 ° C according to the above reaction (5) Magnesium sulfate crystalline hydrate with a moisture content of 4.1% was fed by a screw into the finished product bin and gave e zatarivatsya containers 16. Qualitative characteristics of magnesium sulphate are listed below in Table. 2.

Figure 00000010
Figure 00000010

Из приведенных данных видно, что получаемый по предлагаемому способу как желтый, так и красный железооксидный пигмент по основным показателям (содержанию оксида железа, укрывистости) выше показателей ГОСТа и ТУ, а образующийся кристаллогидрат сульфата магния (эпсомит) практически не содержит примесей и превышает показатели технических условий на указанный продукт.From the above data it is seen that both yellow and red iron oxide pigment obtained by the proposed method are higher in terms of basic indicators (iron oxide content, hiding power) than GOST and TU, and the resulting magnesium sulfate crystalline hydrate (epsomite) is practically free of impurities and exceeds technical indicators conditions for the specified product.

Claims (2)

1. Способ получения сульфата магния и железооксидных пигментов из отходов производств, включающий взаимодействие тонкодисперсного магнийсодержащего сырья с сернокислым отработанным травильным раствором, содержащим сульфат железа, с последующей гидротермальной обработкой полученной суспензии, отделением на фильтр-прессе осадка, который отмывают от водорастворимых соединений, термообработкой осадка в железооксидный пигмент, и кристаллизацию сульфата магния, отличающийся тем, что применяют магнийсодержащее сырье, включающее доломитовую пыль, отделенный на фильтр-прессе фильтрат и промывную воду, содержащие сульфат магния, подают в реактор, повышают в растворе содержание сульфат-ионов до 35…40% добавкой концентрированной серной кислоты и проводят нейтрализацию указанной доломитовой пылью при температуре 80…100°С до pН, равного 7,0…7,5, продувая раствор воздухом, кислород которого окисляет железо Fe+2 в Fe+3, причем доломитовую пыль получают прокаливанием доломита при температуре 600…750°С, соотношение сульфат-ионы : доломитовая пыль в травильном растворе составляет 1:1,1, сушку и измельчение железооксидного пигмента осуществляют одновременно в комбинированной распылительной сушилке, а кристаллизацию сульфата магния проводят в кристаллизаторе.1. A method of producing magnesium sulfate and iron oxide pigments from industrial wastes, including the interaction of finely dispersed magnesium-containing raw materials with spent sulfuric pickling solution containing iron sulfate, followed by hydrothermal treatment of the resulting suspension, separation of the precipitate on the filter press, which is washed from water-soluble compounds, heat treatment of the precipitate in iron oxide pigment, and crystallization of magnesium sulfate, characterized in that the use of magnesium-containing raw materials, including dolomite dust, the filtrate separated in the filter press and washing water containing magnesium sulfate are fed to the reactor, the content of sulfate ions in the solution is increased to 35 ... 40% by the addition of concentrated sulfuric acid and neutralization with the indicated dolomite dust is carried out at a temperature of 80 ... 100 ° С to pH equal to 7.0 ... 7.5, blowing the solution with air, the oxygen of which oxidizes iron Fe + 2 in Fe +3 , moreover, dolomite dust is obtained by calcining dolomite at a temperature of 600 ... 750 ° C, the ratio of sulfate ions: dolomite dust in the etching solution is 1: 1.1, drying and grinding the iron oxide pigment is carried out simultaneously in a combined spray dryer and crystallization of magnesium sulfate is carried out in the mold. 2. Способ п. 1, отличающийся тем, что термообработку пигментных паст проводят при получении желтого железооксидного пигмента при температуре 110…120°С, а при получении красного железооксидного пигмента - 240…320°С.2. The method of claim 1, characterized in that the heat treatment of the pigment pastes is carried out upon receipt of a yellow iron oxide pigment at a temperature of 110 ... 120 ° C, and upon receipt of a red iron oxide pigment - 240 ... 320 ° C.
RU2016113211A 2016-04-06 2016-04-06 Method for producing magnesium sulphate and iron-oxide pigments from production wastes RU2634017C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016113211A RU2634017C2 (en) 2016-04-06 2016-04-06 Method for producing magnesium sulphate and iron-oxide pigments from production wastes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016113211A RU2634017C2 (en) 2016-04-06 2016-04-06 Method for producing magnesium sulphate and iron-oxide pigments from production wastes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016113211A RU2016113211A (en) 2017-10-12
RU2634017C2 true RU2634017C2 (en) 2017-10-23

Family

ID=60120251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016113211A RU2634017C2 (en) 2016-04-06 2016-04-06 Method for producing magnesium sulphate and iron-oxide pigments from production wastes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2634017C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740063C1 (en) * 2020-06-22 2020-12-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" Method of processing spent sulphuric acid etching solutions
RU2745771C1 (en) * 2020-06-22 2021-03-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" Method of producing a gypsum binder from wastes of metallurgical production
RU2756464C1 (en) * 2020-09-09 2021-09-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" Method for producing iron- and manganese-containing pigments from industrial waste

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI127664B (en) 2017-10-20 2018-11-30 Crisolteq Ltd Process for recovering components from pickling acid residue

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4264570A (en) * 1979-02-27 1981-04-28 Sokolov Igor D Method of producing magnesium sulphate
SU1604739A1 (en) * 1987-12-28 1990-11-07 Физико-химический институт им.А.В.Богатского Method of producing magnesium sulfate
RU2078041C1 (en) * 1994-02-08 1997-04-27 Акционерное общество закрытого типа "Южуралсантехмонтаж" Method of magnesium sulfate producing
RU2309898C1 (en) * 2006-02-08 2007-11-10 Игорь Александрович Богданов Method of production of modified red iron oxide pigments
CN104891537A (en) * 2015-05-20 2015-09-09 南阳东方应用化工研究所 Comprehensive utilization method of silicate minerals

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4264570A (en) * 1979-02-27 1981-04-28 Sokolov Igor D Method of producing magnesium sulphate
SU1604739A1 (en) * 1987-12-28 1990-11-07 Физико-химический институт им.А.В.Богатского Method of producing magnesium sulfate
RU2078041C1 (en) * 1994-02-08 1997-04-27 Акционерное общество закрытого типа "Южуралсантехмонтаж" Method of magnesium sulfate producing
RU2309898C1 (en) * 2006-02-08 2007-11-10 Игорь Александрович Богданов Method of production of modified red iron oxide pigments
CN104891537A (en) * 2015-05-20 2015-09-09 南阳东方应用化工研究所 Comprehensive utilization method of silicate minerals

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740063C1 (en) * 2020-06-22 2020-12-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" Method of processing spent sulphuric acid etching solutions
RU2745771C1 (en) * 2020-06-22 2021-03-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" Method of producing a gypsum binder from wastes of metallurgical production
RU2756464C1 (en) * 2020-09-09 2021-09-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" Method for producing iron- and manganese-containing pigments from industrial waste

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016113211A (en) 2017-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2634017C2 (en) Method for producing magnesium sulphate and iron-oxide pigments from production wastes
EP1097247B1 (en) A method for isolation and production of magnesium based products
RU2554136C2 (en) Method of producing alumina
US6447738B1 (en) Coproducing alumina, iron oxide, and titanium-dioxide from aluminum ore bodies and feedstocks
JP5202514B2 (en) Carbonate group-containing magnesium hydroxide particles and method for producing the same
US4548795A (en) Treatment of aluminous materials
EP0024131B1 (en) A method of obtaining alumina from clay and other alumino-silicates and alumina obtained by this method
RU2462418C1 (en) Method of producing aluminium fluoride
RU2535254C1 (en) Method of complex processing of serpentine-chromite crude ore
RU2745771C1 (en) Method of producing a gypsum binder from wastes of metallurgical production
Ayala et al. Synthesis of three commercial products from Bayer electrofilter powders
RU2572119C1 (en) Method for processing aluminium-containing raw material
RU2078041C1 (en) Method of magnesium sulfate producing
RU2740063C1 (en) Method of processing spent sulphuric acid etching solutions
RU2198842C2 (en) Method of magnesium oxide producing
CZ308425B6 (en) Pyroaurite production method
RU2749824C1 (en) Method for processing synnyrite into potassium, magnesium sulphates and alumina
RU2613983C1 (en) Method of producing alumina from chromiferous bauxites
RU2747666C1 (en) Method of disposal of waste metal etching solution
RU2513652C2 (en) Method of obtaining magnesium oxide
Froisland et al. Acid sulfation of alunite
RU2756464C1 (en) Method for producing iron- and manganese-containing pigments from industrial waste
RU2726121C1 (en) Method of industrial waste water purification from heavy metals
RU2571755C2 (en) Method of sulphuric acid processing of raw material
US558818A (en) Theodor kurt klimmer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180407