CC BY
6
УДК 661.846 Седова А.Н
РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИДА МАГНИЯ ДЛЯ НУЖД РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Седова Анна Николаевна - студентка 2-го года обучения кафедры промышленной экологии; sedovaa12@mail.ru ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.
В статье рассмотрен вопрос переработки магнийсодержащего отхода производстве периклаза (огнеупорные материалы). Предложена технология аммонийхлоридной конверсии магнийсодержащего отхода с получением хлорида магния. Были предложены возможные соотношения реагентов для наибольшего выхода хлорида магния, и на основе эксперимента было установлено наилучшее соотношение Т:Ж. Выяснено, что предлагаемая технология переработки поможет минимизировать объемы размечаемых на хранение отходов. Ключевые слова: брусит, оксид магния, переработка, содержание, хлорид магния.
DEVELOPMENT OF A RESOURCE-SAVING PROCESS FOR OBTAINING MAGNESIUM CHLORIDE FOR THE NEEDS OF VARIOUS INDUSTRIES
Sedova A.N.1
1D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
The article deals with the issue of processing magnesium-containing waste from the production of periclase (refractory). A version of the technology for ammonium chloride conversion of magnesium-containing waste with the production of magnesium chloride is proposed. Possible ratios of reagents for the highest yield of magnesium chloride were proposed, and on the basis of the experiment, the best ratio of S:V was established. It has been found out that the proposed recycling technology will help to restore the volumes of corroded wounds. Keywords: brucite, magnesium oxide, processing, content, magnesium chloride.
Введение
Вопросом внедрения малоотходных технологий задаются многие предприятия [1]. Внедрение концепции устойчивого развития и переход к экономике замкнутого цикла, не может быть в полной мере реализован без разработки и внедрения малоотходных технологий.
Одной из главных проблем при производстве огнеупорных материалов на основе периклаза (минерала - кубической формы оксида магния) является значительные количества образующихся магнийсодержащих отходов (синтетического брусита, загрязненного оксидами алюминия, железа и кремния) [2-3]. Данный отход на 80% состоит из оксида магния, но ввиду значительного содержания примесей, его не используют для производственных целей. В связи с этим, актуальным становится вопрос разработки технологии переработки данного отхода с получением товарных продуктов. Реализация идеи «отходы в доходы» позволит не только снизить себестоимость производства, но и значительно снизить негативное воздействие от объекта размещения отходов производства.
Одним из возможных направлений переработки магнийсодержащих отходов является производство хлорида магния, при использовании в качестве исходного сырья технического брусита. Полученный хлорид магния с помощью электролиза [4] может быть переработан в металлический магний, широко востребованный в различных отраслях промышленности, к примеру:
-для изготовления осветительных и сигнальных ракет;
-для производства аккумуляторных батарей;
-как восстановитель в производстве некоторых ценных металлов - ванадия, хрома, титана, циркония и т.д
Экспериментальная часть
Основной целью данной работы является оценка возможности использования оксидов (на первом этапе чистых) в качестве сырья для производства хлорида магния, в процессе их конверсии через хлорид аммония.
Для достижения поставленной цели необходимо определить оптимальное соотношение хлорида аммония и оксида магния, соответствующее максимальному выходу целевого продукта - хлорида магния. Процесс конверсии протекает согласно уравнению реакции 1:
М§0 + 2КЩС1 = М§СЬ + 2КЫэ + Н2О (1)
Исследуемые соотношения Т(оксид магния навеской 50 мг):Ж(раствор хлорида аммония) 1:5, 1:10, 1:25, 1:50, 1:75, 1:100 соответственно.
Содержание ионов магния (мг/л) определили в соответствии с ГОСТ 23268.5-78 [5].
Из графика 1 видно, что содержание ионов магния сначала увеличивается, доходит до предельной точки (а именно соотношение Т:Ж 1:50), а после идет на снижение. Одной из возможных причин данной тенденции может быть смещение равновесия в сторону исходных веществ [7].
Полученный аммиак же наоборот, увеличивается по массе при больших избытках хлорида аммония, что хорошо видно из данных, представленных на графике рис. 2.
Полученные данные по содержанию водорастворимых соединений магния в водной среде м массе выделившегося аммиака в зависимости от принятого
соотношения Т:Ж (оксид магния: объём раствора хлорида аммония) представлены в таблице 1.
Рис. 1. График зависимости массы образующегося хлорида магния от пропорционального избытка хлорида аммония
40 № 80
пропорциональн ый и эбыток N НШ
Рис.2. График зависимости массы выделившегося аммиака от пропорционального избытка хлорида аммония
Таблица 1. Соотношение Т:Ж и массы получившихся веществ
Соотношение МН4С1:М^ 1:5 1:10 1:25 1:50 1:75 1:100
[Mg](мг/л) 60 3540 3780 4020 2640 1500
[КИ4]+ (мг/л) 11822 12800 32873 35780 39000 43500
Из данных, представленных в таблице 1 можно сделать вывод, что наибольший выход хлорида магния достигается при соотношении Т:Ж равном 1:50, при этом дальнейшее увеличение соотношения приводит к снижению концентрации хлорида магния в растворе. Вероятно, данный факт можно объяснить смещением равновесия процесса в сторону образования исходных компонентов из-за накопления избыточного количества ионов аммония в системе [7].
Заключение
Реакцией оксида магния с хлоридом аммония можно получить ценный крупнотоннажный продукт -хлорид магния, нашедший широкое применение в качестве удобрения, сырья для неорганического синтеза и пр. [8-9]. Наибольший выход ионов магния получается при соотношении Т:Ж 1:50 ([М§2+]=4020 мг/л). Следующим этапом экспериментов станет перенос полученных данных на магнийсодержащий отход с изучением основных параметров процесса.
Предлагаемый концепт, вероятно, позволит эффективно перерабатывать крупнотоннажные магнийсодержащие отходы (например синтетический брусит - отход производства периклаза [10-13]) с получением ценного товарного продукта, что станет первым шагом к переходу на малоотходные технологии и реализацию концепции устойчивого развития.
Список литературы:
1. Бойко Н. И, Одарюк В. А, Сафонов А. В. Основные направления безотходных и малоотходных технологий// Технологии гражданской безопасности, 2015 г. С.2
2. Кузин Е. Н., Визен Н. С., Чернышев П. И. Получение модифицированных магниевых коагулянтов из отходов для очистки сточных вод с высоким рН // Успехи в химии и химической технологии.Том ХХХ1,№ 9 (190), 2017. - С. 53-56.
3. Кузин Е. Н., Фадеев А. Б., Кручинина Н. Е., Носова Т. И., Мискичекова З. К., Зайцева А. Д. Очистка кислотно-щелочных сточных вод гальванического
производства с использованием инновационных реагентов. Гальванотехника и обработка поверхности. 2020. Т. 28, № 3. С. 37-44.
4. В.А.Лебедев, В.И.Седых. Металлургия магния. Екатеринбург 2010 г. С. 26-35.
5. ГОСТ 23268.5-78 Методы определения ионов кальция и магния.
6. ГОСТ 33045-2014 Методы определения азотсодержащих веществ.
7. Л. В. Сеничева, В. А. Яргаева ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ: ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ. 2008 г.
8. Бобокулова О. С., Усманов И. И., Мирзакулов Х. Ч. Соли озер Караумбет и Барсакельмес - сырье для получения солей магния. //Химия и химическая технология. № 1, 2014, С. 2-7.
9. Третьяков Ю.Д., Мартыненко Л.И., Григорьев А.Н., Цивадзе А.Ю. Неорганическая химия. Химия элементов. — М.: Химия, 2001. — Т. 1. — 472 с
10. Кузин Е. Н., Кручинина Н. Е. Получение комплексных коагулянтов на основе крупнотоннажных отходов и продуктов крупнотоннажных отходов промышленных производств // Цветные металлы. 2021. N. 1. С. 13-18
11. Кузин Е. Н., Кручинина Н. Е., Галактионов С. С., Краснощеков А. Н. Нейтрализация сернокислых растворов при комплексной переработке диопсид содержащих отходов обогащения // Обогащение руд Москва 2019 ^ 4.- С. 38-43.
12. Кузин Е. Н., Фадеев А. Б., Кручинина Н. Е. , Носова Т. И., Мискичекова З. К. , Зайцева А, Д. Очистка кислотно-щелочных сточных вод гальванического производства с использованием инновационных реагентов. Гальванотехника и обработка поверхности. 2020. Т. 28, № 3. С. 37-44.
13. Чернышев П. И.; Агапова Е. А.; Калошин А. М Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов термомодифицированнымбруситом // в сборнике Всероссийской научной конференции «Фундаментальные науки - специалисту нового века» (студенческая научная школа-конференция «Дни науки В ИГХТУ»), г. Иваново, 2018. С. 476
