PL230811B1 - Sposób otrzymywania rozpuszczalnych soli magnezu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania rozpuszczalnych soli magnezu, takich jak siarczanów, fosforanów lub azotanów polegający na ługowaniu magnezu z różnych surowców mineralnych lub z odpadów zawierających magnez, przeznaczonych do stosowania w przemyśle chemicznym, a zwłaszcza do produkcji nawozów sztucznych.

Przemysłowe metody otrzymywania rozpuszczalnych soli magnezu, szczególnie siarczanów, azotanów, fosforanów czy chlorków polegają najczęściej na ługowaniu magnezu z różnych surowców mineralnych lub z odpadów zawierających magnez. Z polskiego opisu patentowego nr 160683 znany jest sposób wytwarzania rozpuszczalnych związków magnezu polegający na ługowaniu surowca rozgrzanym, korzystnie do temperatury 60-70°C, roztworem kwasu mineralnego z odpadów przemysłowych zawierających metaliczny magnez. Także według opisu patentowego USA nr 4201750 ługowanie magnezu z surowców mineralnych wymaga prowadzenia reakcji w około 70°C. Z polskiego zgłoszenia patentowego nr 398010 znane jest także rozwiązanie polegające na traktowaniu błota pomagnezowego zawierającego 10-20% związków magnezu kwasem siarkowym o stężeniu powyżej 90%. Stosowanie kwasów o stężeniu powyżej 30% oraz podwyższona temperatura powodują często powstawanie dużych ilości toksycznych tlenków, dlatego konieczne jest stosowanie specjalnych dodatków. Z polskiego opisu patentowego nr 186058, znany jest sposób wytwarzania związków magnezu, a szczególnie azotanu magnezu poprzez bezpośrednie działanie kwasem azotowym o stężeniu od 20% do 50% na rozdrobniony minerał typu magnezyt, dolomit, kamień wapienny, gdzie w celu ograniczenia wydzielania się szkodliwych tlenków azotu, do rozdrobnionego minerału zawierającego magnez wprowadza się związki typu R.-/CO/-R2 w ilości powyżej 0,01% w stosunku wagowym do ilości wytworzonego azotanu magnezu, korzystnie w ilości od 0,05% do 2%, przy czym R, i R2 oznaczają grupę aminową (-NH2), grupę amonową (-ONH4) lub grupę karbaminową (-NH-CO-NH2), a w reaktorze utrzymywane jest nadciśnienie.

Poważnym utrudnieniem w przypadku ługowania magnezu z surowców mineralnych, w szczególności zawierających związki krzemu, są problemy z sączeniem i przemywaniem mieszaniny poreakcyjnej ze względu napowstającą bezpostaciową krzemionkę, która jest bardzo trudna do sączenia i przemywania.

Azbest chryzotylowy mimo, że zawiera do około 25% magnezu w formie tlenku magnezu, jest rzadko stosowany jako surowiec do otrzymywania rozpuszczalnych soli magnezu. Podstawowym problem wskazywanym w literaturze patentowej jest wydzielająca się w postaci żelu krzemionka, która „zatyka” filtry utrudniając sączenie. Jednym ze sposobów umożliwiających 2-10 krotne przyspieszenie sączenia jest sposób zaproponowany w opisie patentowym USA nr 4289736, w którym po reakcji rozpuszczania w kwasie mineralnym rozwłóknionego do około 200 mesh azbestu, prowadzonej w wysokich temperaturach (95-100°C), dodaje się dodatkowo nieprzereagowany surowiec lub stosuje surowiec w nadmiarze 5-200% w stosunku do ilości kwasu stechiometrycznie potrzebnego do rozpuszczenia azbestu. Nieprzereagowane włókna azbestu znacznie przyspieszają sączenie.

Z dotychczasowego stanu techniki wynika, że w przypadku pozyskiwania rozpuszczalnych soli magnezu poprzez ługowanie kwasami surowców mineralnych konieczne jest stosowanie wysokich stężeń kwasów i/lub podwyższonych temperatur reakcji oraz dokładne rozdrobnienie ługowanego materiału. Podstawowym problemem są także trudności techniczne wynikające z tworzących się w rekcji nierozpuszczalnych osadów, a szczególnie żelu krzemionkowego, który bardzo utrudnia sączenie mieszaniny reakcyjnej i oddzielenie produktów od nierozpuszczonych pozostałości. Ponadto osady takie są trudne do wykorzystania, a w przypadku stosowania nadmiaru azbestu w celu ułatwienia sączenia, nie mogą być w ogóle wykorzystywane ze względu na obecność włókien azbestowych.

Sposób według wynalazku polega na tym, że surowy azbest chryzotylowy i/lub produkt zawierający azbest chryzotylowy zalewa się kwasem mineralnym, takim jak kwas siarkowy (VI), kwas azotowy (V) lub kwas fosforowy (V), o stężeniu 10 do 35%, korzystnie 15 do 25%, w takiej ilości, aby stosunek molowy kwasu do magnezu zawartego w azbeście wynosił od 2:1 do 10:1, korzystnie 5:1, po czym mieszając co kilka godzin mieszaninę pozostawia się na 48 do 240 godzin, korzystnie 72 do 120 godzin, w temperaturze 15 do 50°C, korzystnie 25 do 40°C. Następnie mieszaninę poreakcyjną rozdziela się w znany sposób przez przesączenie przez szeroko porowatą tkaninę filtracyjną lub drobnooczkowe sito, po czym z ługu poreakcyjnego w znany sposób wyodrębnia się magnez.

W sposobie według wynalazku możliwe jest praktycznie całkowite wyługowanie magnezu z azbestu chryzotylowego w łagodnych warunkach przy czym nierozpuszczalna, włóknista pozostałość jest

PL 230 811 Β1 bardzo łatwa do sączenia i może być stosowana przykładowo jako materiał izolacyjny lub napełniacz włóknisty do wytwarzania kompozytów polimerowo-mineralnych. Jako surowiec może być stosowany surowy techniczny azbest w formie nierozwłóknionej lub rozwłóknionej, o dowolnych rozmiarach włókien, a także wszelkie odpady azbestowe tak zwane „miękkie” zawierające niezwiązane włókna azbestowe przykładowo sznury azbestowe, tektura uszczelkowa i inne. Materiały te nie wymagają dodatkowego specjalnego rozdrabniania, a jedynie uzyskania rozmiarów umożliwiających umieszczenie w reaktorze.

W odróżnieniu od innych znanych metod pozyskiwania soli magnezu z surowców mineralnych, w sposobie według wynalazku do dalszego praktycznie całkowitego wykorzystania nadaje się zarówno roztwór poreakcyjny zawierający rozpuszczalne sole magnezu jak i włóknista pozostałość.

Wynalazek ilustrują przykłady

Przykład I

Do kolby zawierającej ok. 1,0 g surowego, technicznego azbestu chryzotylowego dodano 23,2 cm³ roztworu kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 25%, co odpowiada około 10-krotnemu nadmiarowi kwasu w stosunku do stechiometrycznej ilości niezbędnej do całkowitego rozpuszczenia magnezu zawartego w chryzotylu. Mieszaninę pozostawiono w temp. 25+/- 5°C mieszając co kilka godzin zawartość kolby. Po 96 godzinach praktycznie cały magnez zawarty w chryzotylu przechodzi do roztworu, a powstały włóknisty osad bardzo łatwo i szybko przesączyć przez szeroko porowatą tkaninę filtracyjną, a nawet drobne sito o rozmiarach oczek około 0,5 mm. Po przemyciu wodą, w włóknistej pozostałości po sączeniu stwierdzono obecność magnezu w ilości poniżej 0,015%, co świadczy o praktycznie całkowitym wyługowaniu magnezu z azbestu chryzotylowego. Metodą dyfraktometryczną (XRD) oraz metodą mikroskopii optycznej w świetle spolaryzowanym, nie stwierdzono obecności włókien azbestowych, zarówno w przesączu jak i w osadzie.

Z przesączu zawierającego rozpuszczalną sól magnezu z niewielkimi ilościami żelaza wapnia oraz glinu i bardzo małą ilością nierozpuszczalnego, drobnego osadu wyodrębniono czysty siarczan (VI) magnezu znanymi sposobami.

Przykład II

W kolbie umieszczono ok. 1 g azbestu chryzotylowego w postaci sznura azbestowego, bez dodatkowego rozdrabniania. Następnie zalano 25 cm³ roztworu kwasu azotowego (V) o stężeniu 10% (około 3 krotny nadmiar kwasu w stosunku do magnezu). Po 290 godzinach w temperaturze 30+/- 5°C, w trakcie których kilkakrotnie zawartość kolby delikatnie mieszano, zawartość kolby przesączono analogicznie jak w przykładzie I. Śladowe ilości magnezu w przemytym osadzie świadczą o praktycznie całkowitym wyługowaniu magnezu z azbestu. Z przesączu znanymi sposobami wyodrębniono czysty azotan (V) magnezu.

Przykład III

Analogicznie jak w przykładzie I przeprowadzono reakcję stosując roztwór kwasu fosforowego (V) o stężeniu 20% (około 10 krotny nadmiar kwasu w stosunku do magnezu). Po 168 godzinach zawartość kolby przesączono analogicznie jak w przykładzie I. Śladowe ilości magnezu w przemytym osadzie świadczą o praktycznie całkowitym wyługowaniu magnezu z azbestu. Z przesączu znanymi sposobami wyodrębniono czysty fosforan(V) magnezu.

Przykład IV

Reakcję przeprowadzono analogicznie jak w przykładzie I stosując 29 cm 10% kwasu siarkowego (V) (około 5 krotny nadmiar kwasu w stosunku do magnezu) oraz temperaturę reakcji 50+/- 5°C. Po około 96 godzinach w naczyniu reakcyjnym powstał łatwy do sączenia włóknisty osad nie wykazujący cech azbestu i w którym po przemyciu i przesączeniu nie stwierdzono obecności magnezu, co świadczy o całkowitym wyługowaniu magnezu do przesączu, z którego można wyodrębnić siarczan (IV) magnezu znanymi sposobami.

Przykład V

W sposób analogiczny jak w przykładzie IV wykonano unieszkodliwienie azbestu stosując roztwór 25% kwasu siarkowego (V) w ilości stanowiącej około 5 krotny nadmiar kwasu w stosunku do magnezu) oraz temperaturę reakcji 50+/- 5°C. Po ok. 48 godzinach uzyskano efekty analogiczne jak w przykładzie IV.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Sposób otrzymywania rozpuszczalnych soli magnezu polegający na ługowaniu magnezu z surowców mineralnych lub z odpadów zawierających magnez, znamienny tym, że surowy azbest chryzotylowy i/lub produkt zawierający azbest chryzotylowy zalewa się kwasem mineralnym, takim jak kwas siarkowy (VI), kwas azotowy (V), lub kwas fosforowy (V), o stężeniu 10 do 35%, korzystnie 15 do 25%, w takiej ilości, aby stosunek molowy kwasu do magnezu zawartego w azbeście wynosił od 2:1 do 10:1, korzystnie 5:1, po czym mieszając co kilka godzin mieszaninę pozostawia się na 48 do 240 godzin, korzystnie 72 do 120 godzin, w temperaturze 15 do 50°C, korzystnie 25 do 40°C, a następnie mieszaninę poreakcyjną przesącza się w znany sposób przez szeroko porowatą tkaninę filtracyjną, po czym z przesączu w znany sposób wyodrębnia się magnez.

   Departament Wydawnictw UPRP

   Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)