Особенности химического и минералогического состава и существующие методы переработки рапы озер караумбет и барсакельмес

Как отмечал своим докладом Президент Республики Узбекистана И.Каримов на расширенном заседании Кабинета Министров, посвященном итогам социально-экономического развития страны в 2015 году и важнейшим приоритетным направлениям экономической программы на 2016 год, «главным ориентиром для нас должно быть непрерывное технологическое и техническое обновление производства, а также постоянный поиск внутренних резервов, осуществление глубоких структурных преобразований в экономике, модернизации и диверсификации промышленности» [1].

Развивающаяся экономика Республики Узбекистан потребляет все больше и больше минеральных ресурсов, в том числе сульфата натрия и хлорида магния. Хлорид магния используется в химической промышленности для получения различных видов дефолиантов, легкой, энергетической (присадка к высокосернистым мазутам), в строительстве (изготовление цементов), медицине (бальнеотерапевтическое средство), как сырье для получения металлического магния, используемого для получения сплавов, а также для термического восстановления титана и кремния, он применяется в качестве аппаратуры в текстильной промышленности и для пропитки деревянных конструкций с целью придания им огнестойкости, его растворы применяют в качестве антифриза для предупреждения замерзания стрелок на железнодорожных путях.

Для страны с развитым сельским хозяйством, ориентированным на производство хлопка, использование дешевых дефолиантов на основе местного бишофита (гексагидрата хлорида магния) позволит значительно снизить себестоимость хлопка-волокна. Применение бишофита в энергетической промышленности Узбекистана также важно в связи с высоким содержанием серы в сжигаемом мазуте. Развитая индустрия производства строительных материалов также потребляет большое количество бишофита для производства различных типов магнезиального цемента.

Стекольная промышленность Республики потребляет значительные количества сульфата натрия. Однако основным потребителем сульфата натрия является целлюлозно-бумажная промышленность, которая в последнее время развивается усиленными темпами. Текстильная и кожевенная промышленность, а также цветная металлургия также нуждаются в сульфате натрия.

Таким образом, потребность народного хозяйства Республики Узбекистан в хлориде магния, сульфате натрия и хлориде натрия огромна и носит межотраслевой характер: химическая, металлургическая, стекольная, текстильная, энергетическая, фармацевтическая и другие отрасли промышленности нуждаются в этом сырье. Потребность в них удовлетворяется только за счет импорта, что связано с огромными затратами валюты. Подобные затраты на сырье в конце концов сказываются на стоимости готовой продукции, значительно увеличивая ее себестоимость и, соответственно рыночную стоимость. Высокая стоимость делает продукцию неконкурентной не только на внешнем, но и на внутреннем рынке. На настоящий момент хлорид магния и сульфат натрия в Республике не производятся, хотя и имеются запасы промышленного значения.

Наиболее приемлемым источником производства хлорида магния может служить рапа озер Караумбет и Барсакельмес. Утвержденные запасы Караумбетского озера оцениваются в 3365 тыс. т NaCl, 2181 тыс. т Na₂SO₄, 700 тыс. т MgCl₂ [2].

Накопленные на сегодняшний день данные показывают, что невозможно разработать единую энергосберегающую технологическую схему для переработки рап сульфатно-хлоридного типа. Это связано с тем, что каждый сырьевой источник отличается по своему химическому составу друг от друга. Например, высокое содержания хлорида натрия заставляет искать пути его экономичного выведения из состава рапы. Низкое солесодержание заставляет искать экономичные способы концентрирования рапы.

Существуют различные способы переработки рап. Например, есть способ получения бишофита из океанической воды, в котором осаждение ионов магния осуществляют известью, а полученную суспензию осадка с водой подвергают карбонизации. В процессе карбонизации суспензии Mg(ОН)₂ магний переходит в раствор виде гидрокарбоната магния, который в присутствии хлорида магния подвергается конверсии с образованием бикарбоната натрия и раствора хлорида магния. Осадок NaHCO₃ идет на кальцинацию для получения соды, а раствор хлорида магния — на получение бишофита. Однако недостатками данного способа являются использование большого количества известняка для получения реагентов (СаО и СО₂), а также необходимость упаривания рассолов для получения соли. Этот способ также непригоден для переработки рассолов, содержащих сульфат-ионы [3].

Известен также способ получения поваренной соли (хлорида натрия), концентрированного раствора хлорида магния и высокочистого оксида магния из рассола. Процесс включает получение хлорида кальция путем взаимодействия соляной кислоты с известняком, обессульфачивание рассола хлоридом кальция, получение хлорида натрия при естественном испарении воды в солнечных ваннах, естественное упаривание образующегося рассола с осаждением карналлита и конечного раствора, переработку карналлита известными способами с получение хлорида калия, переработку конечного рассола, концентрированного по хлориду магния, прокаливание части конечного рассола после высыхания для получения оксида магния высокой чистоты и соляную кислоту, возвращаемую в голову процесса для получения хлорида кальция. Однако недостатков у данного способа больше, чем преимуществ: сложность технологического процесса, который состоит из нескольких отдельных стадий, требующих сложной аппаратуры, изготовленной из дорогостоящих коррозионно-стойких материалов; многостадийность и длительность технологического процесса, особенно при естественных испарении и упаривании рассола для осаждения хлорида натрия и карналлита, а также конечного рассола; высокая коррозионная активность соляной кислоты, возвращаемой в начальную стадию процесса получения хлорида кальция.

По результатам проведённых геологами исследований установлено, что из минеральных солей Караумбетского месторождения возможно получение поваренной соли, сульфата натрия и бишофита [4].

1. На Барсакельмеском месторождении твердая фаза представлена, в основном, поваренной солью со средним содержанием NaCl 96,32 %. MgCl₂ в твердой фазе отсутствует. В рапе данного месторождения наряду с другими компонентами имеется MgCl₂ со средним содержанием — 4,13 %.
2. На Караумбетском месторождении твердая фаза представлена 2-мя видами солей:

‒ галитовые со средним содержанием 95,64 % NaCl;

‒ смешанные соли с содержанием (%): NaCl — 18,8; Na₂SO_4–61,15; MgCl_2–15,28.

Рапа месторождения Караумбет также содержит MgCl₂ в среднем 6,2–8,3 % с общим содержанием MgCl_2–87,5 тыс. т.

Суммарная оценка промышленных запасов MgCl₂ в твердой фазе 612,5 тыс. т.

3. Рапа Караумбетского месторождения имеет тенденцию к концентрированию, что свидетельствует о преобладании испарения воды над ее поступлением в озеро с осадками.
4. Геологами Караумбетское месторождение солей рекомендовано как сырьевая база для производства хлорида магния, сульфата натрия и хлорида натрия.

Таким образом, разработка технологии комплексной переработки рапы озера Караумбет и Барсакельмес с получением дигидрата сульфата кальция, хлорида натрия и гексагидрата хлорида магния является весьма актуальной.

Литература:

1. Доклад Президента Республики Узбекистан И. А. Каримова на расширенном заседании Кабинета Министров, посвященном итогом социально-экономического развития страны в 2015 году и важнейшим приоритетным направлениям экономической программы на 2016 год.
2. Мирзакулов Х. Ч., Тожиев Р. Р., Джураева Г. Х. Испытания технологии получения бишофита, галита и гипса из рапы озер Караумбет и Барсакельмес // Актуальные проблемы инновационных технологий химической, нефтегазовой и пищевой промышленности. — 28–29 октября 2010. — Кунград, 2010. — С. 144–145
3. Кашкаров О. Д. Расчеты испарения морской воды в промышленных бассейнах. // Сб. Технология переработки природных солей и рассолов. — М.-Л.: Химия. 1964. с. 67–75.
4. Мирзакулов Х. Ч., Бобокулова О. С., Джураева Г. Х. Испытания технологии получения гидроксида и оксида магния из рапы озер Караумбет и Барсакельмес // Актуальные проблемы инновационных технологий химической, нефтегазовой и пищевой промышленности. — 28–29 октября 2010. — Кунград, 2010. — С. 140–141