Способ обезвоживания синтетического карналлита, содержащего хлористый магний

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 22.05.80 (21) 2955302/23-26 (31) М.КЛ.з с присоединением заявки ? ?о— (23) Приоритет—

С 01 F 5/34

Государственный комитет

ССС P но делам изобретений и открытий

Опубликовано 150882. Бюллетень М 30

Дата опубликования описания 15.08.82

t$3j УДК 661.424. .5(088.8) И. Л. Резников, Г. IO. Сандлер, А, Б. Кон

В. r. Овчаренко, Н. Ф. Лавриненко, И. М..еЖИр., B„„Aä Рудаков т и А; И. Вицких ? ( (72) Авторы изобретения 4 н и МЗнщтут.:енности о рв йФтвт

Всесоюзный научно-исследовательский и про алюминиевой, магниевой и электродной пром и Калушское производственное объединение (71) Эаявители (54) СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО

KAPHAJIJIHTA, СОДЕРЖАЩЕГО XJIOPHCTbIA

МАГНИИ

Изобретение относится к способам обезвоживания солей и может быть использовано в металлургии магния при подготовке карналлита к электролизу.

Известен ступенчатый способ ?.1) обезвоживания карналлита, который осуществляют в многокамерной печи кипящего слоя с перекрестным движением греющих газов и обрабатываемого

/ материала. На первой ступени в загрузочной камере печи сушат исходный материал,который представляет собой кристаллы карналлита и других солей, пропитанные маточным хлормагниевым раствором. В следующиХ камерах печи иэ карналлита и бишофита, который образовался при сушке, удаляют кристаллизационную воду. Дегидратацию производят ступенчато, превращая сначала шестиводные кристаллогидраты в двухводные, а затем в одноводные и безводные соли. Дегидратация двухводных кристаллогидратов сопровожцается гидролизом с образованием основных солей и выделением хлористого водорода в га- 25 эовую Фазу. Греющие газы подают в слой всех камер со скоростью около .0,5 нм/с

s расчете на все.сечение газораспределительной решетки. Температуру греющих газов поддерживают в пределах 30 от 400, (загрузочная камера) до 470 С (третья камера).

Основным недостатком этого способа является оплавление материала в загрузочной камере с образованием комков (нокатышей"), что приводит к нарушению нормального режима и уменьшению производительности, что обусловлено низкой температурой плавления карналлитг (167O C) и особенно бишофита (117 С) .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ (21обеэвоживания карналлита в многокамерной печи кипящего слоя, заключающийся в том, что загрузочную камеру печи заполняют обрабатываемым подсушенным материалом до такого уровня, чтобы количество материала, постоянно находящегося в кипящем слое на первой ступени обработки, превышало бы количество исходного продукта, загружаемого в печь в течение получаса. При этом сушку производят непосредственно в кипящем слое, в основном эа счет тепло- и массообмена между частицами, не допуская попадания исходного влажного материала на нагретую гаэораспределительную решетку и в прирешеточное прост?занст950678 во где греющие газы отдают свое тепло материалу.

Способ позволяет при обезвоживании обогащенного карналлита уменьшить комкование материала, но не исключает его полностью, поскольку нри неизбежных на практике местных нарушениях равно- .

Мерности кипения легкоплавкие частицы увлажненных шестиводных солей в той или иной мере сплавляются в застоиных зонах на решетке загрузочной ка- Q меры.

Данный способ применяется также и для обезвоживания синтетического карналлита, который вследствие меньшей величины кристаллов содержит большее количество маточного раствора и, соответственно, большее количество легкоплавкого бишофита, образующегося при сушке. Кроме того, синтетический карналлит в отдельных случаях содержит свободный кристаллический бишофит, а также хлористый кальций, который при сушке образует легкоплавкое соединение — тахгидрит

2МдС1 - CaC1 12П О. Это усугубляет вероятность оплавления материала и приводит к необходимости при обезвоживании синтетического карналлита снизить температуры греющих газов под решеткой до 320-400 С, т.е. на 15-20У по сравнению с обезвоживанием обогащенного карналлита. Соответственно уменьшается и производительность печи. Кроме того, увеличивается расход сырья из-за его потерь при чистках и повышенного уноса мелких частиц на 35 последних ступенях обработки.

Цель изобретения — предотвращение плавления карналлита, уменьшение расхода сырья и интенсификация процесса при обезвоживании синтетического 4Q карналлита.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обезвоживания синтетического карналлита, содержащего хлористый магний, в несколько 45 ступеней, состоящим из сушки продукта на первой ступени и удаления кристаллиэационной воды на последующих ступенях при дополнительной дегидратации продукта на первой ступени до содержания в нем 4,5-3,0 моль воды на 1 моль хлористого магния. При этом отношение массы хлористого магния в исходном продукте к массе удаляемой кристаллизационной воды должно быть равно 1:(2-6), греющие газы на первой ступени подают со скоростью, превышающей в 1,1-2 раза их скорость на последующих ступенях.

Способ осуществляют следующим образом.

Синтетический карналлит подвергают ступенчатой обработке греющими газами в кипящем слое. Процесс осуществляют в многокамерных печах кипящего слоя с перекрестным движением 6S подаваемых под газораспредвлительную решетку греющих газов и обрабатываемого материала, который подают в загрузочную камеру в кипящий слой продукта, находящегося на газораспределительной решетке. Иэ последней камеры печи выгружают готовый продукт.

В загрузочной камере за счет тепла греющих газов материал сушат, и допблнительно удаляют часть кристаллизационной воды до содержания в продукте 4,5-3 моль воды на 1 моль хлористого магния. Дегидратацию осуществляют за счет дополнительного подвода тепла к материалу на первой ступени.

Дополнительный подвод тепла обеспечивается путем повышения скорости и температуры греющих газов, а также за счет увеличения площади гаэораспределительной решетки загрузочной камеры при уменьшении скорости греющих газов и площади гаэораспределительной решетки в остальных камерах, т.е, на последующих ступенях процесса. Количество дополнительного тепла, которое необходимо подвести к материалу в загрузочной камере, определяют из теплового баланса по известным термохимическим данным.При этом сКо рость греющих газов на первой ступени поддерживают в 1 1-2 раза выше, чем на последующих ступенях, Температуру греющих газов на первой ступени устанавливают 350-370 С, повышая ее по сравнению с известным способом минимум на 30 С. На последующих ступенях процесса температуру греющих газов поддерживают примерно такой же, как и в известном способе. Площадь газораспределительной решетки на первой ступени увеличивают в 1,5-3 раза при уменьшении площади решетки на последующих ступенях. Соотношение массы хлористого магния в исходном продукте к массе, удаляемой на первой ступени кристаллизационной воды, поддерживают равным 1:(2-6).

Если в исходном продукте (синтетическом карналлите) присутствует хлористый кальций, то соотношение массы последнего к массе удаляемой на первой ступени кристаллизационной воды поддерживают равным 1:(10-30).

Введение дополнительной операции дегидратации на первой ступени позволяет резко уменьшить время пребывания легкоплавких шестиводных кристаллогидратов, т.е. быстрее "проскочить" стадию их существования, что и дает возможность предотвратить оплавление материала, и тем самым снизить вероятность образования "окатышей". Объемный вес материала в слое на первой ступени при этом уменьшается, и по требуется меньший напор на преодоление сопротивления слоя. Это позволит без повышения напора дутьевых уст-

950678

55 ройств увеличить высоту слоя, что наряду с интенсификацией влагообмена между частицами исходного и частично дегидратированного материала приводит к уменьшению вероятности образования

"окатышей".

Способ может быть осуществлен не только в многокамерной печи киПящего слоя, но и в нескольких соединенных цоследовательно однокамерных печах кипящего слоя. !

О

Пример 1. В первую камеру печи загружают 15,4 т/ч исходного сырья, содержащего, Ъ: кристаллов карналлита KCl MgC1@ 6Н>0 82,25, хлористого магния 1,53; хлористого кальция 0,3 и воды 3,61, причем последние три компонента находятся в виде маточного раствора. В 1 час в первую камеру печи с исходным сырьем поступает 0,236 т хлористого магния и 0,0462 т хлористого кальция. 20

Средневзвешенное молекулярное отношение Н,О.bfgC1> рассчитанное из суммарных количеств карналлита, хлористого магния и воды в исходном сырье, составляет 6,33.

Под газораспределительную решетку первой камеры подают нагретые до 370 С газы со скоростью 0,56 нм/с.

Соотношение скоростей греющих газов в первой.и второй, а также в первой ЗО и третьей камерах поддерживают равным, соответственно 1,1 и 1,2.

Количество подводимого в первую камеру тепла регулируют таким образом, чтобы кроме сушки осуществить дополнительно дегидратацию продукта до 4,47 моль воды на 1 моль хлористого магния. При этом из карналлита и бишофита, образовавшегося при сушке, удаляют по 1,53 моль кристаллизационной воды на 1 моль хлористого магния, что соответствует 1,324 т кристаллизационной воды в 1 час. Соотношения масс хлористого магния и хлористого кальция в исходном продукте к лассе удаляемой в первой камере 45 кристаллизационной воды равны, соответственно 1:5,6 и 1:28,8. Во второй и третьей камерах печи удаляют основную массу оставшейся воды. Из печи выгружают готовый продукт, содер- 5р жащий до ЗЪ воды.

Пример ы 2 и 3 отличаются от примера 1 тем, что в загружаемом продукте содержится, соответственно, 78,49 и 74,44Ъ карналлита; 2,89 и

4,27Ъ хлористого магния, 0,70 и

1,00Ъ хлористого кальция и 6,87 и

9,89Ъ воды. Поэтому в первой камере печи дегидратацию осуществляют до содержания воды 4 (пример 2) и 3,5 (пример 3) моль на 1 моль хлористого dP магния, Увеличение количества подводимого в слой тепла, снижение вероятности образования "окатышей" и др. позволяют, несмотря на ухудшение состава исходного сырья, уменьшить ко- б5 личество чисток печи до 30-32 и увеличить производительность печей на

14-16Ъ. Безвозвратный пылеунос и удельный расход сырья в обоих случаях ниже, чем в известном способе.

Пример 4. Загружаемый продукт содержит всего 65,46Ъ карналлита, 6,95Ъ хлористого магния, 1,74Ъ хлористого кальция и 15,6Ъ воды.

В первой камере печи кипящего слоя этот продукт подвергают тепловой обработке таким образом, чтобы осуществить дегидратацию до содержання

3 моль воды на 1 моль хлористого магния. Соотношение скоростей газов в первой и последней камерах здесь равно 2 °

За счет увеличения количества вводимого в слой тепла, а также эа счет сокрашения простоев на чистку производительность печи возрастает по сравнению с известным способом на

10,5Ъ. Однако в этом случае возрастает пылеунос карналлита из первой камеры печи. И хотя во второй и третьей камерах печи скорость подачи газов в слой снижают, фактический суммарный безвозвратный пылеунос возрастает в сравнении с предыдущими примерами и остается таким же, как в известном способе. Однако и в этом случае при одинаковой производительности безвозвратный пылеунос будет на 10Ъ ниже, чем в известном способе. В то же время унос материала из слоя этой камеры существенно не увеличивается, так как, несмотря на снижение объемной массы материала в слое, она останется намного больше, чем на следующих ступенях процесса (в последующих камерах).

Скорость газов на этих ступенях, где объемная масса материала меньше, чем на первой ступени, целесообразно при этом несколько уменьшить, что существенно сокращает вынос материала из слоя и его безвозвратные потери с неуловленной в циклонах пылью. В результате уменьшается удельный расход сырья.

Перераспределение скоростей позволяет при увеличении средней по печи скорости, т.е. при интенсификации процесса, снизить вынос карналлита и вероятность образования окатышей".

Последнее дает возможность интенсифицировать процесс за счет сокращения простоев на чистку.

Увеличение дегидратации продукта на первой ступени обработки до содержания меньше 3 моль на 1 моль хлористого магния вследствие неоднородности в глубине обезвоживания, отдельных частиц приведет к значительному увеличению гидролиза, а также выноса материала из слся, т.е. к увеличению расхода сырья из-за увеличения потерь хлористого магния в виде основных

950678 солей (Mg0ffCl и др.) и с неуловленной пылью, Снижение дегидратации продукта в первой камере печи до содержания воды более, чем 4,5 моль на 1 моль хлористого магния, приведет к утяжелению объемной массы материала в слое и увеличению времени существования легко- плавких кристаллогидратов, что увеличивает вероятность оплавления карналлйта, бишоФита и тахгидрита, а следова- ц тельно, и вероятность образования

"окатышей". Количество чисток печи при этом возрастает, и существенного отличия от известного способа не будет.

С увеличением содержания хлористого магния, хлористого кальция и воды в синтетическом карналлите процесс оплавления идет более интенсивно, и целесообразно увеличивать степень дегидратации продукта на первой ступени его обработки в укаэанных выше 20 пределах. При эФом соотношения масс, содержащихся в исходном карналлите хлористого магния и хлористого кальция, к массе удаляемой на первой ступени кристаллизационной воды следует 5 поддерживать, соответственно, равными 1:2-6 и 1:10-30. С увеличением содержания хлористого магния и хлористого кальция укаэанные соотношения приближают к нижнему пределу, с умень-ЗП

Известный Предлагаемый способ по примеру способ прототип) 1 2 3 4

° и cw ФФ Са A % 4%

15 4 15 8

16,1 15,4

14,0

0,28-0,84 0,236 0,456 0,687 1,071

0,042-0,21 0,0462 0,111 0,161 0.,268 хлористого кальция

74,44 65,46

2,27 6,95

4,32 4,15

6Ä08 6 10

1, 00 1,74

68-81

82,25 78,49

1,53

MgCl

2-6

2,89

KCl

5,43

4-5

4,63

NaC1

6,88

6,42

6-7

СаС1

0,3-1,5

4-12

0,30

0,70

15,60

9,89

3,61 6,87

Средневзвешенное молекулярное отношение Н О: MgC1 > в исходном продукте 6,4-7,2

MgCl

29,9-31 6

Параметры и показатели

Абсолютное количество загружаемого в печь исходного продукта, т/ч

В том числе: хлористого магния

Состав исходного продукта, Ъ, по массе:

КС1 MgCl 6Н О

Состав продукта из первой камеры печи, %, по массе: шением содержания этих компонентов к верхнему.

Если поддерживать эти соотношения вне указанных выше пределов, то для образования требуемой дегидратации продукта на первой или последней ступенях процесса необходимо снижать количество подведенного тепла, т.е. уменьшать производительность печи. увеличение скорости греющих газов в загрузочной камере печи, т.е. на первой ступени процесса, более чем в 2 раза в сравнении с последующими ступенями, приводит к увеличению безвозвратного пылеуноса, т ° е. к увеличению расхода сырья.

Снижение скорости подачи греющих газов в слой загрузочной камеры до скорости равной или меньшей, чем скорость подачи газов в остальные камеры, приводит к уменьшению количества подаваемого в слой этой камеры тепла, т,е. к уменьшению дегидратацин материала в слое. Это, в свою очередь, вызывает увеличение объемной массы материала и утяжеление слоя. Вероятность местных нарушений кипения слоя, оплавления частиц и образования "окатышей" при этом возрастает, Результаты осуществления предлагаемого способа го примерам отражены в таблице.

6,33 6,55 6,90 7,49

33,59 35,48 37,33 38,7

950678

Ю ° Ф

Известный

Параметры и показатели способ (прототип) MgCl

37ю23 38<72

7,45 8,12

NaC1

2,31

1,25

СаС1

24,23 21,93

Н О

23,45 3,00

5,9-6,1

4,47

3,96

2,55 3,00

1,53

2,04

+0,1

0,077-0,079

Отношение массы хлористого магния в исходном продукте к массе, удаляемой в первой камере печи кристаллизацион-( ной воды 1:0,1-0,3

Отношение массы хлористого кальция в исходном продукте к массе, удаляемой в первой камере печи кристаллиэационной воды

1:5,6 1:4,0

1!3,4 1)2,4

1!0,4-1,8

9,08

9,35

9,53

9,06

8,2

110,7 114,0

116,2 110,5

100,0

0,50

0,56

0,50

0,45

0,58

0,60

0,76

0ю 50 . Ос 48

0,45

0 50

0,39

0,40

0,38

0,50

1,16

1,25

1,7

1,2

1,57

1,30

2,0

I!III

370 360

380 380

400 400

355

350

320-340

360-370

370

375

390-400

390

390

30

35

40-60

Молекулярное отношение

Н О:MgCl в продукте иэ первой камеры печи

Количество кристаллиэационной воды, удаляемой в первой камере печи, моль

Н О/моль MgC12 т/ч

Производительность печи по готовому продукту, т/ч

Скорость газов в I-I I I слоях камер печи, нм/с

Соотношение скоростей газов по камерам

I:Ö

Температура греющих газов в камерах, С

Количество остановок печи на чистку от "окатышей" в год

25,3-28,7

6,3-7,5

0,3-2,0

35,7-33,8

Продолжение таблицы

Предлагаемый способ по примеру

1 2 3 4

33у59 35,48

7,73 7,43

0,34 0,83

28,36 26,56

1,324 1,815 2,312 2,565

1t28,8 1:16,4 1:14,4 1 9,6

950678

Продолжение таблицы

Известный способ (прототип) Предлагаемый способ по примеру

Параметры и показатели

Безвозвратный пылеунос от готового продукта, Ъ

Фактический

2,0

1,7

1,5.

1,4 2,0

При такой же производительности, как в .известном способе

2,0

1 5

1,3

1,2 1,8

Фактический удельный расход сырья, т/ч

1,695 1,691 1, 690 2,700

1,700

При такой же производительности, как в известном способе 1,700

1,691 1,688 1,688 1,697

Составитель Л. Филатов

Редактор E. Лазуренко Техред A. Бабинец Коррек тор С. Шекмар

Эаказ 5883/24 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Реализация предлагаемого способа позволяет при обезвоживании синтетического карналлита предотвратить его оплавление, уменьшить расход сырья и интенсифицировать процесс.

Экономическая эффективность изобре 30 тения состоит в уменьшении материальных и трудовых затрат, а также в улучшении условий труда.

Формула изобретения г

1. Способ обезвоживания синтетического карналлита, содержащего хлористый магний, греющими газами в кипящем слое в несколько ступеней, включающий, сушку продукта на первой ступени и удаление кристаллиэационной воды на последующих ступенях, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью предотвращения оплавления карналлита, 45 уменьшения расхода сырья и интенсификации процесса, на первой ступени ведут дополнительно дегидратацию продукта до содержания в нем 4,5-3,0 моль воды на 1 моль хлористого магния.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что на первой ступени дегидратацию ведут при отношении массы хлористого магния в исходном продукте к массе удаляемой кристаллизационной воды, равном 1:(2-6).

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что на первой ступени греющие газы подают со скоростью, превышающей в 1,1-2 раза их скорость на последующих ступенях.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Эйденэон M ° A. Магний. N., "Металлургия", 1969, с. 145-152.

2. Авторское свидетельство СССР

9 182704, кл. С 01 F 5/34. 1964.