ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ТИТАНОМАГНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к переработке газообразных и жидких отходов титано-магниевого производства, а именно к очистке отходящих газов процесса хлорирования титаносодержащего сырья в хлораторах и отходящих газов печей кипящего слоя процесса обезвоживания хлормагниевого сырья с последующей переработкой жидких отходов на товарную продукцию.
Известна технологическая линия для комплексной переработки отходящих газов магниевого производства с процесса обезвоживания хлормагниевого сырья в печах кипящего слоя и в хлораторах с последующей переработкой жидких отходов, образующихся в процессе очистки газов магниевого производства (Металлургия магния и других легких металлов. -М.А.Эйдензон.- М.: Металлургия, 1974, 148-151), включающая полый форсуночный скруббер первой ступени очистки с распылительными форсунками, циркуляционным баком, циркуляционным насосом, каплеуловителем и системой трубопроводов, полый форсуночный скруббер второй ступени очистки с распылительными форсунками, циркуляционным баком, центробежным насосом, каплеуловителем и системой трубопроводов, дымовую трубу, реактор для обработки паром и сульфитом натрия и бак-сборник растворов хлорида кальция. Отходящие газы поступают на первую ступень очистки, где их обрабатывают известковым молоком при циркуляции его в системе бак-скруббер, очищенные газы направляют в трубу, а образующийся раствор в виде гипохлоритной пульпы подают в реактор, где обрабатывают паром и сульфитом натрия. Полученную гипохлоритную пульпу направляют на очистку газов, содержащих хлорид водорода, поступающих с печей кипящего слоя, очищенные газы выводят к трубу. Полученный раствор фильтруют и жидкую фазу с содержанием хлорида кальция в маточном растворе около 25 мас.% направляют на последующую переработку.
Недостатками данной технологической линии комплексной переработки отходов титано-магниевого производства являются то, что в результате обработки газов получают растворы с содержанием хлорида кальция с концентрацией равной 25 мас.%, что недостаточно для потребителя. Поэтому раствор необходимо упаривать до концентрации 35 мас.%, что приводит к дополнительным затратам на электроэнергию. Большое содержание хлоридов щелочных и щелочно-земельных металлов приводит к непригодности его к использованию в качестве товарного продукта. Согласно ГОСТ 450-77 стр.2 массовая доля хлорида кальция в растворах должна составлять не менее 35 масс.% и в твердом виде - не менее 96,5 мас.%, также регламентируется количественное содержание других примесей в хлориде кальция: массовая доля прочих хлоридов, в том числе хлорида магния в пересчете на хлорид натрия, не более 3 масс.%, массовая доля нерастворимого в воде остатка не более 0,15 мас.%.
3
3
3
3
3
Известна технологическая линия для комплексной переработки отходов титано-магниевого производства с процесса хлорирования титансодержащего сырья в шахтных печах, а также отходящих газов с процесса обезвоживания хлормагниевого сырья в печах кипящего слоя и хлораторах с последующей переработкой жидких отходов, образующихся в процессе очистки газов (Денисов С.И. Улавливание и утилизация пылей и газов. М.: Металлургия, 1991. С.51-58, 80-114), по количеству общих признаков принятая за ближайший аналог-прототип и включающая полый форсуночный скруббер первой ступени очистки с распылительными форсунками, циркуляционным баком, циркуляционным насосом, каплеуловителем и системой трубопроводов, полый форсуночный скруббер второй ступени очистки с распылительными форсунками, циркуляционным баком, центробежным насосом, каплеуловителем и системой трубопроводов, дымовую трубу и бак-сборник растворов хлорида кальция. Газы после первой ступени очистки, где отделяется основная масса хлорида водорода в газах, направляют на вторую ступень очистки известковым молоком с содержанием оксида кальция около 160 кг/м подводят по трубопроводу на вторую ступень очистки и через форсунки в орошаемый скруббер, затем жидкость циркулируют в системе орошаемый скруббер -циркуляционный бак с помощью циркуляционного насоса. По трубопроводу через патрубок в орошаемый скруббер подают противоточно жидкости отходящие газы, содержащие хлор, хлорид водорода и тетрахлорид титана. При остаточном содержании СаО до 30 кг/м отработанное известковое молоко - гипохлоритную пульпу подают на первую ступень очистки, где срабатывается до 10 кг/м и выводится в емкость для сбора раствора, содержащего хлорид кальция, который затем направляется на получение товарного продукта. При взаимодействии хлорида водорода с гипохлоритными пульпами со второй ступени очистки образуется дополнительное количество хлорида кальция, концентрация которого в растворе не достигнет 20 кг/м. Полученный раствор фильтруют и подвергают вакуумной выпарке до содержания хлорида кальция в маточном растворе около 800 кг/м, затем раствор выпаривают в стальных поддонах дл содержания хлорида кальция в растворе 67% (стр.99 аналога-прототипа).
Недостатками данной технологической линии являются то, что при получении товарного продукта раствора хлорида кальция необходимы большие затраты электроэнергии или топлива на упаривание раствора, при этом после упаривания гипохлоритной пульпы происходит упаривание и других хлоридов металлов, что приводит к загрязнению ими раствора хлорида кальция и непригодности его к использованию в качестве товарного продукта. Согласно ГОСТ 450-77 стр.2 массовая доля хлорида кальция в растворах должна составлять не менее 35 масс.% и в твердом виде не менее 96,5 мас.%. ГОСТОм регламентируется состав и других примесей в хлориде кальция: массовая доля прочих хлоридов, в том числе хлорида магния в пересчете на хлорид натрия, не более 3 масс.%, массовая доля нерастворимого в воде остатка не более 0,15 мас.%.
Технический результат технологической линии для комплексной переработки отходов титано-магниевого производства позволяет при двухступенчатой переработке отходящих газов как титанового, так и магниевого производств комплексно перерабатывать на одной технологической линии как отходящие газы, так и растворы, получаемые в процессе очистки, это позволило получать товарные растворы хлорида кальция в соответствие с требуемыми нормами, согласно ГОСТ 450-77
Технический результат достигается тем, что предложена технологическая линия для комплексной переработки отходов титано-магниевого производства, включающая трубопровод для подачи отходящих газов, скруббер первой ступени с распылительными форсунками, соединенными трубопроводом с циркуляционным баком, циркуляционный насос, скруббер второй ступени очистки, распылительные форсунки, соединенные трубопроводом с циркуляционным баком, циркуляционный насос, каплеуловитель, соединенный трубопроводом скруббером второй ступени, дымовую трубу, реактор для разложения гипохлоритной пульпы с патрубком для ввода пара и патрубком для ввода гидросульфидов, бак-сборник раствора хлорида кальция, устройство для разделения твердой и жидкой фаз, соединенный трубопроводом со сборником готового продукта, в которой новым является то, что она дополнительно содержит бак для раствора флокулянта, соединенный трубопроводом с баком-сборником раствора хлорида кальция, входной патрубок бака-сборника раствора хлорида кальция соединен трубопроводом с выходным патрубком циркуляционного бака первой ступени, а выходной патрубок бака-сборника трубопроводом с устройством для разделения жидкой и твердой фаз, устройство для разделения твердой и жидкой фаз соединено трубопроводом со сборником готового продукта, реактор для разложения гипохлоритной пульпы соединен трубопроводом с циркуляционным баком второй ступени и с циркуляционным баком первой ступени.
Кроме того, после бака разложения гипохлоритной пульпы установлен центробежный насос.
Кроме того, после бака-сборника отработанной жидкости установлен циркуляционный насос.
Кроме того, на трубопроводе, соединяющий бак-сборник отработанной жидкости с циркуляционным баком первой ступени установлены вентили.
Кроме того, на трубопроводе, соединяющий реактор для разложения гипохлоритной пульпы с циркуляционным баком первой ступени установлены вентили.
Предложенная технологическая линия для комплексной переработки отходов титано-магниевого производства и заявленная последовательность оборудования позволяют комплексно перерабатывать как газообразные отходы - отходящие газы, так и растворы, получаемые в процессе очистки этих газов, с получением товарной продукции раствора хлорида кальция заданной концентрации.
Применение предварительно очищенной гипохлоритной пульпы со второй стадии на первую позволяет получить более концентрированный раствор хлорида кальция.
Технологическая линия показана на фиг.1 и включает трубопровод 1 для подачи отходящих газов, скруббер первой ступени 2 с распылительными форсунками 3, соединенными трубопроводом 4 с циркуляционным баком 5, циркуляционный насос 6, трубопровод 7 для циркуляции, трубопровод 8, соединяющий скруббер первой ступени со скруббером 9 второй ступени очистки с распылительными форсунками 10, соединенные трубопроводом 11 с циркуляционным баком 12, циркуляционный насос 13, трубопровод 14 для циркуляции, трубопровод 15 и каплеуловитель 16, соединенный с дымовой трубой 17, реактор 18 для разложения гипохлоритной пульпы с патрубком 19 для ввода пара и патрубком 20 для ввода катализатора, циркуляционный насос 21, трубопровод 22, бак для флокулянта 23, бак-сборник 24 для раствора хлорида кальция, устройство 25 для разделения твердой и жидкой фаз, соединенный трубопроводом 26 со сборником 27 готового продукта, трубопровод 28, входной патрубок 29 бака-сборника раствора хлорида кальция соединен с выходным патрубком 30 циркуляционного бака первой ступени, а выходной патрубок 31 трубопроводом 32 с устройством для разделения жидкой и твердой фаз, центробежный насос 33, вентили 34.
Пример 1 осуществления работы технологической линии по комплексной переработке отходов титано-магниевого производства. Комплексная переработка отходящих титановых хлораторов и отработанных растворов.
4
2
4
2
4
акт
3
3
3
3
3
В производстве титана при хлорировании титаносодержащей шихты в солевом хлораторе после системы конденсации парогазовой смеси образуются отходящие газы, содержащие TiCl, Сl и HCl. Отходящие газы титанового производства, содержащие 3 г/м ТiСl, 0,5 г/м Cl; 180 г/м HCl поступают по трубопроводу 1 в скруббер 2 первой ступени очистки, снабженный распылительными форсунками 3 через которые подают гипохлоритный раствор. Форсунки 3 соединены трубопроводом 4 с циркуляционным баком 5 и с помощью центробежного насоса 6 гипохлоритный раствор по трубопроводу 7 циркулируют в системе бак 5-скруббер 2. В результате циркуляции орошаемого раствора в системе происходит абсорбция хлорида водорода в соляную кислоту и гидролиз TiCl с образованием гидрооксихлоридов титана. Затем газы поступают в скруббер 9 второй ступени на очистку известковым молоком от хлора и остаточного хлорида водорода. В скруббере 9 через распылительные форсунки 10 подают известковое молоко с содержанием оксида кальция 100-200 г/дм. Известковое молоко циркулируют в системе орошаемый скруббер 9 - циркуляционный бак 12 с помощью центробежного насоса 13 по трубопроводу 14. После орошения известковое молоко по трубопроводу 11 поступает в циркуляционный бак 12. Концентрация отработанного известкового молока в процессе циркуляции снижается до 3-4 г/дмпо СаО, содержание хлорида кальция -10-15 мас.%, содержание активного хлора - гипохлорита кальция (Сl) составляет 3-7 мас.%..
2
акт
Газы после обработки известковым молоком поступают по трубопроводу 15 в каплеуловитель 16 и далее через дымовую трубу 17 - в Газы после обработки известковым молоком поступают по трубопроводу 15 в каплеуловитель 16 и далее через дымовую трубу 17 - в атмосферу. Отработанное известковое молоко, содержащее активный хлор, направляют на дальнейшее обезвреживание. Для этого открывают вентили 34 и по трубопроводу 14 отработанное известковое молоко поступает в реактор 18 для разложения гипохлоритной пульпы, в который через патрубок 19 подают пар для разложения активного хлора при нагревании в присутствии катализатора - нихрома, затем через патрубок 20 подают гидросульфид натрия. Полученный раствор хлорида кальция, содержащий, масс.% 10-15CaCl, 3-4СаО, Cl-отсутствует, подают циркуляционным насосом 21 по трубопроводу 22 в циркуляционный бак 5 скруббера 2 первой ступени. В результате циркуляции в системе циркуляционный бак 5-скруббер 2 с помощью насоса 6 раствора с содержанием хлорида кальция 10-15 мас.% и СаО-3-6 мас.% происходит сорбция хлорида водорода и одновременно гидролиз тетрахлорида титана с образованием хлорида водорода и гидроксихлоридов титана. При достижении в растворе концентрации хлорида кальция 35% масс. с помощью вентиля 34 по трубопроводу 7 через патрубок 29 его выводят в бак - сборник 24 раствора хлорида кальция. Из бака 23 для раствора флокулянта по трубопроводу 28 в бак-сборник 24 подают флокулянт - раствор праестола 5%мас. Смесь перемешивают и через патрубок 31 по трубопроводу 32 с помощью насоса 33 перекачивают в устройство 25 для разделения твердой и жидкой фаз, например отстойник, из которого после отстоя жидкую фазу по трубопроводу 26 подают в сборник 27 готового продукта. Получают готовый продукт - раствор хлорида кальция с концентрацией 35 мас.% по ГОСТ 450-77. Твердые примеси выводят на полигон.
Пример 2 осуществления работы технологической линии комплексной переработки отходов магниевого производства.
3
3
3
3
акт
2
акт
Газы печей кипящего слоя в количестве 4,5 тыс. м/ч, содержащие, г/м: пыли 3-5, 10-20 Cl и 10-20 HCl, подают по трубопроводу 1 в скруббер 2 первой ступени очистки, снабженный распылительными форсунками 3 через которые подают гипохлоритный раствор. Форсунки 3 соединены трубопроводом 4 с циркуляционным баком 5 и с помощью центробежного насоса 6 гипохлоритный раствор по трубопроводу 7 циркулируют в системе бак 5-скруббер 2. В результате циркуляции орошаемого раствора в системе происходит абсорбция хлорида водорода в соляную кислоту. Затем газы поступают в скруббер 9 второй ступени на очистку известковым молоком от хлора и остаточного хлорида водорода. В скруббере 9 через распылительные форсунки 10 подают известковое молоко с содержанием оксида кальция 100-200 г/дм. Известковое молоко циркулируют в системе орошаемый скруббер 9 - циркуляционный бак 12 с помощью центробежного насоса 13 по трубопроводу 14. После орошения известковое молоко по трубопроводу 11 поступает в циркуляционный бак 12. Концентрация отработанного известкового молока в процессе циркуляции снижается до 3-4 г/дмпо СаО, содержание хлорида кальция -10-15 мас.%, содержание активного хлора - гипохлорита кальция (Сl) составляет 3-7 мас.%.. Газы после обработки известковым молоком поступают по трубопроводу 15 в каплеуловитель 16 и далее через дымовую трубу 17 - в атмосферу. Отработанное известковое молоко, содержащее активный хлор, направляют на дальнейшее обезвреживание. Для этого открывают вентили 34 и по трубопроводу 14 отработанное известковое молоко поступает в реактор 18 для разложения гипохлоритной пульпы, в который через патрубок 19 подают пар для разложения активного хлора при нагревании в присутствии катализатора - нихрома, затем через патрубок 20 подают гидросульфид натрия. Полученный раствор хлорида кальция, содержащий, масс.% 10-15CaCl, 3-4СаО, Сl-отсутствует, подают циркуляционным насосом 21 по трубопроводу 22 в циркуляционный бак 5 скруббера 2 первой ступени. В результате циркуляции в системе циркуляционный бак 5-скруббер 2 с помощью насоса 6 раствора с содержанием хлорида кальция 10-15 мас.% и СаО -3-6 мас.% происходит сорбция хлорида водорода. При достижении в растворе концентрации хлорида кальция 35% масс. с помощью вентиля 34 по трубопроводу 7 через патрубок 29 его выводят в бак - сборник 24 для хлорида кальция. Из бака 23 для флокулянта по трубопроводу 28 в бак-сборник 24 подают флокулянт - раствор праестола 5%мас. Смесь перемешивают и через патрубок 31 по трубопроводу 32 с помощью насоса 33 перекачивают в устройство 25 для разделения твердой и жидкой фаз, например отстойник, из которого после отстоя жидкую фазу по трубопроводу 26 подают в сборник 27 готового продукта. Получают готовый продукт - раствор хлорида кальция с концентрацией 35 мас.% по ГОСТ 450-77. Твердые примеси выводят на полигон.
Таким образом, технологическая линия для комплексной переработки отходов титано-магниевого производства позволит комплексно перерабатывать как газообразные, так и жидкие отходы титано-магниевого производства, с получением товарной продукции - хлорида кальция соответствующего качества (ГОСТ 450-77)