ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ ХЛОРИДНЫХ РАСПЛАВОВ

Предлагаемая полезная модель относится к области металлургии и химической технологии и может быть реализована на химико-металлургических предприятиях для утилизации различных отработанных солевых расплавов металлургических производств, например хлоридных отходов титано-магниевого производства: отработанного электролита магниевых электролизеров, шламов карналлитовых хлораторов и т.д.
Известен кристаллизатор барабанный (Патент РФ №2216428, по заявке №2002101529/02 с приор, от 14.01.2002; МПК B 22 D 11/06, 11/126, B 01 J 2/12, B 22 F 9/06; Опубл.: 14.01.2002). Кристаллизатор барабанный содержит корпус, узел формирования настыли в виде вращающегося барабана, сообщенного с системой подачи в его полость охлаждающего агента, узел подачи расплава к рабочей поверхности барабана, узел формирования заготовок чешуек, узел снятия настыли, узел приема продукта в виде чешуек и систему управления; узел формирования заготовок чешуек выполнен в виде сообщенного с системой подачи теплоносителя и размещенного вдоль образующей рабочей поверхностью барабана соединительного элемента с установленным на нем блоком пластин, поверхность которых контактирует с рабочей поверхностью барабана.
Известное техническое решение - кристаллизатор барабанный обеспечивает стабильную работу на предприятиях черной металлургии, однако не позволяет работать с водорастворимыми расплавами, в частности с хлоридными отходами титано-магниевого производства.
Известен кристаллизатор расплава (А.с. СССР №912193 по заявке 2912178/23-26 с приор, от 17.04.80 МПК B 01 D 9/02; Опубл.: Бюл. №10, 1982,
с.23). Кристаллизатор расплава включает в себя корпус, внутри которого размещены два охлаждаемых изнутри вращающихся барабана, имеющие перегородки вблизи их торцов, и ножевые устройства, также технологическая установка снабжена распылителями газожидкостной смеси, расположенными после ножевого устройства вдоль образующей каждого барабана, и металлическими шарами, расположенными внутри барабанов.
Недостатком известного устройства является образование токсичных газов выделяющихся при контактировании газожидкостной смеси с нагретой стенкой барабанов.
Из известных аналогов наиболее близкие по технической сущности (совокупности существенных признаков) и достигаемому при этом техническому результату является известная установка для утилизации отработанных хлоридных расплавов (Исследование кристаллизации хлоридных расплавов //отчет по НИР: БФ ВНИИПИТ. Тема №10 77-106/ПТ. №гос.регистрации 77040865; инв. № Б 635465 от 13.01.1978. Березники, 1977, с.56-59) - принята за прототип.
Установка по прототипу включает в себя два водоохлаждаемых барабана, вращение которых обеспечивается двигателем, соединенным с барабанами через редукторы. Охлаждение внутренней поверхности каждого из барабанов осуществляется водой, подаваемой через водоподводящую трубу проходящую по оси барабанов, удаление нагретой воды из нижней зоны барабанов осуществляется посредством сливной трубы. Сверху барабана смонтирован зумпф для обеспечения подачи расплава на поверхность водоохлаждаемых барабанов. Под барабанами установлен противень (бункер) для приемки и сбора гранулята. В результате кристаллизации хлоридных расплавов (отработанного электролита магниевых электролизеров, отработанных расплавов титановых хлораторов, шламов карналлитовых хлораторов, шламов рафинирования магния) в данной установке образуется гранулят в виде ленты, толщиной 0,6-1,2 мм и шириной равной длине ванны (длине барабана или ширине зумпфа). После
охлаждения на воздухе лента гранулята легко ломается на пластины различного размера.
Недостатком известной установки - по прототипу является ее неудовлетворительная производительность, связанная с неудовлетворительным теплосъемом с поверхности барабана, в результате чего происходит "захлебывание" установки, что приводит к необходимости длительной остановки для осуществления принудительного охлаждения поверхности барабана.
Предлагаемое техническое решение - полезная модель - "Технологическая установка для утилизации отработанных хлоридных расплавов" направлена на решение задачи, заключающейся в обеспечении стабильности непрерывного процесса утилизации отработанного хлоридного расплава.
Технический результат, который может быть достигнут при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в повышении удельного выхода продукции с единицы площади поверхности барабана.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой технологической установкой для утилизации отработанных хлоридных расплавов, включающее водоохлаждаемый барабан, соединенный с электродвигателем через редуктор, узла подачи и распределения исходного расплава на поверхность барабана, водоподводящую трубу, сливную трубу, сборник продукта. Новым в технологической установке является то, что водоподводящая труба имеет соединение с вертикально установленным по центру барабана распределителем воды, выполненным в форме трапецеидальной щелевой полой пирамиды, образованной из сторон, сходящихся к основанию и образующих щель, расширяющуюся перед внутренней поверхностью барабана за счет жестко прикрепленных к двум сторонам трапецеидального распределителя воды упругих направляющих пластин, выполненных в форме
параболических цилиндров, длина сегмента которых составляет 10-30% от длины внутренней окружности барабана.
Вышеперечисленные особенности конструкции "Технологической установки" по предлагаемой полезной модели обеспечивают, как показали результаты испытаний, решение поставленной задачи и достижение технического результата, заключающегося в повышении удельного выхода продукции с единицы площади поверхности барабана.
Анализ совокупности существенных признаков заявляемой полезной модели (наличие новых элементов, взаимного расположения узлов, форма их выполнения) и достигаемого результата показывает, что между ними существует причинно-следственная связь, выражающаяся в экспериментально установленном факте: при включении в состав установки предлагаемых конструктивных элементов, форма их выполнения, взаимное расположение, соотношение размеров отдельных составных частей установки обеспечивает достижение вышеуказанного технического результата; при этом важным в заявленной "Технологической установке" является одновременное наличие всех вышеперечисленных отличительных и известных признаков - отсутствие хотя бы одного из них препятствует достижению вышеуказанного результата.
Проверка соответствия заявляемой полезной модели требованиям новизны и изобретательского уровня в отношении совокупности существенных признаков свидетельствует о том, что предлагаемая конструкция в книжной, журнальной и патентной литературе не описана, а достигаемый при этом технический результат из известных источников информации явным образом не следует и не вытекает.
На рисунке (1) показана предлагаемая полезная модель -"Технологическая установка для утилизации отработанных хлоридных расплавов" включающая: водоохлаждаемый барабан (1), соединенный через редуктор (2) с электродвигателем (3), узел подачи и распределения исходного расплава по поверхности водоохлаждаемого барабана (4), водоподводящую
трубу (5) и сливную трубу для вывода воды из нижней части барабана (6), сборник продукта, расположенный под барабаном (7), распределитель воды (8), орошающий внутреннюю поверхность барабана, упругих направляющих пластин (9).
Реализация полезной модели
Предлагаемое техническое решение - полезная модель "Технологическая установка для утилизации отработанных хлоридных расплавов" работает следующим образом. Исходный отработанный солевой расплав, например хлоридные отходы магниевого производства (отработанный расплав процесса электролиза магния из карналлита, шламы карналлитовых хлораторов и т.д.) сливают при включенном электродвигателе через узел подачи расплава (4) на поверхность водоохлаждаемого барабана (1), одновременно по водоподводящей трубе (5) под напором через распределитель воды (8) закачивают воду для охлаждения внутренней поверхности водоохлаждвемого барабана. Охлаждающая вода проходит под напором через водоподводящую трубу (5) и распределитель (8), выполненный в форме трапецеидальной полой пирамиды, через щель распределителя попадает на упругие направляющие пластины (9), которые прогибаются под напором воды (см. рис.2), тем самым обеспечивая непрерывный контакт охлаждающей воды с верхней частью внутренней поверхности барабана. Нагретую воду стекающую по внутренней поверхности барабана отводят через сливную трубу из нижней зоны барабана, перекачивают в систему охлаждения и затем вновь используют для охлаждения. Отработанный солевой расплав, охлаждающийся на внешней поверхности барабана и закристаллизовавшийся собирается в бункер и отгружается потребителям в герметической таре.