ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ КАРНАЛЛИТОВОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МАГНИЯ

Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к подготовке сырья для электролитического получения магния и хлора.
Известна двухстадийная аппаратурно-технологическая линия обезвоживания карналлитового сырья для производства магния (кн. Электролитическое получение магния. - Щеголев В.И., Лебедев О.А. - М.: Издательский Дом «Руда и металлы», 2002. стр.68-96.), включающая печь кипящего слоя, с топками и циклонами, из которой обезвоженный карналлит поступает в хлоратор с фурмами, газоотводящим патрубком, соединенным с системой газоочистки.
Недостатком данной аппаратурно-технологической схемы является большой расход хлора в процессе обезвоживания, который в 2-3 раза превышает теоретически необходимый для хлорирования оксида магния расход. Низкое использование хлора усложняет очистку отходящих газов и снижает технико-экономические показатели процесса, особенно при дефиците производства хлора, кроме того образование большого количества шлама в хлораторе приводит к дополнительным затратам на его дальнейшую переработку.
Известна технологическая линия для обезвоживания карналлитового сырья (ст. Оптимизация использования хлора при
обезвоживании для карналлитовой схемы производства магния. - Панасюк Е.Б., Матвеев В.И., Краюхин А.Б., Безукладников А.Б., Вохмянина О.В. - Ж.Цветные металлы, 2006. - №9, стр.79-82), по количеству общих признаков принятая за ближайший аналог-прототип и включающая печь кипящего слоя с топками, хлоратор с фурмами, линию подачи хлора к топкам печи кипящего слоя и к фурмам хлоратора. Для снижения количества хлора, используемого на второй стадии обезвоживания в хлораторе, смонтирована линия подачи осушенного воздуха для разбавления хлора, соединенная с узлом для разбавления хлора, который установлен на фурме хлоратора. Линия отвода отходящих газов от хлоратора соединена с системой газоочистки. Снижение содержания хлора в хлоровоздушной смеси менее 40% вызывает частое зарастание фурм и существующая конструкция хлоратора не обеспечивает устойчивого режима работы. Поэтому предложено разбавлять анодный хлоргаз осушенным воздухом до содержания хлора 40%. При этом выбросы хлора на газоочистку снижаются в 1,5-2,0 раза, однако и количество шлама составляет 23,9 кг/т расплава.
Недостатком данной технологической линии является то, что присутствие кислорода в хлоровоздушной смеси приводит к образованию шлама в хлораторе, так как при высоких температурах хлорид магния вступает во взаимодействие с кислородом воздуха по реакции:
2
2
2
MgCl+1/2O=МgО+Cl
Это приводит к потерям магния и образованию большого количества шлама. Кроме того, образование солевых отложений в фурмах хлоратора приводит к дополнительным трудозатратам на очистку фурм и снижает производительность работы хлоратора.
Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет за счет дополнительного снабжения установкой для разделения воздуха, уменьшить окисление сырья за счет подачи смеси азота воздуха и хлора в хлоратор, снизить количество шлама, уменьшить образование солевых отложений в фурмах хлоратора, уменьшить потери магния и хлора, повысить устойчивость режима работы хлоратора.
Технический результат достигается тем, что предложена технологическая линия обезвоживания карналлитового сырья для производства магния, включающая печь кипящего слоя с топками, хлоратор с узлом для разбавления хлора и фурмами, линию отвода отходящих газов от хлоратора на газоочистку, линию подачи хлора и линию подачи воздуха, в которой новым является то, что она дополнительно снабжена установкой для разделения воздуха, размещенной на линии подачи воздуха, и линией подачи азота, соединенной с одной стороны с установкой для разделения воздуха, а с другой с узлом для разбавления хлора.
Включение в технологическую линию для обезвоживания карналлита установки для разделения воздуха позволяет уменьшить окисление карналлитового сырья в хлораторе и тем самым уменьшить окисление сырья за счет подачи смеси азота воздуха и хлора в хлоратор, снизить количество шлама в 2,5 раза, уменьшить образование солевых отложений в фурмах хлоратора, уменьшить потери магния и хлора, повысить устойчивость режима работы хлоратора.
На фиг.1 показана технологическая линия обезвоживания карналлитового сырья для производства магния.
Технологическая линия включает загрузочное устройство 1 печи 2 кипящего слоя с топками 3, циклонами 4, которые соединены с газоходом 5; хлоратор 6 с фурмами 7, узлом 8 для разбавления
хлора, газоотводящий патрубок 9, который соединен газоходом 10 с входным патрубком 11 скруббера 12; циркуляционный бак 13; дымовую трубу 14; линию подачи хлора 15, линию подачи воздуха 16; установку для разделения воздуха 17, насос 18, регулирующий клапан 18, линию подачи азота 20.
Пример.
2
2
2
2
2
2
В качестве хлормагниевого сырья используют шестиводный карналлит с влажностью 37-39% (ТУ 1714-062-00209527-99) состава, масс.%: МgСl-31,8, НO-38,4, KCI-25,6, NaCl-4,2, который с помощью забрасывателя через загрузочный патрубок 1 печи 2 кипящего слоя загружают на газораспределительную перегородку. Под решетку подают топочные газы из топок 3. Отходящие газы печи 2 кипящего слоя улавливают в циклонах 4, которые после очистки от пыли по газоходу 5 поступают через патрубок 11 в скруббер 12. Обезвоженный карналлит, полученный в печи 2 кипящего слоя в количестве 8927,4 кг/ч состава, масс.%: MgCL-46,51, MgO-1,3, HO-4,50, KCl-37,55, NaCl-10,14 загружают в плавильник хлоратора 6, расплавляют при 520°С. Полученный расплав в количестве 8462,9 кг/час поступает в хлорирующую камеру хлоратора 6. Периодически из плавильника хлоратора 6 выгружают шлам в количестве 12,5 кг/час состава, масс.%: MgCL-27,20, MgO-45,59, HO-0,01, KCl-21,60, NaCl-5,60. В то же время из хлоратора через патрубок 9 по газоходу 10 отходящие газы поступают на газоочистные сооружения. Через патрубок 11 скруббера 12 отходящие газы противоточно обрабатывают известковым молоком, который циркулирует в системе скруббер 12 - бак 13. После очистки газы через дымовую трубу отправляют в атмосферу. В хлорирующих камерах расплав нагревают до 820°С, обрабатывают смесью хлора (анодного хлоргаза) и азота, подаваемой через узел 8 разбавления хлора и
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4
2
2
2
3
3
фурмы 7. Хлор (анодный хлоргаз) состава, % об.: Сl-81,0, KCl-0,62, СО-0,11, СO-1,77, О-4,99, N-11,28, HO-0,10, Аr-0,13, получают в процессе электролиза безводного карналлита в электролизерах для получения магния. Под воздействием постоянного тока на анодах образуется хлор, который выводят из электролизера, а на катодах - магний. Хлор подают по линии 15 подачи хлора в количестве 56,0 нм/час, что соответствует расходу хлора, равному 6% от всего хлора электролиза. Азот получают на установке 17 для разделения воздуха, в качестве установки используют кислородную станцию. Газообразный азот подают в количестве 180 мм/час состава, % об.: N-99,996, О-0,001, НО-0,001, Н-0,001, углеродсодержащие соединения в пересчете на СН--0,001, по линии 20 подачи азота насосом 18. Количество подаваемого азота корректируют регулирующим клапаном 19. Узел 8 разбавление хлора выполнен в виде тройника, который соединен с одной стороны с линией 20 подачи азота, а с другой стороны с линией 15 подачи хлора и с фурмами 7 хлоратора 6. Схема разбавления включает датчики и приборы для измерения расходов и давлений хлора и азота. Полученный безводный расплав отстаивают в миксере хлоратора 6 с целью удаления твердых включений и получают готовый безводный карналлит состава, масс.%: MgCL-49,83, МgО-0,50, HO-0,01, KCl-38,95, NaCl-10,71 в количестве 8395,2 кг/час и шлам миксера состава, масс.%: MgCL-35,16, МgО-29,50, KCl-27,70, NaCl-7,64, в количестве 66,8 кг/час. Безводный карналлит направляют на электролиз для получения магния и хлора. Шлам миксера направляют на полигон отходов. Количество шлама составляет 8,0 кг/т безводного расплава карналлита, что в 2,5 раза меньше, чем при подаче в фурмы смеси хлора и воздуха.
Таким образом, предложенная технологическая линия обезвоживания карналлитового сырья для производства магния позволяет за счет дополнительного снабжения установкой для разделения воздуха, уменьшить окисление сырья за счет подачи смеси азота воздуха и хлора в хлоратор, снизить количество шлама в 2,5 раза, уменьшить образование солевых отложений в фурмах хлоратора, уменьшить потери магния и хлора, повысить устойчивость режима работы хлоратора.