ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ГРАНУЛИРОВАНИЯ РАСПЛАВОВ МАГНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Предлагаемая полезная модель относится к области металлургии и может быть реализована на предприятиях, выпускающих металлический магний путем электролиза карналлитового сырья; полезная модель может быть использована в частности для гранулирования отработанных электролитов магниевых электролизеров и шламов карналлитовых хлораторов.
2
В соответствии с действующей в настоящее время технологией электролиза обезвоженного карналлитового сырья на 1 т товарного Mg - металлического обычно образуется до 4 т отработанного электролита, содержащего, масс.%: 75±5% КСl, остальное MgCl, NaCl, MgO, до 0,5-2% Mg - металлического, а также небольшое количество примесей других металлов. Сравнительно небольшая часть (до 25%) отработанного электролита, образующегося на Российских магниевых предприятиях, утилизируется - после дробления крупных (1-3 т) блоков, их измельчения и классификации. Однако большая часть отработанных расплавов и 100% шламов карналлитовых хлораторов вывозятся в отвал на свалку промышленных отходов и теряются при этом безвозвратно.
Известен Агрегат для гранулирования расплавов магниевого производства (Свалов Г.Н.. Исследования в области переработки отработанного электролита магниевого производства на удобрение //Автореферат, дис. к.т.н. Ленинград: ВАМИ, 1970, 29 с.) включает в себя вращающийся барабан (скорость вращения 15-20 об/мин), погруженный в ванну с отработанным электролитом электролизеров магниевого производства. Ванна с расплавом (температура перегрева составляет
30-50°С) имеет соединение через циркуляционный насос с миксером исходного расплава, предназначенным для подачи расплава на поверхность барабана кристаллизатора. Закристаллизованный на поверхности барабана расплав срезается «ножом» с образованием пластинок толщиной менее 1 мм и в поперечнике до 100 мм; температура пластинок 400-500°С. Для охлаждения и передачи продукта на упаковку в установке предусмотрена пневмотранспортная линия, охлаждаемая водой. В процессе транспортировки происходит измельчение пластинок, в результате чего товарный продукт, предлагаемый для последующей утилизации потребителями представляет собой полидисперсный материал, около 20% которого имеет размер 1-3 мм и 80% менее 1 мм.
Недостатком известного агрегата является неудовлетворительное качество получаемого продукта в связи с полидисперсностью, и в связи с этим, наличие большого количества (до 30%) мелкой фракции (менее 1 мм) не удовлетворяющей требованиям потребителей.
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности (совокупности существенных признаков) и достигаемому при этом результату является известный агрегат для гранулирования отработанных 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) - принято за ПРОТОТИП.
Агрегат по прототипу включает в себя два барабана, вращение которых обеспечивается двигателем, соединенным с барабанами через редукторы. Охлаждение внутренней поверхности каждого из барабанов осуществляется водой, подаваемой через трубу проходящей по оси барабанов, удаление нагретой воды из нижней зоны барабанов осуществляется посредством выводной трубы. Сверху барабана смонтирован зумпф для обеспечения подачи расплава на поверхность водоохлаждаемых барабанов. Под барабанами установлен противень для приемки и сбора гранулята. В
результате кристаллизации хлоридных расплавов: отработанного электролита магниевых электролизеров, отработанных расплавов титановых 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 технического решения по прототипу - технологического агрегата для переработки и гранулированию отработанных расплавов является неудовлетворительная производительность агрегата и получение в качестве конечного продукта неоднородных частиц, различного размера и неправильной формы, что существенно снижает их потребительские свойства. По этой причине агрегат по прототипу после проведения опытных испытаний был демонтирован. В то же время до настоящего времени отсутствуют производственные технологические агрегаты, позволяющие гранулировать отходы магниевого производства - отработанные электролиты процесса электролиза карналлитового сырья и процесса второй стадии обезвоживания карналлита - обработанных расплавов карналлитовых хлораторов.
Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение утилизации отходов магниевого производства в форме товарных продуктов.
Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемой полезной модели, заключается в увеличении удельной производительности агрегата, повышении качества получаемого гранулированного продукта за счет его однородности гранулометрического состава.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата, предлагаемым «Производственным технологическим агрегатом для гранулирования расплавов магниевого производства», включающим водоохлаждаемый, вращающийся барабан, соединенный через привод редуктора с электродвигателем, узел слива
исходного расплава на внешнюю поверхность барабана, сливную трубу для вывода нагретой воды из нижней зоны барабана, сборник гранулированного продукта, расположенный под барабаном. Новым в агрегате является то, что на наружной поверхности барабана по всей его окружности и длине равномерно расположены трапециидальные выступы и канавки, а водоподводящая труба имеет внутри барабана соединение с дополнительно установленным и направленным вверх, к внутренней поверхности барабана, разбрызгивателем струи воды, соединенным с распределителем водоохлаждающей воды по всей верхней части внутренней поверхности барабана, выполненным в форме гибких подвижных пластин, расположенных по всей длине барабана, на 20-40% от ее окружности.
Вышеуказанные признаки заявляемого технического решения являются существенные, так как их совокупность обеспечивает решение поставленной задачи с достижением вышеуказанного технического результата.
В частности, опытным путем установлено, что новые конструктивные элементы в заявленной полезной модели, а именно то, что на наружной поверхности водоохлаждаемого барабана по всей его окружности и длине барабана расположены трапециидальные выступы и канавки обеспечивают, с одной стороны, повышение теплосъема при кристаллизации гранулировании отработанных расплавов магниевого производства и, тем самым, дает возможность повысить производительность всего агрегата по целевому продукту. С другой стороны, определяется форма выполнения наружной поверхности барабана, в частности - в форме равномерно расположенных трапециидальных выступов и канавок обеспечивает формирование в процессе охлаждения и кристаллизации расплава гранул вполне определенная форма (в зависимости от требований заказчиков и потребителей, преимущественно размером 3-8 мм). При этом резко сокращается образование пылевой фракции (она образуется в этом случае лишь за счет сколов с острых углов, образующихся гранул). В целом все это
существенно повышает не только производительность агрегата, но и улучшает потребительские свойства целевых продуктов.
Необходимо вместе с тем подчеркнуть, что само по себе выполнение наружной поверхности в форме равномерно-расположенной по всей длине барабана и по всей поверхности барабана трапециидальных выступов и канавок обеспечивает достижение вышеуказанного технического результата лишь в совокупности с другими существующими отличительными признаками (конструктивными элементами) заявленного технического решения, а именно, важным в заявленной полезной модели является тот факт, что водоподводящая труба (т.е. труба, подводящая воду для охлаждения внутренней поверхности барабана) внутри барабан имеет соединение с вертикально установленных и направленных вверх к поверхности барабана (т.е. к верхней части внутренней поверхности барабана) узлом разбрызгивания струи воды по всей верхней внутренней поверхности барабана, соединенной с распределителями охлаждающей воды, выполненной в форме гибких подвижных пластин, расположенных по всей длине барабана, на 20-40% от ее поверхности.
При отсутствии этих конструктивных элементов, например, при подаче охлаждающей воды только лишь в нижнюю зону барабана, затвердевание расплава на поверхности либо не происходит совсем, либо происходит при очень малой производительности агрегата - при медленном вращении барабана (т.е. охлаждение внутренней поверхности барабана), только лишь за счет водоохлаждаемой воды находящейся в нижней зоне барабана.
Поставленная задача предлагаемого технического решения и вышеуказанный технический результат, достигаемый лишь при одновременном наличии в заявленном агрегате всех перечисленных выше конструктивных элементов (как известных, так и новых, предложенных в данной заявке).
На рисунке представлен «Производственный технологический агрегат для гранулирования расплавов магниевого производства», включающий:
водоохлаждаемый вращающийся барабан - (1); двигатель - (2); редуктор -(3); привод барабана - (4); узел слива исходного расплава на внешнюю поверхность барабана (5); сливную трубу (6); узел вывода нагретой воды из нижней зоны барабана; сборник гранулированного продукта (7); поверхность барабана - (8), на которой по всей ее длине и окружности расположены трапециидальные канавки и выступы; водоподводящая труба - (9); разбрызгиватель струи воды (10); распределитель воды (11), выполненный в форме гибких подвижных пластин (12), расположенных по всей длине барабана на 20-40% от ее окружности.
Реализация полезной модели
Предлагаемая полезная модель - «Производственный технологический агрегат для гранулирования расплавов магниевого производства» работает следующим образом.
Перед началом гранулирования расплава на внешней поверхности барабана, на внутреннюю поверхность барабана (1) предварительно подают воду через водоподводящую трубу (9), разбрызгиватель струи воды (10) и распределитель воды (11). Благодаря гибким подвижным пластинам (12), вода охлаждает верхнюю поверхность барабана по всей его длине. Нагретая вода стекает с пластин и внутренней поверхности в нижнюю зону барабана и выводится из барабана через сливную трубу (6) и направляется на охлаждение (с целью ее повторного использования - путем циркуляции). Затем на внешнюю поверхность барабана (1) через узел слива (5) по всей длине барабана подают исходный расплав, подлежащий гранулированию. Благодаря охлаждению верхней внутренней поверхности барабана водой, на наружной поверхности - в канавках происходит охлаждение, кристаллизация и отверждение расплава с образованием гранул, которые собирают в сборник (7) расположенный под барабаном.
В результате реализации предлагаемой полезной модели из практически неутилизируемых в настоящее время отходов производства получают остродефицитные товарные продукты, пользующиеся устойчивым спросом у различных потребителей:
- либо в качестве противогололедных препаратов, для борьбы с зимней скользкости на дорогах,
- либо как комплексное удобрение содержащее К, Mg, MgO, Ca и микрокомпоненты.
При этом по сравнению с раннее известными агрегатами, установками и устройствами по гранулированию и кристаллизации расплавов, предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение производительности процесса и устойчивую эксплуатацию технологического агрегата в целом.