Способ тепловой обработки спекающихся материалов

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 19) БО А Ц 4 С 25 СЗО Р 53 БРЕТЕЬСТВУ и". ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ.ство магния электролизом. М , Метал"лургиздат, 1962, с. 67-73, 87 с2, Авторское свидетельство СССРВ 268396, кл. С 25 С 3/04, 1969,.3. Авторское свидетельство СССР.У 218135, кл. С 25 С 3/04, 1967,4. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2170534/02,кл. С 25 С 3/04, 1975 (прототип).(54)(57) 1. СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ СПЕКАЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ, например,хлормагниевого сырья, в кипящем слоес приготовлением греющихгазов и охлаждением газораспределйтельной решетки, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,"С"цельюсокращенйя энергетйческих затрат и повышения производительности процесса за счет предотвращения спеканияматериала в кипящем слое, охлаждение газораспределительной решетки осуществляют до разности температФ" греющих газов и йоверхностигашетки, соприкасающейся со слоем, в йределах 170-500 С, поддерживая разность температур этой поверхностйи слоя не"выше 1006 С,2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что при тепловой обработке хлормаГниевоГо СьФьЯ, содеР- жащего хлористйй магйий частично или полностью в вццераствора или бишоф та, йа охлйкДение решетки подавт 35-1003 всего воздуха, расходуемого на йриготоМение греющйх газов.1 7843Изобретение относится к термообработке порошкообразных материалов в цветной металлургии и химической промышленности, в частности, к обезвоживанию.хлормагниевого сырья, ис пользуемого при электролитическом получении магния, - хлормагниевых растворов, бишофита, а также их смесей с карналлитом.Известны способы обезвоживания 10 карналлита, бишофита и растворов хлористого магния в кипящем слое 1,Известен способ обезвоживания бишофита и растворов хлористого магния- в кипящем слое, согласно которому 15 для предотвращения спекания образующихся гранул вводят соли жирных аминов 21;Испытания указанного способа показали, что этот способ дает возмож ность уменьшить комкование материала, но не позволяет существенно повысить температуру газов под решеткой и поднять за счет этого тепловой КПД и производительность аппарата. Кроме 25 того, амины не разлагаются полностью при дальнейшей переработке, что приводит к нежелательным осложнениям на последующих стадиях процесса получения магния из хлармагниевогосырья.Известен способ обезвоживания хлор магниевых растворов в аппаратах распылительно-кипящего слоя РКСГ 3 .Однако после опытно-промышленных 35 испытаний работа над этим способом прекращена, так как из-за комкования материала и зарастания аппарата не удалось обеспечить его непрерывную работу даже в течение нескольких ча сов,Известен способ тепловой обработ/ ки спекающихся материалов, например, хлормагниевого сырья, в кипящем слое с приготовлением греющих газов 45 и охлаждением газораспределительной решетки 43.При обезвоживании растворов хлористого магния, а также смеси карналлита и бишофита или смеси карналли та со значительным количеством маточного раствора не удается без комкования материала и подплавления решетки существенно поднять температуру греющих газов из-за недостаточно го охлаждения решетки при подаче в нее 5-ЗОЕ воздуха, .т.е. способ не позволяет осуществить повышение произ 86водительности печи и снижение .удельного расхода топлива, Указанный недостаток связан с понижением до 83 С температуры начала термических превращений сырья, содержащего помимо карналлита хлормагниевые растворы и бишофит, по сравнению с температурой плавления собственно карналлита в своей кристаллизационной воде.Цель изобретения - сокращение энергетических затрат и повышение производительности процесса за счет предотвращения спекания при термообработке материалов в кипящем слое,Поставленная цель достигается тем, что охлаждение газораспределительной решетки осуществляют до разности температур греющих газов и поверхности решетки, соприкасающейся со слоем, в пределах 170-500 С, при этом разность температур этой поверх.ности и слоя не превышает 100 С.При тепловой обработке хлормагниевого сырья, содержащего хлористый магний частично или полностью в виде раствора или бишофита, поставленная цель достигается, если 35-1007 всего воздухарасходуемого на приготовление греющих газов, пред варительно подают на охлаждение решетки.Сущность способа заключается в следующем.Исходный материал направляют на тепловую обработку в аппарат кипящего слоя, оснащенный охлаждаемой газораспределительной решеткой и устройствами для приготовления греющих газов. Последовательно проходя температурные зоны печи от загрузки к выгрузке, материал обезвоживается за счет подачи высокотемпературных греющих газов под газораспределительную решетку.Для предотвращения спекания материала в кипящем слое при повышении температуры греющих газов охлаждение решетки каким-либо хладагентом, например, воздухом, раСходуемым на приготовление греющих газов, осуществляют до разности температур греющих газов и поверхности решетки, соприкасающейся со слоем, в пределах 170-500 фС, при этом разность температур этой поверхности и слоя не превышает 100 С.Уменьшение разности температурфниже 170 С, как показали испытанияУ40 45 50 55 Испытания проводили в периодическом и непрерывном режимах обезвоживанияприпоследовательном повышении температуры греющих газов от 400 до 650 С.Исходный материал загружали в печь кипящего слоя, Кипение слоя осуществляли за счет подачи высокотемпературных греющих газов под решетку, охлаждаемую воздухом, который поступал на приготовление греющих газов.Заплавление слоя и решетки при . повышении температуры греющих газов определяли по возрастанию гидравлического сопротивления аппарата. При приводит при увеличении температурыгреющих газов свыше достигнутых параметров по известным способам к перегреву решетки, спеканию материалана ней и прекращению процесса. 5Увеличение разности температур выше 500 С приводит к увеличению расхода хладагента на охлаждение решетки и повышению расхода топлива, связанного с потерями тепла с нагретым 1 Охладагентом,При использовании в качестве хладагента для охлаждения решетки воздуха количество последнего, необходимое при увеличении разности темпеоратур выше 500 С, значительно превышает расход воздуха, поступающего наприготовление греющих газов. Врезультате часть нагретого воздухасбрасывается вне печи, что приводит 20к повышению расхода топлива на процесс.Поддержание разности температурмежду температурами греющих газов иповерхности решетки, соприкасающейся со слоем, в пределах 170-500 Сявляется необходимым условием дляосуществления предлагаемого способатепловой обработки, но недостаточным.Особое значение имеет поддержание разности температур.,слоя и решетки.Указанная разность должна быть минимальна и не превышать 100 фС. ВерхнИй предел этой разности температуропределяет начало оплавления материа 35ла на нагретой решетке.,Проверка предлагаемого способапроизводилась на опытной печи КСБТМК с круглой газораспределительнойрешеткой, выполненной в виде кессона, куда подавался воздух на охлаждение,работе опытной печи максимальное количество воздуха, подаваемого на охлаждение, составляло до 807 от всего воздуха, расходуемого на процесс, Температуру слоя поддерживали в пределах 130-190 С, имитируя процесс обезвоживания в различных камерах печи КС, Заплавлений решетки не было, несмотря на повышенную по сравнению с промышленными печами температуру газов, подаваемых в слой,П р и м е р 1, В печь КС непрерывно загружают карналлит, содержащий кристаллы бишофита и маточный раствор, Доля бишоАита в сырье составляет 153,На охлаждение кессонной газораспределителъной решетки подают 357 от всего воздуха, используемого при обезвоживании для горения топлива и смешения с топочными газами. Нагретый в решетке воздух подают в смесительную камерутопки для разбавления топочных газов. При этом под решетку последовательно подают газы с температурой 380, 430 и 470 С. Температура в слое в первом случае составляет 130 С, а температура решетки 200 С. Для последнего случая температуры слоя и решетки составляют, соответственно, 205 и 300 С.В результате тепловой КПД печи возрос с 51,4 до 577, производи- . тельность печи при этом увеличилась, а удельный расход топлива уменьшился на 102,П р и м е р 2. Пример 2 отличается от примера 1 только увеличением до 50 Е доли воздуха, подаваемого на охлаждение решетки, При этом температуру греющих газов увеличили до 450 С в первом случае и до 500 С в последнем. Тепловой КПД за счет этого увеличился до 63,87, а удельный расход топлива уменьшился на 25 Е.П р и м е р 3. Пример 3 отличается от примера 1 увеличением до 807 доли воздуха, подаваемого на охлаждение решетки, При этом темпе. ратуры газов под решеткой увеличили до 500 С в первом случае и до600 С в последнем случае, Температура слоя и температура решетки были при этом одинаковыми: тепловой КПД возрос при этом до 68,5Производительность процесса по сравнению с+ Параметры и показатели известных и предлагаемого способов обезвоживания Примеры осуществления предлагаемого способа Известные способыобезвоживания Наименование параметраили показателя карналлита карналлита смеси карналлита ибишоФита 1 2 по прототипу Температура газов,подаваемых в слой изгазораспределительныхкамер под решеткой, С 400- 450- 300450 500 400 500- 450- 400600 650 600 380- 470 450500 200- 180- 160300250 225 350- 350- 280-425 420 , 365 180- 140230 21 Температура решетки,фС Температура слоя, С 130- 180- 130- 130- 130205 205 205 205 205 130205 130- 120205 205 Разность температур: газы - решетка, С 50- 100- 20- 180- 270- 340- 270- 260 25 80 35 170 250 375 420 330решетка - слой, С 220- 220- 150- . 70- 50- 30- . 50- 20- 220 215 140 95 45 20 25 10 Доля воздуха, поступающего на охлаждение решетки, от общего расхода воздуха на.процесс,% 0 35 50 80 50 100 30 0 известным способом без охлаждения решетки возросла на 33%.П р и м е р 4. Пример 4 отличается от примера 2 проведением процесса в печи КС с газораспределительной решеткой, где колпачки заменены на несколько уголков, каждый из которых перекрывает сверху группу отверстий в решетке, расположенных по одной прямой. Греющие газы поступают при этом в слой через горизонтальные зазоры между краями уголка и поверхностью решетки. Сам уголок полый и, как и решетка, охлаждается воздухом,Температура греющего газа была увеличена до 650 С. Тепловой КПД,удельный расход топлива и производительность печи были аналогичны, как в примере 3, йо при уменьшении с 80 до 50% доли воздуха,подаваемого на охлаждение.П р и м е р 5. Этот пример относится к случаю, когда в печь КС возвращают на переработку растворы газоочистки. Карналлитовая пыль, неуловленная в циклонах печей КС, поглощается в скрубберах, орошаемых10 рециркулирующим щелоком. Затем этотщелок подается в кипящий слой, гдепроисходит его обезвоживание.Составготового продукта аналогичен получаемому в прймерах 1-4.15 Поскольку при обезвоживании растворов комкование материалов и оплавление наиболее опасны, то процессведут при подаче в решетку на охлаждение максимального количества20 воздуха (100%),784386 Продолжение таблицы- Ф Наименование парамили показателя осуществления гаемого сдосо едла р оизводительносечи, т/сутЭ 0 30024 75 3 3 0 17 риродУдельный расходного газа 150 8200 ккал/м /м /т) 2 1 93 2 65 лек/т 75 дельныи расхо роэнергии, кВ 0 0 а н и е: Во всех случаях нижний предел интерва.относится, соответственно, к температ шетки и слоя первой камеры; верхний -е трам последнеи камер Редактор С.Титова ицкая ред Л.Мартяшова Кор аказ 4519 Филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная/6: Тираж 637 ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений 13035, Москва, Ж, Рауш Подписимитета СССРоткрытийя наб., д. 4/ а температур урам газов, рек тем же пара