Способ обезвоживания синтетического карналлита, содержащего хлористый магний

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 22,05.80 (21) 2955302/23-26с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Опубликовано 150882, Бюллетень йо 30Дата опубликования описания 15. 08. 82 РМ Кз С 01 Г 5/34 Государственный комитет ССС Р но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретен й МЭнтутнностирвйФМт" Всесоюзный научно-исследовательский и проалюминиевой, магниевой и электродной проми Калушское производственное объединение(71)Эаявител 4) СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОИНТЕТИЧЕСКО КАРНАЛЛИТА, СОДЕРЖАЩЕГО ХЛОРИСТЫИ ИАГНИИИзобретение относится к способам обезвоживания солей и может быть использовано в металлургии магния при подготовке карналлита к электролизу.Известен ступенчатый способ 1) обезвоживания карналлита, который осуществляют в многокамерной печи кипящего слоя с перекрестным движением греющих газов и обрабатываемого материала. На первой ступени в загрузочной камере печи сушат исходный материал,который представляет собой кристаллы карналлита и других солей, пропитанные маточным хлормагниевым раствором. В следующиХ камерах печи иэ карналлита и бишофита, который образовался при сушке, удаляют кристаллизационную воду. Дегидратацию производят ступенчато, превращая сначала шестиводные кристаллогидраты в двух- водные, а затем в одноводные и безводные соли. Дегидратация двухводных кристаллогидратов сопровождается гидролизом с образованием основных солей и выделением хлористого водорода в га эовую Фазу. Греющие газы подают в слой всех камер со скоростью около 0,5 нм/с в расчете на все.сечение газораспределительной решетки. Температуру греющих газов поддерживают в пределах 30 от 400, (загрузочная камера) до 470 (третья камера).Основным недостатком этого способа является оплавление материала в эагру эочной камере с образованием комков (нокатышейн), что приводит к нарушению нормального режима и уменьшению производительности, что обусловлено низкой температурой плавления карналлитг (167 ф С) и особенно бишофита (117 С).Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ 21 обеэвоживания карналлита в многокамерной печи кипящего слоя, заключающийся в том, что загрузочную камеру печи заполняют обрабатываемым подсушенным материалом до такого уровня, чтобы количество материала, постоянно находящегося в кипящем слое на первой ступени обработки, превышало бы количество исходного продукта, загружаемого в печь в течение получаса. При этом сушку производят непосредственно в кипящем слое, в основном эа счет тепло- и массообмена между частицами, не допуская попадания исходного влажного матери" ала на нагретую гаэораспределительную решетку и в прирешеточное простоанст 950678во, где греющие газы отдают свое тепло материалу.Способ позволяет при обезвоживанииобогащенного карналлита уменьшить комкование материала, но не исключает егополностью, поскольку нри неизбежных 5на практике местных нарушениях равно-,Мерности кипения легкоплавкие частицыувлажненных шестиводных солей в тойили иной мере сплавляются в застоиных зонах на решетке загрузочной ка- Омерц.Данный способ применяется такжеи для обезвоживания синтетическогокарналлита, который вследствие меньшей величины кристаллов содержитбольшее количество маточного раствора и, соответственно, большее количество легкоплавкого бишофита, образующегося при сушке. Кроме того, синтетический карналлит в отдельныхслучаях содержит свободный кристаллический бишофит, а также хлористыйкальций, который при сушке образуетлегкоплавкое соединение - тахгидрит2 МдС 1. СаС 1 12 И О. Это усугубляетвероятность оплавления материала иприводит к необходимости при обезвоживании синтетического карналлита снизить температуры греющих газов подрешеткой до 320-400 С, т.е. на 15-20по сравнению с обезвоживанием обогащенного карналлита. Соответственноуменьшается и производительность печи. Кроме того, увеличивается расходсырья из-за его потерь при чисткахи повышенного уноса мелких частиц на 35последних ступенях обработки,Цель изобретения - предотвращениеплавления карналлита, уменьшение расхода сырья и интенсификация процесса при обезвоживании синтетического 4 Окарналлита.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу обезвоживаниясинтетического карналлита, содержащего хлористый магний, в несколькоступеней, состоящим из сушки продукта на первой ступени и удаления кристаллиэационной воды на последующихступенях при дополнительной дегидратации продукта на первой ступени досодержания в нем 4,5-3,0 моль водына 1 моль хлористого магния. При этомотношение массы хлористого магния висходном продукте к массе удаляемойкристаллизационной воды должно бытьравно 1:(2-б), греющие газы на первойступени подают со скоростью, превышающей в 1,1-2 раза их скорость напоследующих ступенях.Способ осуществляют следующим образом.60Синтетический карналлит подвергают ступенчатой обработке греющимигазами в кипящем слое. Процесс осуществляют в многокамерных печах кипящего слоя с перекрестным движением 65 подаваемых под газораспредвлительнуюрешетку греющих газов и обрабатываемого материала, который подают взагрузочную камеру в кипящий слойпродукта, находящегося на газораспределительной решетке. Иэ последнейкамеры печи выгружают готовый продукт.В загрузочной камере за счет теплагреющих газов материал сушат, и дополнительно удаляют часть кристаллизационной воды до содержания в продукте 4,5-3 моль воды на 1 моль хлористого магния. Дегидратацию осуществляют за счет дополнительного подводатепла к материалу на первой ступени.Дополнительный подвод тепла обеспечивается путем повышения скорости итемпературы греющих газов, а такжеза счет увеличения площади гаэораспределительной решетки загрузочнойкамеры при уменьшении скорости греющих газов и площади гаэораспределительной решетки в остальных камерах,т.е, на последующих ступенях процесса. Количество дополнительного тепла,которое необходимо подвести к материалу в загрузочной камере, определяютиз теплового баланса по известнымтермохимическим данным.При этом скорость греющих газов на первой ступениподдерживают в 1,1-2 раза выше, чемна последующих ступенях, Температуругреющих газов на первой ступени устанавливают 350-370 С, повышая ее посравнению с известным способом минимум на ЗООС. На последующих ступенях процесса температуру греющих газов поддерживают примерно такой же,как и в известном способе. Площадьгазораспределительной решетки на первой ступени увеличивают в 1,5-3 разапри уменьшении площади решетки напоследующих ступенях. Соотношениемассы хлористого магния в исходномпродукте к массе, удаляемой на первойступени кристаллизационной воды, поддерживают равным 1:(2-6),Если в исходном продукте (синтетическом карналлите) присутствует хлористый кальций, то соотношение массы последнего к массе удаляемой на первой ступени кристаллизационной воды поддерживают равным 1:(10-30).Введение дополнительной операции дегидратации на первой ступени позволяет резко уменьшить время пребывания легкоплавких шестиводных кристаллогидратов, т.е. быстрее "прострочить" стадию их существования, что и дает возможность предотвратить оплавление материала, и тем самым снизить вероятность образования "окатышей", Объемный вес материала в слое на первой ступени при этом уменьшается, и по .требуется меньший напор на преодоление сопротивления слоя. Это позволит без повышения напора дутьевых уст25 55 ройств увеличить высоту слоя, что наряду с интенсификацией влагообменамежду частицами исходного и частичнодегидратированного материала приводитк уменьшению вероятности образованияфокатышей".5Способ может быть осуществлен нетолько н многокамерной печи киПящегослоя, но и в нескольких соединенныхцоследовательно однокамерных печахкипящего слоя.ОП р и м е р 1, В первую камерупечи загружают 15,4 т/ч исходногосырья, содержащего, Ъ: кристалловкарналлита КС 1 МяС, 6 НО 82,25,хлористого магния 1,53; хлористогокальция 0,3 и воды 3,61, причемпоследние три компонента находятсяв виде маточного раствора. В 1 часв первую камеру печи с исходным сырьем поступает 0,236 т хлористого магния и 0,0462 т хлористого кальция, 20Средневзвешенное молекулярное отношение Н О;МдС 1, рассчитанное изсуммарных количеств карналлита, хлористого магния и воды в исходномсырье, составляет 6,33,Под газораспределительную решетку первой камеры подают нагретыедо 370 С газы со скоростью 0,56 нм/с.Соотношение скоростей греющих газовв первой.и второй, а также в первой З 0и третьей камерах поддерживают равным, соответственно 1,1 и 1,2.Количество подводимого в первуюкамеру тепла регулируют таким образом, чтобы кроме сушки осуществитьдополнительно дегидратацию продуктадо 4,47 моль воды на 1 моль хлористого магния. При этом из карналлитаи бишофита, образовавшегося при сушке, удаляют по 1,53 моль кристаллизационной воды на 1 моль хлористого 40магния, что соответствует 1,324 ткристаллизационной воды в 1 час, Соотношения масс хлористого магния ихлористого кальция в исходном продукте к массе удаляемой в первой камере 45кристаллизационной воды равны, соответственно 1:5,6 и 1:28,8. Во второйи третьей камерах печи удаляют основную массу оставшейся воды. Из печи выгружают готовый продукт, сойеРжащий до 3 воды.П р и м е р ы 2 и 3 отличаютсяот примера 1 тем, что в загружаемомпродукте содержится, соответственно,78,49 и 74,44 карналлита; 2,89 и4,27 хлористого магния, 0,70 и1,00 хлористого кальция и 6,87 и9,89 воды. Поэтому в первой камерепечи дегидратацию осуществляют досодержания воды 4 (пример 2) и 3,5(пример 3) моль на 1 моль хлористого 60магния, Увеличение количества подводимого в слой тепла, снижение вероятности образования "окатышей" и др.позволяют, несмотря на ухудшение состава исходного сырья, уменьшить ко- б 5 личество чисток печи до 30-32 и увеличить производительность печей на 14-16. Безвозвратный пылеунос и удельный расход сырья н обоих случаях ниже, чем в известном способе.П р и м е р 4. Загружаемый продукт содержит всего 65,46 карналлита, 6,95 хлористого магния, 1,74 хлористого кальция и 15,6 воды. В первой камере печи кипящего слоя этот продукт подвергают тепловой обработке таким образом, чтобы осуществить дегидратацию до содержанйя 3 моль воды на 1 моль хлористого магния. Соотношение скоростей газов н первой и последней камерах здесь ранно 2За счет увеличения количества вводимого в слой тепла, а также эа счет сокращения простоев на чистку производительность печи возрастает по сравнению с известным способом на 10,5. Однако в этом случае ноэрастает пылеунос карналлита из первой камеры печи. И хотя во второй и третьей камерах печи скорость подачи газов в слой снижают, фактический суммарный безвозвратный пылеунос возрастает в сравнении с предыдущими примерами и остается таким же, как в известном способе. Однако и в этом случае при одинаковой производительности безвозвратный пылеунос будет на 10 ниже, чем в известном способе. В то же время унос материала из слоя этой камеры существенно не увеличивается, так как, несмотряна снижение объемной массы материала в слое, она останется намного больше, чем на следующих ступенях процесса в последующих камерах).Скорость газов на этих ступенях, где объемная масса материала меньше, чем на первой ступени, целесообразно при этом несколько уменьшить, что существенно сокращает вынос материала из слоя и его безвозвратные потери с неуловленной в циклонах пылью. В результате уменьшается удельный расход сырья.Перераспределение скоростей позволяет при увеличении средней по печи скорости, т.е. при интенсификации процесса, снизить вынос карналлита и вероятность образования "окатышей". Последнее дает возможность интенсифицировать процесс за счет сокращения простоев на чистку.Увеличение дегидратацЛи продукта на первой ступени обработки до содержания меньше 3 моль на 1 моль хлористого магния вследствие неоднородности в глубине обезвоживания, отдельных частиц приведет к значительному увеличению гидролиза, а также выноса материала из слся, т.е. к увеличению расхода сырья из-за увеличения потерь хлористого магния в виде основных950678 солей (МцОНС 1 и др.) и с неуловленнойпылью,Снижение дегидратации продукта впервой камере печи до содержания водыболее, чем 4,5 моль на 1 моль хлористого магния, пРиведет к утяжелениюобъемной массы материала в слое и увеличению времени существования легко-плавких кристаллогидратов, что увеличивает вероятность оплавления карналлйта, бишофита и тахгидрита, а следова- отельно, и вероятность образования"окатышей". Количество чисток печи приэтом возрастает, и существенного отличия от известного способа не будет.С увеличением содержания хлористого магния, хлористого кальция и водыв синтетическом карналлите процессоплавления идет более интенсивно, ицелесообразно увеличивать степень дегидратации продукта на первой ступени его обработки в укаэанных выше 20пределах, При эФом соотношения масс,содержащихся в исходном карналлитехлористого магния и хлористого кальция, к массе удаляемой на первой ступени кристаллизационной воды следует 25поддерживать, соответственно, равными 1:2-6 и 1;10-30. С увеличением содержания хлористого магния и хлористого кальция укаэанные соотношенияприближают к нижнему пределу, с умень-ЗО Известный Предлагаемый способ по примеруспособпрототип) 1 2 3 4 15,4 15,8 16,1 15,4 14,0 0,28-0,84 0,236 0,456 0,687 1,071 0,042-0,21 0,0462 0,111 0,161 0268 хлористого кальция 74,44 65,46 2,27 6,95 4,32 4,15 6 г 08 610 1,00 1,740,30 0,70 15,60 9,89 3,61 6,87 Средневзвешенное молекулярное отношение НО; МдС 1 2в исходном продукте 6,4-7,2 29,9-31,6 Параметры и показатели Абсолютное количествозагружаемого в печь исходного продукта, т/ч В том числе: хлористого магния Состав исходного продукта,Ъ, по массе".КС 1 МдС 1 6 Н О Состав продукта из первойкамеры печи, Ф, по массе: шением содержания этих компонентов к верхнему.Если поддерживать эти соотношения вне указанных выше пределов, то для образования требуемой дегидратации продукта на первой или последней ступенях процесса необходимо снижать количество подведенного тепла, т,е. уменьшать производительность печи.увеличение скорости греющих газов в загрузочной камере печи, т.е. на первой ступени процесса, более чем в 2 раза в сравнении с последующими ступенями, приводит к увеличению безвозвратного пылеуноса, те. к увеличению расхода сырья. Снижение скорости подачи греющихгазов в слой загрузочной камеры доскорости равной или меньшей, чем скорость подачи газов в остальные камеры, приводит к уменьшению количестваподаваемого в слой этой камеры тепла,т,е. к уменьшению дегидратацин материала в слое, Это, в свою очередь,вызывает увеличение объемной массыматериала и утяжеление слоя. Вероятность местных нарушений кипения слоя,оплавления частиц и образования "окатышей" при этом возрастает,Результаты осуществления предлагаемого способа го примерам отраженыв таблице. 6,33 6,55 6,90 7,49 33,59 35,48 37,33 38,73,45 3,00 5,9-6,1 4,47 3,96 2,55 3,00 1,53 2,04 0,077-0,079 Отношение массы хлористогомагния в исходном продуктек массе, удаляемой в первойкамере печи кристаллизацион-(ной воды 1:0,1-0,3Отношение массы хлористогокальция в исходном продукте к массе, удаляемой впервой камере печи кристаллиэационной воды 1:5,6 1:4,0 1:3,4 12,4 10,4-1,8 9,08 9,35 9,53 9,06 8,2 110,7 114,0 116,2 110,5 100,0 0,50 0,56 0,50 0,45 0,58 0,60 0,76 Ою 50 Ос 48 0,45 0,50 0,39 0,40 0,38 0,50 1,16 1,25 1,7 1,2 1,57 1,30 2,0 1 з 111 370 360380 380 400 400 355 350 320-340 360-370 370 375 390-400 390 390 35 30 32 35 40-60 Молекулярное отношение НО:МдС 1 в продукте иэ первой камеры печи Количество кристаллиэационной воды, удаляемой в первой камере печи, мольН О/моль МдС 12 т/ч Производительность печипо готовому продукту, т/ч Скорость газов в 1-111 слоях камер печи, нм/с Соотношение скоростейгазов по камерам1:11 Температура греющих газовв камерах, С1 Количество остановок печина чистку от "окатышей"в год 25,3-28,7 6,3-7,5 0,3-2,035,7-33,8 Продолжение таблицы Предлагаемый способ по примеру 1 2 3 4(прототип Предлагаемый способ по примеру Параметры и показатели 11 Безвоэвоатный пылеунос от готовогопродукта, Ъ Факти- ческий 2 ю 0 1,7 1,5. 1,4 2,0 При такой жепроизводительности, как визвестномспособе 2 к 0 1,5 1,3 112 1 РВ Фактический удельный расходсырья, т/ч 1,695 1,691 1,690 1,700 1700 При такойже производительности,как в известном способе 1,700 1691 1 юб 88 1 гб 88 1 гб 97 Составитель Л. ФилатовРедактор Е. Лазуренко Техред А. Бабинец Корректор С. шекмарФ щММ Эаказ 5883/24 Тираж 509 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб , д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Реализация предлагаемого способа позволяет при обезвоживании синтетического карналлита предотвратить его оплавление, уменьшить расход сырья и интенсифицировать процесс.Экономическая эффективность изобре ЗО тения состоит в уменьшении материальных и трудовых затрат, а также в улучшении условий труда. Формула изобретенияФ1. Способ обезвоживания синтетического карналлита, содержащего хлористый магний, греющими газами в кипящем слое в несколько ступеней, включающий, сушку продукта на первой ступени и удаление кристаллиэационной воды на последующих ступенях, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью предотвращения оплавления карналлита, 45 уменьшения расхода сырья и интенсификации процесса, на первой ступениведут дополнительно дегидратацию продукта до содержания в нем 4,5-3,0 мольводы на 1 моль хлористого магния.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что на первой ступенидегидратацию ведут при отношении массы хлористого магния в исходном продукте к массе удаляемой кристаллизационной воды, равном 1:(2-6).3. Способ по п. 1, о т л и ч а юШ и й с я тем, что на первой ступени греющие газы подают со скоростью,превышающей в 1,1-2 раза их скоростьна последующих ступенях.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Эйденэон М. А. Магний, М.,"Металлургия", 1969, с. 145-152.2, Авторское свидетельство СССРР 182704, кл. С 01 Р 5/34, 1964.