СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТИВОГОЛОЛЕДНОГО ПРЕПАРАТА Российский патент 2003 года по МПК C09K3/18 

Изобретение относится к технологии получения антигололедных препаратов на основе хлоридов натрия, калия, магния.

Известен препарат для удаления снежно-ледяных покровов (см. SU 1560546 А1, кл. 6 С 09 К 3/18, 30.04.90. Бюл. 16). Препарат содержит хлорид калия 10,5-14,7%, хлорид магния 7,0-9,8%, оксид магния и/или магний металлический 1,0-4,0%, вода остальное.

Смесь хлоридов получают смешением сухих солей либо их растворением с использованием в виде растворов.

Снижение коррозионной активности достигается за счет добавок оксида магния либо магния, который в присутствии хлоридов превращается в гидрооксид магния, в результате чего образуется щелочная среда (pН 7,22÷9,41).

Недостатком известного способа является сравнительно высокая температура замерзания раствора и сложность получения однородного материала простым смешением.

Известен состав для предотвращения наледи на дорогах (см. патент России 2141500, кл. 6 С 09 К 3/18 от 1998.07.22, публ. 1999.11.20), содержащий неорганическую соль - хлорид магния и/или карналлит.

Недостатком известного способа является сложность получения однородного материала простым смешением, что приводит к его сегрегации в процессах транспортировки, хранения и использования.

Известен способ получения противогололедного препарата - прототип (см. патент России 2172331, кл. 7 С 09 К 3/18 от 31.03.2000, публ. 20.08.2001). По предлагаемому способу получают препарат на основе хлоридов металлов с последующим его измельчением, при этом в качестве хлоридов металлов используют отходы магниевого производства, которые перед измельчением предварительно проплавляют при температуре 680-800^oС для достижения однородного состава и охлаждают.

Недостатком известного способа является его сложность в исполнении и ограниченность применения препарата из-за сравнительно высокой температуры замерзания жидкой фазы, образующейся при таянии гололеда, так как содержание хлорида калия в известном препарате превышает 68%; в шламо-электродной смеси состава: КСl 40-50%; NaCl 8-20%; MgCl 6-12%, содержится до 15% балластных окислов металлов, которые не растворяются в воде, но могут представлять серьезную опасность для окружающей среды.

Другим недостатком способа является его сложность в связи с необходимостью термообработки соли (проплавления) при высоких температурах (680-800^oС), что требует повышенных энергозатрат. В случае использования расплава электролита - отхода магниевого производства в нем в качестве примесей присутствуют фторид, полуторные окислы металлов и другие соединения кальция, что вызывает необходимость контролировать талые воды по данному показателю во избежание экологических загрязнений.

В известном способе также предусмотрено измельчение и классификация проплавленного материала по классу 1-5 мм. Однако, по нашим данным, при таком измельчении образуется до 50% продукта фракции - 1 мм, утилизация которой создает дополнительные трудности.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение способа и расширение сферы использования противогололедного препарата.

Положительный эффект достигается тем, что в отличие от известного способа, включающего термообработку смеси хлоридов металлов, измельчение и классификацию, по предлагаемому способу в качестве смеси хлоридов металлов используют карналлитовую руду с размером частиц менее 6 мм, а термообработку ведут в аппарате кипящего слоя при температуре в слое 110-140^oС. Классификацию ведут с выделением фракции 1-10 мм, при этом фракции менее 1 мм подают на термообработку в виде смеси с карналлитовой рудой.

Сущность способа состоит в следующем.

В отличие от известного способа в качестве смеси хлоридов металлов используют карналлитовую руду, которая представлена смесью хлорида натрия (NaCl) и карналлита (КСlMgCl₂•6Н₂О) с примесью хлорида калия и нерастворимых (H. О. - CaSO₄, СаСО₃, глины). Например, карнал-литовая руда Верхнекамского месторождения имеет следующий химический состав, мас.доля, %: КСl 17,7; NaCl 30,0; MgCl₂ 22,18; CaSO₄+CaCl₂ 1,84; Н.О. 3,11; H₂O 25,17. Карналлитовая руда является экологически чистым продуктом, так как не содержит токсичных примесей. Содержание хлорида натрия в пересчете на смесь NaCl+KCl составляет:
В таблице приведена зависимость температуры замерзания водных растворов солей от их состава.

Из приведенных данных видно, что для борьбы с гололедом в широком интервале температуры окружающей среды следует применять либо практически чистые соли (хлорид калия, хлорид натрия), что экономически нецелесообразно, либо смеси хлорида калия с хлоридом натрия, где содержание хлорида натрия превышает 40%. Следует отметить, что содержание NaCl в противогололедном препарате, получаемом по известному способу, не превышает в шламовом продукте а по предлагаемому способу колеблется в пределах 60-70% в зависимости от состава карналлитовой руды. Из таблицы также следует, что присутствие в противогололедном препарате хлорида магния увеличивает сферу его применения за счет возможности использования при низких температурах (до минус 30^oС). По предлагаемому способу содержание MgCl₂ в препарате превышает в пересчете на сухое вещество.

В отличие от известного способа термообработку смеси хлоридов металлов ведут в аппарате кипящего слоя при температуре в слое 110-140^oС. При этом происходит плавление природного карналлита с образованием смеси двухводного и четырехводного кристаллогидрата состава: KCl•MgCl₂•nH₂O, где n=2 и 4. Благодаря процессам плавления и обезвоживания кристаллогидратов в аппарате в кипящем слое происходит эффективное усреднение противогололедного препарата, спекание мелкодисперсных фракций и образование сыпучего неслеживающегося материала. При температуре в слое свыше 140^oС процесс обезвоживания протекает более интенсивно, но при этом происходит гидролиз хлорида магния с образованием оксихлорида магния и соляной кислоты в парогазовой фазе. При этом содержание MgО в термически обработанном препарате превышает 0,3-0,4%.

При температуре в слое ниже 110^oС появляется опасность оплавления газораспределительной решетки в аппарате кипящего слоя и образование "козлов". По этой же причине используют карналлитовую руду с размером частиц менее 6 мм, так как более крупные частицы не поднимаются в слой топочными газами и склонны к комкованию.

После термообработки хлоридов металлов их подвергают классификации по классу 1-10 мм в соответствии с требованиями потребителей. Крупные фракции измельчают, а мелкие смешивают с исходной рудой и направляют на термообработку. При смешении горячих мелких фракций хлоридов с рудой наблюдается агломерация частиц за счет оплавления кристаллогидратов руды и гидратации обезвоженного карналлита. Классификацию можно вести на грохоте либо в аппарате кипящего слоя с подачей на смешение циклонной пыли.

Из приведенных данных видно, что упрощение способа достигнуто за счет использования карналлитовой руды, снижения температуры термообработки (110-140^oС вместо 680-800^oС) и использования высокопроизводительных аппаратов кипящего слоя вместо плавильных печей, а расширение сферы использования за счет повышения содержания в экологически чистом антигололедном препарате хлоридов натрия и магния, а также улучшения физико-механических свойств препарата вследствие агломерации его мелких фракций.

Способ осуществляется следующим образом.

Карналлитовую руду, например, Верхнекамского месторождения, состоящую из смеси хлорида натрия и карналлита, с примесью хлорида калия и нерастворимых, измельчают и классифицируют по классу 6 мм. Фракцию свыше 6 мм направляют на дробление, а менее 6 мм подвергают термообработке при температуре 110-140^oС в аппарате кипящего слоя. Термически обработанный продукт классифицируют по классу 1-10 мм или в зависимости от требований потребителей по любому другому классу. Мелкие фракции (менее 1 мм) в горячем виде смешивают с исходной рудой и смесь подвергают термообработке, а крупные фракции (если они образуются) измельчают и возвращают на классификацию. Мелкие классы могут быть выделены либо механически, либо в аппарате кипящего слоя при термообработке в виде циклонной пыли.

Примеры осуществления способа
Пример 1.

1000 мас. ч. карналлитовой руды Верхнекамского месторождения состава, мас. доля, %: КСl 17,7; NaCl 30,0; MgCl₂ 22,18; CaSO₄+CaCl₂ 1,84; нерастворимых 3,11; Н₂О 25,17, подвергли измельчению и классификации по классу 6 мм. Крупные фракции вернули на дробление, а фракции менее 6 мм подвергли термообработке при температуре 120-130^oС, а затем классификации по классу 1-10 мм на грохоте.

Фракцию менее 1 мм и циклонную пыль в количестве до 10% от термообработанного материала подвергли смешению с исходной карналлитовой рудой, а фракцию +10 мм - 1% - измельчили и вернули на классификацию.

После стабилизации ретурных потоков получили продукт в количестве 870 мас. ч. состава (мас. доля, %): КСl 20,3; NaCl 34,4; MgCl₂ 25,4; CaSO₄+СаСl₂ 2,1; нерастворимых 3,6; Н₂O остальное.

Изобретение относится к технологии получения антигололедных препаратов на основе хлоридов натрия, калия, магния. Способ включает в себя термообработку смеси хлоридов металлов, в качестве которой используют карналлитовую руду с размером частиц менее 6 мм, а термообработку ведут в аппарате кипящего слоя при температуре в слое 110-140^oС с последующим измельчением и классификацией готового продукта. Технический результат - упрощение способа и расширение сферы использования противогололедного препарата. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения противогололедного препарата на основе хлоридов металлов, включающий термообработку смеси хлоридов металлов, измельчение и классификацию, отличающийся тем, что в качестве смеси хлоридов металлов используют карналлитовую руду с размером частиц менее 6 мм, а термообработку ведут в аппарате кипящего слоя при температуре в слое 110-140^oС. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что классификацию ведут с выделением фракции 1-10 мм, при этом фракцию менее 1 мм подают на термообработку в виде смеси с карналлитовой рудой.