Способ обезвоживания синтетического карналлита, содержащего хлористый магний Советский патент 1982 года по МПК C01F5/34 

во, где греющие газы отдают свое теп ло материалу. Способ позволяет при обезвоживани обогащенного карналлита уменьшить ко кование материала, но не исключает е полностью, поскольку при неизбежных на практике местных нарушениях равно Мерности кипения легкоплавкие часткц увлажненных шестиводных солей в той или иной мере сплавляются в застоЙных зонах на решетке загрузочной камеры. , Данный способ применяется также и для обезвоживания синтетического карналлита, который вследствие меньшей величины кристаллов содержит большее количество маточного раствора и, соответственно, большее количество легкоплавкого бишофита, образующегося при сушке. Кроме того, син тетический карналлит в отдельных случаях содержит свободный кристалли ческий бишофит, а также хлористый кальций, который при сушке образует легкоплавкое соединение - тахгидрит 2MgCl2- CaCl.j- . Это усугубляет вероятность оплавления материала и приводит к необходимости при обезвож вании синтетического карналлита снизить температуры греющих газов под решеткой до 320-400 с, т.е. на 15-20 по сравнению с обезвоживанием обога денного карналлита. Соответственно уменьшается и производительность печи. Кроме того, увеличивается расход сырья из-за его потерь при чистках и повышенного уноса мелких частиц на последних ступенях обработки Цель изобретения - предотвращение плавления карналлита, уменьшение рас хода сырья и интенсификация процесса при обезвоживании синтетического карналлита. Поставленная цель достигается тем что согласно способу обезвоживания синтетического карналлита, содержащего хлористый магний, в несколько ступеней, состоящим из сумки продук та на первой ступени и удаления крис таллизационной воды на последующих ступенях при дополнительной дегидратации продукта на первой ступени до содержания в нем 4,5-3,0 моль воды на 1 моль хлористого магния. При это отношение массы хлористого магния в исходном продукте к массе удаляемой Кристаллизационной воды должно быть равно 1:(2-6), греющие газы на перво ступени подают со скоростью, превышающей в 1,1-2 раза их скорость на последующих ступенях. Способ осуществляют следующим образом. Синтетический карналлит подвергают ступенчатой обработке греющими газами в кипящем слое. Процесс осуществляют в многокамерных печах кипя щего слоя с перекрёстным движением подаваемых под газораспределительную решетку греющих газов и обрабатываемого материала, который подают в загрузочную камеру в кипящий слой продукта, находящегося на газораспределительной решетке. Из последней камеры печи выгружают готовый продукт. В загрузочной камере за счет тепла греющих 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 подвода тепла к материалу на первой ступени. Дополнительный подвод тепла обеспечивается путем повышения скорости и температуры греющих газов, а также за счет увеличения площади газораспределительной решетки загрузочной камеры при уменьшении скорости греющих газов и площади газораспределительной решетки в остальных камерах, т.е. на последующих ступенях процесса. Количество дополнительного тепла, которое необходимо подвести к материалу в загрузочной камере определяют из теплового баланса по известным термохимическим данным.При этом скорость греющих газов на первой ступени поддерживают в 1,1-2 раза выше, чем на последующих ступенях, температуру греющих газов на первой ступени устанавливают 350-370°С, повышая ее по сравнению с известным способом минимум на . На последующих ступенях процесса температуру греющих газов поддерживают примерно такой же, как и в известном способе. Площадь газораспределительной решетки на первой ступени увеличивают в 1,5-3 раза при уменьшении площади решетки на последующих ступенях. Соотношение массы хлористого.магния в исходном продукте к массе, удаляемой на первой ступени 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 прос1 очить 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 потребуется меньший напор на преодоление сопротивления слоя. Это позволит без повышения напора дутьевых устройств увеличить высюту слоя, что наряду с интенсификацией влагообмена между частицами исходного и частично дегидратированного материала приводи к уменьшению вероятности образования окатышей,

Способ может быть осуществлен не только в многокамерной печи киляиего слоя, но и в нескольких соединенных последовательно однокамерных печах кипящего слоя.

Пример 1. В первую камеру печи загружают 15,4 т/ч исходного сырья, содержащего, %: кристаллов карналлита KCI-MgCi - 6Н2.0; 82,25, хлористого магния 1,53; хлористого кальция 0,3 и воды 3,61, причем последние три компонента находятся в виде маточного раствора. В 1 час в первую камеру печи с исходным сырьем поступает 0,236 т хлористого магния и 0,0462 т хлористого кальция.

Средневзвешенное молекулярное отношение Hjp,MgC1.3, рассчитанное из суммарных количеств карналлита, хлористого магния и воды в исходном сырье, составляет 6,33.

Под газораспределительную решетку первой камеры подают нагретые до 370С газы со скоростью 0,56нм/с. Соотношение скоростей греющих газов в первой -И второй, а также в первой и третьей камерах поддерживают равным, соответственно 1,1 и 1,2.

Количество подводимого в первую камеру тепла регулируют таким образом, чтобы кроме сушки осуществить дополнительно дегидратацию продукта до 4,47 моль воды на 1 моль хлористого магния. При этом иэ карналлита .и бишофита, образовавшегося при сушке, удаляют по 1,53 моль кристаллизационной воды на 1 моль хлористого магния, что соответствует 1,324 т кристаллизационной воды в 1 час. Соотношения масс хлористого магния и хлористого кальция в исходном продукте к массе удаляемой в первой камере кристаллизационной воды равны, соответственно 1:5,6 и 1:28,8. Во второй и третьей камерах печи удаляют основную массу оставшейся воды. Из печи выгружают готовый продукт, содержащий до 3% воды.

Примеры 2иЗ отличаются от примера 1 тем, что в загружаемом продукте содержится, соответственно, 78,49 и 74,44% карналлита; 2,89 и 4,27% хлористого магния, 0,70 и 1,00% хлористого кальция и 6,87 и 9,89% воды. Поэтому в первой камере печи дегидратацию осуществляют до содержания воды 4 (пример 2) и 3,5 (пример 3) моль на 1 моль хлористого магния. Увеличение количества подводимого в слой тепла, снижение вероятности образования окатышей и др. позволяют, несмотря на ухудшение состава исходного сырья, уменьшить количество чисток печи до 30-32 и увеличить производительность печей на 14-16%. Безвозвратный пылеунос и удельный расход сырья в обоих случаях ниже, чем в известном способе. Пример 4. Загружаемый поодукт 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 содержания 3 моль воды на 1 моль хлористого магния. Соотношение скоростей газов в первой и последней камерах здесь равно 2.

За счет увеличения количества вводимого в слой тепла, а также за счет сокращения простоев на чистку производительность печи возрастает по сравнению с известнь л способом на 10,5%. Однако в этом случае возрастает 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 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 дегидратации 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 слоя, т.е. к увеличению расхода сырья из-за увеличения потерь хлористого магния в виде основных солей (MgOHCl И др.) и с неуловленной пылью. Снижение дегидратации продукта в первой камере печи до содержания воды более, чем 4,5 моль на 1 моль хлористого магния, приведет к утяжелению объемной массы материала в слое и уве личению времени существования легко-, плавких кристаллогидратов, что увел1тчивает вероятность оплавления карналлита, бишофита и тахгидрита, а сяедовательно, и вероятность образования окатышей. Количество чисток печи пр этом возрастает, и существенного отличия от известного способа не будет. С увеличением содержа.ния хлористого магния, хлористого кальция и воды в синтетическом карналлите процесс оплавления идет более интенсивно, и целесообразно увеличивать степень дегидратации продукта на первой ступени его обработки в указанных выше пределах. При afoM соотношения масс, содержащихся в исходном карналлите хлористого магния и хлористого кальция, к массе удаляемой на первой ступени кристаллизационной воды следует поддерживать, соответственно, равными Is2-6 и Ij10-30. С увеличением содержания хлористого магния и хлористого кальция указанные соотношения приближают к нижнему пределу, с умень 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, т.е. к увеличению расхода сырья. Снижение скорости подачи греющих газов в слой загрузочной камеры до скорости равной или меньшей, чем скорость подачи газов в остальные камеры, приводит к уменьшению количества подаваемого в слой этой камеры тепла, т.е. к уменьшению дегидратации Материала в слое. Это, в свою очередь, вызывает увеличение объемной массы материала и утяжеление слоя. Вероятность местных нарушений кипения слоя, оплавления частиц и образования окатышей при этом возрастает. Результаты осуществления предлагаемого способа по примерам отражены в таблице.

Абсолютное количество загружаемого в печь исходного продукта, т/ч 14,0

том числе:

хлористого магния 0,26-0,84

хлористого кальция 0,042-0,21

Состав исходного продукта, %, по массе:

КС1 MgCl2 6H,068-81

KCl4-5

. NaCl.6-7

CaClj 0,3-1,5

HO4-12

Срадневэвешенное молекулярное отношение . MgCl g в исходном продукте 6,4-7,2

Состав продукта из первой камеры печи, %, по массе:

29,9-31,6

MgClj.

16,1 15,4

15,4 15,8

0,236 0,4560,687 1,071

0,0462 0,1110,161 О.,268

65,46

6,95

4,15

6,10

1,74

15,60

б,33 6,55 6,90 7,49

33,59 35,48 37,33 38,7

Молекулярное отношение Hjp.MgCl в продукте из первой камеры печи

Количество кристаллизационной воды, удаляемой в первой камере печи, моль И 0/молъ MgCl т/ч

Отношение массы хлористого магния в исходном продукте к массе, удаляемой в первой камере печи кристаллизационной воды

Отношение массы хлористого кальция в исходном продукте к массе, удаляемой в первой камере печи кристаллизационной воды

Производительность печи по готовому продукту, т/ч

Скорость газов в I-III слоях камер печи, им/с

I

II

III

Соотношение скоростей газов по камерам 1:11

1:111

Температура греющих газ в камерах, С I

П III

Количество остановок пе на чистку от окатышей в год

Продолжение таблицы

35

32

30

35 При такой же производительности, как в .известном способе 2 Удельный расход Фактичессырья, т/ч кий

При такой же производительности, как в известном способе 1,700 - Реализация предлагаемого способа позволяет при обезвоживании синтетического карналлита предотвратить его оплавление, уменьшить расход сырья и интенсифицировать процесс. Экономическая эффективность изобр тения состоит в уменьшении материаль ных и трудовых затрат, а также в улучшении условий труда. Формула изобретения 1. Способ обезвоживания синтетиче кого карналлита, содержащего хлористый магний, греющими газами в кипяще слое в несколько ступеней, включающи сушку продукта на первой ступени и удаление кристаллизационной воды на последующих ступенях, о т л и ча юЕд и и с я тем, что, с целью предотвращения оплавления карналлита.

Продолжение таблицы

1,6911,688 1,688 1,697 1,51,31,2 1,8 1,6951,691 1,690 1,700 уменьшения расхода сырья и интенсификации процесса, на первой ступени ведут дополнительно дегидратацию продукта до содержания в нем 4,5-3,0 моль воды на 1 моль хлористого магния. 2.Способ по п. 1, отлича ющ и и с я тем, что на первой ступени дегидратацию ведут при отношении массы хлористого магния в исходном продукте к массе удаляемой кристаллизационной воды, равном 1:(2-6). 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первой ступени греющие газы подают со скоростью, превышающей в 1,1-2 раза их скорость на последующих ступенях. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Эйдензон М. А. Магний. М., Металлургия, 1969, с. 145-152. 2.Авторское свидетельство СССР № 182704, кл. С 01 F 5/34, 1964.