Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КАРНАЛЛИТОВОЙ ПЫЛИ ИЗ ЦИКЛОНОВ ПЕЧИ КИПЯЩЕГО СЛОЯ

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к подготовке карналлитового сырья к электролизу обезвоживанием в печи кипящего слоя и переработке пыли, уловленной в циклонах.

Известен способ переработки карналлитовой пыли из циклонов печи кипящего слоя (а.с. СССР №1255572, опубл. 07.09.1986, бюл.33), включающий подачу карналлита в печь кипящего слоя, его обезвоживание, улавливание карналлитовой пыли в циклонах, извлечение пыли, ее гранулирование и возврат полученных гранул на стадию обезвоживания карналлита, при этом гранулирование ведут путем смешения с твердым хлоридом натрия при массовом соотношении (0,2-2):1.

Недостатком данного способа является трудоемкость процесса за счет процесса гранулирования пыли и большие материальные затраты. Кроме того, при смешивании пыли, нагретой до температуры 120-220°С, с хлоридом натрия при температуре 10-20°С происходит окомкование материалов, крупные куски гранулированной пыли осаждаются на подине печи, что приводит к снижению скорости плавления.

Известен способ переработки карналлитовой пыли из циклонов печи кипящего слоя при обезвоживании хлормагниевого сырья (Электролитическое получение магния. - Щеголев В.И., Лебедев О.А. - М.: Изд. дом «Руды и металлы», 2002, стр.75-98), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог-прототип и включающий загрузку карналлита в печь кипящего слоя, обезвоживание его в многокамерной печи кипящего слоя, улавливание карналлитовой пыли в циклонах, возврат пыли из циклонов в следующую по ходу камеру печи, а из последнего циклона пыль подают на транспортер, смешивают с обезвоженным карналлитом в бункере и направляют на окончательное обезвоживание и очистку карналлита в хлоратор.

Недостатком способа является то, что при возврате пыли в печь кипящего слоя она не остается в кипящем слое, а вследствие того, что пыль является мелкодисперсной, выносится газами снова в циклоны. Это приводит к непроизводительным затратам на транспортировку пыли из циклонов в печь кипящего слоя, к увеличению затрат на электроэнергию, к безвозвратным потерям сырья, выносимого в циклоны с пылью (2-3,8%), а также к увеличению затрат на газоочистку за счет повышения расхода химических реагентов.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и заключается в оптимизации химического состава сырья, поступающего на электролиз. Кроме того, позволяет рационально использовать отходы производства в технологическом процессе получения титана и магния, комплексно перерабатывать эти отходы производства, расширить сырьевую базу и тем самым осуществить экономию сырья, получаемого от поставщиков.

Технический результат достигается тем, что предложен способ переработки карналлитовой пыли из циклонов печи кипящего слоя, включающий подачу сырья в печь кипящего слоя, его обезвоживание, улавливание пыли в циклонах с последующим извлечением ее из циклонов, новым является то, что карналлитовую пыль плавят в емкости, затем в расплавленную карналлитовую пыль добавляют твердую смесь из отработанного электролита и хлорида магния, при массовом соотношении расплавленной карналлитовой пыли к твердой смеси отработанного электролита и хлорида магния, равном 1:(1:1,1).

Кроме того, твердую смесь отработанного электролита и хлорида магния смешивают при массовом соотношении, равном (1-1,1):1.

Кроме того, смесь карналлитовой пыли и твердой смеси отработанного электролита и хлорида магния разогревают до температуры 750-780°С в течение 0,5-2,0 час.

Смешивание расплавленной карналлитовой пыли с твердой смесью отработанного электролита и хлорида магния позволяет получить оптимальное по химическому составу сырье для электролитического получения магния и хлора с одновременной утилизацией отходов производства титана и магния, снизить затраты на приобретение карналлитового сырья.

Выбор массового соотношения количества расплавленной карналлитовой пыли к твердой смеси отработанного электролита и хлорида магния, равного 1:(1-1,1), позволяет получить готовый продукт заданного химического состава, пригодного для процесса электролиза хлормагниевого сырья.

Выбор массового соотношения в твердой смеси отработанного электролита к твердому хлориду магния, равного (1:1,1):1, позволяет сбалансировать по химическому составу компоненты сырья, что также позволяет получить готовый продукт заданного состава, пригодного для процесса электролиза хлормагниевого сырья.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе переработки карналлитовой пыли, изложенных в пунктах формулы изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна"

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Заявленные признаки являются новыми и не вытекают явным образом для специалиста, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Пример 1

Обогащенный карналлит состава, мас.%: MgCl₂ - 31,8, H₂O - 38,4, KCl - 25,6, NaCl - 4,2 загружают в многокамерную печь кипящего слоя. Карналлит обезвоживают путем термообработки в токе топочных газов, полученных сжиганием природного газа в топках. Температуру карналлита изменяют по ходу передвижения карналлита из камеры в камеру от 20 до 220°С. Состав карналлита, выгружаемого из последней камеры печи, мас.%: MgCl₂ - 49,7, H₂O - 1,5, KCl - 42,8, NaCl - 5,1, MgO - 0,9. В процессе обезвоживания в печи кипящего слоя происходит большой пылеунос карналлитового сырья, которое улавливают в циклонах. Карналлитовую пыль в твердом виде в количестве 5,71 тонны извлекают из последнего циклона печи и загружают в емкость, например плавильник печи СКН, где ее расплавляют при температуре 500-580°С. Одновременно с расплавлением происходит обезвоживание пыли и ее гидролиз с образованием оксида магния. Расплавленная пыль состава, мас.%: MgCl₂ - 45,9, H₂O - 0,4, MgO - 3,6, KCl - 34,3, NaCl - 15,8 по каналу печи СКН в количестве 5,34 тонны поступает в миксер печи СКН. В миксер печи СКН из мягких контейнеров загружают 5,08 тонн предварительно приготовленной твердой смеси отработанного электролита и хлорида магния при массовом соотношении 1,05:1. Смесь твердых солей отработанного электролита и хлорида магния получают в отдельной емкости после измельчения при массовом соотношении 1:1 (твердого отработанного электролита в количестве 2,54 т, твердого хлорида магния в количестве 2,54 т.) Твердый хлорид магния с содержанием хлорида магния 98 мас.%, воды 1 мас.%, остальное примеси - 1 мас.% (ТУ 1714-492-05785388-2007) получают как побочный продукт в процессе магниетермического восстановления тетрахлорида титана с получением губчатого титана (кн. Магнитермическое производство губчатого титана. - В.В. Родякин, В.Э.Гегер и В.М.Скрыпнюк. - М.: Металлургия, 1971, стр.113). Отработанный электролит (ТУ 48-0501-343-90) получают в процессе электролиза карналлитового сырья для получения магния и хлора. Отработанный электролит магниевого электролизера состава, мас.%: 75 хлорида калия, 10 хлорида магния, 0.1-0,8 оксида магния, остальное - хлорид натрия и примеси, является отходом процесса электролиза хлормагниевого сырья. Процесс электролиза осуществляют при циркуляции расплавленных солей в электролизере, при постоянном токе на аноде выделяется хлор, а на катоде - магний. По мере работы электролизера происходит снижение содержания хлорида магния в расплаве и при концентрации хлорида магния в расплаве менее 7% необходимо заливать новые порции безводного карналлита, а для этого необходимо освобождать часть объема ванны, удаляя из нее некоторое количество так называемого отработанного электролита. Отработанный электролит в процессе электролиза приходится удалять не реже двух раз в сутки. Значительное количество 4-5 тонн отработанного электролита образуется на 1 тонну готового продукта - магния.

После загрузки смесь расплавленной пыли и смеси отработанного электролита и хлорида магния разогревают до температуры 750°С в течение 1,5 часа. При этом происходит усреднение расплавленной смеси и получают расплав следующего хим. состава, мас.%: 50,0 MgCl₂, 0,5 MgO, 36,0 KCl, 13,5 NaCl, который направляют на процесс электролитического получения магния и хлора. Как видно из химического состава получаемой расплавленной смеси, данный способ позволяет повысить содержание хлорида магния и хлорида калия и тем самым оптимизировать химический состав сырья на процесс электролиза хлорида магния.

Таким образом, предложенный способ переработки карналлитовой пыли из циклонов печи кипящего слоя позволяет получать стабильное по составу сырье для электролитического получения магния, рационально использовать отходы производства в технологическом процессе получения титана и магния, в комплексной переработке отходов производства, расширить сырьевую базу и тем самым уменьшить расходные нормы основного сырья, получаемого от поставщиков.