Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ КАРНАЛЛИТОВОГО СЫРЬЯ В ТРЕХКАМЕРНОЙ ПЕЧИ КИПЯЩЕГО СЛОЯ

Изобретение относится к обезвоживанию шестиводного карналлита в твердом состоянии для подготовки его к электролитическому получению магния.

Известен способ обезвоживания хлористых солей, например карналлита (Авт. свид. СССР №161493, опубл. 1964, бюл.7), включающий его обработку в многокамерных печах кипящего слоя с подачей хлора в топочные газы, при этом хлор вводят лишь в топки последних камер в количестве, необходимом для создания в топочных газах концентрации хлористого водорода в соотношении от 2:1 до 1:2 к концентрации водяных паров, причем температуру газов в последней камере поддерживают в пределах 250-270°С.

Недостатком данного способа является низкая производительность печи для обезвоживания карналлитового сырья.

Известен способ обезвоживания карналлита (пат. РФ №2118611, опубл. 10.09.1998, бюл.25), включающий обезвоживание карналлитового сырья в комплексе трех печей КС, соединенных транспортными устройствами, при подаче хлора по крайней мере в выносную топку последней по ходу процесса при поддержании массового соотношения хлора к водороду в компонентах, подаваемых в выносные топки не более чем 30:1, предпочтительно не более чем 25:1. При этом первая по ходу процесса обезвоживания печь работает в режиме непрерывного процесса, а последняя - в режиме периодического процесса, промежуточная печь соединена транспортными устройствами комплекса таким образом, что она может работать параллельно с последней печью в режиме периодического процесса или последовательно с первой печью в режиме непрерывного процесса. Выгрузку материала из промежуточной и последней печи кипящего слоя осуществляют с помощью затвора. Уровень слоя в каждой последующей печи должен быть настолько ниже уровня слоя в предыдущей печи, чтобы материал поступал в следующую печь самотеком. Данный способ позволяет оптимизировать расход хлора, обеспечивая его полное усвоение в топках, при минимальном расходе топлива и максимальном уменьшении гидролиза карналлита при его обезвоживании.

Недостатком способа является сложность его осуществления за счет усложненной транспортной схемы подачи продуктов на процесс обезвоживания, предусматривающий выгрузку из каждой печи и загрузку обезвоженного продукта отдельно в каждую печь. Это приводит к большим капитальным затратам на изготовление печей и их эксплуатацию, на значительные тепловые потери, что не позволяет получить качественный продукт.

Известен способ обезвоживания карналлитового сырья в трехкамерной печи кипящего слоя, в которой третья камера разделена перегородками с переточными окнами на полукамеры (кн. Электролитическое получение магния. - Щеголев В.И., Лебедев О.А. - М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2002, стр.76-82), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог - прототип. Способ включает обезвоживание карналлитового сырья в первой камере путем подачи в слой сырья смеси продуктов горения природного газа и воздуха, а во второй и третьей камере - путем подачи в них топочных газов, полученных при сгорании природного газа, воздуха и хлоргаза, отвод готового продукта через разгрузочный патрубок.

Недостатками данного способа обезвоживания карналлитового сырья в трехкамерной печи кипящего слоя являются высокие капитальные затраты на изготовление печи и на ее обслуживание. Процесс выгрузки обезвоженного карналлита из печи, транспортировка механическим транспортом в бункер, хранение его в бункере перед загрузкой в печь приводят к большим теплопотерям и к увеличению расхода топлива.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет снизить капитальные затраты на изготовление печи и за счет снижения тепловых потерь уменьшить расход топлива.

Технический результат достигается тем, что предложен способ обезвоживания карналлитового сырья в трехкамерной печи кипящего слоя, третья камера которой разделена перегородками с переточными окнами на полукамеры, при этом обезвоживание в первой камере осуществляют путем подачи в слой сырья смеси продуктов горения природного газа и воздуха, а во второй и третьей камере - путем подачи в них топочных газов, полученных при сгорании природного газа, воздуха и хлоргаза, новым является то, что отвод продукта осуществляют непрерывно самотеком из одной из первых по ходу движения сырья полукамер третьей камеры и периодически в течение 0,1-0,5 час из последней полукамеры третьей камеры через разгрузочный патрубок при повышении высоты кипящего слоя выше переточных окон, при этом количество выгружаемого продукта соответствует его количеству в слое, находящемся между разгрузочным патрубком и переточным окном в перегородке.

Кроме того, отношение количества хлора, подаваемого в топку второй и третьей камер печи, к общему расходу хлора соответствует более (0-0,6):(0,4-1).

Кроме того, при периодическом режиме работы печи высоту превдоожиженного слоя в каждой камере поддерживают одинаковой.

Кроме того, выгрузку глубокообезвоженного карналлита из последней полукамеры третьей камеры печи осуществляют при достижении температуры 280-360°С.

Одновременное получение двух продуктов обезвоживания карналлитового сырья - обезвоженного карналлита и глубокообезвоженного карналлита в трехкамерной печи кипящего слоя без ухудшения качественных характеристик позволяет значительно снизить капитальные затраты как на изготовление печи, так и на ее обслуживание. Исключение выгрузки обезвоженного карналлита из печи, транспортировка механическим транспортом в бункер, хранение его в бункере перед загрузкой в печь позволяют снизить теплопотери и тем самым уменьшить расход топлива.

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, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе обезвоживания карналлитового сырья, 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 - снижение затрат на обезвоживание карналлитового сырья. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Пример осуществления способа

Процесс обезвоживания карналлита проводят в трехкамерной печи кипящего слоя с топками, с патрубками для загрузки сырья и выгрузки готового продукта, с газораспределительной решеткой. Пространство над газораспределительной решеткой разделено двумя перегородками до свода печи. Вторая и третья камеры разделены дополнительными перегородками высотой примерно 3,5 м на полукамеры. Для перетекания карналлита от патрубка загрузки до патрубка выгрузки в перегородках между камерами и полукамерами выполнены переточные окна. В перегородках между камерами перетоки расположены выше газораспределительной решетки, а в перегородках между полукамерами на уровне решетки.

Шестиводный карналлит с влажностью 37-39% (ТУ 1714-062-00209527-99) с помощью забрасывателя через загрузочный патрубок загружают на газораспределительную решетку первой камеры трехкамерной печи кипящего слоя. В слой материала карналлита подают из топки топочные газы - смесь продуктов горения природного газа и воздуха, приводя его в псевдоожиженное состояние и осуществляя подогрев карналлита до температуры 120-140°С. Во второй камере поддерживают температуру слоя карналлита при выгрузке из камеры 190-210°С, в третьей камере температуру в слое перед разгрузочным патрубком поддерживают 280-360°С. Топочные газы подают во вторую и в третью камеры путем сгорания природного газа, воздуха и анодного хлоргаза, полученного в процессе электролиза сырья, при соотношении (6-10):(7-15):(100-300). Карналлитовое сырье обезвоживают в печи двухстадийно и при одновременной работе печи в непрерывном режиме и в периодическом режиме. Непрерывный режим работы печи ведут в первой и второй камерах печи кипящего слоя с получением обезвоженного карналлита с содержанием воды 2-5 мас.%. При этом отвод продукта осуществляется самотеком из одной из первых полукамер третьей камеры печи по ходу движения карналлита через специальный разгрузочный патрубок. При превышении постоянного уровня карналлита в печи периодический режим работы камеры осуществляют в третьей камере при повышении высоты псевдоожиженного слоя выше переточных окон, поддерживая время периодической работы камеры в течение 0,2 час, при этом получают глубокообезвоженный карналлит с содержанием остаточной воды и оксида магния 0,15-0,6 мас.% по каждому из этих компонентов. Полученный продукт выгружают через отдельный разгрузочный патрубок, размещенный в последней полукамере третьей камеры печи, и количество выгружаемого продукта соответствует количеству сырья в слое, находящегося между разгрузочным патрубком и переточным окном в перегородке между камерами. Отношение количества хлора, подаваемого в топку второй и третьей камер печи, к общему расходу хлора соответствует 0,5:0,7. В период периодической работы печи в каждой камере печи высоту псевдоожиженного слоя карналлита поддерживают одинаковым. Весь процесс ведется по времени, однако к концу каждого цикла температура материала в камере цикловой обработки должна достигать заданного значения 280-360°С. По истечении заданного времени затвор открывается и готовый продукт выгружается в промежуточную емкость.

Таким образом, предложенный способ позволяет осуществлять одновременное получение двух продуктов обезвоживания карналлитового сырья - обезвоженного карналлита, соответствующего ТУ 1714-454-05785388-99, и глубокообезвоженного карналлита без ухудшения качественных характеристик в многокамерной печи кипящего слоя. Способ позволяет значительно снизить капитальные затраты на изготовление печи и за счет снижения тепловых потерь снизить расход топлива. Экономия на капитальных затратах составляет около 15 млн. рублей.