Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПЫЛЕВЫХ ОТХОДОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ОБЕЗВОЖИВАНИИ ХЛОРМАГНИЕВОГО СЫРЬЯ

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к обезвоживанию хлормагниевого сырья (карналлита) для электролитического производства магния, в частности к переработке уловленных в циклонах и газоходах пылевых отходов.

Известен способ переработки пылевых отходов, образующихся при обезвоживании хлормагниевого сырья, например карналлитовой пыли (А.с. СССР №1255572, опубл. 07.09.86 г., бюл.33), включающий подачу карналлита в печь кипящего слоя, его обезвоживание, улавливание 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 в массовом соотношении (0,2-2):1.

Недостатком данного способа является трудоемкость процесса и невозможность утилизации пылевых отходов, образующихся на внутренней поверхности трубопроводов газоходов.

Известен способ переработки пылевых отходов, образующихся при обезвоживании хлормагниевого сырья, например карналлитовой пыли, в печи КС (Исследование изменения дисперсного состава карналлита при дегидратации в печи кипящего слоя. Ю.В.Трапезников, Ю.П.Кудрявский, В.В.Тетерин и др. - Ж. Цветная металлургия. 1997 - №2-3, стр.21-23), включающий подачу карналлита в печь кипящего слоя, его обезвоживание, улавливания пыли в циклонах, извлечение пыли и возврат ее на стадию обезвоживания в печь КС.

Недостатком данного способа является то, что пыль, выносимая из печи кипящего слоя, не полностью улавливается циклонами, а оседает в трубопроводах газоходов, после извлечения из трубопроводов ее размывают и направляют в отходы. Пыль по своему химическому составу содержит большое количество воды, поэтому возвращать ее в печь кипящего слоя нецелесообразно.

Известен способ переработки пылевых отходов, образующихся при обезвоживании хлормагниевого сырья, например, карналлитовой пыли, (ст. Улавливание карналлитовой пыли. - И.Л.Резников, Ю.А.Соловьев, А.Ф.Танаев и др. - Ж. Цветные металлы. 1964 - №7, стр.57-59), который по количеству общих признаков принят за ближайщий аналог-прототип. Способ включает подачу карналлита в печь кипящего слоя, его обезвоживание, улавливание пыли в циклонах, извлечение пыли из циклонов, возврат пыли из циклонов на стадию обезвоживания в печь КС, извлечение пыли из трубопроводов и отправку ее в отвал.

Недостатком данного способа является то, что часть пыли, выносимая из печи кипящего слоя, оседает в трубопроводах газоходов. Оседание пыли в газоходах происходит за счет коагуляции мелких частиц пыли и образования агрегатов из скоагулированных частиц. Так как пыль по своему химическому составу очень насыщена водой, возвращать ее в печь кипящего слоя нецелесообразно, поэтому после извлечения из трубопроводов сконденсировавшуюся пыль в виде кусков либо размывают и направляют в отходы, либо в твердом виде направляют в отвал. Это приводит к безвозвратным потерям ценных компонентов, содержащимся в пыли, и загрязнению окружающей среды.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и на дальнейшую переработку пылевых отходов, осажденных в трубопроводах, с целью получения товарных продуктов в виде оксида магния, хлорида калия и хлорида натрия.

Технический результат достигается тем, что предложен способ переработки пылевых отходов, образующихся при обезвоживании хлормагниевого сырья, включающий подачу карналлита в печь кипящего слоя, его обезвоживание, улавливание пыли в циклонах, извлечение пыли из циклона и возврат ее на стадию обезвоживания, извлечение пылевых отходов из трубопроводов, новым является то, что отходы после извлечения из трубопроводов размывают в реакторе водой, обрабатывают раствором карбоната натрия с получением суспензии гидрокарбоната магния, суспензию разделяют на твердый гидрокарбонат магния и фильтрат, гидрокарбонат магния прокаливают с получением товарного оксида магния, а фильтрат нагревают до образования насыщенного по хлоридам калия и натрия раствора, кристаллизуют и сушат с получением хлорида натрия и хлорида калия.

Кроме того, для обработки используют раствор карбоната натрия, нагретый до температуры 90°С.

Кроме того, твердый гидрокарбонат магния промывают горячей водой.

Кроме того, суспензию разделяют фильтрацией с одновременной отмывкой твердого гидрокарбоната магния.

Кроме того, гидрокарбонат магния прокаливают при температуре 800°С.

Кроме того, суспензию гидрокарбоната магния дополнительно обрабатывают флокулянтом.

Дополнительная обработка раствором карбоната натрия пылевых отходов, извлеченных из трубопроводов, позволяет получать товарный продукт - оксид магния, который находит широкое применение в качестве добавок при производстве эмалей и при производстве стали. Кроме того, побочный продукт в виде кристаллов хлорида калия и хлорида натрия находит применение в собственном производстве как добавка к электролитной смеси при производстве магния электролизом расправленных солей, что значительно снижает затраты на его приобретение.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяет 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 пылевых отходов, образующихся при обезвоживании хлормагниевого сырья.

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. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразования для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Примеры осуществления способа.

Пример 1.

Шестиводный кристаллогидрат хлормагниевого сырья карналлита состава, мас.%: MgCl₂ - не менее 31,8; Н₂O - не более 3, CaSO₄ - не более 0,05 (обогащенный по Ту 1714-0622-00209527-94) загружают с помощью забрасывателя через патрубок на газораспределительную решетку первой камеры трехкамерной печи кипящего слоя во взвешенном состоянии при подаче смеси продуктов сгорания природного газа и вторичного воздуха, приводя материал в псевдоожиженное состояние. В каждой камере установлены топки, куда подают природный газ по ГОСТ 5542-87 в общем количестве 1030-2560 нм³/час. Мелкая фракция карналлита выносится из кипящего слоя отходящим потоком газа-теплоносителя и частично улавливается циклонами по ходу движения газов. Уловленный карналлит возвращают в кипящий слой. В процессе обезвоживания 18% карналлита выносится с пылью в циклоны, пыль выносится в виде смеси зерен карналлита с различной степенью обезвоживания и с содержанием 41-44% MgCl₂, 0,8-1,5% MgO и 10-15% H₂O. Смесь потоков карналлита из пятого циклона и шестой полукамеры является готовым продуктом - обезвоженным карналлитом, который направляется снова в печь КС, а мелкая фракция карналлита, не уловленная циклонами, с отходящими газами поступает на так называемую "мокрую" газоочистку и сбрасывается со сточными водами, т.е. является безвозвратной потерей карналлита. Часть пыли оседает на участке между циклонами и "мокрой газоочисткой. Эту пыль извлекают из трубопроводов, загружают в реактор и растворяют водой с получением раствора, содержащего хлориды магния, калия, натрия. В реактор подают раствор карбоната натрия (соды), нагретый до температуры 90°С. Процесс синтеза протекает по следующей реакции:

4MgCl₂+4Na₂CO₃+4H₂O=3МgСО₃Ма(ОН)₂+3H₂O+NaCl+CO₂

В процессе реакции температуру поддерживают до 90°С. В конце процесса в реактор добавляют флокулянт. Полученную суспензию отфильтровывают и промывают горячей водой и после прокаливают в барабанной вращающейся печи при температуре до 800°С. Получают оксид магния - магнезию жженую - с содержанием оксида магния более 95% (ГОСТ 844-79). Фильтрат нагревают и выпаривают воду в аппарате погружного горения до получения смеси кристаллических солей - хлоридов калия и натрия.

Таким образом, предлагаемый способ переработки пылевых отходов, полученных в процессе обезвоживания хлормагниевого сырья, извлеченных из трубопроводов, позволяет получать товарный продукт - оксид магния, который находит широкое применение в качестве добавок при производстве эмалей и при производстве стали. Кроме того, побочный продукт в виде кристаллов хлорида калия и хлорида натрия находит применение в собственном производстве как добавку к электролитной смеси при производстве магния электролизом расправленных солей, что значительно снижает затраты на его приобретение.