Способ подготовки карналлита к электролизу

 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при подготовке, карналлита для получения магния электролизом. Цель изобретения - снижение расхода хлористого водорода, энергозатрат и затрат на газоочистку. Обезвоживание карналлита проводят при температуре до 300-370^oC в две стадии: без применения хлористого водорода на первой и в атмосфере хлористого водорода на второй, при этом хлористый водород подают при отношении в карналлите MgO : (ОН)^-≥2,3 по массе. При этом на первой стадии достигается практически полное удаление кристаллизационной влаги, а на второй в 2,5-3 раза увеличивается скорость хлорирования продуктов гидролиза. Расход хлористого водорода снижается в 2-4 раза. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при подготовке карналлита для получения магния электролизом. Цель изобретения снижение расхода хлористого водорода, энергозатрат и затрат на газоочистку. Способ состоит в том, что проводят двухстадийную термообработку карналлита в твердом виде при температуре до 300-370^oC в атмосфере продуктов горения-топлива на первой стадии и атмосфере хлористого водорода на второй стадии, при этом хлористый водород подают при достижении в карналлите отношения MgO:(OH)^-), равного или более 2,3 по массе. Нагрев карналлита до температуры 300-ЗЗО^oС является необходимым условием осуществления процесса. При температуре нагрева карналлита, меньшей З00^oС, полного удаления влаги в промышленных условиях не происходит, это приводит в дальнейшем к увеличению расхода хлористого водорода на хлорирование воды. При нагреве карналлита выше ЗЗ0^oС без применения хлористого водорода протекает интенсивный процесс гидролиза, примерно в 2 раза повышается скорость гидролиза, что приводит к увеличению удельного расхода хлористого водорода на последующей стадии стадии хлорирования. Достаточным условием осуществления процесса является полное удаление кристаллизационной влаги (кристаллогидратной воды) перед подачей хлористого водорода (хлорированием). Это связано с тем, что даже нагрев до ЗОО-ЗЗО^oС в некоторых случаях, в частности из-за диффузионных осложнений, не позволяет полностью удалить кристаллогидратную влагу, что приводит к увеличению расхода хлористого водорода. Показателем того, что из карналлита полностью удалена кристаллогидратная влага, является достижение в нем отношения массовых концентраций MgO:(OH)^-, равного 2,34 и более. При соблюдении этого отношения в карналлите нет кристаллизационной воды. Экспериментально установлен диапазон температур 330-370^oС, при котором достигается наименьший расход хлористого водорода (в 2-4 раза меньший по сравнению с известным способом). Это может быть объяснено резким в 2,5 3 раза увеличением скорости хлорирования продуктов гидролиза карналлита с увеличением температуры. При температуре, меньшей ЗЗО^oС, снижается скорость хлорирования, а следовательно, увеличивается расход хлористого вода" рода. При температуре выше 370^oС начинается плавление карналлита, что затрудняет реализацию процесса на практике. Сопоставление эффективности предложенного и известного способов приведено в примерах. П р и м е р 1 (известный способ). Шестиводный кристаллогидрат карналлита (KCI·MgCl₂·6H₂O + примеси) загружают в аппарат кипящего слоя. Обезвоживание проводят во взвешенном состоянии при перекрестном движении греющих газов и материала; при изменяющихся по длине (от входа сырья до выхода полупродукта) температуре газа-теплоносителя в диапазоне 400-500^oС и скорости ввода газа-теплоносителя в рабочий объем печи 0,4-2 м/с. В результате нагрева материала до 170^oС получают полупродукт, содержащий около 10 мас.Х кристаллизационной воды (HgO), т.е. карналлит с содержанием H₂O не менее 1 моль на 1 моль MgCI₂. На второй стадии производят окончательное удаление кристаллизационной влаги из карналлита и хлорирование продуктов гидролиза путем нагревания его до 270^oС в атмосфере продуктов горения, содержащих хлористый водород. При этом получают практически безводный карналлит с содержанием H₂O 0,2 мас. и MgO 0,45 мас. Затраты хлористого водорода в зависимости от заданного конечного содержания MgO в продукте изменяются от 300 до 700 кг на 1 т готового "безводного" карналлита и составляют 500 кг/т. Таким образом, удельный расход хлора превышает количество хлора, получаемого при электролизе. Необходимо вести хлорирование с регенерацией хлористого водорода или вводить в процесс хлор со стороны, что связано со значительными затратами энергетических ресурсов, поскольку как полуение хлора известными способами, так и регенерация хлористого водорода относятся к энергоемким процессам. В частности дополнительные энергозатраты при осуществлении процесса получения карналлита, содержащего 0,2 мас. Н₂О и 0,45 мас. MgO, с использованием регенерации хлористого водорода составляют около 1 Гкал на 1 т продукта. В случае потребления хлора отдополнительного источника резко возрастают затраты на газоочистные сооружения (по сравнению с существующей технологией получения безводного расплава карналлита) в частности расход известкового молока возрастает в 6 раз. Отмеченные отрицательные моменты препятствуют осуществлению данного способа на практике. П р и м е р 2 (предлагаемый способ) Шестиводный кристаллогидрат карналлита обезвоживают в печи кипящего слоя (во взвешенном состоянии) при температуре газа-теплоносителя 4ОО-50O^oC. Карналлит нагревают до 315^oС до полного удаления из него кристаллизационной влаги анализ химического состава (экспресс-анализ) дает отношение содержаний в карналлите MgO (мас.): H₂O (мас.), равное 3,6. Полученный карналлит, содержащий 0,5 мас. H₂O и l,8 мac. MgO, нагревают во взвешенном состоянии до 350^oС с одновременной подачей в слой хлористого водорода. Процесс хлорирования заканчивают при содержании в "безводном" карналлите MgO 0,45 мас. H₂O 0,2 мас. Удельный расход хлора при этом составляет 100 кг/т. П p и м e р 3. То же, что в примере 2, но температура, при которой полностью удаляют кристаллизационную влагу из карналлита равна З00^oС, а температура, при которой проводят хлорирование, ЗЗ0^oС, т.е. выбраны нижние значения диапазонов температур обезвоживания и хлорирования. При этом получен "безводный" карналлит, содержащий 0,2 мас. H₂O и 0,45 мас. MgO, при удельном расходе хлора 120 кг/т. П p и м е р 4. Тоже, что в примере 2, но температуры обезвоживания (ЗЗО^oС) и хлорирования (370^oС) имеют значения верхнего предела диапазонов температур. При этом получен безводный карналлит с содержанием HgO 0,2мас. и MgO 0,45 мас. при удельном расходе хлора (хлористого водорода) 115 кг/т. В таблице приведены результаты по получению твердого "безводного" карналлита при различных условиях эксперимента. Примеры 5-8 проводятся при выходе температурных параметров (значений температур) за рамки диапазонов предложенного способа. Таким образом, данный способ подготовки карналлита к электролизу при низком удельном расходе хлористого водорода (хлора) обеспечивает значительное снижение затрат на газоочистных сооружениях и снижение энергозатрат за счет исключения необходимости получения хлора от дополнительного источника или реализации схемы регенерации хлористого водорода. Кроме того, при реализации предлагаемого способа ликвидируется стадия окончательного обезвоживания карналлита в расплавленном состоянии, что значительно повышает безопасность производства, появляется возможность полной автоматизации технологии подготовки карналлита к электролизу.

Формула изобретения

Способ подготовки карналлита к электролизу, включающий его термообработку в твердом виде в две стадии в атмосфере продуктов горения топлива на первой стадии и в атмосфере хлористого водорода на второй стадии, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода хлористого водорода, энергозатрат и затрат на газоочистку, термообработку осуществляют при температуре до 300-370^oС, при этом хлористый водород подают при достижении в карналлите отношения MgO:(OH)^-, равного или более 2,3 по массе.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 28.07.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 20-2003

Извещение опубликовано: 20.07.2003        

---