Поточная линия для производства магния и хлора

 

Использование: получение магния электролитическим способом при использовании в качестве сырья расплава хлористого магния. Целью изобретения является повышение выхода магния и хлора по току. Сущность заключается в том, что головной агрегат соединен несколькими каналами с разделительным агрегатом, при этом, по крайней мере, один канал соединен черз насос-дозатор. 1 ил.

Изобретение относится к производству цветных металлов, а конкретно к получению магния электролизом.

В известных поточных линиях все агрегаты объединяются в единую гидродинамическую циркуляционную систему, в которой расплав последовательно и многократно протекает по всем агрегатам. Началом такой системы является головной агрегат, куда загружают сырье и оборотный электролит, а концом разделительный агрегат, из которого удаляют полученный магний и обедненный хлористым магнием электролит, частично поступающий в хвостовые электролизеры для переработки на хлоркалиевые удобрения, а частично возвращаемый в головной агрегат в качестве оборотного электролита.

В таких поточных линиях каналы обеспечивают перемещение расплава от головного к разделительному агрегату. Корректировка потоков расплава в них исключается, а в качестве сырья может быть использован преимущественно карналлит. Для работы только на хлористом магнии (например, поступающим из титанового производства) указанные выше линии непригодны, поскольку при заливке хлористого магния в головной агрегат температура расплава повышается до 840-850^оС, а средняя температура соответствует 760-780^оС, что исключает нормальную эксплуатацию линии: при перегреве расплава не происходит разделения магния и электролита, резко снижается выход магния и хлора по току, сокращается срок службы электролизеров. В качестве выхода из создавшегося положения предложен многокамерный агрегат, совмещающий функции головного и разделительного агрегатов, у которого в общем кожухе объединены камеры для отделения магния от электролита и камеры для смешивания сырья с оборотным электролитом. В таком агрегате часть перегретого расплава из камеры смешивания передается в камеру для сепарации магния, что обеспечивает некоторое снижение температуры расплава. Однако такой агрегат оказался нетехнологичным: громоздок, управление потоками затруднено, эффект охлаждения электролита недостаточен.

Известна поточная линия, у которой предусматривается распределение расплава, прошедшего рафинирование в головном агрегате, по нескольким рафинировочным электролизерам. С этой целью линия оборудована дополнительными каналами для транспорта электролита из головного агрегата в электролизеры. Недостатком такого решения при питании поточной линии хлористым магнием является поступление в головные электролизеры расплава, нагретого до 760-800^оС, что приводит к перегреву всей поточной линии, в результате чего не происходит разделения магния и электролита и резко снижается выход магния и хлора по току.

Целью изобретения является повышение выхода магния и хлора по току.

Поставленная цель достигается тем, что в поточной линии для производства магния и хлора из хлористого магния, включающей головной агрегат, электролизеры, разделительный агрегат с насосами-дозаторами и каналы для транспорта электролита, головной агрегат соединен несколькими каналами с разделительным агрегатом, при этом, по крайней мере, один канал соединен через насос-дозатор.

При исследовании новизны заявленного решения не обнаружено технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными признаками заявленной поточной линии. Подобные решения отсутствуют в технической и патентной литературе. Новизна отличительных признаков свидетельствует, что заявленная поточная линия соответствует критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется на чертеже, где приведены электролизеры 1, соединяющие их каналы 2, канал 3, передающий расплав из электролизеров 1 в разделительный агрегат 4, основной насос-дозатор 5, передающий расплав из разделительного агрегата 4 в канал 6 для направления в 1-й электролизер поточной линии. Перечисленные элементы поточной линии образуют основной (большой) гидродинамический контур. В меньший гидродинамический контур кроме разделительного агрегата 4 входят насос-дозатор 7, канал 8 для передачи расплава из разделительного агрегата в головной агрегат 9 и канал 10 для возвращения самотеком расплава из головного агрегата 9 в разделительный агрегат 4.

Поточная линия работает следующим образом. Хлористый магний заливается в первую камеру головного агрегата 9, куда поступает и перекачиваемый из разделительного агрегата 4 оборотный электролит. При смешивании хлористого магния и оборотного электролита температура в зоне смешения повышается до 800-850^оС. В перерывах между заливками хлористого магния перегретый электролит частично разбавляется более холодным оборотным электролитом и вытесняется в последующие камеры. На выходе из головного агрегата температура расплава обычно бывает близка к 740-750^оС. Поступление расплава с такой температурой в электролизеры 1 поточной линии приведет к перегреву головных электролизеров и всей поточной линии. При 740-750^оС резко ухудшается отделение магния от электролита, возрастают вторичные потери магния и хлора, снижается их выход по току. Все это может привести к дополнительному повышению температуры расплава непосредственно в электролизерах. Для понижения температуры весь расплав из головного агрегата 9 передается в разделительный агрегат 4 по каналу 10, соединяющему последнюю камеру головного агрегата 9 и первую камеру разделительного агрегата 4. На этом пути в результате теплопотерь каналом 10 температура расплава понижается на 15-20^оС. Дальнейшее снижение температуры происходит при повторном смешении расплава, прошедшего рафинирование в головном агрегате с дополнительным количеством оборотного электролита, поступающим по каналу 3 из электролизеров 1, температура которого близка к 680^оС. За время пребывания расплава в разделительном агрегате его температура понижается еще на 20-25^оС. В результате на выходе из разделительного агрегата расплав будет иметь температуру близкую к 695^оС, что обеспечивает удовлетворительную работу электролизеров. Такой расплав, пройдя путь от первого электролизера до последнего, вновь возвращается в разделительный агрегат 4 по каналу 3.

Таким образом, в заявленной поточной линии функционирует два гидродинамических контура. Малый контур включает головной агрегат 9, канал 10, передающий расплав из головного агрегата 9 в разделительный агреат 4, насос-дозатор 7 для передачи необходимого количества оборотного электролита в головной агрегат и канал 8 для ввода электролита в первую камеру головного агрегата. В этом контуре одновременно осуществляются три технологических процесса: обогащение электролита хлористым магнием, рафинирование обогащенного электролита хлористым магнием, охлаждение электролита до необходимой температуры. Второй контур (большой) включает все электролизеры 1, разделительный агрегат 4, насос-дозатор 5 и связывающие их каналы 2,3 и 6. В этом контуре предусмотрено электролитическое разложение хлористого магния и получение магния и хлора.

Работа указанных контуров обеспечивается конструктивным исполнением транспортных каналов 2, 3, 6, 8 и 10, два из которых (каналы 6 и 8) соединены с головным агрегатом через насосы-дозаторы 5 и 7.

Предложенное решение позволяет отказаться от использования переменного тока для обогрева разделительного и головного агрегатов. Необходимый температурный режим в них обеспечивается благодаря утилизации тепловыделений экзотермических реакций. Это позволяет на одной линии экономить около 2 млн. кВт˙ч в год. Эффект нового решения поточной линии определяется также оптимизацией и стабилизацией температуры электролита, что обеспечивает повышение выхода магния и хлора на 2,5% Дополнительные потери тепла линией позволяют поднять силу тока на 5%

Формула изобретения

ПОТОЧНАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МАГНИЯ И ХЛОРА из хлористого магния, содержащая головной агрегат, электролизеры, разделительные агрегат с насосами-дозаторами и каналами для транспорта электролита, отличающаяся тем, что, с целью повышения выхода магния и хлора по току, головной агрегат соединен с разделительным агрегатом несколькими трубопроводами, при этом по крайней мере один канал соединен через насос-дозатор.

РИСУНКИ

Рисунок 1