Способ получения гранулированного хлорида кальция

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности хлорной металлургии, и может быть использовано при переработке растворов хлорида кальция, образующихся на газоочистных сооружениях. Способ получения гранулированного хлорида кальция включает концентрирование раствора хлорида кальция, термообработку его в псевдоожиженном слое топочными газами, охлаждение гранул, улавливание пылевидной фракции, образующейся при термообработке раствора и охлаждении гранул, возврат их на стадию концентрирования. Перед концентрированием раствор, содержащий хлорат и активный хлор, дополнительно обрабатывают восстановителем, пылевидную фракцию разделяют на две части. Одну часть направляют на концентрирование раствора хлорида кальция до его содержания 46-50%, а другую часть на термообработку в псевдоожиженный слой. В качестве восстановителя используют раствор гидросульфида натрия или раствор карбамида. Изобретение позволяет перерабатывать растворы, полученные на газоочистных сооружениях и содержащие хлорат и активный хлор, а также интенсифицировать процесс. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности хлорной металлургии, и может быть использовано при переработке растворов хлорида кальция, образующихся на газоочистных сооружениях при утилизации отходящих газов титаномагниевого производства, на гранулированный хлорид кальция.

Гранулированный хлорид кальция - обезвоженный не пылящий продукт - используется в коммунальном и дорожном хозяйствах в качестве средства для борьбы с гололедицей. Это предъявляет к нему жесткие требования по содержанию вредных веществ.

Растворы хлорида кальция, получаемые на газоочистных сооружениях титаномагниевого производства при обезвреживании хлора и хлорида водорода суспендированным известковым молоком, содержат хлораты и гипохлориты кальция. Это ограничивает использование растворов для производства гранулированного хлорида кальция, а также требует разработки специальной технологии подготовки растворов для их обезвоживания и гранулирования.

Известен способ получения хлорида кальция (авт. св. СССР 1561991 В 01 D 1/18, 1990) из 32-34% раствора, включающий распылительную сушку до температуры 200° С раствора хлорида кальция, подаваемого в аппарат кипящего слоя с последующим охлаждением высушенного продукта.

Недостатком данного способа является то, то продукт получают в виде очень мелких гранул (порошка).

Известен способ получения гранулированного хлорида кальция (патент RU 2060810, В 01 J 2/16, 1997), включающий подачу в нижнюю часть шахты-сушилки в поток теплоносителя с температурой 500-700° С фонтанирующей кипящей струи раствора хлористого кальция.

Недостатком данного способа является то, что он не позволяет получить прочные обезвоженные гранулы заданного размера. Получаемый продукт содержит до 10% влаги.

Известен способ получения гранулированного хлористого кальция (Позин М.Е. Технология минеральных солей. T.1. Л.: Химия, 1974, стр. 741-749) путем смешивания в барабане порошкообразных отходов безводного и частично обезвоженного хлорида кальция при непрерывном распылении 50% раствора этого вещества. Смешивание производят в псевдоожиженном слое и высушивают продукт в потоке газа с температурой 500° С.

Недостатком данного способа является большой вынос пыли (до 40%), повышенное количество непрочных гранул с размером частиц более 10 мм и большое содержание влаги в готовом продукте (до 10%).

Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является известный (RU №2200710, опубл. БИПМ №8, 20.03.2003) способ получения гранулированного хлорида кальция, включающий:

- концентрирование раствора с концентрации 30-32 мас.% до 38-45 мас.%;

- термообработку раствора в псевдоожиженном слое топочными газами с получением гранул при температуре в слое 150-200° С и скорости 2,5-3,0 м/с; охлаждение гранул;

- улавливание пылевидных фракций, образующихся при термообработке раствора и охлаждении гранул, с возвратом пылевидных фракций на стадию концентрирования.

Способ обеспечивает получение кондиционного гранулированного продукта. Однако недостатками известного способа являются:

- способ имеет ограниченную область реализации - только в случае использования раствора хлорида кальция, не содержащего хлората и гипохлорита кальция, например, полученного выщелачиванием карбоната кальция, оксида или гидроксида кальция соляной кислотой;

- относительно низкая концентрация раствора хлорида кальция перед подачей в псевдоожиженный слой (38-45%) требует повышенных затрат топлива на обезвоживание раствора.

Задача изобретения направлена на устранение указанных недостатков.

Технический результат заключается в возможности переработки растворов хлорида кальция, полученных на газоочистных сооружениях титаномагниевого производства и изначально содержащих хлорат и активный хлор, на товарный продукт - гранулированный хлорид кальция, не содержащий вредных веществ и пригодный для дальнейшего применения. Возврат части уловленной пыли непосредственно в псевдоожиженный слой интенсифицирует процесс обезвоживания и гранулирования, а также снижает расход топлива.

Данный технический результат достигается тем, что предложен способ получения гранулированного хлорида кальция, включающий концентрирование раствора хлорида кальция, термообработку его в псевдоожиженном слое топочными газами, охлаждение гранул, улавливание пылевидной фракции, образующейся при термообработке раствора хлорида кальция и охлаждении гранул, возврат ее на стадию концентрирования, новым является, что раствор хлорида кальция, содержащий хлорат и активный хлор, перед концентрированием обрабатывают восстановителем, пылевидную фракцию разделяют на две части, одну часть направляют на концентрирование раствора хлорида кальция до содержания хлорида кальция 46-50%, а другую часть - на термообработку в псевдоожиженный слой.

Кроме того, в качестве восстановителя используют раствор гидросульфида натрия концентрацией 0,2-1,5 мас.%.

Кроме того, в качестве восстановителя используют раствор карбамида концентрацией 20-40 мас.%.

Кроме того, обработку раствора восстановителем проводят при температуре 40-100° С в течение 1 часа.

Кроме того, термообработку проводят при температуре в псевдоожиженном слое 201-250° С.

Кроме того, термообработку проводят при скорости топочных газов в псевдоожиженном слое 3,1-3,5 м/с.

Получение гранулированного хлорида кальция из растворов газоочистных сооружений титаномагниевого производства при заявляемых условиях позволяет производить экологически чистый товарный продукт - твердый гранулированный хлорид кальция, соответствующий ГОСТу 450-77.

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, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе получения гранулированного хлорида кальция из растворов газоочистных сооружений титаномагниевого производства.

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 преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “изобретательский уровень”.

Примеры осуществления способа

Пример 1.

Раствор хлорида кальция (30-32 мас.% СаСl₂, образующийся на газоочистных сооружениях при обезвреживании хлора известковым молоком, содержит, г/дм³: гипохлорита кальция (активного хлора) - 30-90; хлората кальция - 0,8-1,4.

Переработка раствора такого состава на гранулированный хлорид кальция невозможна, поскольку в процессе нагрева (сушки) содержащийся в растворе хлорат кальция будет обезвоживаться сначала до гидрата хлората кальция Са(СlO₃)₂· 2Н ₂O, а затем до безводной соли Са(СlO₃)₂ . Гидрат хлората кальция при температуре 290° С разлагается со взрывом. Такая температура - 290° С - может быть достигнута в псевдоожиженном слое как в моменты аварийных остановок оборудования (например, забивание газораспределительных решеток аппарата псевдоожиженного слоя), так и при локальном перегреве частиц в местах ввода топочных газов из газораспределительной решетки в псевдоожиженный слой - по литературным данным (кн. Гельперин Н.И., Айнштейн В.Г., Кваша В.Б. Основы техники псевдоожижения. М.: Химия, 1967. С.544-547) - на уровне 50-100 мм от поверхности решетки температура некоторой доли частиц материала значительно выше, чем в слое.

Поэтому перед концентрированием раствор необходимо очистить от вредных примесей (хлората, гипохлорита кальция). Для этого раствор дополнительно обрабатывают восстановителем - раствором гидросульфида натрия (0,2-1,5 мас.% NaHS) при температуре 40-100° С в течение 1 часа. После обработки получают раствор хлорида кальция (30-32 мас.% СаСl₂), содержащий, г/дм³: активного хлора - 0,1-0,5; хлората кальция - 0,1.

Концентрирование проводят путем улавливания раствором части пылевидных фракций, уносимых из псевдоожиженного слоя. При этом получают раствор хлорида кальция, содержащий 46-50 мас.% СаСl₂, который со скоростью 7,5 т/ч подают в распыленном состоянии на термообработку в псевдоожиженный слой. Одновременно в псевдоожиженный слой направляют вторую часть уловленных пылевидных фракций. Температуру в слое поддерживают на уровне 201-250° С, скорость топочных газов 3,1-3,5 м/с. При этом на выходе из псевдоожиженного слоя получают 3,42 т/ч гранулированного продукта, соответствующего ГОСТу 450-77 (Хлористый кальций кальцинированный, сорт высший).

Пример 2.

То же, что в примере 1, но в качестве восстановителя используют раствор карбамида концентрацией 20-40%.

Формула изобретения

1. Способ получения гранулированного хлорида кальция, включающий концентрирование раствора хлорида кальция, термообработку его в псевдоожиженном слое топочными газами, охлаждение гранул, улавливание пылевидной фракции, образующейся при термообработке раствора хлорида кальция и охлаждении гранул, возврат ее на стадию концентрирования, отличающийся тем, что раствор хлорида кальция, содержащий хлорат и активный хлор, перед концентрированном обрабатывают восстановителем, пылевидную фракцию разделяют на две части, одну часть направляют на концентрирование раствора хлорида кальция до содержания хлорида кальция 46-50%, а другую часть - на термообработку в псевдоожиженный слой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют раствор гидросульфида натрия с концентрацией 0,2-1,5 мас.%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют раствор карбамида с концентрацией 20-40 мас.%.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что обработку восстановителем проводят при температуре 40-100°С в течение 1 ч.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку проводят при температуре в псевдоожиженном слое 201-250°С.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку проводят при скорости топочных газов в псевдоожиженном слое 3,1-3,5 м/с.