Способ получения противогололедного препарата
Владельцы патента RU 2278888:
Открытое акционерное общество ВНИИ галургии (ОАО ВНИИ галургии) (RU)
Использование: в технике получения противогололедных препаратов. Сущность: хлориды металлов, в качестве которых используют концентрированные растворы хлоридов кальция или магния и измельченный хлорид натрия, смешивают в заданном соотношении с образованием суспензии, которую подвергают термообработке в аппарате кипящего слоя. Термообработку суспензии на основе раствора хлорида магния ведут при температуре 110-140°С, термообработку суспензии на основе раствора хлорида кальция ведут при температуре 130-170°С. В суспензию до термообработки вводят антикоррозионные добавки - фосфаты металлов. В качестве хлорида натрия используют измельченные галитовые отвалы, а в качестве раствора хлорида магния - растворы от переработки карналлитовых руд. Технический результат - улучшение физико-механических свойств препарата, что обеспечивает равномерность нанесения его на поверхность и способствует равномерному таянию снежно-гололедной массы на дорогах. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к технике получения противогололедных препаратов.
Широко известны способы получения противогололедных препаратов путем смешения в заданном соотношении хлоридов натрия и кальция (см. А.А.Васильев, В.М.Сиденко. Эксплуатация автомобильных дорог и организация дорожного движения. М.: Транспорт, 1990, 304 с.).
Недостатком известного способа является неравномерность смеси, что приводит к ее сегрегации при транспортировке, хранении и при применении на дорогах и, как следствие, к снижению ее эффективности.
Известен способ получения препарата для удаления снежноледяных покровов (см. SU 1560546 А1, кл. 6 С 09 К 3/18, 30.04.90, Бюл. №16). Препарат содержит в основном смесь хлоридов калия и магния и получают его смешением в заданном соотношении сухих солей либо их растворением с использованием в виде растворов.
Недостатком известного способа является сложность получения однородного материала простым смешением.
Известен способ получения противогололедного препарата - прототип (см. RU 2212428 С1, кл. 7 С 09 К 3/18, 20.09.2003, Бюл. №26) на основе хлоридов металлов, включающий термообработку в аппарате кипящего слоя при температуре 110-140°С, измельчение и классификацию. При этом в качестве хлоридов металлов используют карналлитовую руду с размером частиц менее 6 мм.
Недостатком известного способа является невозможность получения противогололедного препарата заданного состава, так как в качестве сырья используется природная карналлитовая руда, состоящая преимущественно из карналлита и галита. Измельчение и классификация руды по классу менее 6 мм приводит к образованию смеси галита и карналлита разного гранулометрического состава и в конечном итоге к сегрегации целевого продукта.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание возможности получения противогололедного препарата с улучшенными физико-механическими свойствами на основе хлоридов металлов заданного состава.
Поставленная задача решается тем, что в отличие от известного способа, включающего измельчение, классификацию и термообработку в аппарате кипящего слоя, по предлагаемому способу в качестве хлоридов металлов используют концентрированные растворы хлоридов кальция или магния и измельченный хлорид натрия, смешиваемые в заданном соотношении с образованием суспензии, которую подвергают термообработке с получением целевого продукта.
Термообработку суспензии на основе раствора хлорида магния ведут при температуре 110-140°С, термообработку суспензии на основе раствора хлорида кальция ведут при температуре 130-170°С. Способ позволяет вводить в суспензию до термообработки известные антикоррозионные добавки - фосфаты металлов, а также использовать в качестве хлорида натрия измельченные галитовые отвалы калийных предприятий, а в качестве раствора хлорида магния - растворы карналлитовых фабрик.
Сущность способа состоит в следующем.
В отличие от известного способа в качестве хлоридов металлов используют концентрированные растворы хлоридов кальция или магния и измельченный хлорид натрия, которые смешивают в заданном соотношении с образованием суспензии. Полученную суспензию подвергают термообработке с получением целевого продукта, притом термообработку суспензии на основе раствора хлорида магния ведут при температуре 110-140°С, термообработку суспензии на основе раствора хлорида кальция ведут при температуре 130-170°С.
Предлагаемый способ позволяет вводить в суспензию до термообработки известные антикоррозионные добавки - фосфаты металлов; в качестве хлорида натрия использовать измельченные галитовые отвалы калийных предприятий, а в качестве раствора хлорида магния - растворы карналлитовых фабрик.
В соответствии с техническими условиями на реагенты противогололедные ТУ 2149-093-00209527-2001, согласованные Правительством г. Москвы, реагент должен иметь 80±5 мас.% хлорида натрия и 20±5 мас.% хлорида кальция для марки А и 50-80% NaCl и 20-50% CaCl2 для марки И. При этом доля нерастворимого в воде остатка не должна превышать 2,5 мас.%. К крупности частиц предъявляются требования по гранулометрическому составу: +10 мм - отсутствие, - 2+5 мм - не менее 85%, - 2 мм - не более 15%.
Из приведенных данных видно, что целевой продукт в зависимости от требований потребителей, связанных с климатическими условиями региона, должен иметь фиксированное соотношение хлоридов натрия и кальция. Аналогичные требования предъявляются к противогололедным препаратам на основе хлоридов магния. При этом продукт должен иметь размер частиц в интервале 2-5 мм ( более 85%).
Проведенные нами исследования показали, что при смешении концентрированных растворов хлорида кальция или хлорида магния, например, с содержанием основного вещества 25-33% с измельченным природным или вторичным хлоридом натрия, например, фракции менее 1 мм, взятых в количестве, обеспечивающем заданное соотношение реагентов, при перемешивании образуется однородная суспензия, которая легко транспортируется при отношении жидкого к твердому в суспензии более 0,7.
Подвижную суспензию, которая при перемешивании не расслаивается из-за высокой вязкости жидкой фазы, обезвоживают в аппарате кипящего слоя путем ее распыления в слое через пневмомеханические форсунки с регулированием гранулометрического состава обезвоженного продукта степенью распыла. Температуру в слое аппарата кипящего слоя при термообработке суспензии на основе раствора хлорида магния поддерживают в интервале 110-140°С, при этом образуются однородные по химическому составу частицы, в которых хлорид магния представлен смесью MgCl2·2H2O и MgCl2·4Н2O. Повышение температуры в слое сушильного аппарата свыше 140°С приводит к частичному термогидролизу хлорида магния с образованием гидрооксихлоридов магния и хлористого водорода.
Температуру в слое сушильного аппарата при термообработке суспензии на основе раствора хлорида кальция поддерживают в интервале 130-170°С, что позволяет получать однородные по химическому составу частицы, в которых хлорид кальция представлен безводным CaCl2 либо, при пониженных температурах, кристаллогидратами CaCl2 переменного состава.
Регулируя степень распыла суспензии в слое при термообработке, получают гранулы неправильной формы, которые подвергают классификации. Нецелевые крупные фракции измельчают, а пылевидный продукт (циклонная пыль) возвращают на приготовление исходной суспензии. Размер частиц целевого продукта определяет заказчик.
Для уменьшения разрушающего влияния на дорожные покрытия и снижения коррозии автомобильной стали по желанию заказчика в суспензию до ее термообработки вводят известные антикоррозионные добавки - фосфаты металлов, например суперфосфат, динатрийфосфат (см. SU 1249057 А1, кл. 4 С 09 к 3/18, 07.08.86, бюл. №29).
В качестве хлорида натрия для приготовления суспензии могут быть использованы измельченные галитовые отвалы калийных предприятий, а в качестве раствора хлорида магния - растворы карналлитовых фабрик.
При использовании указанных реагентов для приготовления суспензии перед ее термообработкой в целевом продукте будут содержатся примеси, характерные для указанного сырья, в основном, хлористый калий, которые не ухудшают антигололедные свойства целевого продукта.
Хлорид натрия, подаваемый на приготовление суспензии, измельчают, как правило, до размера частиц менее 1 мм. Измельчение необходимо для получения однородного по составу целевого продукта и также позволяет избежать забивок трубопроводов и форсунок. Однако при значительной производительности установки диаметр трубопроводов и сопла форсунок могут быть увеличены, что позволит повышать размер частиц хлористого натрия, например, до 2 мм.
В случае необходимости получения в противогололедном препарате хлорида натрия более 85% в аппарат кипящего слоя наряду с суспензией может подаваться в слой и свободный хлорид натрия.
В таблице 1 приведены технологические параметры получения противогололедного препарата.
| Таблица 1 Параметры получения противогололедного препарата | ||||||
| №№ п.п. | Вид раствора | Масс. доля хлорида в растворе, % | Отношение раствора к хлориду натрия в суспензии, Ж:Т | Температура термообработки, °С | Соотношение компонентов в препарате в пересчете на безводные соли, % | |
| NaCl | CaCl2 или MgCl2 | |||||
| 1 | CaCl2 | 25 | 1,0 | 130 | 80 | 20 |
| 2 | CaCl2 | 35 | 2,9 | 170 | 50 | 50 |
| 3 | CaCl2 | 30 | 1,8 | 170 | 65 | 35 |
| 4 | MgCl2 | 25 | 1.0 | 115 | 80 | 20 |
| 5 | MgCl2 | 28 | 3,6 | 130 | 50 | 50 |
| 6 | MgCl2 | 28 | 3,6 | 130 | 50 | 50 |
Примечание: в примере 6 в качестве раствора хлорида магния использовали раствор карналлитовой фабрики состава: KCl - 1,9%, NaCl - 1,7%, MgCl2 - 28,9%, CaCl2+CaSO4 - 0,6%, - 1,4%, H2O - 66,9%, а в качестве хлорида натрия - измельченный галитовый отвал состава: KCl - 1,6%, NaCl - 89,5%, MgCl2 - 0,05%, CaCl2+CaSO4 - 1,9%, H.O. - 0,9%, Н2O - 6,05%.
В соответствии с техническими условиями ТУ 2149-093-00209527-2001 на реагенты противогололедные (таблица 2) их физико-химические и физико-механические показатели должны соответствовать следующим требованиям:
| Таблица 2 | ||
| Наименование показателя | Требования и норма | |
| Марка А | Марка И | |
| 1 | 2 | 3 |
| Внешний вид | Зерна или гранулы белого цвета | |
| Массовая доля хлористого натрия, %, в пределах | 80±5 | 50-80 |
| Массовая доля хлористого кальция, %, в пределах | 20±5 | 20-50 |
| Гранулометрический состав: | ||
| фракция более 10 мм, %, не более | отсутствие | отсутствие |
| фракция от 2 до 5 мм, %, не более | 85 | 85 |
| фракция менее 2 мм, %, не более | 15 | 15 |
Из приведенных данных видно, что массовая доля фракции менее 2 мм не должна превышать 15%. По предлагаемому способу доля указанной фракции снижается до 5-8%. Кроме того, благодаря осуществлению предлагаемого способа уменьшены пределы колебания массовой доли хлористого натрия с 80±5% до 80±2%, что обеспечило получение более однородного по химическому составу продукта.
Обезвоживание однородной не расслаивающейся суспензии также способствует получению однородного продукта во всех классах частиц, входящих в целевой продукт. При этом в отдельных частицах не обнаружено областей, представленных одним хлоридом натрия либо хлоридом кальция, а следовательно, улучшаются физико-механические свойства антигололедного препарата, которые находятся в зависимости от однородности материала. Например, гигроскопичность хлорида кальция выше, чем хлорида натрия, и в однородной частице хлорид кальция экранируется хлоридом натрия, что препятствует ее разрушению.
Равномерный химический состав в гранулах, а также снижение доли мелких фракций в целевом продукте обеспечивает равномерность внесения материала по поверхности промышленными механическими средствами и способствует равномерному таянию снежно-гололедной массы на дорогах.
Таким образом, поставленная техническая задача получения противогололедного препарата с улучшенными физико-механическими свойствами при реализации предлагаемого изобретения является выполненной.
Способ осуществляется следующим образом.
Концентрированные растворы хлорида кальция или магния смешивают в заданном соотношении с измельченным хлоридом натрия с образованием однородной суспензии. Суспензию подвергают термообработке при температуре 110-170°С в аппарате кипящего слоя, при этом суспензию на основе раствора хлорида магния обезвоживают при температуре 110-140°С, а на основе раствора хлорида кальция - при температуре 130-170°С.
Регулирование гранулометрического состава целевого продукта ведут путем изменения степени распыла суспензии в слое через пневмомеханические форсунки.
Обезвоженный продукт подвергают классификации и при необходимости измельчению крупных фракций в соответствии с требованиями потребителей. Пылевидные фракции (циклонная пыль) возвращают на приготовление исходной суспензии.
По требованию потребителей в суспензию до ее термообработки вводят известные антикоррозионные добавки - фосфаты металлов, например суперфосфат, динатрийфосфат.
В качестве хлорида натрия можно использовать измельченные галитовые отвалы калийных предприятий, а в качестве раствора хлорида магния - растворы карналлитовых фабрик.
Способ позволяет получать антигололедный препарат в заданном соотношении хлоридов металлов в гранулированном виде и однородный по химическому составу.
Примеры осуществления способа
Пример 1.
1000 мас. ч. раствора CaCl2 смешали с 1000 мас.ч. хлорида натрия с образованием подвижной однородной суспензии с Ж:Т=1, которую подвергли термообработке при температуре 170°С путем ее распыления через пневмомеханические форсунки в слое однокамерного аппарата кипящего слоя. Полученный продукт подвергли классификации по классу - 5+1 мм. Фракции + 5 мм измельчили и вернули на классификацию. Фракции - 1 мм в количестве 9% от всего потока направили на приготовление исходной суспензии. В результате получили гранулированный продукт, содержащий 87% фракции - 5+2 мм состава: 80% NaCl, 20% CaCl2.
Пример 2.
1000 мас. ч. раствора MgCl2 смешали с 1000 мас.ч. измельченного хлорида натрия фракции - 1 мм с образованием суспензии с Ж:Т=1, которую подвергли термообработке при средней температуре 125°С путем ее распыления через пневмомеханические форсунки в слое аппарата кипящего слоя. После классификации получили целевой продукт состава: 71,6% NaCl, 17,8% MgCl2,10,5% H2O (кристаллогидратной) с массовой долей фракций - 5+2 мм 90%, при этом возврат пылевидных фракций на приготовление суспензии составил 7,5%. В пересчете на сухое вещество продукт имел состав: 80% NaCl, 20% MgCl2.
Пример 3.
Способ осуществляли в соответствии с примером 1, но в исходную суспензию до ее термообработки вводили известную антикоррозионную добавку - суперфосфат в количестве 0,6% либо динатрийфосфат в количестве 1,0%.
Пример 4.
Способ осуществляли в соответствии с примером 2, но в качестве раствора хлорида магния использовали раствор карналлитовой фабрики состава: KCl - 1,9%, NaCl - 1,7%, MgCl2 - 28,9%, CaCl2+CaSO4 - 0,6%, - 1,4%, H2O - 66,9%, а в качестве хлорида натрия - измельченный галитовый отвал состава: KCl - 1,6%, NaCl - 89,5%, MgCl2 - 0,05%, CaCl2+CaSO4 - 1,9%, H.O. - 0,9%, H2O - 6,05%.
Получили гранулированный продукт, в котором в качестве примесей содержалось 2,3% KCl.
1. Способ получения противогололедного препарата на основе хлоридов металлов, включающий измельчение, классификацию и термообработку в аппарате кипящего слоя, отличающийся тем, что в качестве хлоридов металлов используют концентрированные растворы хлоридов кальция или магния и измельченный хлорид натрия, смешиваемые в заданном соотношении с образованием суспензии, которую подвергают термообработке с получением целевого продукта.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку суспензии на основе раствора хлорида магния ведут при температуре 110-140°С, термообработку суспензии на основе раствора хлорида кальция ведут при температуре 130-170°С.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в суспензию до термообработки вводят известные антикоррозионные добавки - фосфаты металлов.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве хлорида натрия используют измельченные галитовые отвалы, а в качестве раствора хлорида магния - растворы от переработки карналлитовых руд.
