Способ получения хлорида магния и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при получении хлорида магния в электрических печах. Способ получения хлористого магния из MgO включает загрузку в электрическую печь шихты, содержащей оксид магния и углеродистый материал, ее нагрев до температуры 800-900°С, продувку хлором и выпуск образующегося жидкого хлорида магния. В качестве углеродистого материала в шихте используют угольную крошку. Нагрев шихты осуществляют излучением одного или нескольких лазеров с перемещением излучения(-ий) по поверхности шихты при исключении перегрева шихты и испарения образующегося хлорида магния. Устройство представляет собой электрическую печь, содержащую шахту, подину и свод, футерованные огнеупорными материалами, загрузочное устройство, газоотвод, фурмы для продувки хлором, летку для слива хлорида магния. На своде и (или) стенах шахты установлен один или несколько лазеров, которые оборудованы устройствами для перемещения излучения по поверхности шихты. Техническим результатом группы изобретений является уменьшение капитальных затрат и снижение себестоимости получения хлорида магния. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при производстве хлорида магния в электрических печах.

Известен способ получения хлорида магния путем обезвоживания карналлита (MgCl₂·KCl·6H₂O). Сначала карналлит нагревают в трубчатых вращающихся печах или в печах кипящего слоя, затем его расплавляют и продувают хлором в печи-хлораторе, получая MgCl₂ (Голдобин В.П., Свердлов С.С. Механическое и транспортное оборудование металлургических заводов. - М.: Металлургия, 1990. - с.232-233).

Недостатками известного способа являются необходимость использования нескольких агрегатов сложной конструкции и высокая себестоимость хлорида магния.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является способ получения хлорида магния продувкой хлором периклаза (MgO) в шахтной печи сопротивления. В нижней части печи расположены два ряда угольных электродов, между которыми находятся угольные блоки. При подаче напряжения на электроды угольные блоки нагреваются до температуры ~750°С. На эти блоки сверху через загрузочное устройство загружают MgO и продувают его хлором с помощью фурм, расположенных между угольными блоками. Образующийся жидкий хлорид магния стекает на подину печи, где накапливается и периодически выпускается в ковш (Севрюков Н.Н., Кузьмин Б.А., Челищев Е.В. Общая металлургия. - М.: Металлургия, 1976. - с.462-464).

К недостаткам известного способа следует отнести необходимость изготовления угольных блоков, повышение за счет этого себестоимости хлорида магния и использование углерода блоков в технологическом процессе.

Задачей изобретения является уменьшение капитальных затрат и снижение себестоимости получения хлорида магния.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе получения хлористого магния из MgO, включающем непрерывную загрузку в печь шихты, ее нагрев до температуры 800-900°С, продувку хлором и выпуск образующегося жидкого хлорида магния из печи, нагрев загружаемой шихты осуществляют излучением одного или нескольких лазеров с перемещением излучения по поверхности шихты таким образом, чтобы исключить перегрев шихты и испарение хлорида магния.

Устройство для осуществления способа представляет собой электрическую печь, содержащую шахту, подину и свод, футерованные огнеупорными материалами, загрузочное устройство, газоотвод, фурмы для продувки хлором, летку для слива хлорида магния, причем на своде и (или) стенах шахты установлен один или несколько лазеров, которые оборудованы устройствами для перемещения излучения по поверхности шихты.

Изобретение обладает новизной, что следует из сравнения с прототипом, и изобретательским уровнем, так как явно не следует из существующего уровня техники, практически осуществимо в действующих цехах для получения хлорида магния.

Способ получения хлорида магния осуществляют следующим образом.

Технологический процесс начинается с порционной подачи шихтовых материалов в печь через загрузочное устройство, оборудованное шлюзом для предотвращения выбросов хлора при загрузке. Шихтовыми материалами для получения хлорида магния являются оксид магния (MgO) и угольная крошка, используемая как источник углерода вместо угольных блоков, применяемых в прототипе. Расход угольной крошки составляет 0,3 кг/кг MgO. После загрузки каждой порции шихтовых материалов загрузочное устройство закрывают и включают подачу напряжения в систему возбуждения одного или нескольких оптических квантовых генераторов большой плотности энергии - лазеров (Физическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1990, том 2. - с.549). Один или несколько лазеров начинают работать, генерируя излучение, которое направляют на поверхность загруженной шихты для нагрева ее до температуры 800-900°С. Для предотвращения локального перегрева ванны и ускорения процесса нагрева излучение одного или нескольких лазеров перемещают по поверхности шихты. Перемещение может носить, например, возвратно-поступательный или круговой характер. Одновременно начинают продувку нагреваемой массы шихты хлором через фурмы, расположенные в нижней части шахты печи. Начинается процесс хлорирования оксида магния: MgO+Cl₂+С=MgCl₂+СО. Образующиеся в процессе хлорирования газы удаляют из печи через газоотвод, а накапливающийся на подине хлорид магния периодически сливают в ковш и передают в электролизный цех.

Предлагаемое устройство для осуществления способа представляет собой электрическую печь, которая имеет шахту 1, накрытую сводом 2, подину 3, футерованные огнеупорными материалами, загрузочное устройство 4, расположенное в центре свода, газоотвод 5, фурмы 6 для подачи в печь газообразного хлора, летку для слива хлорида магния 7 и один или несколько лазеров. Лазеры могут быть установлены на своде - сводовые лазеры 8, или на стенах шахты печи - стеновые лазеры 9, или на своде и стенах одновременно. В предлагаемой печи предпочтительнее использовать твердотельные лазеры, с активной средой на стеклах, активированных Nd, рубиновые лазеры, лазеры с оптической накачкой. При вместимости печи 3 т общая мощность лазеров должна составлять 3,5-4,0 МВт. Лазеры оборудованы устройствами для перемещения 10, 11. Эти перемещения необходимы для того, чтобы не перегревать шихту и исключить испарение хлорида магния.

1. Способ получения хлористого магния, включающий загрузку в электрическую печь шихты, содержащей оксид магния и углеродистый материал, ее нагрев до температуры 800-900°С, продувку хлором и выпуск образующегося жидкого хлорида магния, отличающийся тем, что в качестве углеродистого материала в шихте используют угольную крошку, а нагрев шихты осуществляют излучением одного или нескольких лазеров с перемещением излучения(ий) по поверхности шихты таким образом, чтобы исключить перегрев шихты и испарение образующегося хлорида магния.

2. Устройство для получения хлористого магния, содержащее электрическую печь с шахтой, подиной и сводом, футерованными огнеупорными материалами, загрузочное устройство, газоотвод, фурмы для продувки хлором, летку для слива хлорида магния, отличающееся тем, что на своде и/или стенах шахты установлен один или несколько лазеров, которые оборудованы устройствами для перемещения излучения(ий) по поверхности шихты.