Производственный участок для утилизации хлоридных отходов магниевого производства с получением товарных продуктов
Предлагаемая полезная модель относится к области химической технологии, и в частности к переработке солевых отходов и может быть использована для утилизации различных хлоридных отходов, образующихся при производстве магния из карналлитового сырья. Задачей предлагаемой полезной модели является разработка производственного «Участка», обеспечивающего утилизацию практически всех твердых, жидких и пылеобразных отходов магниевого производства, а также отходов и промпродуктов сопутствующих производств. Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого технического решения заключается в получении из неутилизируемых отходов производства остродефицитного товарного продукта - синтетического карналлита, пригодного по всем своим свойствам и химическому составу для электролитического получения магния. Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной моделью - «Производственным участком для утилизации хлоридных отходов магниевого производства с получением товарных продуктов», включающим установку дробления хлоридных отходов, реактор выщелачивания шламов карналлитовых хлораторов, емкость для смешения отходов. Новым в предлагаемом техническом решении является то, что установка дробления хлоридных отходов имеет технологические соединения с бункерами-дозаторами, выход из которых направлен в реактор выщелачивания отработанного электролита магниевых электролизеров и в реактор выщелачивания шламов карналлитовых хлораторов, патрубки нижнего слива хлоридной суспензии из реакторов выщелачивания имеют
соединения с патрубками, установленными на крышке емкости для смешения отходов, оборудованной перемешивающим устройством, на крышке этой емкости имеются люки на которых установлены загрузочные конусы в которые направлены выходы из бункеров-дозаторов карналлитовой пыли процесса обезвоживания исходного карналлитового сырья в печи кипящего слоя и измельченного расплава хлорида магния процесса магниетермического получения титановой губки, емкость для смешения отходов имеет соединение с расходно-накопительным баком суспензии - раствора хлорида магния, образующегося при очистке отходящих газов от хлора и хлороводорода магнезиальным молоком на основе магнийсодержащих оксидных материалов, на крышке емкости для смешения отходов имеется патрубок, соединяющий эту емкость с баком - дозатором и баком с мешалкой для приготовления раствора высокомолекулярного флокулянта, патрубок нижнего слива из емкости для смешения отходов направлен через насос на фильтр-пресс, подсоединенный к линии раздачи свежей воды, выход промытого осадка из корыта фильтр-пресса через разгрузочное устройство направлен в транспортируемый бункер, а выход очищенного от твердой фазы раствора хлоридов магния и калия из фильтр-пресса направлен в сборно-расходную емкость, имеющую соединения с последовательно установленными выпарной установкой, печью кипящего слоя и карналлитовым хлоратором.
Предлагаемая полезная модель относится к области химической технологии, и в частности к переработке солевых отходов и может быть использована для утилизации различных хлоридных отходов, образующихся при производстве магния из карналлитового сырья.
В соответствии с принятой в России и за рубежом технологии производства магния из карналлита (MgCl2
KCl6H2O) на различных стадиях, этапах и переделах образуется значительное количество хлоридных отходов производства: пылей печей кипящего слоя (I стадия обезвоживания карналлита), шламов карналлитовых хлораторов (II стадия обезвоживания карналлита), отработанного электролита и шламо-электролитной смеси магниевых электролизеров некондиционного (загрязненного примесями) расплава хлорида магния процесса магниетермического получения титановой губки:
TiCl4+Mg=MgCl 2+Ti губка
(расплав)
(см. Беляев А.И. Металлургия легких металлов. М.: Металлургия, 1970, 278-311 с.; Эйдензон М.А. Металлургия магния и других легких металлов. М.: Металлургия, 1974, 200 с.: Донских Л.А. Обезвоживание и электролиз карналлита. Соликамск, 1999 г. 208 с.).
В соответствии с существующей технологией значительная часть отходов магниевого производства в настоящее время практически не перерабатывается, не утилизируется и без какой-либо предварительной подготовки вывозится на общезаводскую свалку предприятия. Это приводит к загрязнению окружающей среды, засолению почв, грунтовых и подземных
вод. С другой стороны с отходами магниевого производства теряется значительное количество ценных компонентов - хлоридов магния, калия, в связи с чем, эти отходы целесообразно рассматривать как перспективное и потенциальное сырье для производства редких товарных продуктов.
Известен «Участок для переработки хлоридных отходов магниевого производства» (Патент РФ на ПМ №46448 по заявке №2005107225/22 с приор. от 15.03.2005 г. Зарег. и опубл. 10.07.2005. Бюл. №19, МПК B22D 11/06). Известный «Участок для переработки хлоридных отходов магниевого производства» включает в себя (рис.1) подогреваемый газовыми горелками (2) бункер-дозатор отходов магниевого производства (1), узел подачи расплава (3), кристаллизатор-гранулятор (4), нож для снятия кристаллизата (5), ленточный конвейер (6), бункер-сборник гранулированного продукта (1), электродвигатель и водоотводящую сливную трубу.
Известное техническое решение - полезная модель «Участок для переработки хлоридных отходов магниевого производства» работает следующим образом. Исходный отработанный солевой расплав, например хлоридные отходы магниевого производства (отработанный расплав процесса электролиза магния из карналлита, шламы карналлитовых хлораторов и т.д.) загружают в бункер-дозатор (1), подогреваемый газовыми горелками (2) и через узел подачи расплава (3) сливают при включенном электродвигателе на поверхность кристаллизатора-гранулятора (4), одновременно по водоподводящей трубе под напором через распределитель воды закачивают воду для охлаждения внутренней поверхности барабана. Охлаждающая вода орошает внутреннюю поверхность барабана и охлаждает ее. Нагретая вода стекает по внутренней поверхности барабана и через сливную трубу из нижней зоны барабана, охлаждается и затем вновь используется для охлаждения. Отработанный солевой расплав, охлаждаясь на внешней поверхности барабана, кристаллизуется, снимается ножом (5) в форме гранул трапецеидальной
формы, подается на ленточный конвейер (6) и транспортируется в бункер-сборник гранулированного продукта.
Известное техническое решение обеспечивает устойчивую и непрерывную работу участка и получение из отходов магниевого производства товарных продуктов - противогололедных препаратов и/или комплексных минеральных удобрений.
Недостатком данного известного технического решения является отсутствие в составе «Участка для переработки хлоридных отходов магниевого производства» необходимого оборудования для переработки пыли печей кипящего слоя - первой стадии обезвоживания карналлита некондиционного расплава хлорида магния процесса магниетермического получения титановой губки. Отсутствует также оборудование для утилизации жидких хлоридных отходов магниевого производства - суспензии - раствора, образующегося при очистке отходящих газов от хлора и хлороводорода поглотительными жидкостями - известковым или магнезиальным молоком.
Этими же недостатками обладает и другое известное техническое решение - «Технологический передел для утилизации солевых отходов магниевого производства» (Патент РФ на ПМ №46957 по заявке №2005110196/22 с приор, от 07.04.2005. Зарег. и опубл. 10.08.2005. Бюл. №22. МПК7 В22D 11/06), включающий (рис.2) бункер-дозатор сыпучих материалов (1), бункер-дозатор солевых добавок (2), бункер-дозатор отходов магниевого производства (3), подогреваемый газовыми горелками (4), смеситель (5), узел подачи расплава (6), кристаллизатор-гранулятор (7), устройство съема гранулята (8), ленточный конвейер (9), емкость-сборник гранулята (10), взаимносопряженные запорно-регулирующие устройства (11), подающий (12) и отводящий (13) насосы, циркуляционный бак (14).
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является известное техническое решение, предусматривающее использование
производственного технологического оборудования для переработки и утилизации отходов магниевого производства, описанное в известном «Способе переработки солевых отходов магниевого производства» (А.с. СССР №1114670 по заявке №3501861/23-26 с приор, от 15.10.1982. Зарег. 22.05.1984. Опубл. 23.09.1984. Бюл. №35. МПК С05D 5/00) - принято за ПРОТОТИП.
Техническое решение по прототипу предусматривает использование следующего основного технологического оборудования: установку для дробления хлоридных отходов магниевого производства, реактор выщелачивания шламов карналлитовых хлораторов, емкость для смешения и перемешивания различных отходов магниевого производства -отработанного электролита магниевых электролизеров и водной суспензии (пульпы) шламов карналлитовых хлораторов, гранулятор, например экструдер, сушильную камеру и классификатор.
Известное техническое решение - прототип обеспечивает утилизацию отработанного электролита магниевых электролизеров и шламов карналлитовых хлораторов с получением высококачественных комплексных минеральных удобрений.
Недостатком известного технического решения по прототипу является отсутствие в составе «Участка для переработки хлоридных отходов магниевого производства» необходимого оборудования для утилизации пыли печей кипящего слоя, некондиционного (загрязненного примесями) расплава MgCl2 и жидких отходов - пульпы, суспензии, образующейся при очистке отходящих газов от хлора и/или хлороводорода. Указанные недостатки известного технического решения существенно ограничивают возможность его реализации, в связи с чем, известное техническое решение - по прототипу и технические решения - аналоги следует рассматривать как «запасные» варианты переработки и утилизации отходов магниевого производства.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка производственного «Участка», обеспечивающего утилизацию практически всех твердых, жидких и пылеобразных отходов магниевого производства, а также отходов и промпродуктов сопутствующих производств.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого технического решения заключается в получении из неутилизируемых отходов производства остродефицитного товарного продукта - синтетического карналлита, пригодного по всем своим свойствам и химическому составу для электролитического получения магния.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной моделью - «Производственным участком для утилизации хлоридных отходов магниевого производства с получением товарных продуктов», включающим установку дробления хлоридных отходов (1), реактор выщелачивания шламов карналлитовых хлораторов (2), емкость для смешения отходов (3). Новым в предлагаемом техническом решении является то, что установка дробления хлоридных отходов (1) имеет технологические соединения с бункерами-дозаторами (4-1) и (4-2), выход из которых направлен в реактор выщелачивания отработанного электролита магниевых электролизеров (5) и в реактор выщелачивания шламов карналлитовых хлораторов (2), патрубки нижнего слива хлоридной суспензии из реакторов выщелачивания (2) и (5) имеют соединения с патрубками, установленными на крышке емкости для смешения отходов (3), оборудованной перемешивающим устройством, на крышке этой емкости имеются люки (6-1) и (6-2) на которых установлены загрузочные конусы (7-1) и (7-2) в которые направлены выходы из бункеров-дозаторов карналлитовой пыли процесса обезвоживания исходного карналлитового сырья в печи кипящего слоя (8-1) и измельченного расплава хлорида магния процесса магниетермического получения титановой губки (8-2), емкость для смешения отходов (3) имеет соединение с расходно-накопительным баком (9) суспензии - раствора хлорида магния,
образующегося при очистке отходящих газов от хлора и хлороводорода магнезиальным молоком на основе магнийсодержащих оксидных материалов, на крышке емкости для смешения отходов имеется патрубок, соединяющий эту емкость с баком-дозатором (10) и баком с мешалкой для приготовления раствора высокомолекулярного флокулянта (11), патрубок нижнего слива из емкости для смешения отходов направлен через насос (12) на фильтр-пресс (13), подсоединенный к линии раздачи свежей воды (14), выход промытого осадка из корыта (15) фильтр-пресса (13) через разгрузочное устройство (16) направлен в транспортируемый бункер (17), а выход очищенного от твердой фазы раствора хлоридов магния и калия из фильтр-пресса (13) направлен в сборно-расходную емкость (18), имеющую соединения с последовательно установленными выпарной установкой (19), печью кипящего слоя (20) и карналлитовым хлоратором (21).
РЕАЛИЗАЦИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Разработанное техническое решение - «Производственный участок для утилизации хлоридных отходов магниевого производства» работает и эксплуатируется следующим образом.
Исходные отходы магниевого производства - отработанный электролит магниевых электролизеров и шламы карналлитовых хлораторов сливают в «короба», вывозят на площадки для охлаждения, после чего эти отходы направляют на установку дробления (1). Из дробилки (1) дробленные шламы карналлитовых хлораторов загружают в бункер-дозатор (4-1), а дробленный отработанный электролит магниевых электролизеров загружают в бункер-дозатор (4-2). Из этих бункеров дробленные хлоридные отходы поступают соответственно в реакторы с мешалками (2) и (5) для выщелачивания шламов карналлитовых хлораторов и отработанного электролита магниевых электролизеров. Образующуюся в реакторах (2) и (5) суспензию (пульпу) сливают самотеком (или закачивают насосом) в емкость
(3) с мешалкой для смешения различных отходов магниевого производства. В эту же емкость (3) через люки (6-1) и (6-2) и загрузочные конусы (7-1) и (7-2) загружают из бункеров-дозаторов (8-1) карналлитовую пыль процесса обезвоживания исходного карналлитового сырья в печах кипящего слоя (21). Из бункера-дозатора (8-2) в реактор (3) при включенной мешалке загружают некондиционные - загрязненные примесями тяжелых металлов расплав хлорида магния процесса магниетермического получения металлического титана. В емкость смешения (3) подают также жидкие отходы магниевого производства - из расходно-накопительного бака (9) в емкость (3) направляют суспензию/раствор хлорида магния, образующуюся при очистке отходящих газов от хлора и хлороводорода магнезиальным молоком на основе магнийсодержащих оксидных материалов (например, на основе отходов асбестового производства - серпентинита, отходов процесса переработки магнезита и/или брусита и т.п.), суспензии, содержащие MgCl2 образующиеся в магниевом и титаномагниевом производстве при очистке газов сантехнического отсоса, отходящих газов печей кипящего слоя, отходящих газов магниевых электролизеров, отходящих газов солевых, карналлитовых и титановых хлораторов.
После растворения в емкость (3) солевой фазы - карналлитовой пыли и расплава хлорида магния хлоридную суспензию обрабатывают - из бака-дозатора (10) высокомолекулярным флокулянтом, например разбавленным (0,1-0,2%) раствором полиакриламида, выдерживают 0,5-2 часа и закачивают насосом (12) на фильтр-пресс (13). Твердую фазу - водонерастворимый остаток отделяют от маточного раствора - растворы MgCl2+KCl (с примесями NaCl) промывают на фильтре (13) водой - из линии «раздачи» воды, промводы направляют в емкость (3) смешения различных отходов магниевого производства. Остаток выгружают с рам-фильтр-пресса (13) в корыто (14) фильтр-пресса и через разгрузочное устройство (16) выгружают в транспортируемый бункер (17) и направляют на получение различных строительных изделий и материалов. Маточный раствор (MgCl2+KCl и
примеси NaCl) с фильтр-пресса собирают в сборно-расходную емкость (18), откуда этот раствор поступает на выпарную установку (19), затем в сборник синтетического карналлитового сырья (20), печь кипящего слоя (21) и для окончательного обезвоживания - в карналлитовый хлоратор (22), из которого расплавленный карналлит поступает на электролитическое производство магния. Образующиеся при этом отходы производства - пыль печей кипящего слоя, шламы карналлитовых хлораторов, отработанный электролит магниевых электролизеров, магнезиальную суспензию с газоочистки направляют в емкость (3) для последующей переработки и утилизации.
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ УЧАСТОК ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ХЛОРИДНЫХ ОТХОДОВ МАГНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА С ПОЛУЧЕНИЕМ ТОВАРНЫХ ПРОДУКТОВ
1. установка дробления хлоридных отходов магниевого производства;.
2. реактор выщелачивания шламов карналлитовых хлораторов;
3. емкость с мешалкой для смешения различных хлоридных отходов магниевого производства;
4-1. бункер-дозатор шламов карналлитовых хлораторов;
4-2. бункер-дозатор отработанного электролита магниевых электролизеров;
5. реактор выщелачивания отработанного электролита магниевых электролизеров;
6-1; 6-2. люки на крышке емкости (3) для смешения различных хлоридных отходов;
7-1; 7-2. загрузочные конусы;
8-1. бункер-дозатор карналлитовой пыли процесса обезвоживания исходного карналлитового сырья в печи кипящего слоя;
8-2. бункер-дозатор измельченного расплава хлорида магния процесса магниетермического получения титановой губки: Mg+TiCl4=Ti+MgCl 2; (периодически-частично расплав MgCl2 выводится из технологического цикла в связи с загрязнением примесями тяжелых металлов со стенок оборудования);
9. расходно-накопительный бак суспензии - раствора хлорида магния, образующегося при очистке отходящих газов от хлора (Сl2) и хлороводорода (НСl) магнезиальным молоком на основе магнийсодержащих оксидных материалов;
10. бак-дозатор раствора высокомолекулярного флокулянта (например, полиакриламида, праестола и т.п.);
11. бак с мешалкой для приготовления раствора высокомолекулярного флокулянта;
12. насос;
13. фильтр-пресс;
14. линия «раздачи» свежей воды;
15. корыто фильтр-пресса;
16. разгрузочное устройство корыта фильтр-пресса;
17. транспортируемый бункер;
18. сборно-расходная емкость фильтратов после фильтр-пресса:
растворов хлоридов магния и калия с примесями NaCl;
19. выпарная установка;
20. сборник синтетического карналлита (MgCl2KCl6H2O)
21. печь кипящего слоя;
22. карналлитовый хлоратор.
Производственный участок для утилизации хлоридных отходов магниевого производства с получением товарных продуктов, включающий установку дробления хлоридных отходов, реактор выщелачивания шламов карналлитовых хлораторов, емкость для смешения отходов, отличающийся тем, что установка дробления хлоридных отходов имеет технологические соединения с бункерами-дозаторами, выход из которых направлен в реактор выщелачивания отработанного электролита магниевых электролизеров и в реактор выщелачивания шламов карналлитовых хлораторов, патрубки нижнего слива хлоридной суспензии из реакторов выщелачивания имеют соединения с патрубками, установленными на крышке емкости для смешения отходов, оборудованной перемешивающим устройством, на крышке этой емкости имеются люки, на которых установлены загрузочные конусы, в которые направлены выходы из бункеров-дозаторов карналлитовой пыли процесса обезвоживания исходного карналлитового сырья в печи кипящего слоя и измельченного расплава хлорида магния процесса магниетермического получения титановой губки, емкость для смешения отходов имеет соединение с расходно-накопительным баком суспензии - раствора хлорида магния, образующегося при очистке отходящих газов от хлора и хлороводорода магнезиальным молоком на основе магнийсодержащих оксидных материалов, на крышке емкости для смешения отходов имеется патрубок, соединяющий эту емкость с баком-дозатором и баком с мешалкой для приготовления раствора высокомолекулярного флокулянта, патрубок нижнего слива из емкости для смешения отходов направлен через насос на фильтр-пресс, подсоединенный к линии раздачи свежей воды, выход промытого осадка из корыта фильтр-пресса через разгрузочное устройство направлен в транспортируемый бункер, а выход очищенного от твердой фазы раствора хлоридов магния и калия из фильтр-пресса направлен в сборно-расходную емкость, имеющую соединения с последовательно установленными выпарной установкой, сборником синтетического карналлита, печью кипящего слоя и карналлитовым хлоратором.
