Способ тепловой обработки спекающихся материалов

 

1. СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ СПЕКАЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ, например. хлррмагниевого сырья, в кипящем слое с приготовлением греющих газов и охлаждением газораспределительной рещетки, отличающийся тем, что, с целью сокращений энергетических затрат и повышения производительности процесса за счет предот вращения спекания материала 6 кипящем Слое, охлаждение газораспределительной решетки осуществляют до разности температур грейщих газов и поверхности 4 еп1етки, соприкасающейся со слоем, в переделах 170-500 С, поддерживая разнос ь температур этой поверхности и слоя не быме . 2. Способ ПОП.1, отличаю (Л щийся тем, что при тейлювой обработке хлормагниейбго сырья, содержащего хлористый магний частично или полностью в виде раствора ипи бишофита , на охлаждение решетки подают 35-100% всего воздуха, расходуемого сх на приготовление греющих газов. 4 СО 00 о:

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 С 25 С 3 04 С 0 F 5 34.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2804829/22-02 . :: . хлормагниевого сырья, в кипящем (22) 30.07.79 слое с приготовлением греющих газов (46) 30.07.85. Бюл. N- 28 . : : и охлаждением газораспределйтельной (72) И,Л.Резников, Г.А.Кайм, Ю.АЛа- решетки, отличающийся кисов, А.А.Рымкевич, Е.А.Малиновская, тем, что,"С целью сокращенйя энерБ,И,Ельцов, Ф.В.Леханов и Э.Ф.Михайлов гетйческих затрат и повышения произ(71) Всесоюзный научно-исследователь" водительности процесса за счет предот ский и проектный институт алюмийие" . вращения спекания материала в кипявой,- магниевой и,электродной промь(ш- щем слое, охлаждение газораспределиленности тельной решетки осуществляют до раз(53) 661.8461669.721.372(088.8) . ности температ1ф грейщих газов и (56) 1. Иванов А.И. и др. ПроизвоД": .::: йоверхности фешетки, соприкасающейся .ство магния электролизом. И., Метал" :. Со слоем, в йре4елах 170-500 С, подлургиздат, 1962, с. 67-73, 87c : :держивая разность температур этой

2. Авторское свидетельство СССР : поверхности и слоя не"выше 100 (:. Я

В 268396, кл. С 25 С 3/04, 1969. ::.. 2, Способ йо и" 1, о т л и ч а ю3. Авторское свидетельство СССР. ;. шийся тем, что при тепловой об9 218135, кл. С 25 С 3/04, 1967. ;; .: работке хлормагйиевого сьфья, содер4. Авторское свидетельство СССР жащего хлористйй магйий частично или по заявке Ф 2170534/02, :::-:-: полностью в вице раствора или бишофи- Я кл. С 25 С 3/04, 1975 (прототип). та, йа охлйкфение решетки подают

I (54)(57) 1. СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТ- : 35-100Х всего воздуха, расходуемого КИ СПЕКАЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ, например, на йриготоМение греющих газов.

386

1 784

Изобретение относится к термообработке порошкообразных материалов в цветной металлургии и химической промышленности, в частности, к обезвоживанию.хлормагниевого сырья, ис- 5 пользуемого при электролитическом получении магния, — хлормагниевых растворов, бишофита, а также их смесей с карналлитом.

Известны способы обезвоживания 10 карналлита, бишофита и растворов хлористого магния в кипящем слое 11.

Известен способ обезвоживания бишофита и растворов хлористого магния- в кипящем слое, согласно которому для предотвращения спекания образующихся гранул вводят соли жирных аминов 12);

Испытания указанного способа показали, что этот способ дает возмож- р0 ность уменьшить комкование материала, но не позволяет существенно повысить температуру газов под решеткой и поднять за счет этого тепловой КПД и производительность аппарата. Кроме 25 того, амины не разлагаются полностью при дальнейшей переработке, что приводит к нежелательным осложнениям на последующих стадиях процесса получения магния из хлармагниевого сырья.

Известен способ обезвоживания хлор. магниевых растворов в аппаратах распылительно-кипящего слоя РКСГ (3 g.

Однако после опытно-промышленных 35 испытаний работа над этим способом прекращена, так как из-за комкования материала и зарастания аппарата не удалось обеспечить его непрерывную работу даже в течение нескольких ча- 40 сов.

Известен способ тепловой обработ/ ки спекающихся материалов, например, хлормагниевого сырья, в кипящем слое с приготовлением греющих газов 45 и охлаждением газораспределительной решетки (4 .

При обезвоживании растворов хлористого магния, а также смеси карналлита и бишофита или смеси карналлита со значительным количеством маточного раствора не удается без комкования материала и подплавления решетки существенно поднять температуру греющих газов из-за недостаточно- 55 го охлаждения решетки при подаче в нее 5-ЗОЖ воздуха, .т.е. способ не позволяет осуществить повышение производительности печи и снижение -удельного расхода топлива, Указанный недостаток связан с понижением до 83 С температуры начала термических превращений сырья, содержащего помимо карналлита хлормагниевые растворы и бишофит, по сравнению с температурой плавления собственно карналлита в своей кристаллизационной воде.

Цель изобретения — сокращение энергетических затрат и повышение производительности процесса за счет предотвращения спекания при термообработке материалов в кипящем слое.

Поставленная цель достигается тем, что охлаждение газораспределительной решетки осуществляют до разности температур греющих газов и поверхности решетки, соприкасающейся со слоем, в пределах I 70-500 С, при этом разность температур этой поверхности и слоя не превышает 100 С.

При тепловой обработке хлормагниевого сырья, содержащего хлористый магний частично или полностью в виде раствора или бишофита, поставленная цель достигается, если

35-100Х всего воздуха,.расходуемого на приготовление греющих газов, пред варительно подают на охлаждение решетки.

Сущность способа заключается в следующем.

Исходный материал направляют на тепловую обработку в аппарат кипящего слоя, оснащенный охлаждаемой газораспределительной решеткой и устройствами для приготовления греющих газов. Последовательно проходя температурные зоны печи от загрузки к выгрузке, материал обезвоживается за счет подачи высокотемпературных греющих газов под газораспределительную решетку.

Для предотвращения спекания материала в кипящем слое при повышении температуры греющих газов охлаящение решетки каким-либо хладагентом, например, воздухом, раСходуемым на приготовление греющих газов, осуществляют до разности температур греющих газов и поверхности решетки, соприкасающейся со слоем, в пределах

170-500 С, при этом разность температур этой поверхности и слоя не превышает 100 С. Уменьшение разности температур о ниже 170 С, как показали испытания

784386

Испытания проводили в периодическом и непрерывном режимах обезвоживания при последовательном повышении температуры греющих газов от 400 до 650оС.

Исходный материал загружали в печь кипящего слоя. Кипение слоя осуществляли за счет подачи высокотемпературных греющих газов под решетку, охлаждаемую воздухом, который поступал на приготовление греющих газов.

Заплавление слоя и решетки при . повышении температуры греющих газов определяли по возрастанию гидравлического сопротивления аппарата. При приводит при увеличении температуры греющих газов свыше достигнутых параметров по известным способам к перегреву решетки, спеканию материала на ней и прекращению процесса. 5

Увеличение разности температур выше 500 С приводит к увеличению расхода хладагента на охлаждение решетки и повышению расхода топлива, связанного с потерями тепла с нагретым 10 хладагентом.

При использовании в качестве хладагента для охлаждения решетки воздуха количество последнего, необходимое при увеличении разности темпео ратур выше 500 С, значительно превышает расход воздуха, поступающего на приготовление греющих газов. В результате часть нагретого воздуха сбрасывается вне печи, что приводит 20 к повышению расхода топлива на процесс.

Поддержание разности температур между температурами греющих газов и поверхности решетки, соприкасающейся со слоем, в пределах 170-500 С является необходимым условием для осуществления предлагаемого способа тепловой обработки, но недостаточным.

Особое значение имеет поддержание разности температур, слоя и решетки.

Указанная разность должна бить минимальна и не превышать 100 С. Верхний предел этой разности температур определяет начало оплавления материа35 ла на нагретой решетке..

Проверка предлагаемого способа производилась на опытной печи КС

БТМК с круглой газораспределительной решеткой, выполненной в виде кессона, куда подавался воздух на охлаждение. работе опытной печи максимальное количество воздуха, подаваемого на охлаждение, составляло до 80Х от всего воздуха, расходуемого на процесс. Температуру слоя поддерживали в пределах 130-190 С, имитируя процесс обезвоживания в различных камерах печи КС. Заплавлений решетки не было, несмотря на повышенную по сравнению с промышленными печами температуру газов, подаваемых в слой,Пример 1. В печь КС непрерывно загружают карналлит, содержащий кристаллы бишофита и маточный раствор. Доля бишофита в сырье составляет 15Х.

На охлаждение кессонной газораспределителъной решетки подают 35Х от всего воздуха, используемого при обезвоживании для горения топлива и смешения с топочными газами. Нагретый в решетке воздух подают в смесительную камеру топки для разбавления топочных газов. При этом под решетку последовательно подают гази с температурой 380, 430 и 470 С.

Температура в слое в первом случае составляет 130 С, а температура решетки 200 С. Для последнего случая температуры слоя и решетки составляют, соответственно, 205 и 300 С.

В результате тепловой КПД печи возрос с 51,4 до 57Х, производи- . тельность печи при этом увеличилась, а удельный расход топлива уменьшился на 10Х.

Пример 2. Пример 2 отличается от примера 1 только увеличением до 50Х доли воздуха, подаваемого на охлаждение решетки. При этом температуру греющих газов увеличили до

450 С в первом случае и до 500 С в последнем. Тепловой КПД за счет этого увеличился до 63,8Х, а удельный расход топлива уменьшился на

25Х.

Пример 3. Пример 3 отличается от примера 1 увеличением до

80Х доли воздуха, подаваемого на охлаждение решетки. При этом температуры газов под решеткой увеличили до 500 С в первом случае и до

600 С в последнем случае. Температура слоя и температура решетки были при этом одинаковыми: тепловой КПД возрос п и этом до 68,5 . Производительность процесса по сравнению с

784386

+ Параметры и показатели известных и предлагаемого способов обезвоживания

Известные способы обезвоживания

Наименование параметра или показателя карнал- карналлита лита смеси карнал лита и бишофита

1 2 по прототипу

Температура газов, подаваемых в слой из газораспределительных камер под решеткой, С

400- 450- 300450 500 400

380- 450470 500

500- 450- 400600 650 600

200- 180- 160300 250 225

350- 350- 280-

425 420, 365

180- 140230 21

Температура решетки, С

Температура слоя, С

130- 180- 130205 205 205

130- 130- 130205 205 205

130- 120205 205

Разность температур: газы — решетка, С 50- 100- 20- 180- 27025 80 35 170 250

340- 270- 260

375 420 330

30- 50- 2020 25 10 решетка — слой, С 220- 220- 150- . 70- 50220 215 140 95 45

Доля воздуха, поступающего на охлаждение решетки, от общего расхода воздуха на.процесс,% 0

30 0 известным способом без охлаждения решетки возросла на 33%.

Пример 4. Пример 4 отличается от примера 2 проведением процесса в печи КС с газораспределительной решеткой, где колпачки заменены на несколько уголков, каждый из которых перекрывает сверху группу отверстий в решетке, расположенных по одной прямой. Греющие газы поступают при этом в слой через горизонтальные зазоры между краями уголка и поверхностью решетки. Сам уголок полый и, как и решетка, охлаждается воздухом. Температура греющего газа была увеличена до 650 С. Тепловой КПД, удельный расход топлива и производительность печи были аналогичны, как в примере 3, но при уменьшении с 80 до 50% доли воздуха, подаваемого на охлаждение.

Пример 5. Этот пример относится к случаю, когда в печь КС возвращают на переработку растворы газоочистки. Карналлитовая пыль, не уловленная в циклонах печей КС, поглощается в скрубберах, орошаемых

10 рециркулирующим щелоком. Затем этот щелок подается в кипящий слой, где происходит его обезвоживание. Состав готового продукта аналогичен получаемому в прймерах 1-4.

iS Поскольку при обезвоживании растворов комкование материалов и оплав ление наиболее опасны, то процесс ведут при подаче в решетку на охлаждение максимального количества

2о воздуха (100%).

Примеры осуществления предлагаемого способа

35 50 80 50 100

784386

Продолжение таблицы — Ф»

Наименование парам или показателя осуществления предлагаемого cnocoda

110 102 125

113 101 93

93 150

72 65 60

Удельный расход электроэнергии, кВт/ч/т

75 70 80

60 96

П р и м е ч а н и е: Во всех случаях нижний предел интервала температур относится, соответственно, к температурам газов, решетки и слоя первой камеры; верхний — к тем же параметрам последней камеры.

Редактор С.Титова

Заказ 4519/6: Тираж 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Производительность печи, т/сут

Удельный расход природйого газа (8200 ккал/м /м /т) 280 300 240 275 310 330 330 170

Техред Л.Мартяшова Корректор В.Синицкая