CS234035B2 - Method of sintered magnesia production - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby slinuté magnézie z kysličníku horečnatého, vznikajícího pyrolýzou solanky chloridu hořečnatého připravené rozpuštěním hořečňatých surovin v kyselině chlorovodíkové a následným zpracováním vysrážením a oddělením nečistot, které se nacházejí ve rmutu chloridu hořečnatého vzniklého při rozpouštění, přičemž se ke rmutu popřípadě přidává látka uvolňující síranové ionty к vysrážení a oddělení vápníku v podobě síranu vápenatého.

Vychází-li se při výrobě slinuté magnézie s co nejmenším obsahem nečistot z kysličníku hořačnatého vyrobeného pyrolýzou solanky chloridu hořečnatého, vzniká při slinování odpadní plyn, obsahující chlorovodík a kysličník siřičitý jakož i popřípadě kysličník sírový, které by při bezprostředním vypuštění do atmosféry vyvolaly nežádoucí popřípadě nepřípustné znečištění životního prostředí. Část kysličníku siřičitého přitom pochází z topení nutného pro slinování, zatímco ostatní pochází z rozkladu nečistot, které se dostaly do slinovaného kysličníku hořečnatého během jeho přípravy.

Bylo již navrženo vypírat odpadní plyny, které vznikají při slinování magnezitového materiálu, tedy materiálu sestávajícího z přírodního uhličitanu hořečnatého, a které obsahují obvykle*kromě prachu kysličníku hořečnatého sloučeniny síry, jež pocházejí částečně z vytápění slinovací pece a částečně z pojivá, vodou, přičemž se kysličník hořečnatý suspenduje ve vodě a reaguje se sloučeninami síry přítomnými v odpadním plynu, takže se z něho odstraní. Přitom je zapotřebí provádět toto vypírání v několika stupních, aby se ze sloučenin síry obsažených v odplynu vyrobila látka použitelná v magnezitové technice, totiž síran hořečnatý, a tím zabránit pouhému převedení problému týkajícího se odpadního plynu na problém odpadních vod nebo skládky.

Použití tohoto vypírání odpadních plynů při způsobu slinování kysličníku hořečnatého by za předpokladu dostatečného čištění odpadních plynů poskytovalo vypírací vodu, v níž se vyskytují chlorovodík a sloučeniny síry ve velmi zředěné podobě, takže jejich recyklace by měla za následek nehospodárně vysoké náklady na energii.

Cílem vynálezu je tedy poskytnout způsob čištění odpadního plynu vznikajícího při slinování kysličníku hořečnatého, získaného výše uvedeným způsobem, jímž by bylo možné v jednoduchém zařízení a energeticky příznivým postupem odstranit za účelem ochrany životního prostředí škodlivá podíly z odpadního plynu a užitečné je recyklovat.

Výše uvedené nedostatky nená způsob podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se odpadní plyn ze slinovací pece před odvedením do atmosféry podrobí vypírání rmutera chloridu hořečnatého, který se odebírá ze rmutu sloužícího к přípravě solanky chloridu hořečnatého, a takto použitý vypírací rmut se opět vrací do rmutu chloridu hořečnatého sloužícího к přípravě solanky chloridu hořečnatého.

Výhodně se к vypírání odpadního plynu použije rmutu chloridu hořečnatého obsahujícího suspendovaný hydroxid železítý a to vzhledem к žádoucí konverzi kysličníku siřičitého, absorbovaného z odpadního plynu do vypírací kapaliny, na kysličník sírový, z něhož vznikají ve rmutu chloridu hořečnatého síranové ionty, jimiž se vysrážejí obvykle nežádoucí ionty vápníku. Pokud rmut chloridu hořečnatého neobsahuje již dostatečně vysoký podíl hydroxidu železitého z výchozího materiálu rozkládaného kyselinou chlorovodíkovou, jak tomu většinou bývá, může se к výchozímu materiálu nebo rmutu chloridu hořečnatého přidat příslušné množství železa nebo vhodné sloučeniny železa.

Zjistilo se, Že je obvzlášt výhodné použít pro vypírání rmut chloridu hořečnatého s obsahem 10 až 70 g/litr čerstvě sraženého hydroxidu železitého. К tomu je třeba poznamenat, že čerstvě sražený hydroxid železitý podporuje oxidaci kysličníku siřičitého na kysličník sírový.

Jednoduše se · způsob pode vynálezu - za dosažení dobré účinnosti vypírky - provádí tak, že se · k praní odplyou použije rmut chloridu hořečnatého, v němž jsou ještě obsaženy nečistoty a k němuž byla předtím přidána látka, snižující kyselost rmutu, pro úpravu hodnoty pH příznivé pro vysrážení nečistot.

Obbzláší jednoduchý a vz^l^ť^c^ť^m к zařízení vý^hodný ^postu^p, jím^ž se dosátoe ^příznivého průběhu procesu s hlediska okamžiku vnášení látek, získaných zpět z odpadního plynu, do přípravy solanky· chloridu hořečnatého·, vznikne, jestliže se rmut chloridu hořečnatého, sloužící k vypírání odpadního plynu, odebírá z nádrže pro srážení nečistot a po pouužtí se opět do této nádrže vrací. *

Pro přivedení kyslíku nutného k oxidaci se do rmutu chloridu hořačnatého určeného pro vypírání odpadního plynu vhání výhodně vzduch. Mlže se však též přivádět vzduch do již použitého vypíracího rmutu popřípadě do rmutu chloridu hořečnatého, sloužícího k přípravě solanky chloridu hořečnatého, k níž se pouuitý vypírací rmut přidává.

Dle je pro srážení nečistot obsažených ve rmutu chloridu hořečnatého a pro co nejdokoodejší vypírání odpadního plynu příznivé, jestliže se pH rmutu chloridu hořačnatého určeného k vypírání odpadního plynu upraví na hodnotu 3,5 až 7.

Výhodou způsobu podle vynálezu je, že se škodiviny odpadního plynu vyperou jednoduchým je^dnoítu^I^í^c^iý^m postupem a bez odpadního vodního bdcstu a potřeby ddšího zpracování nebo meziskladování se přivedou zpšt do procesu, přičemž tato recyklace zlepšuje látkovou bilanci úprcvárenského postupu a současně umožňuje přestupem tepla do vypírací kapdiny šetřit energii, kterou by bylo třeba přivádět při procesu úpravy popřípadě při tepelném rozkladu solanky chloridu hořečnatého .

Rmut chloridu hořečnatého, pouuitý píři způsobu pode vynálezu jako prací kapdina, je silně pufrován v něm obsaženými látkami, zejména kysličníkem hořečnatým a hydroxidem hořečnatým, takže se jeho hodnota pH absorpci chlorovodíku, kysličníku siřičitého a kysličníku sírového téměř nemění, čímž je možné odoučit chlorovodík a kysličníky síry pouze v jediném vypíracím stupni.

Stykem s horkými plyny ze slinovací pece se ze rmutu chloridu hořečnatého, sloužícího jako prací kapdina, odpaří voda a tím se získá solanka s vyšší z čehož vyplývá úspora energie při pyrolýze solanky. Současně to má za následek zvýšení kapacity zařízení sloužícího pro pyrolýzu solanky chloridu hořečnatého.

Odpadlí plyn ze slinovecí pece, který se má proprat, se mlže před vypírkou odpprššt. se však nemusí provádět, protože pračka, sloužící podle vynálezu k vypírání chlorovodíku c kysličníků síry, působí současně jako odprašovací zařízení. Vypraný prach pak slouží jako srážedo železa a podobných nečistot ve výchozím maCteiálu, takže tímto mokrým odprašováním lze též dosáhnout úspor na přidávaných srážedech.

VynOlez je dále objasněn s odkazy na připojený výkres, který 8ChаmаCicíy znázorňuje zařízení, určené k provádění způsobu podle vynálezu.

Zea-ízení, znázorněné na výkresu, sestává z první srážecí nádrže j_, kterou lze plnit potrubím J kyselinou chlorovodíkovou, a z prvního dávkovacího zařízení 2 pro plnění rozmělněným výchozím hořečnatým maCeriálem, například surovým meagozitem nebo surovým hadcem. Výhozí maCteiál se přitom rozloží kyselinou chlorovodíkovou, přičemž rozklad, započatý v první srážecí nádrži j., pokračuje ve dvou dalších nádržích · c 2 a v nich prakticky končí. Nádrže £ c 2 jsou vybaveny stejně jako první srážecí nádrž · míchcdem. Z nádrže 2 přichází takto vzniklý rmut chLoridu hořečnatého do ddší nádrže 6, na níž se nachází druhé dávkovači zřízení 2 pro přidávání srážedc. Dile je tato nádrž 6 vybavena míchcdlem c potrubím 8 pro zavádění stlačeného vzduchu do rmutu chloridu hořečnatého occházzjícího se v nádrži 6. Spojová234035 cím potrubím přichází rmut chloridu hořačnatého z nádrže 6 do nádrže 11. která je rovněž opatřena míchadlem a přívodem 12 vzduchu, · a v níž srážecí reakce pokračuje· Z nádrže 11 se rmut dopravuje čerpadlem a potrubím 13 do filtru 14, kde se oddUÍ nečistoty, vysrážené v nádržích 6 a 11 · přídavkem srážedla. Z filtru 14 proudí solanka chloridu hořečnatého potrubím 15 do výměníku 16 tepla, vytvořeného jako pračka plynu. Koncentrovaná solanka chloridu horečnatého, odtékajjczí z výměníku 16 tepla, se může v případě potřeby zbavit iontů vápníku, přídavkera síranových iontů (například přídavkem síranu hořečnatého)·v separační stanici £0, jak je to popsáno v rakouském patentu č. 347 403. V případě, že nejsou ionty vápníku přítomné, mohou se ve stejné srážecí a separační stanici 40 vysrážet a odstranit nežádoucí síranové ionty přídavkem iontů vápníku (například ve formě chloridu vápenatého) ve formě síranu vápenatého.

Potrubím 12 se vyčištěná, koncentrovaná solanka chloridu hořečnatého čerpá do pece 21 vytápěné·hořáky 22 a 23. ve které vzniká ze solanky pyrolýzou kysličník hořečnatý, který se vybírá na · spodní straně pece £1. Při pyrolýze vzniká kromě kysličníku hořečnatého též vodní pára · a chlorovodík, které odcházzeí spolu s odpadním plynem (spalinami) hořáků 22 a £3 z pece £1 potrubím ££. Odpadní plyny se zbaví v cyklonu 18 tuhých součástí a přichází nejdříve potrubím 20 do výměníku 16 tepla, vytvořeného jako pračka plynů, a odevzdá zde část svého tepelného obsahu jakož i zbytkový obsah prachu, sestávajícího z· kysličníku hořečnatého, solance chloridu hořečnatého. Po výměníku 16 proudí odpadní · plyn potrubím £6 a obsorpční kolonou £7. kde se z odpadního plynu vypere chlorovodík a vzniká kyselina chlorovodíková pro rozklad. TOkto vyčištěný odpadlí plyn odchází z absorpční kolony 37 potrubím 38 odpadního. plynu přes dmýchadlo 39 do komína 32« Kleina chlorovodíková vzniklá v absorpční koloně 37 sé vede potrubím % do první nádrže £. Do potrubí 2 se může popřípadě vřadit (nezkreslený) zásobník kyseliny chlorovodíkové.

Kysličník hořečnatý se z pece 21 dopravje dopravním zařízením 24 do zpracovací stanice 25 a tam se zhušťuje. Takto vzniklý mateerál, který může mít formu tvarovek, například briket, se pak dopravuje dopravníkem 26 do slinovací pece £2. vytápěné hořáky 28, 29. Ve výkrese je znázorněna jako příklad slinovací pece šachtová pec, může se však pouUít též rotační pec nebo jiné slinovací zařízení. Odpadní plyn ze slinovací pece 27 se po odprášení v cyklonu 30 vede potrubím 31 · do pračky 32 spalin, do které se přivádí jako·prací kapalina srážecí rmut z nádrže 6 potrubím £. PouUitý vypírací rmut se vede potrubím £0 opět zpět do nádrže 6,. Spaliny vyčištěné v pračce 32 spalin se vedou potrubím 33 přes diýýhadlo 34 do komína 35Příklad 1

Surový magnnezt s obsahem 36 % himotnoti MgO a 4 % hmoOtcoli FeO se rozloží kyselinou chlorovodíkovou. Dle uvedené údaje množství se vztahují vždy na prosazení za jednu provozní hodinu a na kontinuální proces. Do rmutu chloridu hořečnatého, ctcházzeícíáo se v první srážecí nádrži £ se vnáší rozdrcený m^nneztový ma^elá! rycch-ostí 1 349 kg/h a přidává kyselina chlorovodíková s obsahem · ^118,6 % hnotanoti HC1 v mc^ož^le^^ií 5 ³⁷⁷ kg.^¹. ^podl^e p^ří8^unu °et^ého oet;nceZeu a kyseliny chlorovodíkové se neustále odvádí rmut dále do následujících nádrží £, 5, kd^{e roz}kladná re^akce ^pokračuje. ^po u^končen:í rozklad se ve^de rmut s -teplotou ⁸⁰ °^C ^chlostí 6 000 kg.h¹ do ^drže 6. Zde se ke rmutu ^přid^áv^á к vysr^ení nečis-^ ¹¹⁸ kg.lT kausticky páleného oεα>nceZtu jako srážedla, čímž se ustaví pH na ·hodnotu 4. Obsah čerstvě ^lr^aí^ecéá^o hydroxidu ^lezi.télio ve sr^ecím rmutu činí ⁹ g·^{1 1} . ^u časně s^{e z 2} И m^.h“¹ OTá^^ho rmutu, ^který se uve^de v pra^čce ³² spb.nn ^do s o^ďptďní^m plynem ze slinovací pece 27. která je v tomto případě Šachtovou pecí, a vrací potrubím £0 ^opět ^zpět do rád?^ 6 o^athí ^pl^yn ze slinovací ^pece ²⁷ v mn^tvi 2 ²¹⁹ Nrn⁰.^{h 1 se} přito^m ochladí ze 200 °C v potrubí 31 na 65 °C v potrubí 33. Mcožívío tepla odebraného odpadnímu plynu ze šachtové pece se odpitfí ze rmutu chloridu hořečnatého, použitého pro praní odpadního ^ρ1^^ 300 kg.h' v^.. ^Obsah sličníš siřičitého v odoatoím. pl^ynu ze ^cMové pece se . sní^ z 12 kg.h^{-1 n}e 1 kg.h^-1 a obsah c^hloroiO^ďíku se z původním ²⁷ kg-^{h-1 p}raktic^ky vypere úp^ě. ^Vypi?^aná ^ooc0^íl^ttiϊ škodlivin, totiž ¹¹ kg.h^-1 kysličníku siřičité^, ^kter^é se ozí¹^ ^př^em^i^:í ^na 14 kg.h^-1 tysličdku l^írov^táo^, a ^{27 k}g.^h-1 c^áloгoio^díku se vrac^í s odt^ej^ím vypíracm rmutem potrubím 10 do nádrže 6 a tím do procesu. K oxidaci iontů Fe se zavádí do srážecích nádrží 6 a 11 v rovnoměrném proudu celkem 40 nAh¹ vzduchu, který se jemně rozptyluje míchadlem. Z Šachtové pece se odtahuje 542 kg.h’¹ magnézie.

Příklad 2

V tomto případě slouží jako hořečnatá surovina hadec, sestávající v podstatě z hydrosilikátu hořečnatého. Následující údaje množství se vztahují vždy na prosazení za jednu provozní hodinu a kontinuální pochod. Další popis výrobního pochodu se vztahuje na stejný výkres jako v příkladu 1. Protože obsah vápna v hadci je nepatrný, není separační stanice 40 zařazena do provozu.

Do první srážecí nádrže se vnáší hadec rychlostí 1 198 kg.h“¹ a kyselina chlorovodíková s obsahem 201 g.l¹ HC1 rychlostí 5 546 kg.h¹. Hadec má následující složení:

ztráta žíháním

Si°₂

Fe₂0₃

MgO

10.4 % hmotnosti

38,8 % hmotnosti

7,8 % hmotnosti

41.5 % hmotnosti zbytek..

1,5% hmotnosti

Rozklad hadce se yrovádí kontinuálně v nádržích 1> J a 2· Fřepad z nádrže 2 se vede v množství 6 394 kg.h“¹ do nádrže 6, kde se pH rozkladného rmutu ustaví na hodnotu 4 přidáním 102 kg.h“¹ kysličníku hořečnatého ve formě kausticky páleného magnezitu. Úplná neutralizace rozkladného rmutu a vysrážení iontů Fe, Mn, Al a Ni ve formě hydroxidů se provádí zaváděním vzduchu v míchané kaskádě, sestávající z nádrží 6 a 1 1. Ze srážecí nádrže 6 se odtahuje kontinuálně 11 nA h“¹ rmutu s obsahem 29 g.l’^ čerstvě sráženého hydroxidu železitého, vede do pračky 32 spalin a tam uvede do styku s odplynem ze slinovací pece 27.

Výtok z pračky 32 spalin odtéká kontinuálně zpět do nádrže 6. Odpadní plyn ze slinovací pece 27 v množství 2 219 Nm^.h“¹ se přitom ochladí ze 200 °C v potrubí 31 na 65 °C v potrubí 33.

Množstvím tepla odebraného z odpadního plynu slinovací pece se z rmutu použitého pro praní odpadního plynu odpaří 300 k^.h“¹ vody. Odpadní plyn ze slinovací pece obsahuje před vstupem do pračky 32 spalin 27 kg.h chlorovodíku a žádný kysličník siřičitý, po vyprání plynu činí obsah chlorovodíku pod 30 mg.NnT^. Vypraný chlorovodík se vrací v množství 27 kg/h s vypíra2+ cím rmutem potrubím 10 do nádrže 6 a tím do procesu. К oxidaci iontů Fe se zavádí do srážecích nádrží 6 a 11 rovnoměrný proud celkem 115 m\h¹ vzduchu a rozptyluje míchadly. Ze slinovací pece se odebírá 542 kg.h“¹ slinuté magnézie.

Není bezpodmínečně nutné, aby obě znázorněné kaskády míchacích nádrží, totiž rozkladná kaskáda 8 nádržemi 1, Д a J a srážecí kaskáda s nádržemi 6 a 11» sestávaly právě ze tří popřípadě dvou nádrží s míchadly; počet nádrží v kaskádě může být zvýšen nebo snížen. Je též možné použít po jedné nádrži pro stupeň rozkladu a stupeň srážení. Při diskontinuálním provozu se může provádět rozkladná a srážecí reakce v jediné nádrži.

Ve smyslu způsobu popsaného v rakouském patentu č. 357 138 je též možné provádět jak srážení síranu vápenatého, tak srážení hydroxidů z koncentrovaného roztoku ve srážecí a separační stanici 40. V tom případě se spojí přepad nádrže 2 přímo potrubím 15 a nádrže 6 a 11 se přeloží včetně jejich přívodních a odváděčích potrubí 2 a 10. vedoucích do pračky 32 spalin, do srážecí a separační stanice JO. V ní se může též provádět oddělování všech vzniklých sraženin společně.

Claims (7)

1» Způsob výroby slinuté msagnzie z kysličníku horečnatého, vznikajícího pyrolýzou solanky chloridu horečnatého připravené rozpuštěním hořečných surovin v kalině chlorovodíkové a násletným zpracováním vysrážením a oddělením nečistot, které se nacházejí ve rmutu chloridu hořečnatého vzniklého při rozpouštění, přičemž se k rmutu popřípadě přidává látka uvolňující síranové ionty k vysrážení a oddělení vápníku ve formě sířenu vápenatého, vУ^zn^лδčší<C se tím, že se odpadlí plyn ze slinovací pece před odvedením do atmosféry'podrobí vypírání rmutem chloridu hořečnatého, jenž ae odebírá z množtví rmutu ' sloužícího k přípravě solanky chloridu hořečnatého, a použitý vypírací rmut se opět vrací do mnžžtví rmutu chloridu hořečnatého, sloužícího k přípravě solanky chLoridu hořečnatého.

2. Způsob podle bodu 1, se tím, že se k praní odpadního plynu používá rmut chloridu horečnatého, obsahující suspendovaný hydroxid železitý.

3» Způsob podle bodu 2, vyznačuuící se tím, že používá rrn^t chloridu hořečnatého s obsahem 10 až 70 g/1 čerstvě sraženého hydroxidu železného.

4. Způsob podle bodů 1 až 3, se tím, že se k praní odpadního plynu pouuije rmut chloridu hořečnatého, v němž jsou ještě obsaženy nečistoty a k němuž byla předtím přidána látka sniž^ící kfeelost rmutu pro úpravu hodnoty pH příznivé pro vysrážení nečistot.

5. Způsob pod.e bodu 4, se tím, že se rmrt chloridu hořečnatého, sloužící k praní odpadního plynu, odebírá z nádrže pro srážení nečistot a po pouužtí se opět vrací do této nádrže.

6. Způsob pod.e bodu 1 až 5, se tím, že se do rmutu chloridu horečnatého, určeného k praní odpadního plynu, zavádí vzduch.

7. ^Způsob ^podle bod^ů 1 a^ž 6^, ½zeo^čuš^ící se tím, ^že se ^pH rmutu, uzeného pro ^praní odpadního plynu, upraví na hodnotu 3,5 až 7.