CZ2011271A3 - Zpusob získávání surovin ze strusky a zarízení k uskutecnení tohoto zpusobu - Google Patents
Zpusob získávání surovin ze strusky a zarízení k uskutecnení tohoto zpusobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2011271A3 CZ2011271A3 CZ20110271A CZ2011271A CZ2011271A3 CZ 2011271 A3 CZ2011271 A3 CZ 2011271A3 CZ 20110271 A CZ20110271 A CZ 20110271A CZ 2011271 A CZ2011271 A CZ 2011271A CZ 2011271 A3 CZ2011271 A3 CZ 2011271A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- slag
- reaction
- water
- raw materials
- reactor
- Prior art date
Links
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 90
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 76
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 23
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010923 batch production Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims description 4
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 11
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- -1 alkali metal salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000012803 melt mixture Substances 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 2
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000003674 animal food additive Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000000035 biogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 229960004887 ferric hydroxide Drugs 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M iron(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Fe+3] IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001607 magnesium mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Zpusob získávání surovin ze strusky, zejména kontinuální nebo dávkový zpusob získávání využitelných surovin ze strusky z výroby horcíku a jeho slitin, podle kterého je ke strusce, dopravené do reaktoru (1), za míchání pridána voda v množství vetším, než odpovídá stechiometrickému množství, které je nutné k reakci horcíku s vodou, pricemž voda je v cástecne nebo zcela v plynném skupenství, které je ve forme vodní páry pri tlaku 1000 až 1100 kPa, a následne, po reakci horcíku s vodou a odvedení reakcních plynu a produktu reakce z reakcního prostoru (14), je prebytek vodní páry z reakcních plynu odstranen kondenzací, a produkt reakce je zoxidován. Zarízení pro získávání surovin ze strusky, zejména zarízení pro získávání surovin ze strusky výše uvedeným zpusobem, které obsahuje reaktor (1) s prívodem (11) strusky, prívodem (19) vodní páry, prívodem (12) vodní složky, výstupem (15, 18) produktu reakce a výstupem (16) reakcních plynu.
Description
Způsob získávání surovin ze strusky a zařízení k uskutečnění tohoto způsobu
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu a zařízení pro získáváni surovin ze strusky, zejména surovin ze strusky z výroby hořčíku a jeho slitin.
Dosavadní stav techniky
Strusky z metalurgických procesů jsou vedlejším produktem výroby, tavení a rafinace kovů. Při výrobě nebo recyklaci hořčíku a jeho slitin je struska reziduem ze zpracování tavných směsí a vzniká na dně peci nebo na povrchu taveniny z části vstupní horečnaté suroviny, tavících solí a zbytků vyzdívky. Tyto typy strusek jsou zařazeny mezi nebezpečné odpady. Hlavní nebezpečnou vlastností těchto strusek je vývin toxických a hořlavých plynů při jejich reakci s vodou. Významnou složku strusek z výroby hořčíkových slitin tvoří nestabilní látky, konkrétně karbidy, nitridy a hydridy hořčíku resp. dalších kovů jako hliníku, kadmia apod., které bouřlivě reagují s vodou za vývoje hořlavých a třaskavých i toxických plynů, jako metan, vodík, acetylen a amoniak. Při reakci vzniká vodík ve formě radikálů, které jsou velmi reaktivní a slučují se všemi redukce schopnými složkami reakční směsi. Reakcí s vodou současně vzniká kal hydroxidu horečnatého, nerozpustný podíl ze strusky a voda s velkým množstvím rozpuštěných hořečnatých, draselných a dalších solí.
Tyto strusky se ukládají do lagun, ve kterých dochází k řízenému skrápění vodou za vzniku výše uvedených nebezpečných odpadních plynů.
Známé je také zařízení k likvidaci strusek z výroby hořčíku a jeho slitin, jehož princip je založen na chemické úpravě v podobě rozpouštění strusek v kyselinách za podmínek, při nichž dochází získání látek využitelných jednak k výrobě tavících solí a jednak k elektrolytické výrobě kovového hořčíku. Toto zařízení je provozně velmi nákladné, což je jeho největší nevýhoda.
Z užitného vzoru CZ 18259 U1 je dále známo zařízení, ve kterém se struska drtí a rozdělí na hrubou a jemnou část. Z hrubé části strusky se získává mechanickou cestou podstatná část kovového podílu materiálu využitelného jako recyklovatelná vsázka při nové výrobě hořčíku. Jemnou frakci je možno deponovat, ale výhodněji ji lze využít v zařízení, kde se jemný podíl vede do vodní lázně tlakového míchacího agitátoru opatřeného plynovým a materiálovým výstupem. Materiálový výstup se vede do filtrace, kde se oddělí filtrát, který se dále zahušťuje a deponuje, od filtračního koláče, který se alternativně promyje a deponuje. Plynový výstup tlakového míchacího agitátoru je spojen se spalovacím zařízením.
Nevýhodou tohoto postupu je složitost zařízeni na zpracování odděleného jemného podílu strusky, nutnost zahušťování filtrátu, složitá manipulace s filtračním koláčem a v neposlední řadě obtížná kontrola vlastní reakce strusky s vodou.
Z patentové přihlášky CZ PV 1995-1826 je dále znám způsob zpracováni strusek nebo pěn při výrobě hořčíku, jehož principem je převedeni užitečných obsahových látek ze strusky nebo pěny, odpadající při výrobě hořčíku při primárním nebo sekundárním přetavování nebo rafinaci, kdy se vytavuje kovový hořčík, na opět použitelný tvar při odstranění rušivých součásti. Oxidy, soli alkalických kovů a kovový hořčík, obsažené ve struskách nebo pěnách, se převádějí na chloridy a opět se používají. Ostatní kovy, zvláště hliník, se oddělují v podobě hydroxidů.
Nevýhodou tohoto způsobu je to, že při něm není využit celý zpracovaný obsahem, přičemž stále zůstává velké množství nebezpečného odpadu.
Z patentové přihlášky CZ PV 2007-754 je také způsob získávání využitelných surovin ze strusky z výroby hořčíkových slitin, jehož princip je založen na tom, že se struska nejprve mechanicky rozdrtí a následně rozdruží na hrubou frakci a jemnou frakci. Hrubá frakce je použitelná jako vsázka do hořčíkové pece při výrobě kovového hořčíku. Jemná frakce se louží ve vodě při exotermické reakci, během níž vzniká solanka, výluh a plyny. Ze solanky se po odpařeni vody vykrystalizuje solná směs, tvořená zejména chloridem draselným (KCI) a chloridem hořečnatým (Mg Ch). Z výluhů se oddělením jeho kapalné fáze získá filtrační koláč, kterým po smíchání s pojivém ze skupiny obsahující oxid vápenatý (CaO) a/nebo oxid hořečnatý (MgO) je vytvořen druhý konečný produkt s hnojivými schopnostmi.
Nevýhodou toho způsobu je složité a nákladné technologické zařízení nutné pro je realizaci za ekologicky přijatelných podmínek.
Zvýše uvedeného stavu techniky je zřejmá celá řada nevýhod současného stavu techniky v oboru likvidace strusky vznikající při výrobě hořčíku a jeho slitin, přičemž jako nejvýraznější se jevi to, že neexistuje snadná ekologická likvidace strusky za přijatelných provozních a ekonomických podmínek. Velkým problémem při likvidaci strusky z výroby hořčíku a jeho slitin je, že její složení je proměnlivé co do obsahu reaktivního hořčíku, který je hlavni reagující složkou. Při uložení strusky probíhá postupná oxidace jeho kovových částic obsažených ve strusce, která má za následek vznik ochranné vrstvy na povrchu hořčíku. Tato vrstva zpomaluje další reakce s vodou i vzdušným kyslíkem. To vše klade velké nároky na řízení technologického procesu jejího zpracováni.
Cílem vynálezu je ekologický, jednoduchý a tím i relativně levný způsob získávání surovin ze strusky a s ním související zařízení k zpracování strusky.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a cíle vynálezu naplňuje způsob získáváni surovin ze strusky, zejména kontinuální nebo dávkový způsob získávání využitelných surovin ze strusky z výroby hořčíku a jeho slitin, podle vynálezu jehož podstata spočívá vtom, že ke strusce, dopravené do reaktoru, je za míchání přidána voda v množství větším, než odpovídá stechiometrickému množství, které je nutné k reakci hořčíku s vodou, přičemž voda je v částečně nebo zcela v plynném skupenství, které je ve formě vodní páry při tlaku 1000 až 1100kPa, a následně, po reakci hořčíku s vodou a odvedení reakčních plynů a produktu reakce z reakčního prostoru, je přebytek vodní páry z reakčních plynů odstraněn kondenzací, a produkt reakce je zoxidován.
Struska a vodní složka se dávkují kontinuálně nebo dávkově do reaktoru v stanoveném konstantním poměru. Reakční směs se důkladně promíchá, přidává se takové množství vody a /nebo vodní páry, aby na výstupu z reaktoru byla reakční směs sypká, veškeré složky strusky schopné reakce s vodou zreagovaly a v reakčních plynech byla obsažena vodní pára. Teplota v reaktoru se udržuje na hodnotě odpovídající bodu varu vody v reakční směsi, odpařováním vody obsažené v reakční směsi vzniklým reakčním teplem.
Výhodné je, když voda použitá k reakci obsahuje látky ovlivňující průběh reakce hořčíku s vodou nebo upravující vlastnosti produktu reakce vzhledem k jeho dalšímu využití nebo jsou tyto látky samostatně přidány. Mezi tyto látky lze například zařadit huminové kyseliny, které jsou schopny vázat amoniak vznikající při reakci strusky s vodou a mohou dále s výhodou tvořit součást výsledného hnojivá. Dále lze použít rašelinu, která může tvořit organickou složku hnojivá nebo koloidní hydroxid železitý jako složku kalů z úpravy pitné vody, který reaguje s vodíkem vznikajícím při reakci a modifikuje její průběh. Použit lze i další chemické sloučeniny obsahující dusík, fosfor nebo stopové příměsi doplňující vzniklý reakční produkt na plnohodnotné hnojivo, přičemž není nutné následné přidávání těchto látek do produktů reakce.
Produkt reakce je s výhodou zoxidován a ochlazen proudem vzduchu během své pneumatické dopravy, přičemž průběh oxidace a chlazeni je regulováno množstvím vzduchu použitého ktéto pneumatické dopravě. Během pneumatické dopravy zoxiduji složky produktu reakce schopné reakce, přičemž se reakční směs ochladí na teplotu okolo 3^C. Průběh oxidace lze tak přesně optimalizovat.
Velký vliv na účinnost celého procesu má nadrcení a/nebo namletí strusky před její dopravou do uzavřeného reaktoru. Struska je s výhodou nadrcena a/nebo namleta na částice o velikosti maximálně 3 mm. Výhodné je, když velikost částic není větší než 0,5 mm. Hrubší podíl se vrací zpět do vstupu drtiče. Menší velikost částic je výhodnější, protože velikost částic významně ovlivňuje reakční rychlost, přičemž menši částice reagují rychleji, reakční proces trvá kratší dobu a je lépe regulovatelný.
Pro další zvýšení účinnosti celého procesu je výhodné, když je struska před dopravením do reaktoru částečně zoxidována. Výhodné je to z toho důvodu, že některé typy strusek obsahují velký podíl hořčíku a jeho reaktivních solí, což může činit potíže při řízeni následného rozkladu strusky s vodou. Zoxidování hořčíku v menších částicích před zahájeni vlastní reakce sníží podíl reaktivního hořčíku ve strusce vcházející do reakce na únosnou míru. V případě, že by naopak struska obsahovala nízký podíl reaktivní hořčíku a nebylo by vhodné jeho podíl snižovat, je možné mletí, třídění i dopravu strusky provádět v inertní atmosféře.
Velice výhodné je, když je voda v částečně nebo zcela v plynném skupenství přidána v množství větším, než odpovídá stechiometrickému množství, které je nutné k reakci hořčíku s vodou za vzniku kysličníku nebo hydroxidu hořečnatého a reakčních plynů s převážným obsahem vodíku. Přebytek vody urychli reakci a má za následek vznik takové konzistence reakční směsi v reaktoru, která je dobře zpracovatelná. Tento přebytek se dále při dosažení teploty bodu varu vody vypařuje, přičemž výparné teplo vody účinně pomáhá chlazení reakční směsi a zvyšuje tak bezpečnost provozu celého zařízení. Přebytek vody ve formě páry urychlí reakci zvláště v konečné fázi, kdy většina reaktivního hořčíku již zreagovala. Přebytek vody přitom zvýší reakční rychlost a posune reakční rovnováhu ve prospěch rozkladu reaktivního hořčíku vodou.
Je výhodné, když je přebytek vodní páry z reakčních plynů odstraněn kondenzací po jejich ochlazení. Z reakčních plynů se tak oddělí vodní pára a je možno je dále zpracovávat. V kondenzátu je obsažen vznikající amoniak.
Reakční plyny se vedou do chladiče, kde vodní pára, kterou obsahují, zkondenzuje. Množství tepla, které je třeba odvést, odpovídá reakčnímu teplu vzniklému reakcí hořčíku s vodou v reaktoru, a toto rekční teplo je možno použít v okruhu chladící vody pro další účely nebo ho likvidovat na chladicí věži.
Zbývající plynná složka je po komprimaci a ochlazeni vedena do plynojemu a odtud na další zpracování.
Uvedené nedostatky současného stavu techniky do značné míry odstraňuje a cíle vynálezu dále naplňuje zařízení pro získávání surovin ze strusky, zejména zařízení pro získávání surovin ze strusky výše uvedeným způsobem, podle vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje reaktor s přívodem strusky, přívody vodní složky a vodní páry, výstupem produktu reakce a výstupem reakčních plynů.
Reaktor je výstupem produktu reakce s výhodou spojený s cyklonem a výstupem reakčních plynů reakce spojený s plynojemem. Variantně může produkt reakce vystupovat z celého zařízení přímo výstupem produktu z reaktoru.
Je výhodné, když je reaktor s cyklonem spojený pneumatickým dopravníkem, ve kterém je uspořádán nejméně jeden ventilátor. Ventilátor může být uspořádaný před i za cyklonem.
Výhodné také je, když je cyklon je spojený se zásobníkem, který obvykle obsahuje výstup pro odvedení uloženého produktu reakce, a když spojení reaktoru s plynojemem obsahuje nejméně jeden chladič, nejméně jeden kompresor a nejméně jeden výstup kondenzátu.
Pro zvýšení účinnosti a rychlosti reakce je výhodné, když reaktor obsahuje míchací prostředek.
Reaktor dále obsahuje přívod přídavných látek.
Způsob podle vynálezu odstraňuje většinu nevýhod dosud používaných postupů. Zkráceně je jeho podstatou řízený rozklad hořčíku, jeho reaktivních sloučenin a dalších kovů obsažených ve strusce v uzavřeném reaktoru pomoci vody, kde část nebo celé množství vody potřebné k reakci je do reaktoru dodáváno v plynném stavu za mírného přetlaku proti atmosférickému tlaku. Voda může obsahovat látky vhodné jako příměsi k výslednému produktu reakce nebo látky modifikujících rozklad hořčíku vodou.
Použití vodní páry v technologickém procesu podle vynálezu přináší celou řadu výhod. Například je možno nastavit konstantní přívod vody a strusky do reaktoru a proměnlivé množství vody potřebné k řízení reakcí dodávat přídavkem vodní páry. Použitá pára zajišťuje inertizaci reakčních plynů a celého zařízeni, a to zvláště při náběhu a ukončování provozu v reaktoru. Použitá pára dále urychluje reakci hořčíku s vodou, dá se jednoduše separovat od reakčních plynů, a zároveň, při své kondenzaci z reakčních plynů, absorbuje, v reakčních plynech obsažený amoniak.
Pokud je pára přehřátá, snižuje obsah vody v produktu reakce. Přebytek vody použitý při reakci je optimalizován, přičemž je volen tak, aby rychlost reakce byla co největší a výsledný produkt měl obsah vody umožňující další snadnou manipulaci. Dále tento přebytek slouží k odvodu vznikajícího reakčního tepla tím, že při vlastní reakci dochází při teplotě bodu varu reakční směsi k odpařování vody a dosahuje se tak účinného chlazení a udržení teploty reakce právě na teplotě varu reakční směsi.
Množství vody i vodní páry je snadno regulovatelné a to umožňuje optimalizovat technologický proces vzhledem k požadovaným vstupům a výstupům. Vodní pára reaguje se složkami strusky rychleji, než voda. Procesy v reaktoru probíhají za vyšší teploty, což podstatně zkracuje reakční proces a zmenší velikost zařízení. Přebytek vodní páry urychluje reakci. Vodní pára zajistí inertní prostředí v reakčním prostoru, což minimalizuje nebezpečí výbuchu. Nezreagovaná vodní pára odchází spolu s reakčními plyny z reaktoru a dá se od nich snadno separovat ochlazením. Při kondenzaci vodní páry na vodu se do tohoto kondensátu absorbuje amoniak, který je toxickou příměsí reakčních plynů. Amoniak z kondenzátu je možno po neutralizaci kyselinou sírovou (H2SO4) využít, např. jako přísada do minerálních hnojiv. Reakční plyny odcházející z chladiče je možno bez problémů využít bud' energeticky, nebo jako zdroj čistého vodíku.
Produkt vycházející z reaktoru je sypký a snadno, v dalším technologickém procesu, manipulovatelný. Tento produkt je možno buď přímo, nebo po přidání specifických příměsí použít k výrobě plnohodnotných minerálních hnojiv. Jak sole draslíku, tak i sole sloučeniny hořčíku, jsou biogenní prvky a jako takové jsou cennou složkou všech minerálních hnojiv. Dále je možno z tohoto produktu vyluhovat chlorid draselný, který tvoří jeho značnou část, a vzniklé sol4, po jejich odpaření za použití přebytku tepla z vlastní reakce, využít jako tavidlo při výrobě hořčíku, elektrolýzou jeho tavné směsi právě s chloridem hořečnatým.
Přehled obrázků na výkrese
Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, na kterém obr. 1 znázorňuje schematicky uspořádání zařízení pro získávání surovin ze strusky.
Příklad provedení vynálezu
Kontinuální nebo dávkový způsob získávání využitelných surovin ze strusky z výroby hořčíku a jeho slitin (obr. 1, obr. 2), podle kterého je k předem namleté nebo nadrcené strusce, dopravené přívodem 11 strusky do uzavřeného reaktoru 1, za míchání, přidána přívodem 12 vodní složky voda v množství větším, než odpovídá stechiometrickému množství, které je nutné k reakci hořčíku s vodou za vzniku kysličníku nebo hydroxidu hořečnatého a reakčních plynů s převážným obsahem vodíku, přičemž voda je v částečně nebo zcela v plynném skupenství, které je ve formě vodní páry při tlaku 1000 až 1100kPa, a následně, po reakci hořčíku s vodou a odvedení reakčních plynů a produktu reakce výstupy 15.16 z reakčního prostoru 14. je přebytek vodní páry z reakčních plynů odstraněn kondenzací po jejich ochlazeni v chladiči 2, a produkt reakce je zoxidován. Struska je před dopravením do reaktoru 1 částečně zoxidována.
Přebytek vody je takový, aby se jejím odpařením odvedlo teplo vznikající při reakci reaktivního hořčíku s vodou, a její obsah ve výsledné reakční směsi zajistil zpracovatelnost produktu.
Protože mají jednotlivé typy strusky z výroby hořčíku a jeho slitin velmi rozdílná složení, je v neznázorněném zásobním silu homogenizováno množství strusky na alespoň jeden den provozu, před zahájením jejího^racováni je provedena zkouška na obsah reaktivního hořčíku a podle jejího výsledku jsou upraveny parametry technologických vstupů.
Variantně obsahuje voda použitá k reakci látky ovlivňující průběh reakce hořčíku s vodou nebo upravující vlastnosti produktu reakce vzhledem k jeho dalšímu využití nebo jsou tyto látky samostatně přidány přívodem 21 přídavných látek do reakčního prostoru 14.
Produkt reakce je zoxidován a ochlazen proudem vzduchu během své pneumatické dopravy pneumatickým dopravníkem 3, přičemž průběh oxidace a chlazení je regulován množstvím vzduchu použitého ktéto pneumatické dopravě.
Produkt reakce je v cyklonu 4 odveden z proudu vzduchu a uložen v zásobníku 7, z kterého odváděn k dalšímu zpracování nebo použití.
Reakční plyny jsou, po odstranění kondenzátu v chladiči 2, dále vedeny přes kompresore, do dalšího chladiče 9 a zněj do plynojemu 5, ve kterém jsou shromažďovány, a dále výstupem 20 plynů odváděny k dalšímu zpracování. Z chladiče 2 je kondenzát, kterým je čpavková voda, odveden výstupem 13 kondenzátu.
Zařízení pro získáváni surovin ze strusky (obr. 1, obr. 2) obsahuje uzavřený reaktor 1 s přívodem 11 strusky a přívodem 19 vodní páry. Reaktor 1 dále obsahuje přívod 12 vodní složky a přívod 21 přídavných látek a míchací prostředek 10.
Výstupem 16 reakčních plynů je reaktor 1 spojený s chladičem 2, který obsahuje výstup 13 kondenzátu. Chladič 2 je dále spojen s kompresorem 8, který je spojen s dalším chladičem 9, který je napojen na plynojem 5, který obsahuje výstup 20 plynů k jejich odvádění k dalšímu zpracování.
Výstupem 15 produktu reakce (obr. 1) je reaktoři spojený prostřednictvím pneumatického dopravníku 3 s cyklonem 4. V pneumatickém dopravníku 3 je v prostoru mezi rektorem 1 a cyklonem 4 uspořádán ventilátor 6. Variantně může být ventilátor uspořádaný až za cyklonem 4.
Cyklon 4 je spojený se zásobníkem 7, který obsahuje výstup 18 produktu reakce.
Variantně může produkt reakce (obr. 2) vystupovat z celého zařízení přímo výstupem 18 produktu reakce z reaktoru 1.
Průmyslová využitelnost
Způsob získáváni surovin ze strusky a zařízení k uskutečnění tohoto způsobu, podle vynálezu, lze využít pro bezodpadové zpracování strusek z výroby hořčíku a jeho slitin. Plynné výstupy z reakce obsahující převážné vodík je možno využít jako zdroj čistého vodíku nebo jako energetický zdroj, pevné výstupy k výrobě minerálních hnojiv nebo k výrobě draselných soli a hořečnatých minerálních hnojiv.
Μ
Seznam vztahových značek reaktor chladič I pneumatický dopravník cyklon plynojem ventilátor zásobník kompresor chladič II míchací prostředek přívod strusky přívod vodní složky výstup kondenzátu reakční prostor výstup I výstup reakčních plynů výstup vzduchu z cyklonu výstup II přívod vodní páry výstup plynu přívod přídavných látek
Claims (14)
- Patentové nároky1, Způsob získávání surovin ze strusky, zejména kontinuální nebo dávkový způsob získávání využitelných surovin ze strusky z výroby hořčíku a jeho slitin, vyznačující se tím, že ke strusce, dopravené do reaktoru (1), je za míchání přidána voda v množství větším, než odpovídá stechiometrickému množství, které je nutné k reakci hořčíku s vodou, přičemž voda je v částečně nebo zcela v plynném skupenství, které je ve formě vodní páry při tlaku 1000 až 1100kPa, a následně, po reakci hořčíku s vodou a odvedení reakčnich plynů a produktu reakce z reakčního prostoru (14), je přebytek vodní páry z reakčnich plynů odstraněn kondenzací, a produkt reakce je zoxidován.
- 2. Způsob získávání surovin ze strusky^ podle nároku 1, vyznačující se tím, že voda použitá k reakci obsahuje látky ovlivňující průběh reakce hořčíku s vodou nebo upravující vlastnosti produktu reakce vzhledem kjeho dalšímu využití nebo jsou tyto látky samostatné přidány.
- 3. Způsob získávání surovin ze strusky, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že produkt reakce je zoxidován a ochlazen proudem vzduchu během své pneumatické dopravy, přičemž průběh oxidace a chlazení je regulován množstvím vzduchu použitého ktéto pneumatické dopravě.
- 4. Způsob získáváni surovin ze strusky, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že struska je před dopravou do uzavřeného reaktoru (1) nadrcena a/nebo namleta.
- 5. Způsob získávání surovin ze strusky, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že struska je před dopravením do reaktoru (1) částečně zoxidována.
- 6. Způsob získávání surovin ze strusky, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že voda je v částečně nebo zcela v plynném skupenství přidána v množství větším, než odpovídá stechiometrickému množství, které je nutné k reakci hořčíku s vodou za vzniku kysličníku nebo hydroxidu horečnatého a reakčnich plynů s převážným obsahem vodíku.
- 7. Způsob získávání surovin ze strusky, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že přebytek vodní páry je z reakčních plynů odstraněn kondenzací po jeho ochlazení.
- 8. Zařízení pro získávání surovin ze strusky, zejména zařízení pro získávání surovin ze strusky způsobem podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že obsahuje reaktor (1) s přívodem (11) strusky, přívodem (19) vodní páry, přívodem (12) vodní složky, výstupem (15,18) produktu reakce a výstupem (16) reakčních plynů.
- 9. Zařízení pro získáváni surovin ze strusky, podle nároku 8, vyznačující se tím, že reaktor (1) je výstupem (15) produktu reakce spojený s cyklonem (4) a výstupem (16) reakčních plynů spojený s plynojemem (5).
- 10. Zařízení pro získávání surovin ze strusky, podle nároku 9, vyznačující se tím, že reaktor (1) je s cyklonem (4) spojený pneumatickým dopravníkem (3), ve kterém je uspořádán nejméně jeden ventilátor (6).
- 11. Zařízení pro získávání surovin ze strusky, podle některého z nároků 9 a 10, vyznačující se tím, že cyklon (4) je spojený se zásobníkem (7).
- 12. Zařízení pro získávání surovin ze strusky, podle některého z nároků 9 až 11, vyznačující se tím, že spojení reaktoru (1) s plynojemem (5) obsahuje nejméně jeden chladič (2,9), nejméně jeden kompresor (8) a nejméně jeden výstup (13) kondenzátu.
- 13. Zařízení pro získávání surovin ze strusky, podle některého z nároků 8 až 12, vyznačující se tím, že reaktor (1) obsahuje míchací prostředek (10).
- 14. Zařízeni pro získávání surovin ze strusky, podle některého z nároků 8 až 13, vyznačující se tím, že reaktor (1) dále obsahuje přívod (21) přídavných látek.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2011-271A CZ304477B6 (cs) | 2011-05-09 | 2011-05-09 | Způsob získávání surovin ze strusky a zařízení k uskutečnění tohoto způsobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2011-271A CZ304477B6 (cs) | 2011-05-09 | 2011-05-09 | Způsob získávání surovin ze strusky a zařízení k uskutečnění tohoto způsobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2011271A3 true CZ2011271A3 (cs) | 2012-11-21 |
| CZ304477B6 CZ304477B6 (cs) | 2014-05-21 |
Family
ID=47172942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2011-271A CZ304477B6 (cs) | 2011-05-09 | 2011-05-09 | Způsob získávání surovin ze strusky a zařízení k uskutečnění tohoto způsobu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ304477B6 (cs) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2486433A (en) * | 1945-04-06 | 1949-11-01 | Diamond Alkali Co | Production of flux for magnesium and magnesium base alloys |
| CN1044137C (zh) * | 1995-07-15 | 1999-07-14 | 兰州大学 | 炼镁废渣的处理方法 |
| JP2002226208A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-14 | Murakashi Sekkai Kogyo Kk | マグネシウム成分の安定化処理方法 |
| CZ200742A3 (cs) * | 2007-01-19 | 2008-07-30 | Švajgl@Oldrich | Solná smes z regenerace horcíkových slitin a zpusob její prípravy |
| CZ305929B6 (cs) * | 2007-10-30 | 2016-05-11 | Lm Technologies S. R. O. | Způsob získávání využitelných surovin ze strusky z výroby hořčíkových slitin a zařízení k provádění způsobu |
-
2011
- 2011-05-09 CZ CZ2011-271A patent/CZ304477B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ304477B6 (cs) | 2014-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Peng et al. | Selective extraction of lithium (Li) and preparation of battery grade lithium carbonate (Li2CO3) from spent Li-ion batteries in nitrate system | |
| KR102701746B1 (ko) | 규산염 광물로부터 리튬의 회수 | |
| AU2024208796B2 (en) | Production of lithium chemicals and metallic lithium | |
| Lü et al. | Decomposition behavior of CaSO4 during potassium extraction from a potash feldspar-CaSO4 binary system by calcination | |
| Yang et al. | Acid-free extraction of manganese from pyrolusite tailings by in situ redox interaction with waste copperas | |
| Qiao et al. | Recovery of high-quality iron phosphate from acid-leaching tailings of laterite nickel ore | |
| Zhao et al. | Recovery of Li from waste Li-containing Al electrolytes with high F and Na contents by using a CaO roasting–water leaching process | |
| JP5752794B2 (ja) | 液体排出物の処理および金属の回収方法 | |
| CZ2011271A3 (cs) | Zpusob získávání surovin ze strusky a zarízení k uskutecnení tohoto zpusobu | |
| Li et al. | Recovery of elemental arsenic from calcium arsenate slag by carbothermic reduction: Ca3 (AsO4) 2→ Ca3 (AsO3) 2→ As4 (g) pathway | |
| WO2024178460A1 (en) | Lithium recovery from sedimentary silicates | |
| Xie et al. | Detoxification and Extraction of Solid and Hazardous Wastes for the Preparation of Molecular Sieves | |
| CA3200156A1 (en) | A lithium extraction process and apparatus | |
| CZ18259U1 (cs) | Zařízení k získávání využitelných surovin ze strusky z výroby hořčíkových slitin | |
| CN102092788B (zh) | 用菱锰矿处理废硫酸制备高纯碳酸锰联产生石膏的方法 | |
| RU2828379C1 (ru) | Гидротермический способ утилизации отработанных химических источников тока (хит) | |
| CZ305929B6 (cs) | Způsob získávání využitelných surovin ze strusky z výroby hořčíkových slitin a zařízení k provádění způsobu | |
| WO2025245566A1 (en) | Systems and processes for treating aluminium-containing materials | |
| CN102092793A (zh) | 用菱锰矿处理废硫酸制备高纯硫酸锰及其水合物的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20150509 |