CZ304477B6 - Method of obtaining raw materials from slag and apparatus for making the same - Google Patents
Method of obtaining raw materials from slag and apparatus for making the same Download PDFInfo
- Publication number
- CZ304477B6 CZ304477B6 CZ2011-271A CZ2011271A CZ304477B6 CZ 304477 B6 CZ304477 B6 CZ 304477B6 CZ 2011271 A CZ2011271 A CZ 2011271A CZ 304477 B6 CZ304477 B6 CZ 304477B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- slag
- reaction
- water
- raw materials
- magnesium
- Prior art date
Links
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
Description
Vynález se týká způsobu a zařízení pro získávání surovin ze strusky, zejména surovin ze strusky z výroby hořčíku a jeho slitin.The invention relates to a method and apparatus for recovering slag raw materials, in particular slag raw materials from the production of magnesium and its alloys.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Strusky z metalurgických procesů jsou vedlejším produktem výroby, tavení a rafmace kovů. Při výrobě nebo recyklaci hořčíku a jeho slitin je struska reziduem ze zpracování tavných směsí a vzniká na dně pecí nebo na povrchu taveniny z části vstupní hořečnaté suroviny, tavících solí a zbytků vyzdívky. Tyto typy strusekjsou 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 hořečnatého, nerozpustný podíl ze strusky a voda s velkým množstvím rozpuštěných hořečnatých, draselných a dalších solí.Slags from metallurgical processes are a by-product of the production, melting and refining of metals. In the production or recycling of magnesium and its alloys, the slag is a residue from the processing of fusible compounds and is formed on the bottom of the furnaces or on the melt surface from a portion of the magnesium feedstock, melting salts and lining residues. These types of slag are classified as hazardous waste. The main dangerous property of these slags is the development of toxic and flammable gases in their reaction with water. An important constituent of slags from the production of magnesium alloys is unstable substances, namely carbides, nitrides and hydrides of magnesium resp. other metals such as aluminum, cadmium, etc., which react violently with water to form flammable and explosive and toxic gases such as methane, hydrogen, acetylene and ammonia. The reaction generates hydrogen in the form of radicals, which are very reactive and combine with all reduction-capable components of the reaction mixture. The reaction with water simultaneously forms a slurry of magnesium hydroxide, an insoluble fraction of slag and water with a large amount of dissolved magnesium, potassium and other salts.
Tyto strusky se ukládají do lagun, ve kterých dochází k řízenému skrápění vodou za vzniku výše uvedených nebezpečných odpadních plynů.These slags are deposited in lagoons in which water is sprayed in a controlled manner to produce the abovementioned hazardous waste gases.
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.There is also known a device for the disposal of slags from the production of magnesium and its alloys, the principle of which is based on a chemical treatment in the form of dissolution of slags in acids under conditions whereby both substances for melting salts production and electrolytic production of magnesium metal are obtained. This device is very expensive to operate, which is its greatest disadvantage.
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.The utility model CZ 18259 U1 further discloses a device in which the slag is crushed and divided into a coarse and fine part. A substantial portion of the metal portion of the material usable as a recyclable feedstock in magnesium production is recovered mechanically from the coarse slag portion. The fine fraction can be deposited, but more preferably it can be used in an apparatus where the fine fraction is fed to a water bath of a pressure agitator equipped with a gas and material outlet. The material outlet is passed to a filtration where the filtrate, which is further concentrated and deposited, is separated from the filter cake, which is alternatively washed and deposited. The gas outlet of the pressure agitator is connected to the combustion apparatus.
Nevýhodou tohoto postupuje složitost zařízení 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.The disadvantage of this process is the complexity of the device for treating the separated fine slag fraction, the necessity to concentrate the filtrate, the complex handling of the filter cake and, last but not least, the difficult control of the actual slag-water reaction.
Z patentové přihlášky CZ PV 1995-1826 je dále znám způsob zpracování strusek nebo pěn při výrobě hořčíku, jehož principem je převedení 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 součástí. 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.The patent application CZ PV 1995-1826 furthermore discloses a method of treating slags or foams in magnesium production, the principle of which is to convert useful constituents from slag or foam, which is lost in magnesium production during primary or secondary remelting or refining, in which magnesium metal is melted, for reusable shape when removing interfering components. The oxides, alkali metal salts and magnesium metal contained in the slag or foams are converted into chlorides and reused. Other metals, especially aluminum, are separated in the form of hydroxides.
Nevýhodou tohoto způsobuje to, že při něm není využit celý zpracovaný obsahem, přičemž stále zůstává velké množství nebezpečného odpadu.The disadvantage of this is that it does not utilize the entire processed content, while still leaving a large amount of hazardous waste.
-1 CZ 304477 B6-1 CZ 304477 B6
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 odpaření vody vykrystalizuje solná směs, tvořená zejména chloridem draselným (KC1) a chloridem hořečnatým (Mg CI2). 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.The patent application CZ PV 2007-754 also discloses a method of obtaining usable raw materials from slag from the production of magnesium alloys, the principle of which is based on the fact that the slag is first mechanically crushed and subsequently crushed into coarse and fine fractions. The coarse fraction is useful as a charge in a magnesium furnace in the production of magnesium metal. The fine fraction is leached in water during an exothermic reaction during which brine, leachate and gases are formed. A salt mixture, consisting mainly of potassium chloride (KCl) and magnesium chloride (MgCl2), crystallizes from the brine after evaporation of the water. A filter cake is obtained from the extracts by separation of its liquid phase which, when mixed with a binder from the group comprising calcium oxide (CaO) and / or magnesium oxide (MgO), forms a second end product with fertilising properties.
Nevýhodou toho způsobu je složité a nákladné technologické zařízení nutné pro je realizaci za ekologicky přijatelných podmínek.The disadvantage of this method is the complex and expensive technological equipment necessary for its implementation under environmentally acceptable conditions.
Z výše 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 jeví 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 hlavní 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 ϊ vzdušným kyslíkem. To vše klade velké nároky na řízení technologického procesu jejího zpracování.Many of the disadvantages of the prior art in the field of slag disposal arising in the production of magnesium and its alloys are evident from the above prior art, with the most prominent finding that there is no easy ecological disposal of the slag under acceptable operating and economic conditions. A major problem in the disposal of slag from the production of magnesium and its alloys is that its composition is variable in terms of the content of reactive magnesium, which is the main reactant. When the slag is deposited, it gradually oxidizes its metal particles contained in the slag, resulting in a protective layer on the magnesium surface. This layer slows down further reactions with water ϊ air oxygen. All this places great demands on the control of the technological process of its processing.
Cílem vynálezu je ekologický, jednoduchý a tím i relativně levný způsob získávání surovin ze strusky a s ním související zařízení k zpracování strusky.The object of the invention is an ecological, simple and thus relatively inexpensive method of recovering slag raw materials and the associated slag processing apparatus.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a cíle vynálezu naplňuje způsob získávání surovin ze strusky, zejména kontinuální nebo dávkový způsob získávání využitelných surovin ze strusky z výroby hořčíku a jeho slitin, podle vynálezu jehož podstata spočívá v tom, 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 1100 kPa, 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.To a large extent, these disadvantages are overcome and the object of the invention is achieved by a process for recovering slag raw materials, in particular a continuous or batch process for obtaining recoverable slag raw materials from the production of magnesium and its alloys. with stirring, water is added in an amount greater than the stoichiometric amount required to react the magnesium with water, the water being partially or completely in the gaseous state, which is in the form of water vapor at a pressure of 1000 to 1100 kPa, and reacting the magnesium with water and removing the reaction gases and the reaction product from the reaction space, excess water vapor from the reaction gases is removed by condensation, and the reaction product is oxidized.
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 teplotě varu vody v reakční směsi, odpařováním vody obsažené v reakční směsi vzniklým reakčním teplem.The slag and water component are fed continuously or batchwise to the reactor at a fixed rate. The reaction mixture is vigorously mixed, so much water and / or water vapor is added that the reaction mixture is free-flowing at the outlet of the reactor, all slag components capable of reacting with water have reacted, and water vapor is present in the reaction gases. The reactor temperature is maintained at the boiling point of the water in the reaction mixture by evaporating the water contained in the reaction mixture with the resultant reaction heat.
Výhodné je, když voda použitá k reakci obsahuje látky ovlivňující průběh reakce hořčíku s vodou nebo upravující vlastnosti produktu reakce vzhledem kjeho dalšímu využití nebojsou 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. Použít lze i další chemické sloučeniny obsahujícíIt is preferred that the water used for the reaction contains substances which influence the course of the reaction of magnesium with water or modify the properties of the reaction product for its further use or are added separately. Such substances include, for example, humic acids which are capable of binding the ammonia produced by the reaction of the slag with water and can further advantageously form part of the resulting fertilizer. Further, peat can be used, which can form an organic fertilizer component or colloidal ferric hydroxide as a sludge component from drinking water treatment, which reacts with the hydrogen formed during the reaction and modifies its course. Other chemical containing compounds may also be used
-2CZ 304477 B6 dusík, fosfor nebo stopové příměsi doplňující vzniklý reakční produkt na plnohodnotné hnojivo, přičemž není nutné následné přidávání těchto látek do produktů reakce.Nitrogen, phosphorus or trace elements supplementing the resulting reaction product to a full-fledged fertilizer, with no subsequent addition of these substances to the reaction products.
Produkt reakce je s výhodou zoxidován a ochlazen proudem vzduchu během své pneumatické dopravy, přičemž průběh oxidace a chlazení je regulováno množstvím vzduchu použitého k této pneumatické dopravě. Během pneumatické dopravy zoxidují složky produktu reakce schopné reakce, přičemž se reakční směs ochladí na teplotu okolo 30 °C. Průběh oxidace lze tak přesně optimalizovat.The reaction product is preferably oxidized and cooled by a stream of air during its pneumatic transport, the oxidation and cooling process being controlled by the amount of air used for this pneumatic transport. During pneumatic transport, the reaction product components oxidize the reaction-capable components while cooling the reaction mixture to a temperature of about 30 ° C. The oxidation process can thus be precisely optimized.
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 menší částice reagují rychleji, reakční proces trvá kratší dobu a je lépe regulovatelný.A great influence on the efficiency of the whole process is the crushing and / or grinding of the slag before it is conveyed to the closed reactor. The slag is preferably crushed and / or milled to a particle size of at most 3 mm. It is preferred that the particle size is not greater than 0.5 mm. The coarser fraction is returned to the crusher input. A smaller particle size is preferable because the particle size significantly affects the reaction rate, with smaller particles reacting faster, the reaction process takes less time and is more controllable.
Pro další zvýšení účinnosti celého procesuje 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 řízení následného rozkladu strusky s vodou. Zoxidování hořčíku v menších částicích před zahájení 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.To further increase the efficiency of the whole process, it is advantageous if the slag is partially oxidized before being fed into the reactor. This is advantageous because some types of slag contain a large proportion of magnesium and its reactive salts, which can make it difficult to control the subsequent decomposition of the slag with water. Oxidation of magnesium in smaller particles prior to initiation of the reaction will reduce the proportion of reactive magnesium in the slag entering the reaction to an acceptable level. If, on the other hand, the slag contains a low proportion of reactive magnesium and it is not appropriate to reduce it, it is possible to grind, sort and transport the slag in an inert atmosphere.
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 oxidu nebo hydroxidu hořečnatého a reakčních plynů s převážným obsahem vodíku. Přebytek vody urychlí reakci a má za následek vznik takové konzistence reakční směsi v reaktoru, která je dobře zpracovatelná. Tento přebytek se dále při dosažení teploty varu vody vypařuje, přičemž výpamé 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.It is particularly preferred that the water is added in part or in full in the gaseous state in an amount greater than the stoichiometric amount required to react the magnesium with water to form magnesium oxide or hydroxide and reaction gases predominantly hydrogen. Excess water speeds up the reaction and results in a consistency of the reaction mixture in the reactor that is well workable. Furthermore, this excess evaporates when the boiling point of the water is reached, while the heat of heat of the water effectively helps to cool the reaction mixture and thus increases the safety of the operation of the entire plant. Excess water in the form of steam will accelerate the reaction, especially in the final phase, when most of the reactive magnesium has already reacted. Excess water increases the reaction rate and shifts the reaction equilibrium in favor of the decomposition of reactive magnesium with water.
Je výhodné, když je přebytek vodní páiy 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.Preferably, excess water vapor is removed from the reaction gases by condensation after cooling. Water vapor is thus separated from the reaction gases and can be further processed. The condensate contains the resulting ammonia.
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 reakční teplo je možno použít v okruhu chladící vody pro další účely nebo ho likvidovat na chladicí věži.The reaction gases are passed to a condenser where the water vapor they contain condenses. The amount of heat to be dissipated corresponds to the heat of reaction generated by the reaction of magnesium with water in the reactor, and the heat of reaction can be used in the cooling water circuit for further purposes or disposed of in a cooling tower.
Zbývající plynná složka je po komprimaci a ochlazení vedena do plynojemu a odtud na další zpracování.After compression and cooling, the remaining gaseous component is fed to a gas tank and from there for further processing.
Uvedené nedostatky současného stavu techniky do značné mhy 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.The above-mentioned shortcomings of the state of the art are remedied to a considerable extent and the objects of the invention are further fulfilled by a device for extracting raw materials from slag, in particular a device for extracting raw materials from slag according to the above method. and water vapor, reaction product outlet and reaction gas outlet.
-3 CZ 304477 B6-3 CZ 304477 B6
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.The reactor is preferably a reaction product outlet connected to a cyclone and a reaction gas outlet connected to a gas tank. Alternatively, the reaction product may exit the entire apparatus directly by discharging the product from the reactor.
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.Preferably, the cyclone reactor is connected by a pneumatic conveyor in which at least one fan is arranged. The fan may be arranged upstream and downstream of the cyclone.
Výhodné také je, když je cyklon 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.It is also preferred that the cyclone is connected to a container that typically includes an outlet to discharge the stored reaction product, and when the reactor with the gas tank comprises at least one condenser, at least one compressor, and at least one condensate outlet.
Pro zvýšení účinnosti a rychlosti reakce je výhodné, když reaktor obsahuje míchací prostředek.In order to increase the efficiency and speed of the reaction, it is advantageous if the reactor comprises a stirring means.
Reaktor dále obsahuje přívod přídavných látek.The reactor further comprises an additive feed.
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 pomocí 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.The process according to the invention removes most of the disadvantages of the processes used hitherto. In short, it is a controlled decomposition of magnesium, its reactive compounds, and other metals contained in the slag in a closed reactor by means of water, wherein some or all of the water required for the reaction is supplied to the reactor in a gaseous state at moderate pressure against atmospheric pressure. The water may contain substances suitable for admixture with the resulting reaction product or substances which modify the magnesium decomposition by water.
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 zařízení, 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.The use of water vapor in the process according to the invention brings a number of advantages. For example, a constant supply of water and slag to the reactor can be set, and the variable amount of water required to control the reactions can be supplied by the addition of water vapor. The steam used ensures the inertization of the reaction gases and of the entire apparatus, especially during start-up and shutdown of the reactor. The steam used further accelerates the reaction of the magnesium with water, can be easily separated from the reaction gases, and at the same time, in its condensation from the reaction gases, absorbs the ammonia contained in the reaction gases.
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 varu reakční směsi k odpařování vody a dosahuje se tak účinného chlazení a udržení teploty reakce právě na teplotě varu reakční směsi.When the steam is overheated, it reduces the water content of the reaction product. The excess water used in the reaction is optimized, being selected so that the reaction rate is as high as possible and the resulting product has a water content allowing further ease of handling. Furthermore, this excess serves to dissipate the reaction heat generated by the fact that during the actual reaction water evaporates at the boiling point of the reaction mixture, thus achieving efficient cooling and maintaining the reaction temperature just at the boiling point of the reaction mixture.
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 buď energeticky, nebo jako zdroj čistého vodíku.The amount of water and water vapor is easy to control and this allows to optimize the technological process with respect to the required inputs and outputs. Water vapor reacts with slag components faster than water. Processes in the reactor run at a higher temperature, which substantially shortens the reaction process and reduces the size of the plant. Excess water vapor accelerates the reaction. Water vapor provides an inert environment in the reaction space, minimizing the risk of explosion. The unreacted water vapor leaves the reactor together with the reaction gases and can be easily separated from them by cooling. When water vapor is condensed into water, ammonia is absorbed into the condensate, which is a toxic additive to the reaction gases. Ammonia from condensate can be used after neutralization with sulfuric acid (H2SO4), eg as an additive to mineral fertilizers. The reaction gases leaving the condenser can be used without any problem either energetically or as a source of pure hydrogen.
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 soli draslíku, tak i soli 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 soli, po jejich odpaření za použití přebytku tepla z vlastní reakce, využít jako tavidlo při výrobě hořčíku, elektrolýzou jeho tavné směsi právě s chloridem hořečnatým.The product coming out of the reactor is free-flowing and easy to manipulate in the next technological process. This product can be used directly or after the addition of specific additives to produce full-value mineral fertilizers. Both potassium salts and salts of magnesium compounds are biogenic elements and as such are a valuable component of all mineral fertilizers. Further, potassium chloride, which forms a substantial part of it, can be leached from this product, and the resulting salts, after evaporation using excess heat from the reaction itself, can be used as a flux in magnesium production by electrolysis of its fusion mixture with magnesium chloride.
-4CZ 304477 B6-4GB 304477 B6
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresů, na kterém obr. 1 a obr. 2 znázorňuje schematicky uspořádání zařízení pro získávání surovin ze strusky.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 and FIG. 2 show schematically the arrangement of a device for extracting raw materials from slag.
Příklad provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
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 H 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 oxidu 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 1100 kPa, 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 ochlazení v chladiči 2, a produkt reakce je zoxidován. Struska je před dopravením do reaktoru 1 částečně zoxidována.A continuous or batch method of recovering recoverable slag raw materials from the production of magnesium and its alloys (Fig. 1, Fig. 2), according to which feed to the pre-ground or crushed slag transported by slag feed H to the closed reactor 1 is added with stirring. water component water in an amount greater than the stoichiometric amount required to react the magnesium with water to form magnesium oxide or hydroxide and reaction gases predominantly hydrogen, wherein the water is partially or wholly gaseous in the form of water steam at a pressure of 1000 to 1100 kPa, and subsequently, after the reaction of magnesium with water and removal of the reaction gases and reaction product via the outlets 15, 16 from the reaction space 14, excess water vapor from the reaction gases is removed by condensation after cooling in the cooler 2; the reaction is oxidized. The slag is partially oxidized before being fed to the reactor.
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.The excess water is such that by evaporating it the heat generated by the reaction of the reactive magnesium with water is removed and its content in the resulting reaction mixture ensures the workability of the product.
Protože mají jednotlivé typy strusky z výroby hořčíku a jeho slitin velmi rozdílná složení, je v neznázoměném zásobním silu homogenizováno množství strusky na alespoň jeden den provozu, před zahájením jejího pracování je provedena zkouška na obsah reaktivního hořčíku a podle jejího výsledku jsou upraveny parametry technologických vstupů.As the various types of slag from the production of magnesium and its alloys have very different compositions, the amount of slag is homogenized in at least one day of operation in a storage silo (not shown), the reactive magnesium content is tested and its parameters are adjusted.
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.Alternatively, the water used for the reaction contains substances affecting the course of the reaction of magnesium with water or modifying the properties of the reaction product for its further use, or they are separately added by feeding 21 additives into the reaction space 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 k této 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.The reaction product is oxidized and cooled by a stream of air during its pneumatic transport by a pneumatic conveyor 3, the oxidation and cooling process being controlled by the amount of air used for this pneumatic transport. The reaction product in cyclone 4 is discharged from the air stream and stored in a container 7 from which it is discharged for further processing or use.
Reakční plyny jsou, po odstranění kondenzátu v chladiči 2, dále vedeny přes kompresor 8, do dalšího chladiče 9 a z něj 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.After the condensate has been removed from the cooler 2, the reaction gases are passed through a compressor 8, to a further cooler 9 and therefrom to a gas tank 5 in which they are collected, and further discharged through a gas outlet 20 for further processing. The condensate outlet 13 is discharged from the cooler 2, which is ammonia water.
Zařízení pro získávání surovin ze strusky (obr. 1, obr. 2) obsahuje uzavřený reaktor 1 s přívodem H strusky a přívodem 19 vodní páry. Reaktor 1 dále obsahuje přívod 12 vodní složky a přívod 21 přídavných látek a míchací prostředek 10.The apparatus for recovering slag raw materials (FIG. 1, FIG. 2) comprises a closed reactor 1 with a slag inlet H and a water vapor inlet 19. The reactor 1 further comprises an aqueous component feed 12 and an additive feed 21 and a stirring means 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.The reaction gas outlet 16 is a reactor 1 connected to a cooler 2, which comprises a condensate outlet 13. The cooler 2 is further connected to a compressor 8, which is connected to another cooler 9, which is connected to a gas tank 5, which comprises an outlet 20 of gases for discharging them for further processing.
Výstupem 15 produktu reakce (obr. 1) je reaktor 1 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.The reaction product outlet 15 (FIG. 1) is a reactor 1 connected to a cyclone 4 via a pneumatic conveyor 3. In the pneumatic conveyor 3, a fan 6 is arranged in the space between the rector 1 and the cyclone 4.
-5CZ 304477 B6-5GB 304477 B6
Cyklon 4 je spojený se zásobníkem 7, který obsahuje výstup 18 produktu reakce.The cyclone 4 is connected to a reservoir 7 which contains the reaction product outlet 18.
Variantně může produkt reakce (obr. 2) vystupovat z celého zařízení přímo výstupem 18 produktu reakce z reaktoru 1.Alternatively, the reaction product (FIG. 2) can exit the entire apparatus directly through the reaction product outlet 18 from reactor 1.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Způsob získávání 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 převážně vodík je možno využít jako zdroj čistého vodíku nebo jako energetický zdroj, pevné výstupy k výrobě minerálních hnojiv nebo k výrobě draselných solí a hořečnatých minerálních hnojiv.The method of recovering slag raw materials and the apparatus according to the invention can be used for the waste-free treatment of slags from the production of magnesium and its alloys. The gaseous effluents of the predominantly hydrogen-containing reaction can be used as a source of pure hydrogen or as an energy source, solid effluents for the production of mineral fertilizers or for the production of potassium salts and magnesium mineral fertilizers.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2011-271A CZ304477B6 (en) | 2011-05-09 | 2011-05-09 | Method of obtaining raw materials from slag and apparatus for making the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2011-271A CZ304477B6 (en) | 2011-05-09 | 2011-05-09 | Method of obtaining raw materials from slag and apparatus for making the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2011271A3 CZ2011271A3 (en) | 2012-11-21 |
| CZ304477B6 true CZ304477B6 (en) | 2014-05-21 |
Family
ID=47172942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2011-271A CZ304477B6 (en) | 2011-05-09 | 2011-05-09 | Method of obtaining raw materials from slag and apparatus for making the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ304477B6 (en) |
Citations (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 |
| CN1140765A (en) * | 1995-07-15 | 1997-01-22 | 兰州大学 | Treating method for waste slag of smelting magnesium |
| JP2002226208A (en) * | 2001-01-31 | 2002-08-14 | Murakashi Sekkai Kogyo Kk | Stabilizing treatment method for magnesium component |
| CZ200742A3 (en) * | 2007-01-19 | 2008-07-30 | Švajgl@Oldrich | Salt mixture from regeneration of magnesium alloys and process for preparing thereof |
| CZ2007754A3 (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-13 | Lm Technologies S. R. O. | Process for obtaining usable raw materials from slag originating from manufacture of magnesium alloys and apparatus for performing thereof |
-
2011
- 2011-05-09 CZ CZ2011-271A patent/CZ304477B6/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (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 |
| CN1140765A (en) * | 1995-07-15 | 1997-01-22 | 兰州大学 | Treating method for waste slag of smelting magnesium |
| JP2002226208A (en) * | 2001-01-31 | 2002-08-14 | Murakashi Sekkai Kogyo Kk | Stabilizing treatment method for magnesium component |
| CZ200742A3 (en) * | 2007-01-19 | 2008-07-30 | Švajgl@Oldrich | Salt mixture from regeneration of magnesium alloys and process for preparing thereof |
| CZ2007754A3 (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-13 | Lm Technologies S. R. O. | Process for obtaining usable raw materials from slag originating from manufacture of magnesium alloys and apparatus for performing thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2011271A3 (en) | 2012-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2021218169B2 (en) | Recovery of Lithium from Silicate Minerals | |
| CN104302791B (en) | Method for processing red mud | |
| US20210387860A1 (en) | Production of lithium chemicals and metallic lithium | |
| CN111533156A (en) | Treatment process of incineration fly ash and treatment process of incineration ash | |
| Lü et al. | Decomposition behavior of CaSO4 during potassium extraction from a potash feldspar-CaSO4 binary system by calcination | |
| US20240132998A1 (en) | Lithium Extraction Process and Apparatus | |
| Yang et al. | Acid-free extraction of manganese from pyrolusite tailings by in situ redox interaction with waste copperas | |
| AU2018315046A1 (en) | Recovery of metals from pyrite | |
| CA2854103C (en) | Interconnected system and method for the purification and recovery of potash | |
| AU2011288945B2 (en) | A method for treating liquid effluents and recovering metals | |
| CZ304477B6 (en) | Method of obtaining raw materials from slag and apparatus for making the same | |
| CN111153395B (en) | Method for comprehensively recovering fluorine and carbon powder in electrolytic aluminum cathode carbon block | |
| AU2019390253B2 (en) | Production of lithium chemicals and metallic lithium | |
| CZ18259U1 (en) | Apparatus for obtaining usable raw materials from slag originating from manufacture of magnesium alloys | |
| CN101760618B (en) | improved method for leaching magnesium-containing ore | |
| RU2753809C1 (en) | Method for complex processing of aluminium-containing salt slags | |
| CZ305929B6 (en) | Method of obtaining usable raw materials from slag from the production of magnesium alloys and apparatus for making the same | |
| OA20591A (en) | Production of lithium chemicals and metallic lithium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20150509 |