RU2370440C1

RU2370440C1 - Method of processing carnallite dust from cyclons of fluid-bed furnace

Info

Publication number: RU2370440C1
Application number: RU2008122868/15A
Authority: RU
Inventors: Эдуард Федорович Михайлов (RU); Эдуард Федорович Михайлов; Николай Александрович Шундиков (RU); Николай Александрович Шундиков; Илья Николаевич Бездоля (RU); Илья Николаевич Бездоля; Валерий Владимирович Тетерин (RU); Валерий Владимирович Тетерин; Владимир Александрович Костарев (RU); Владимир Александрович Костарев; Сергей Юрьевич Быков (RU); Сергей Юрьевич Быков
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма"
Priority date: 2008-06-06
Filing date: 2008-06-06
Publication date: 2009-10-20

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention refers to non-ferrous metallurgy, particularly to preparation of carnallite raw material to electrolysis. The method of processing carnallite dust from cyclones of fluid-bed furnace consists in charging raw material into the fluid-bed furnace, in dehydration of material, in dust arrest in cyclones and in successive extraction of dust from cyclones. Carnallite dust is melted in a reservoir, further solid mixture out of waste electrolyte and magnesium chloride is added into melted carnallite dust at weight ratio of melted carnallite dust to solid mixture of waste electrolyte and magnesium chloride equal to 1:(1:1.1). Solid mixture of waste electrolyte and magnesium chloride is mixed at weight ratio (1-1.1):1. Carnallite dust and solid mixture of waste electrolyte and magnesium chloride is heated to temperature 750-780°C within 0.5-2.0 h.

EFFECT: optimisation of chemical composition of raw material for electrolyte production of magnesium; rational utilisation of wastes; reduced consumption norms of basic raw material.

3 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к подготовке карналлитового сырья к электролизу обезвоживанием в печи кипящего слоя и переработке пыли, уловленной в циклонах.The invention relates to ferrous metallurgy, and in particular to the preparation of carnallite raw materials for electrolysis by dehydration in a fluidized bed furnace and the processing of dust trapped in cyclones.

Известен способ переработки карналлитовой пыли из циклонов печи кипящего слоя (а.с. СССР №1255572, опубл. 07.09.1986, бюл.33), включающий подачу карналлита в печь кипящего слоя, его обезвоживание, улавливание карналлитовой пыли в циклонах, извлечение пыли, ее гранулирование и возврат полученных гранул на стадию обезвоживания карналлита, при этом гранулирование ведут путем смешения с твердым хлоридом натрия при массовом соотношении (0,2-2):1.A known method of processing carnallite dust from cyclones of a fluidized bed furnace (AS USSR No. 1255572, publ. 09/07/1986, bull. 33), including the supply of carnallite in a fluidized bed furnace, its dehydration, trapping carnallite dust in cyclones, dust extraction, its granulation and return of the obtained granules to the stage of dehydration of carnallite, while granulation is carried out by mixing with solid sodium chloride in a mass ratio of (0.2-2): 1.

Недостатком данного способа является трудоемкость процесса за счет процесса гранулирования пыли и большие материальные затраты. Кроме того, при смешивании пыли, нагретой до температуры 120-220°С, с хлоридом натрия при температуре 10-20°С происходит окомкование материалов, крупные куски гранулированной пыли осаждаются на подине печи, что приводит к снижению скорости плавления.The disadvantage of this method is the complexity of the process due to the process of granulation of dust and high material costs. In addition, when dust heated to a temperature of 120-220 ° C is mixed with sodium chloride at a temperature of 10-20 ° C, materials are pelletized, large pieces of granular dust are deposited on the bottom of the furnace, which reduces the melting rate.

Известен способ переработки карналлитовой пыли из циклонов печи кипящего слоя при обезвоживании хлормагниевого сырья (Электролитическое получение магния. - Щеголев В.И., Лебедев О.А. - М.: Изд. дом «Руды и металлы», 2002, стр.75-98), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог-прототип и включающий загрузку карналлита в печь кипящего слоя, обезвоживание его в многокамерной печи кипящего слоя, улавливание карналлитовой пыли в циклонах, возврат пыли из циклонов в следующую по ходу камеру печи, а из последнего циклона пыль подают на транспортер, смешивают с обезвоженным карналлитом в бункере и направляют на окончательное обезвоживание и очистку карналлита в хлоратор.There is a method of processing carnallite dust from cyclones of a fluidized bed furnace during dehydration of chloromagnesium raw materials (Electrolytic production of magnesium. - Schegolev VI, Lebedev OA - M .: Publishing house "Ores and metals", 2002, p. 75- 98), in terms of the number of common features, adopted for the closest prototype analogue and including loading carnallite into a fluidized bed furnace, dehydrating it in a multi-chamber fluidized bed furnace, collecting carnallite dust in cyclones, dust returning from cyclones to the next furnace chamber, and from the last cyclone dust is fed to tr nsporter mixed with dehydrated carnallite in the hopper and directed to the final dehydration and purification in carnallite chlorinator.

Недостатком способа является то, что при возврате пыли в печь кипящего слоя она не остается в кипящем слое, а вследствие того, что пыль является мелкодисперсной, выносится газами снова в циклоны. Это приводит к непроизводительным затратам на транспортировку пыли из циклонов в печь кипящего слоя, к увеличению затрат на электроэнергию, к безвозвратным потерям сырья, выносимого в циклоны с пылью (2-3,8%), а также к увеличению затрат на газоочистку за счет повышения расхода химических реагентов.The disadvantage of this method is that when the dust is returned to the fluidized bed furnace, it does not remain in the fluidized bed, and due to the fact that the dust is finely dispersed, it is carried out by gases again into cyclones. This leads to unproductive costs for transporting dust from cyclones to a fluidized bed furnace, to an increase in electricity costs, to irretrievable losses of raw materials carried to dust cyclones (2-3.8%), as well as to an increase in gas cleaning costs due to an increase chemical consumption.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и заключается в оптимизации химического состава сырья, поступающего на электролиз. Кроме того, позволяет рационально использовать отходы производства в технологическом процессе получения титана и магния, комплексно перерабатывать эти отходы производства, расширить сырьевую базу и тем самым осуществить экономию сырья, получаемого от поставщиков.The technical result is aimed at eliminating the disadvantages of the prototype and is to optimize the chemical composition of the feed to the electrolysis. In addition, it allows the rational use of production waste in the technological process for the production of titanium and magnesium, a comprehensive processing of this production waste, expanding the raw material base and thereby saving raw materials received from suppliers.

Технический результат достигается тем, что предложен способ переработки карналлитовой пыли из циклонов печи кипящего слоя, включающий подачу сырья в печь кипящего слоя, его обезвоживание, улавливание пыли в циклонах с последующим извлечением ее из циклонов, новым является то, что карналлитовую пыль плавят в емкости, затем в расплавленную карналлитовую пыль добавляют твердую смесь из отработанного электролита и хлорида магния, при массовом соотношении расплавленной карналлитовой пыли к твердой смеси отработанного электролита и хлорида магния, равном 1:(1:1,1).The technical result is achieved by the fact that a method for processing carnallite dust from cyclones of a fluidized bed furnace is proposed, including supplying raw materials to a fluidized bed furnace, its dehydration, dust collection in cyclones with its subsequent extraction from cyclones, it is new that carnallite dust is melted in containers, then a solid mixture of spent electrolyte and magnesium chloride is added to the molten carnallite dust, with a mass ratio of molten carnallite dust to a solid mixture of spent electrolyte and chloride magnesium of 1: (1: 1.1).

Кроме того, твердую смесь отработанного электролита и хлорида магния смешивают при массовом соотношении, равном (1-1,1):1.In addition, a solid mixture of spent electrolyte and magnesium chloride is mixed at a mass ratio of (1-1.1): 1.

Кроме того, смесь карналлитовой пыли и твердой смеси отработанного электролита и хлорида магния разогревают до температуры 750-780°С в течение 0,5-2,0 час.In addition, a mixture of carnallite dust and a solid mixture of spent electrolyte and magnesium chloride is heated to a temperature of 750-780 ° C for 0.5-2.0 hours.

Смешивание расплавленной карналлитовой пыли с твердой смесью отработанного электролита и хлорида магния позволяет получить оптимальное по химическому составу сырье для электролитического получения магния и хлора с одновременной утилизацией отходов производства титана и магния, снизить затраты на приобретение карналлитового сырья.Mixing molten carnallite dust with a solid mixture of spent electrolyte and magnesium chloride allows you to get the optimal chemical composition of the raw materials for the electrolytic production of magnesium and chlorine with the simultaneous disposal of titanium and magnesium production wastes, reduce the cost of purchasing carnallite raw materials.

Выбор массового соотношения количества расплавленной карналлитовой пыли к твердой смеси отработанного электролита и хлорида магния, равного 1:(1-1,1), позволяет получить готовый продукт заданного химического состава, пригодного для процесса электролиза хлормагниевого сырья.The choice of the mass ratio of the amount of molten carnallite dust to a solid mixture of spent electrolyte and magnesium chloride, equal to 1: (1-1.1), allows you to get the finished product of a given chemical composition suitable for the electrolysis of chloromagnesium raw materials.

Выбор массового соотношения в твердой смеси отработанного электролита к твердому хлориду магния, равного (1:1,1):1, позволяет сбалансировать по химическому составу компоненты сырья, что также позволяет получить готовый продукт заданного состава, пригодного для процесса электролиза хлормагниевого сырья.The choice of the mass ratio in the solid mixture of spent electrolyte to solid magnesium chloride, equal to (1: 1,1): 1, allows you to balance the components of the raw material in chemical composition, which also allows you to get the finished product of a given composition, suitable for the electrolysis of chloromagnesium raw materials.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе переработки карналлитовой пыли, изложенных в пунктах формулы изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна"An analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a source characterized by features that are identical (identical) to all the essential features of the invention. The determination from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in terms of the totality of the features of the analogue, made it possible to establish the set of distinguishing features that are essential for the applicant's technical result in the claimed method for processing carnallite dust set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty"

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Заявленные признаки являются новыми и не вытекают явным образом для специалиста, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed method from the prototype. The claimed features are new and do not follow explicitly for the specialist, since from the prior art determined by the applicant, the effect of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention has not been identified to achieve a technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Пример 1Example 1

Обогащенный карналлит состава, мас.%: MgCl₂ - 31,8, H₂O - 38,4, KCl - 25,6, NaCl - 4,2 загружают в многокамерную печь кипящего слоя. Карналлит обезвоживают путем термообработки в токе топочных газов, полученных сжиганием природного газа в топках. Температуру карналлита изменяют по ходу передвижения карналлита из камеры в камеру от 20 до 220°С. Состав карналлита, выгружаемого из последней камеры печи, мас.%: MgCl₂ - 49,7, H₂O - 1,5, KCl - 42,8, NaCl - 5,1, MgO - 0,9. В процессе обезвоживания в печи кипящего слоя происходит большой пылеунос карналлитового сырья, которое улавливают в циклонах. Карналлитовую пыль в твердом виде в количестве 5,71 тонны извлекают из последнего циклона печи и загружают в емкость, например плавильник печи СКН, где ее расплавляют при температуре 500-580°С. Одновременно с расплавлением происходит обезвоживание пыли и ее гидролиз с образованием оксида магния. Расплавленная пыль состава, мас.%: MgCl₂ - 45,9, H₂O - 0,4, MgO - 3,6, KCl - 34,3, NaCl - 15,8 по каналу печи СКН в количестве 5,34 тонны поступает в миксер печи СКН. В миксер печи СКН из мягких контейнеров загружают 5,08 тонн предварительно приготовленной твердой смеси отработанного электролита и хлорида магния при массовом соотношении 1,05:1. Смесь твердых солей отработанного электролита и хлорида магния получают в отдельной емкости после измельчения при массовом соотношении 1:1 (твердого отработанного электролита в количестве 2,54 т, твердого хлорида магния в количестве 2,54 т.) Твердый хлорид магния с содержанием хлорида магния 98 мас.%, воды 1 мас.%, остальное примеси - 1 мас.% (ТУ 1714-492-05785388-2007) получают как побочный продукт в процессе магниетермического восстановления тетрахлорида титана с получением губчатого титана (кн. Магнитермическое производство губчатого титана. - В.В. Родякин, В.Э.Гегер и В.М.Скрыпнюк. - М.: Металлургия, 1971, стр.113). Отработанный электролит (ТУ 48-0501-343-90) получают в процессе электролиза карналлитового сырья для получения магния и хлора. Отработанный электролит магниевого электролизера состава, мас.%: 75 хлорида калия, 10 хлорида магния, 0.1-0,8 оксида магния, остальное - хлорид натрия и примеси, является отходом процесса электролиза хлормагниевого сырья. Процесс электролиза осуществляют при циркуляции расплавленных солей в электролизере, при постоянном токе на аноде выделяется хлор, а на катоде - магний. По мере работы электролизера происходит снижение содержания хлорида магния в расплаве и при концентрации хлорида магния в расплаве менее 7% необходимо заливать новые порции безводного карналлита, а для этого необходимо освобождать часть объема ванны, удаляя из нее некоторое количество так называемого отработанного электролита. Отработанный электролит в процессе электролиза приходится удалять не реже двух раз в сутки. Значительное количество 4-5 тонн отработанного электролита образуется на 1 тонну готового продукта - магния.Enriched carnallite composition, wt.%: MgCl ₂ - 31.8, H ₂ O - 38.4, KCl - 25.6, NaCl - 4.2 are loaded into a multi-chamber fluidized bed furnace. Carnallite is dehydrated by heat treatment in a stream of flue gases obtained by burning natural gas in furnaces. The temperature of carnallite is changed along the movement of carnallite from chamber to chamber from 20 to 220 ° C. The composition of carnallite discharged from the last chamber of the furnace, wt.%: MgCl ₂ - 49.7, H ₂ O - 1.5, KCl - 42.8, NaCl - 5.1, MgO - 0.9. In the process of dehydration in a fluidized bed furnace, a large dust extraction of carnallite raw material occurs, which is captured in cyclones. Solid carnallite dust in the amount of 5.71 tons is extracted from the last cyclone of the furnace and loaded into a container, for example, a SKN furnace melter, where it is melted at a temperature of 500-580 ° C. Simultaneously with the melting, dehydration of the dust and its hydrolysis with the formation of magnesium oxide occurs. Molten dust composition, wt.%: MgCl ₂ - 45.9, H ₂ O - 0.4, MgO - 3.6, KCl - 34.3, NaCl - 15.8 through the channel of the SKN furnace in the amount of 5.34 tons enters the mixer of the SKN furnace. 5.08 tons of a previously prepared solid mixture of spent electrolyte and magnesium chloride in a mass ratio of 1.05: 1 are loaded into a SKN furnace mixer from soft containers. A mixture of solid salts of spent electrolyte and magnesium chloride is obtained in a separate container after grinding at a mass ratio of 1: 1 (solid spent electrolyte in an amount of 2.54 tons, solid magnesium chloride in an amount of 2.54 tons) Solid magnesium chloride with a content of magnesium chloride 98 wt.%, water 1 wt.%, the rest of the impurities - 1 wt.% (TU 1714-492-05785388-2007) is obtained as a by-product in the process of magnetothermic reduction of titanium tetrachloride to obtain sponge titanium (Prince Magnetic production of sponge titanium. - V.V. Rodyakin , V.E. Heger and V.M. Skrypnyuk. - M.: Metallurgy, 1971, p. 113). Spent electrolyte (TU 48-0501-343-90) is obtained in the electrolysis of carnallite raw materials to produce magnesium and chlorine. Spent electrolyte of a magnesium electrolyzer composition, wt.%: 75 potassium chloride, 10 magnesium chloride, 0.1-0.8 magnesium oxide, the rest is sodium chloride and impurities, is a waste of the electrolysis of chloromagnesium raw materials. The electrolysis process is carried out during the circulation of molten salts in the electrolyzer, with constant current, chlorine is released at the anode, and magnesium is released at the cathode. As the electrolyzer operates, the magnesium chloride content in the melt decreases, and when the magnesium chloride concentration in the melt is less than 7%, it is necessary to fill in new portions of anhydrous carnallite, and for this it is necessary to free part of the bath volume, removing some so-called spent electrolyte from it. Spent electrolyte in the electrolysis process must be removed at least twice a day. A significant amount of 4-5 tons of spent electrolyte is formed per 1 ton of the finished product - magnesium.

После загрузки смесь расплавленной пыли и смеси отработанного электролита и хлорида магния разогревают до температуры 750°С в течение 1,5 часа. При этом происходит усреднение расплавленной смеси и получают расплав следующего хим. состава, мас.%: 50,0 MgCl₂, 0,5 MgO, 36,0 KCl, 13,5 NaCl, который направляют на процесс электролитического получения магния и хлора. Как видно из химического состава получаемой расплавленной смеси, данный способ позволяет повысить содержание хлорида магния и хлорида калия и тем самым оптимизировать химический состав сырья на процесс электролиза хлорида магния.After loading, the mixture of molten dust and a mixture of spent electrolyte and magnesium chloride is heated to a temperature of 750 ° C for 1.5 hours. When this occurs, the averaging of the molten mixture and get the melt of the following chemical. composition, wt.%: 50.0 MgCl ₂ , 0.5 MgO, 36.0 KCl, 13.5 NaCl, which is sent to the process of electrolytic production of magnesium and chlorine. As can be seen from the chemical composition of the resulting molten mixture, this method allows to increase the content of magnesium chloride and potassium chloride and thereby optimize the chemical composition of the raw material for the electrolysis of magnesium chloride.

Таким образом, предложенный способ переработки карналлитовой пыли из циклонов печи кипящего слоя позволяет получать стабильное по составу сырье для электролитического получения магния, рационально использовать отходы производства в технологическом процессе получения титана и магния, в комплексной переработке отходов производства, расширить сырьевую базу и тем самым уменьшить расходные нормы основного сырья, получаемого от поставщиков.Thus, the proposed method for processing carnallite dust from cyclones of a fluidized bed furnace allows one to obtain a stable composition of raw materials for the electrolytic production of magnesium, rationally use production waste in the technological process for producing titanium and magnesium, in the complex processing of production waste, expand the raw material base and thereby reduce the consumption norms of the main raw materials received from suppliers.

Claims

1. A method of processing carnallite dust from cyclones of a fluidized-bed furnace, including feeding raw materials to a fluidized-bed furnace, dehydrating it, collecting dust in cyclones, and then extracting it from cyclones, characterized in that the carnallite dust is melted in a tank, then they are added to the molten carnallite dust a solid mixture of spent electrolyte and magnesium chloride at a mass ratio of molten carnallite dust to a solid mixture of spent electrolyte and magnesium chloride, equal to 1: (1: 1,1).

2. The method according to claim 1, characterized in that the solid mixture of spent electrolyte and magnesium chloride is mixed at a mass ratio of (1-1.1): 1.

3. The method according to claim 1, characterized in that the mixture of carnallite dust and a solid mixture of spent electrolyte and magnesium chloride is heated to a temperature of 750-780 ° C for 0.5-2.0 hours