Основы металлургии (стр. 21 )

Управление технологическим процессом в печи неслож­но и сгодится к поддержанию заданных значений коли­чества и температуры газов, поступающих в барабан, чтобы при максимальной производительности печи процесс шел при оптимальной линейной скорости газов. Темпера-

туру газов регулируют подачей топлива и первичного воздуха в топку и вторичного воздуха в смесительную камеру, а скорость газов в барабане — изменением про­изводительности дымососа. Контроль обезвоживания ведут по содержанию окиси магния в карналлите, так как ана­литическое определение окиси магния значительно про­ще и быстрее, чем определение содержания остаточной во­ды, а между этими двумя показателями существует стати­стическая зависимость (рис. 73).

Рис. 73. Взаимосвязь между содержа­нием окиси магния и воды в обезво­женном карналлите:

1 — при обезвоживании» во вращающей печи D = 3,5 м, L = 45 м, топливо— генераторный газ; 2 — го же, D = 2,8 м, L = 28 м, топли­во — мазут; 3 —в печи с кипящим слоем», топливо — генераторный газ (по данным , и Ю. В, Со­ловьева)

Эта зависимость отра­жает не только результат физико-химических превращений, протекающих в печи, но и влияние многих других факторов, связанных с конструкцией печи и режимом обезвоживания, не поддающихся непосредственной оцен­ке (местный перегрев и более глубокое обезвоживание, усиленный гидролиз при оплавлении отдельных комков, увлечение обезвоженным карналлитом некоторого коли­чества сырого, осаждение частично обезвоженной пыли в барабане и т. п.).

Для обезвоживания карналлита применяют вращаю­щиеся печи диаметром 2,3—3 м и длиной 28—44 м. Число
оборотов барабана в минуту от 0,8 до 1,3. Работа вращающихся печей характеризуется приведенными ниже показателями и основными нормами технологического режима.

Линейная скорость газов в барабане, м/сек 2,5—3,8

Производительность (по обезвоженному карналли­ту), /я/ч 6—7

Унос пыли с отходящими газами, % от загрузки 5—7

Степень улавливания пыли, в%.............................. 85—95

Степень обезвоживания, %...................................... 85—90

Степень гидролиза, »/„............................................. Ю—12

Выход обезвоженного карналлита, %.......................... 55—58

Расход энергии (технологический), МДж/т

(ккал/т).................................................................. 3500—4000

(836500—956000)
Температура газа на входе в барабан, °С. . . 500—560

Температура отходящих газов, С.............................. ПО—130

Разрежение на входе в барабан, мм вод. ст. . . 2—3

Разрежение на выходе из барабана, мм вод. ст. 10—12

Разрежение перед дымососом, мм вод. ст. . . 70—80

Окончательное обезвоживание карналлита (рис. 75)

Обезвоживание в печи СКН (стацио­нарная карналлитовая печь непрерывного действия, пред­ложенная , и ­сеевым). Общий вид агрегата изображен на рис. 76. Соб­ственно печь и миксеры — это электрические печи сопро­тивления, где сопротивлением служит расплавленный кар­наллит. Электрический ток в печь (миксер) подается че­рез стальные электроды, погруженные в расплав.

Рис. 75. Аппаратурно-технологическая схема окончательного обезвоживания карналлита:

1,4, 5 - транспортеры; 2,3 - бункер; 6 - печь СКН; 7 - миксер; 8 - хлоратор; 9 - скруббер; 10 - вентилятор; 11 - ковш

Загружаемый в печь обезвоженный карналлит рас­плавляется и теряет основное количество воды. Расплав из печи со взвешенными в нем частицами окиси магния перетекает в один из двух миксеров. После наполнения этого миксера, перегрева расплава и отстоя его от шлама расплав сливают в ковши и отвозят в цех электролиза. Затем миксер освобождают от шлама. В то же время запол­няют второй миксер, так что агрегат в целом действует непрерывно.

Для очистки расплава от примеси сульфатов в миксер добавляют угольный порошок или мелко размолотый неф­тяной кокс. Лучшие результаты дает восстановление суль­фатов магниевым порошком [2411, так как магний в этих условиях полнее восстанавливает сульфаты, а также раз­лагает остатки воды. Агрегат обычно работает при постоянной скорости загрузки обезвоженного карналлита. Тем­пературу в печи регулируют, изменяя силу тока, а при максимальной силе тока уменьшая или увеличивая ско­рость загрузки обезвоженного карналлита. Отходящие газы из печи и миксера отсасываются дымососом в про­мывные скрубберы.

Работа печи СКН характеризуется следующими пока­зателями и основными нормами технологического режима:

Производительность (по безводному кар­наллиту), кг/ч. 3500—4000

Расход энергии, квт-ч/кг............................. 0,44—0,47

Выход безводного карналлита, % .... 74—76

Выход шлама, «/„....................................... 10—12

Степень гидролиза, о/„..................................... 5—7

Температура в печи, °С................................ 480—500

Температура в миксере, °С.......................... 750—850

Продолжительность отстоя, ч........................ 1—2

Обезвоживание карналлита в хло­раторе. Хлоратор (предложен ) — это аппарат для получения безводного карналлита хлори­рованием карналлита в расплаве в присутствии восстано­вителя, обычно нефтяного кокса. В хлораторе совмещены процессы: расплавление и частичное обезвоживание кар­наллита, хлорирование остаточной воды и окиси магния, а также очистка безводного карналлита от твердых при­месей.

Хлоратор (рис. 77) состоит из трех отделений: плавиль­ника, первой и второй реакционных камер миксера, раз­мешенных в одном кожухе. Плавильник расположен в вер­хней части хлоратора и отделен от реакционных камер сплошным наклонным перекрытием и горизонтальной перегородкой с отверстиями. От миксера плавильник от­делен вертикальной стенкой. Сверху в плавильник введе­ны стальные электроды, там же находится загрузочное отверстие. Реакционные камеры отделены одна от другой вертикальной стенкой, в которой имеется соединительный канал. Поперек камер лежат решетчатые полки, которые разделяют камеры на верхнюю и нижнюю зоны, соеди­ненные между собой переточными каналами. В нижней зоне имеется выпускное отверстие с леткой. С двух сторон в камеры введены электроды и хлорные фурмы.

Миксер соединен с реакционной камерой переливным каналом. Сверху в миксер введены стальные электроды, внизу миксера имеется выпускная летка.

Хлор (анодный газ из магниевых электролизеров) поступает через фурмы в нижнюю зону реакционных ка­мер. После хлорирования в расплаве практически не остается воды. Газообразные продукты реакции хлориро­вания — хлористый водород и двуокись углерода — уда­ляются из хлоратора в составе отходящих газов, а хло­ристый магний, который образуется при хлорировании окиси магния, остается в расплаве. В миксере окись магния и некоторые другие твердые примеси осаждаются на дно в виде шлама, а избыток измельченного нефтяного кокса как более легкий материал всплывает на поверх­ность расплава. Освобожденный от твердых примесей безводный карналлит сливают через летку в ковш и отво­зят к месту потребления. Шлам периодически сливают из миксера и после отстоя твердого осадка переливают в

плавильник.

Загрузку обезвоженного карналлита регулируют изме­нением числа оборотов шнека питателя, температуру рас­плава — изменением силы тока, проходящего через рас­плав. Температуру в плавильнике можно также одновре­менно в некоторых пределах регулировать, изменяя ско­рость загрузки карналлита.

Работа хлоратора характеризуется следующими пока­зателями и основными нормами технологического режима:

Производительность (безводный карналлит), кг 1ч, 4000—6000

Выход безводного карналлита, о/0 .... 87—92

Выход шлама, %,................................................ 3—5

Степень гидролиза, °/с...................................... 1—3

Расход на 1000 кг безводного карналлита:

электроэнергии, кст-ч............................ 390—440

хлора (100%), кг....................................... 90—110

нефтяного кокса, кг.................................. 8—10

Температура в плавильнике, °С..... 430—500

Температура в реакционных камерах, °С 700—800

Температура в миксере, °С.......................... 700—720

В табл. 30 приведен химический состав искусственного карналлита и продуктов его обезвоживания на всех ста­диях процесса в различных аппаратах.

4.9  Электролиз магния (карналлитовая схема питания).

Электролит для получения магния электролизом должен обладать рядом свойств; низкой температурой плавления, высокой электропроводностью, большей, чем у магния, плотностью, малой вязкостью и летучестью; не иметь более электроположительных, чем магний, ионов, хорошо растворять MgC12, не взаимодействовать с футеровкой электролизера. Для получения магния электролизом в качестве электролита может быть использован безводный хлорид магния, но это невыгодно, так как такой расплав имел бы слишком высокие электросопротивление и температуры плавления; в нем интенсивнее, чем в других хлоридах, растворяется магний. Хлорид магния склонен к гидролизу, обладает высокой упругостью паров. В практических условиях для электролиза используют электролит, состоящий из смеси солей MgC12, NaC1, KCI, CaC12 и др. Концентрация MgC12 обычно колеблется в пределах 8-16%, Составы этих смесей подбирают таким образом, чтобы обеспечивались оптимальные показатели по всем перечисленным выше свойствам.

Как правило, электролит состоит из четырех-пяти хлоридов металлов. Каждый из компонентов в oтдельности имеет сравнительно высокую температуру плавления. Температура плавления электролита должна быть ниже температуры плавления магния. Это дает возможность вести электролиз при возможно более низкой температуре, что обеспечивает низкий расход электроэнергии и уменьшает потери магния за счет расширения в электролите. Плотность электролита при температуре электролиза должна быть выше плотности магния. Это обеспечивает всплывание магния, полноту отделения магния от электролита. Если различие плотности магния и злектролита невелико, то при малейшем утяжелении капли магния она будет тонуть и присоединяться к шламу. Большая разница плотностей также недопустима, так как в этом случае капля магния как бы вытесняется из электролита и окисляется кислородом воздуха. Оптимальное различие плотностей, которое должно составлять 0,03-0,15 г/см3, обеспечивает минимальные потери магния. Вязкость электролита также существенно влияет на процесс. Вязкость должна быть возможно более низкой. Чем ниже вязкость тем быстрее отделяется магний от электролита, выше скорость оседания шлама. Если межфазное натяжение мало, то жидкая фаза хорошо смачивает другую фазу (жидкость или твердую), если велико, то смачивание другой фазы плохое.