книги из ГПНТБ / Эйдензон М.А. Металлургия магния и других легких металлов учеб. пособие

сере хлоратора, а остальное остается в безводном карналлите, поступающем на электролиз.

В реакционных камерах наряду с хлорированием окйслов протекает реакция восстановления сульфатов, причем с доста­ точной полнотой лишь при температуре в камерах 750—820° С.

Только при этих условиях удается снизить содержание SC>4- b рас­ плаве до 0,02—0,03% (при содержании в обезвоженном карнал­ лите 0,3%). Безводный карналлит перетекает по переливному каналу в миксер, в котором расплав накапливается до определен­ ного уровня. Здесь окись магния и некоторые другие твердые при­ меси осаждаются на дно в виде шлама, а избыток измельченного нефтяного кокса как более легкий материал всплывает на поверх­ ность расплава. Промышленной практикой установлено, что при­ меси осаждаются быстро и наиболее полно, а кокс лучше всплывает если температура в миксере не ниже 700—720° С. Освобожденный

от твердых примесей безводный карналлит сливают через летку в ковши и отвозят к месту потребления. Шлам периодически сли­

хлоратора в составе отходящих газов и поступают на газоочистку. Примерный состав безводного карналлита и шлама приведен

втабл. 5.

10.РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В ХЛОРАТОРЕ

Ниже приведены основные показатели процесса и нормы тех­ нологического режима работы хлоратора:

50

выше заданной, то скорость загрузки карналлита увеличивается и температура расплава понижается. При понижении температуры в печи скорость загрузки карналлита автоматически уменьшается и температура в плавильном простран­ стве восстанавливается до заданной величины.

Температуру в миксере агрегата СКН, хлораторных камерах и миксере хло­ ратора измеряют термопарами (Т2), присоединенными к милливольтметрам (Г),

nuf/ttu/wurn

Рис. 23. Принципиальная схема автоматического контроля и регулирования процессов плавления и обезвоживания карналлита в хлораторе:

1 — регулирование температуры в плавильнике; 2 — измерение температуры в хлора' торных камерах и миксере; 3 — измерение расхода хлора; 4 —- измерение давления хлора; 5 , 6 — измерение и регулирование силы тока и напряжения в хлораторных камерах; 7 — измерение разрежения под сводом

градуированным в градусах. Расход хлора измеряют с помощью винипластовых диафрагм с дифманометрами (Д), в качестве вторичного прибора используется

показывающий и записывающий электронный потенциометр типа ЭПИД (иа схеме 3 2). Давление хлора в хлоропроводе измеряется дифманометром типа ДМ-6 или Д С с вторичным прибором ЭПИД (на схеме Э3). Разрежение под сводом печи

(хлоратора), и в газоходах для отходящих газов измеряется U-образиыми мано­ метрами, заполненными водой.

П . СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АППАРАТОВ ДЛЯ ОКОНЧАТЕЛЬНОГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ КАРНАЛЛИТА

Производительность хлоратора, отнесенная к единице рабочего объема и площади, занимаемой аппаратом, в два и более раз выше, чем соответствующие показатели агрегата СКН. Это объясняется тем, что в хлораторе совмещены все процессы, протекающие от­ дельно в печи и миксере. Полезное использование хлорида маг­ ния из карналлита в хлораторе на 10—12% выше, чем в СКН, вследствие меньших потерь от гидролиза. Удельный расход энер­ гии при обезвоживании в хлораторе на 8—10% ниже, чем в СКН, так как тепло от экзотермических реакций хлорирования исполь­ зуется в самом аппарате, а тепловые потери хлоратора меньше, чем печи СКН.

52

I

Благодаря тому что в хлораторе окись магния превращается в хлорид магния и почти не теряется в шлам, содержание хлорида магния в безводном карналлите, полученном в хлораторе, дости­ гает 52%, в то время как в безводном карналлите из СКН оно не превышает 49%.

Но хлоратор обладает и существенными недостатками. Глав­ ный из них — это низкая степень использования хлора, не пре­ вышающая 50%. Следовательно, кроме прямых потерь хлора, увеличиваются расходы на очистку отходящих газов. Кроме этого, в безводном карналлите, полученном в хлораторе, содержится примесь углерода, отрицательно влияющая на электролиз кар­ наллита.

12. ХАРАКТЕРНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ОТ НОРМАЛЬНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА И МЕРЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

При соблюдении норм технологического режима и нормаль­ ной работе систем автоматического регулирования обезвоживание карналлита протекает, как правило, нормально. Практикой экс­ плуатации печей (вращающихся, КС, СКН и хлораторов) выра­ ботаны несложные приемы обнаружения и ликвидации наиболее типичных неполадок в работе этих агрегатов.

Повышенное содержание остаточной воды в обезвоженном карналлите из вращающейся печи. Чаще всего карналлит недо­ статочно обезвоживается в тех случаях, когда малы количество и температура газов, проходящих через барабан, особенно при повышенном содержании воды в исходном карналлите. Такое отклонение от нормального режима сравнительно легко и быстро

Иногда степень обезвоживания карналлита недостаточна, в то время как скорость его загрузки, количество и температура газов находятся в пределах нормы. Это происходит из-за плохого контакта карналлита с греющим газом вследствие неисправности перегребающего устройства и указывает на необходимость его ремонта или очистки.

Расплавление карналлита при выходе его из вращающейся печи.

Карналлит расплавляется при выходе из вращающейся печи, если ' температура газов в смесительной камере и на входе в барабан печи чрезмерно высока. В этом случае температуру газов следует понизить, увеличив подачу вторичного воздуха. Одной из причин плавления карналлита при выходе из печи при нормальной тем­ пературе газов на входе в барабан может бьггь высокое содержание воды в карналлите вследствие недостаточного теплообмена с газами из-за неисправности перегребающих устройств. В таких случаях надо печь остановить, очистить или отремонтировать перегребаю­ щее устройство.

Плавление карналлита во вращающейся печи указывает также на то,’ что обезвоживание в первой — «холодной» — половине

53

барабана практически не идет. Для устранения такой неполадки следует принимать все меры, способствующие усилению нагрева карналлита в первой половине барабана и равномерному проте­ канию процесса по всей его длине, а также увеличить скорость газов, повысить их температуру на выходе из барабана.

Повышенное содержание остаточной воды в обезвоженном кар­ наллите из печи КС. Причиной недостаточного обезвоживания карналлита является несоответствие между количествами загру­ жаемого карналлита и подводимого тепла, особенно в последнюю камеру рабочего пространства. В результате понижается темпе­ ратура в слое карналлита.

Для устранения этой неполадки необходимо по возможности повысить температуру в слое карналлита путем повышения тем­ пературы газов под газораспределительной решеткой. Если со­ держание воды в обезвоженном карналлите все еще остается выше нормы, то это указывает на необходимость уменыиейия загрузки сырого карналлита.

Резкие колебания температуры карналлита в первой камере печи КС- Причинами резких колебаний температуры в слое кар­ наллита в первой камере печи КС могут быть: 1) неравномерная загрузка сырого карналлита; 2) образование окатышей вследствие загрузки вместе с карналлитом инородных тел (камешки, кусочки угля и т. п.) или нарушение температурного режима, колебания подачи газа и воздуха.

Устранение неполадки: очистить печь от окатышей, отрегули­ ровать загрузку карналлита в печь, не допуская присутствия - в нем посторонних тел, отрегулировать и привести к норме рас­ ход газа и воздуха.

Повышенное давление газов в газораспределительной камере печи КС. Повышение давления газов при постоянном его расходе происходит вследствие уменьшения свободного сечения решетки, например из-за расплавления карналлита при серьезном наруше­ нии температурного режима. "Если временное понижение темпе­ ратуры газов и «прошуровка» подины не приводят к снижению давления газов до нормы, то необходимо прекратить загрузку карналлита, остановить печь и очистить подину.

Медленное расплавление карналлита в печи СКН или плавиль­ нике хлоратора. Чаще всего это наблюдается при недостаточном электрическом нагреве печи и повышенном содержании остаточ­ ной воды в обезвоженном карналлите. Для устранения этой не­ поладки необходимо усилить нагрев и принять меры для повыше­ ния степени обезвоживания карналлита во вращающейся, печи.

Иногда карналлит, даже достаточно предварительно обезво- ^женный, медленно расплавляется, потому что сильно уменьшается сила тока в печи (плавильнике) по следующим причинам: плохой контакт между электродами и токоподводящими шинами, элек­ троды обгорели или покрылись коркой застывшего расплава отчего повысилось их электрическое сопротивление. Устранением

54

указанных причин обычно удается повысить силу тока и скорость расплавления карналлита.

Медленное хлорирование карналлита. Скорость хлорирования окиси магния в расплаве чаще всего уменьшается при отклонении от технологических норм, а именно при понижении температуры в реакционных камерах, недостатке хлора и углерода. Засорение переточных и переливных каналов, а также отверстий в решетча­ тых полках хлоратора нарушает нормальную циркуляцию рас­ плава в нем, что часто служит причиной уменьшения скорости хлорирования и повышения содержания окиси магния в конеч­ ном продукте. Устраняя перечисленные неполадки, удается быстро восстановить, нормальный ход хлорирования.

13. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ОБЕЗВОЖИВАНИЯ КАРНАЛЛИТА

При первичном обезвоживании карналлита получают два конечных продукта, подлежащих окончательному обезвоживанию: обезвоженный карналлит и возвратную пыль (в отличие от без­ возвратной пыли, уносимой тазами в борова и скруббер).

Выход обезвоженного карналлита и возвратной пыли опреде­ ляют из выражений

где Q0 и Qn — соответственно выход обезвоженного карналлита

ивозвратной пыли, доли единицы;

Ро и Р п — соответственно количество обезвоженного кар­

наллита и пыли, полученных при обезвоживании Р кг карналлита, кг.

При составлении фактического баланса Р, Р0 и Рп находят

где QMgci, — выход MgCb при первичном обезвоживании, доли единицы;

MgCbo — средневзвешенное содержание MgCl2 в смеси обез­ воженного карналлита и возвратной пыли, %;

MgCl2(I— содержание MgCl2 в исходном карналлите, %.

Потери MgCl2 вследствие гидролиза при первичном обезво­ живании (в долях единицы) равны

55

Выход обезвоженного карналлита без учета механических потерь можно вычислить по данным химического анализа исход­ ного и конечного продуктов, если известен выход возвратной пыли:

Механические потери (безвозвратная пыль и пр.) принимаем, по практическим данным, 1 % от количества обезвоженного кар­ наллита. Фактический выход его составит 57,5-0,99 = 57,0%.

Баланс первичного обезвоживания на 1000 кг искусственного карналлита, кг:

И т о г о . . . 1000

По данным баланса первичного обезвоживания и заданному составу исходного и конечных продуктов находим средневзвешен­ ное содержание MgCl2, MgO и Н 20 в смеси обезвоженного карнал­ лита и пыли, выходящей из вращающейся печи:

Н20 0.п = -57° ^ 060--9 = 9,1 % ■

56.

Выход хлористого магния при первичном обезвоживании со­ ставит

= 0,893, или 89,3%.

Потери MgCl2 вследствие гидролиза в первой стадии обезвожи­ вания

Г = 100— 89,3 = 10,7%.

Степень обезвоживания карналлита можно подсчитать по фор­ муле

НзОо, MgCl2o, — соответственно содержание воды, хлори-

Подставляя в формулу (7) соответствующие значения величин (см. с. 31), находим, что А — 88,3%.

Если пыль не является продукционной, т. е. не смешивается с обезвоженным карналлитом, а возвращается на первичное обез­ воживание, то изменяется и структура баланса. Вместо статьи «Пыль возвратная» должна быть статья «Пыль на повторное пер­ вичное обезвоживание». В расчетных формулах (5) и (6) значение

4 Qn = 0, а вместо MgCbo следует брать содержание MgCl2

в обезвоженном карналлите.

Баланс второй стадии обезвоживания можно составить, поль­

57

обезвоженного карналлита с пылью и безводному карналлиту. Составим баланс окончательного обезвоживания карналлита в печи СКН и хлораторе поданным табл. 5. Для определения зна­

чений величин, входящих в формулы (9) и (10), воспользуемся

В табл. 6 приведен суммарный материальный баланс получе­ ния безводного карналлита, составленный по данным балансов первой и второй стадий обёзвоживания.

58

Во вращающейся печи и СКН

Во вращающейся печи и хлораторе

Выход хлористого магния во второй стадии обезвоживания определяем по формуле

Подставляя в формулу (11) соответствующие значения величин, находим выход хлористого магния без учета механических по­ терь, %:

59