способ обезвоживания растворов хлористого кальция и хлористого магния

Формула изобретения

1. Способ обезвоживания растворов хлористого кальция или хлористого магния в однокамерном аппарате кипящего слоя путем распыления исходного раствора в слое через пневматические форсунки при скорости подачи нагретых газов в слое 1,5-3,5 м/с с регулированием гранулометрического состава обезвоженного продукта степенью распыла, отделения целевого продукта и обработки мелкодисперсных классов целевого продукта исходным раствором с получением суспензии с Ж: Т= 1,0-10,0, которую распыляют в слое через пневматические форсунки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при получении суспензии используют циклонную пыль, отсев тонкодисперсных классов целевого продукта или их смесь.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике обезвоживания растворов хлористого кальция или хлористого магния.

Известны способы обезвоживания растворов хлористого кальция путем распыления раствора в потоке горячего газа ( М.Е. Позин. Технология минеральных солей. - Л. : Химия, 1970, т.1, с.747-749). При этом образуется мелкодисперсный продукт, который обладает низкими потребительскими свойствами, поэтому используют ряд технических приемов, направленных на агломерацию обезвоженного продукта.

Известен способ обезвоживания растворов хлористого магния (см. патент России 2140872, кл. C 01 F 5/34, опубл. 10.11.99, Бюл. 31).

По известному способу раствор хлористого магния обезвоживают в аппарате кипящего слоя при скорости газов в слое 1,5-3,5 м/с, после чего обезвоженный продукт либо его циклонную пыль обрабатывают нейтральным или подкисленным исходным раствором для агломерации мелких классов.

Известный способ хотя и позволяет ликвидировать тонкодисперсные классы хлористого магния и тем самым улучшить его потребительские свойства, однако использование такого приема ведет к повышению влажности, что неприемлемо при необходимости получения продукта с высоким содержанием основного вещества.

Например, содержание CaCl₂ в обезвоженном продукте должно быть не ниже 95%.

Известен способ обезвоживания растворов хлористого магния -прототип (см. патент России 2117630, кл. C 01 F 5/34, опубл. 20.08.98, Бюл. 23).

По известному способу обезвоживание растворов хлористого магния ведут в однокамерном аппарате кипящего слоя путем его распыления через пневматические форсунки при скорости газов в слое 1,5-3,5 м/с. При этом степенью распыла регулируют гранулометрический состав обезвоженного продукта, а количество форсунок должно быть не менее 2 на 5 ² газораспределительной решетки.

Недостатком известного способа является необходимость агломерации тонкодисперсных классов обезвоженного продукта с целью улучшения его потребительских свойств.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение потребительских свойств целевого продукта за счет агломерации его тонкодисперсных классов в процессе обезвоживания.

Положительный эффект достигается тем, что при обезвоживании растворов в однокамерном аппарате кипящего слоя путем их распыления в слое через пневматические форсунки при скорости нагретых газов в слое 1,5-3,5 м/с с регулированием гранулометрического состава обезвоженного продукта степенью распыла, мелкодисперсные классы целевого продукта обрабатывают исходным раствором с получением суспензии с Ж:Т=1,0-10,0, которую распыляют в слое через пневматические форсунки.

При этом для приготовления суспензии используют циклонную пыль, отсев тонкодисперсных классов целевого продукта или их смесь.

Сущность способа состоит в следующем. Мелкодисперсные классы целевого продукта, которые присутствуют в обезвоженном материале, обрабатывают исходным раствором при нагревании.

Установлено, что если при 90^oС в исходный 37%-ный раствор хлористого кальция добавлять при перемешивании циклонную пыль, образующуюся при сушке этого раствора в аппарате кипящего слоя по известному способу, образуется суспензия, в жидкой фазе которой содержание CaCl₂ достигает 60%, а твердая фаза представлена смесью.

При распылении такой суспензии в кипящем слое при одновременной подаче через форсунки исходного раствора происходит выравнивание гранулометрического состава целевого продукта. При температуре в слое 165-175^oС и скорости газов до 3 м/с из зоны сушки выносятся тонкодисперсные классы (менее 1 мм) обезвоженного продукта, которые улавливаются в циклонах и поступают на приготовление суспензии, при этом тепловых энергозатрат на эту операцию дополнительно не требуется, так как потери тепла в окружающую среду незначительны.

Нами установлено, что при сушке раствора по известному способу при температуре 170^oС при скорости газов 2,8-3,0 м/с и температуре под решеткой 500^oС образуется до 30% продукта фракции -1 мм, который улавливается в циклонах, и при добавлении в товарный продукт ухудшает его потребительские свойства. При этом частицы обезвоженного хлористого кальция фракции +1 мм имеют неправильную форму с большим количеством острых углов (образуются "ежики").

При возврате обезвоженных мелких классов хлористого кальция обратно в "кипящий" слой в сухом виде резко возрастает нагрузка на систему газоочистки, а однородность продукта снижается за счет слипания частиц.

При обезвоживании раствора хлористого кальция по предлагаемому способу происходит снижение пылевыноса обезвоженного продукта, наблюдается выравнивание формы частиц за счет накатки на них основного вещества, а регулирование размера частиц производится путем изменения степени распыла, а фактически - давления воздуха на пневматических форсунках, как и в известном способе. По предлагаемому способу содержание мелких классов в целевом продукте не превышает 10%, а обычно составляет 3-5%.

Перед отгрузкой товарного хлористого кальция возможна его контрольная классификация, и в этом случае отсев фракции -1 мм также возвращается на приготовление суспензии.

Аналогично производится обезвоживание раствора хлористого магния.

Например, если в исходный 32%-ный раствор MgCl₂ вернуть всю циклонную пыль (~ 16%) и полученную при 50^oС суспензию вернуть в кипящий слой, то при температуре сушки 135^oС и скорости газов 3 м/с в целевом продукте содержание фракции -1 мм не превысило 5,4%.

Способ осуществляется следующим образом.

Растворы хлористого кальция или хлористого магния распыляют через пневматические форсунки в кипящем слое однокамерного аппарата при скорости газов в слое 1,5-3,5 м/с и температуре 130-190^oС, при этом температура обезвоживания растворов хлористого магния должна быть ниже во избежание гидролиза MgCl₂ с образованием оксихлоридов магния. Надрешетный продукт выводится из аппарата кипящего слоя через разгрузочное устройство и идет на охлаждение и затарку, а циклонную пыль обрабатывают при перемешивании исходным раствором с получением суспензии с Ж:Т=1,0-10,0, которую через пневматические форсунки также распыляют в кипящем слое. Высокое содержание твердого в суспензии, например Ж:Т=1-3, способствует более эффективному выравниванию поверхности частиц. Возможна дополнительная классификация целевого продукта в процессе его охлаждения с возвратом мелких классов на приготовление суспензии.

Примеры осуществления способа

Пример 1.

В соответствии с известным способом обезвоживали раствор хлористого кальция с содержанием CaCl₂ 40% при скорости газов в слое 2,9 м/с, температуре 170^o и температуре под решеткой 500^oС. Циклонную пыль объединили с надрешетным продуктом. Получили целевой продукт с содержанием CaCl₂ > 95%, с содержанием фракции -1 мм 29%. При этом обезвоженные частицы имели неправильную форму с большим количеством острых углов (форма "ежиков").

Пример 2.

Раствор хлористого кальция с содержанием CaCl₂ 40% распыляли через пневматические форсунки при скорости газов 1,9 м/с в кипящем слое однокамерного аппарата при температуре в слое 170^o и температуре под решеткой 500^oС. Обезвоженный продукт выгружали из аппарата через разгрузочное устройство, охлаждали и подавали на силосный склад, а циклонную пыль обрабатывали исходным раствором с получением суспензии Ж:Т=3 при температуре 90^oС, а затем через пневматические форсунки подавали в кипящий слой. Степень распыла на форсунках регулировали давлением сжатого воздуха, а температуру в слое - расходом исходного раствора.

Получили продукт, состоящий из частиц округлой формы с содержанием фракции -1 мм 4,8%.

Пример 3.

Раствор хлористого магния с содержанием MgCl₂ 32% обезвоживали в однокамерном аппарате кипящего слоя в соответствии с известным способом при температуре 140^oС и скорости газов 3,0 м/с.

Циклонную пыль обрабатывали исходным раствором при 50^oС с получением суспензии с Ж:Т=10, которую распыляли через пневматические форсунки в кипящем слое.

Получили продукт с содержанием фракции -1 мм 3,7%. Продукт состоял из частиц округлой формы. Содержание в нем MgCl₂ составило 55%, MgO - 0,5%.

Пример 4.

Процесс обезвоживания растворов хлористого магния или хлористого кальция проводили в соответствии с примерами 2 и 3, но для приготовления суспензий дополнительно использовали отсев целевого продукта фракции -1 мм.