способ гранулирования фторида алюминия

Формула изобретения

1. Способ гранулирования фторида алюминия, включающий смешение порошкообразного фторида алюминия с жидким компонентом, гранулирование полученной смеси и термообработку полученных гранул при повышенной температуре, отличающийся тем, что сначала ведут смешение компонентов в турболопастном грануляторе при скорости вращения ротора 500 - 1500 мин^-1 до влажности смеси 18-25%, а затем смесь гранулируют в том же грануляторе при скорости вращения ротора, необходимой для получения заданного грансостава готового продукта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкого компонента берут либо воду, либо пересыщенный раствор фторида алюминия.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что термообработку полученных гранул ведут либо в одну стадию при 550-600С, либо в две стадии, на первой из которых поддерживают температуру 200-300С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству фторида алюминия, широко используемого в алюминиевой промышленности.

Известен способ получения гранулированного фторида алюминия, в котором гранулирование ведут путем распыления раствора фторида алюминия концентрация 21-47% на частицы твердого фторида алюминия в лопастном шнеке при 110-350^oС и осуществляют сушку получаемого готового продукта при 550^oС.

Недостатком такого способа является малая прочность получаемых гранул фторида алюминия, что затрудняет его транспортировку. Хранение недостаточно прочных гранул фторида алюминия в бункерах или силосах приводит к дроблению частиц и образованию пыли. Это является существенным недостатком, так как фтористый алюминий относится к вредным веществам второго класса опасности. (Патент Австралии 355543 кл. COIF 7/50, 1980 г.).

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения гранулированного фторида алюминия, в котором процесс грануляции включает смешение порошкообразного фторида алюминия с жидким компонентом, гранулирование полученной смеси и термообработку гранул при повышенной температуре.

По этому способу в качестве жидкого компонента берут 10-18% раствор фторида алюминия, причем массовое соотношение жидкого компонента и порошкообразного фторида алюминия поддерживают равным 30-100:1, а гранулирование полученной смеси ведут в аппарате кипящего слоя в потоке газообразного теплоносителя при 185-200^oС, распыляя раствор фторида алюминия на твердый продукт. Смешение компонентов и гранулирование проходят одновременно. Затем полученные гранулы поступают на термообработку (прокалку) при температуре 550^oС. (Патент РФ 2038305, кл. COIF 7/50, 1995 г.).

Недостатком известного способа является:

- большой влагосъем за счет кипящего слоя, что приводит к повышенным энергетическим затратам;

- нестабильность грансостава полученного продукта;

- недостаточная прочность полученных гранул, а следовательно значительные потери и пылеунос. Так прочность гранул колеблется от 1,17 до 1,55 кг.

Нами поставлена задача значительно снизить энергозатраты на процесс, получить стабильный по грансоставу продукт, при этом имея возможность регламентировать размер гранул, а также повысить в 2-3 раза их прочность.

Поставленная задача решена в предложенном способе гранулирования фторида алюминия, включающем смешение порошкообразного фторида алюминия с жидким компонентом, гранулирование полученной смеси и термообработку полученных гранул при повышенной температуре.

В предложенном способе сначала ведут смешение компонентов в турболопастном грануляторе при скорости вращения ротора 500 - 1500 мин^-1 до влажности смеси 18-25%, а затем смесь гранулируют в том же грануляторе при скорости вращения ротора необходимой для получения заданного грансостава готового продукта. В качестве жидкого компонента берут либо воду, либо пересыщенный раствор фторида алюминия. Термообработку полученных гранул ведут либо в одну стадию при температуре 550-600^oС, либо в две стадии, на первой из которых поддерживают температуру 200-300^oС.

Сущность способа заключается в следующем. Также как и в известном способе смешение и гранулирование ведут в одном аппарате, но при этом стадии смешения и грануляции разделены. Это вызвано необходимостью соблюдения разных режимов на стадиях. Процесс смешения твердого и жидкого компонентов идет при совершенно другом соотношении твердой и жидкой фазы, чем в известном способе. В процессе смешения большое количество твердой фазы смешивается с значительно меньшим количеством жидкой фазы. Количество жидкой фазы определяется влажностью полученной смеси (18-25%). Соотношение твердой и жидкой фазы варьируется и исходя из использования для конкретного производства либо воды, либо пересыщенного раствора фторида алюминия. Но в любом случае влажность полученной смеси должна составлять 18-25%, чтобы обеспечить наилучшие условия гранулирования.

Использование турболопастного гранулятора именно для фторида алюминия предъявляет достаточно жесткие требования к режиму его работы, так как фторид алюминия плохо растворим в воде, в пересыщенном растворе, не пластичен. Эти его свойства заставляют поддерживать определенный скоростной режим работы на стадии перемешивания. Скорость вращения ротора должна составлять 500 - 1500 мин^-1.

Пример 1.

В турболопастной гранулятор загружают 2 кг порошкообразного фторида алюминия с добавлением пересыщенного раствора фторида алюминия.

Смешение ведут до влажности 25% при скорости вращения ротора 500 мин^-1 и частоте вращения барабана 50 мин^-1.

Для гранулирования фторида алюминия после его смешения с пересыщенным раствором изменяется частота и направление вращения ротора на противоположное. Гранулирование увлажненного фторида алюминия ведут при частоте вращения ротора 1000 мин^-1 с прежней частотой и направлением вращения барабана. В результате получаются гранулы фторида алюминия диаметром 1-4 мм.

Полученные гранулы окатывают в тарельчатом грануляторе с добавлением порошкообразного фторида алюминия для предотвращения слипания гранул.

Окатанные и опудренные гранулы подвергаются термообработке при температуре 300^oС в течение 20 мин и 10 мин при температуре 600^oС. Прочность полученных гранул составляет 18-20 кгс/см².Содержание фторида алюминия в гранулированном продукте не менее 96,6%.

Пример 2.

В турболопастной гранулятор загружают 2кг порошкообразного фторида алюминия с добавлением пересыщенного раствора фторида алюминия.

Смешение ведут до влажности 20% при скорости вращения ротора 1500 мин^-1 и частоте вращения барабана 50 мин^-1.

Для гранулирования фторида алюминия после его смешения с пересыщенным раствором изменяется частота и направление вращения ротора на противоположное. Гранулирование увлажненного фторида алюминия ведут при частоте вращения ротора 500 мин^-1 с прежней частотой и направлением вращения барабана. В результате получаются гранулы фторида алюминия диаметром 2-6 мм.

Полученные гранулы окатывают в тарельчатом грануляторе с добавлением порошкообразного фторида алюминия для предотвращения слипания гранул.

Окатанные и опудренные гранулы подвергаются термообработке при температуре 250^oС в течение 20 мин и 10 мин при температуре 550^oС. Прочность полученных гранул составляет 18-20 кгс/см². Содержание фторида алюминия в гранулированном продукте не менее 96,6%.

Пример 3.

В турболопастной гранулятор загружают 2 кг порошкообразного фторида алюминия с добавлением пересыщенного раствора фторида алюминия.

Смешение ведут до влажности 18% при скорости вращения ротора 1500 мин^-1 и частоте вращения барабана 50 мин^-1. Для гранулирования фторида алюминия после его смешения с пересыщенным раствором изменяется частота и направление вращения ротора на противоположное. Гранулирование увлажненного фторида алюминия ведут при частоте вращения ротора 500 мин^-1 с прежней частотой и направлением вращения барабана. В результате получаются гранулы фторида алюминия диаметром 2-6 мм.

Полученные гранулы окатывают в тарельчатом грануляторе с добавлением порошкообразного фторида алюминия для предотвращения слипания гранул.

Окатанные и опудренные гранулы подвергаются термообработке при температуре 600^oС в течение 20 мин. Прочность полученных гранул составляет 21 кгс/см². Содержание фторида алюминия в гранулированном продукте не менее 96,6%.

Пример 4.

В турболопастной гранулятор загружают 2 кг порошкообразного фторида алюминия с добавлением пересыщенного раствора фторида алюминия.

Смешение ведут до влажности 20% при скорости вращения ротора 700 мин^-1 и частоте вращения барабана 50 мин^-1.

Для гранулирования фторида алюминия после его смешения с пересыщенным раствором изменяется частота и направление вращения ротора на противоположное. Гранулирование увлажненного фторида алюминия ведут при частоте вращения ротора 1000 мин^-1 с прежней частотой и направлением вращения барабана. В результате получаются гранулы фторида алюминия диаметром 1-4 мм.

Полученные гранулы окатывают в тарельчатом грануляторе с добавлением порошкообразного фторида алюминия для предотвращения слипания гранул.

Окатанные и опудренные гранулы подвергаются термообработке при температуре 200^oС в течение 20 мин и 10 мин при температуре 580^oС. Прочность полученных гранул составляет 39 кгс/см². Содержание фторида алюминия в гранулированном продукте не менее 96,6%.

Использование предложенного способа позволяет получить достаточно прочные гранулы фторида алюминия определенного грансостава, при этом значительно снизить энергозатраты на процесс и пылеунос.