Вторая стадия обезвоживания карналлита
|
Вторая (и окончательная) стадия обезвоживания искусственного, природного и синтетического карналлитов проходят в одних и тех же аппаратах и примерно в одинаковых условиях. Показатели же процесса различны для каждого вида карналлита. Для окончательного обезвоживания карналлит плавят и нагревают в электропечах с соляными ваннами или в подовых печах. При плавке в электропечах меньше гидролиз и содержание вредных для электролиза примесей. Поэтому следует отдать предпочтение электропечам. Однако при недостатке электроэнергии и наличии природного газа иногда можно использовать отражательные печи. Плавка обезвоженного карналлита в электрических печах Окончательное обезвоживание карналлита состоит из расплавления, перегрева расплава до 750—800°, отстаивания его от MgO и слива осветленного расплава. Производительность электропечи пропорциональна скорости загрузки и расплавления карналлита, которые зависят от мощности трансформатора и размеров печи, содержания влаги в поступающем на плавление карналлите и условий плавки. Потребляемая печью мощность зависит также от сопротивления расплава, т. е. от расстояния между электродами, уровня расплава и его электропроводности. Электропроводность карналлита изменяется в широких пределах в зависимости от его состава (табл. 50). В интервале 610—830° электропроводность природного карналлита почти в два раза превышает электропроводность синтетического, что объясняется меньшим содержанием в последнем хлористого натрия. При постоянных электрической характеристике и размерах печи ее производительность при плавке природного карналлита значительно ниже, чем при плавке синтетического и искусственного. Мощность печи W подсчитывают по формуле W = √2 * V2/R, где V — напряжение на низкой стороне трансформатора; R — сопротивление расплава. При постоянном напряжении мощность печи увеличивается с повышением уровня и температуры расплава.  Чтобы повысить к. п. д. трансформатора, работают на максимальном напряжении при постоянной мощности. Это достигается снижением температуры расплава по мере повышения его уровня, что препятствует быстрому падению электрического сопротивления расплава. Таким образом, большую часть плавки удается вести на высшей ступени напряжения трансформатора и снимать с трансформатора максимальную мощность при высоком к. п. д. Однако и такую плавку нельзя считать удовлетворительной, так как во время перегрева расплава приходится все же переключаться на низшие ступени напряжения. Чтобы избежать этого, стадию плавления отделяют от стадий перегрева и отстаивания расплава. Отстаивание выгоднее проводить в отдельном аппарате, где требуется значительно меньшая электрическая мощность. Плавка карналлита должна проводиться непрерывно при постоянных уровне расплава и температуре, что позволяет интенсифицировать главную стадию процесса — плавку и удаление основного количества влаги.   Обезвоженный карналлит плавят в мощных однофазных электрических печах (рис. 29) при 500°. Карналлит загружают в печь непрерывно и поддерживают в ней постоянный уровень расплава. Расплавленный карналлит сливают в стоящий рядом миксер (рис. 30), в котором расплав подогревают до 750—800°. После отстаивания от окиси магния расплав сливают в ковши и направляют на электролиз. Шлам из миксера, состоящий из окиси магния и безводного карналлита, хлорируют, пропуская через расплав хлор в присутствии углеродистого восстановителя. Этот расплав также используют для электролиза. Когда один миксер заполняется, расплав из печи направляют во второй такой же. Таким образом обеспечивается непрерывная работа плавильной печи при постоянных уровне расплава и температуре, что дает возможность поддерживать постоянный и наиболее выгодный электрический режим и максимально использовать мощность печного трансформатора. Ниже приведены основные показатели плавки карналлита:  Обезвоживание при пропускании хлора через расплав Э.А. Ашкрофт в 1920 г. предложил хлорировать окись магния в расплаве хлоридов калия и натрия. И.Л. Резников показал, однако, что скорость хлорирования окиси магния в расплавах очень мала даже при температуре 900°. Опыты Я.E. Вильнянского и Н.П. Бакиной показали, что окись магния в расплаве хлорируется с достаточной скоростью только в присутствии угля. При этом одновременно расплав обезвоживается вследствие испарения и хлорирования части воды. Кинетика хлорирования MgO в расплавах изучена В.А. Серебряковой. На Соликамском магниевом заводе С.П. Соляков разработал технологию и конструкцию печи для обезвоживания карналлита при пропускании хлора через расплав. Предварительно обезвоженный карналлит поступает в заполненную карналлитовым расплавом плавильную печь, работающую примерно так же, как электропечь с соляной ванной. Во время обезвоживания через расплав пропускают хлор, что уменьшает гидролиз. В хлоратор все время подают угольную пыль. При этом хлорируется окись магния, поступающая с предварительно обезвоженным карналлитом, и частично содержащаяся в нем вода. Уровень расплава в первом отделении плавильника поддерживается постоянным. По мере плавки и хлорирования расплав перетекает во второе отделение печи, из которого он после отстаивания от остатков окиси магния сливается и передается для электролиза. Этот способ имеет то преимущество, что обезвоживание и хлорирование протекают одновременно. Расход электроэнергии на плавку и окончательное обезвоживание при этом ниже, чем в печи с соляной ванной, так как используется тепло, выделяющееся при хлорировании окиси магния. Недостатком этого способа является повышенный расход хлора в связи с хлорированием воды. В зависимости от местных условий для обезвоживания могут быть выбраны печи с соляной ванной непрерывного действия (CKH) или хлораторы. Показатели обезвоживания в них сопоставлены в табл. 51.  Очистка расплава от примесей Всякий карналлит содержит сульфаты, окислы, соли железа и другие примеси. Окислы железа, а также большая часть других нерастворимых соединений в основном отделяются из расплавленного карналлита и оседают вместе с окисью магния. Содержание аниона SO4в2- в предварительно обезвоженном Соликамском искусственном карналлите достигает 0,5%, а в природном и синтетическом карналлитах — 0,7—1%. Даже небольшие количества аниона SО4в2- в электролите очень вредно влияют на электролиз. Чтобы разложить сульфаты, в расплав добавляют молотую древесноугольную пыль, которая, начиная с 500°, взаимодействует с сернокислым магнием по реакциям 2MgSO4 + С = 2MgO + 2SO2 + СО2; MgSO4 + 2С = MgS + 2СО2. Полнее эти реакции идут при 750—800°, что легче достигаетется в электропечах. При переплавке карналлита в электропечах для удаления серы нет необходимости перемешивать расплав. Опытом установлено, что сера при взаимодействии расплава с углем распределяется следующим образом: в расплаве 2,5%; в шламе 27,5%; в отходящих газах 70%. Таким образом, из расплава удаляется до 95—97% S. Примерное содержание примесей в готовом расплаве и шламе приведено в табл. 52. Переплавка пыли. При предварительном обезвоживании из вращающихся печей выносится в виде пыли 7—15% карналлита. Количество пыли колеблется в зависимости от крупности карналлита и скорости прохождения газов.  В улавливаемой пыли много хлористого магния. Пыль содержит 13—18% влаги, т.е. значительно больше, чем предварительно обезвоженный карналлит. Практика показала, что возврат пыли для повторного обезвоживания бесполезен, так как при этом она почти вся снова выносится с газами. Поэтому пыль рекомендуется переплавлять в электропечах. Чтобы предотвратить вспенивание расплава, ее загружают медленнее, чем карналлит. Скорость загрузки устанавливают в зависимости от содержания в пыли влаги, исходя из данных, изложенных выше применительно к переплавке карналлита в электропечах. Пыль можно переплавлять в смеси с предварительно обезвоженным карналлитом. Добавка к нему 7—10% пыли с 15% влаги повышает общее содержание влаги в загрузке примерно на 1%, что существенно не отражается на плавке. При плавке пыли ухудшается и затягивается отстаивание расплава от окиси магния. Расплав всегда содержит взвесь весьма мелкой окиси магния, оседающей на катодах в электролизере и понижающей выход магния по току. Расплав, получающийся из пыли, лучше использовать для приготовления флюса. Окись магния во флюсе вреда не приносит. Обезвреживание отходящих газов. При обезвоживании карналлита во вращающихся печах и при последующей его переплавке в электропечах, хлораторах или подовых печах отходящие газы содержат много хлористого водорода, образующегося вследствие гидролиза хлористого магния. Отходящие газы нельзя выпускать в атмосферу без очистки. Печи для обезвоживания и плавки карналлита должны работать под разрежением, которое создается дымососами и трубами. Дымососы требуются из-за большего сопротивления газоходов и системы для очистки газов. Устанавливаются дымососы за очистительными устройствами, чтобы предотвратить их разъедание кислыми водами. Отходящие газы очищают в башнях с насадкой, которые орошаются водой. После промывки газы выбрасывают через дымовые трубы высотой 120—180 м. Очищенные в скрубберах газы все же содержат некоторое количество хлористого водорода. При выборе высоты труб учитывают необходимость разбавления газов до степени, предусмотренной санитарными нормами, при снижении газов до 20—26 м от уровня земли. Для создания нормальных условий труда при обезвоживании карналлита вредные газы отсасывают непосредственно в местах, где они чаще всего прорываются. Устройства для местного отсоса газов могут работать непрерывно или периодически. Так, например, отсос газа из колпаков над шуровочными люками может отключаться во время отстаивания расплава; во все остальные периоды плавки он должен быть включен. Отсос газов над летками должен быть включен только во время слива, расплава и выпуска шлама и т. д. Кроме местной вентиляции, в цехах для обезвоживания карналлита сооружается надежно действующая общеобменная вентиляция. |
