Подготовка шихты типа цемента Сореля для хлорирования
|
Окусковывание шихты типа цемента Сореля основано на способности каустического магнезита прочно схватываться при взаимодействии с растворами хлористого магния. Это свойство известно давно, но природа и состав образующихся при этом соединений до сих пор окончательно не установлены. Одни объясняли отвердевание образованием хлор окиси магния, которая рассматривалась как основная соль хлористого магния различного состава. Например: MgCl2*5MgO*12Н2О (по Сорелю), MgCl2*5MgO*14Н2О и MgCl2*9MgO*24Н2О (по Бендеру), MgCl2*5MgO*13Н2О (по Девису), MgCl2*5MgO*17Н2О и MgCl2*10MgO*14Н2О (по Краузе), MgCl2*MgO*16H2O (по Андре). A.А. Байков, изучавший затвердение магнезиального цемента, пришел к выводу, что хлорокись не образуется, а процесс сводится к гидратации и образованию Mg(OH)2. А.А. Байков показал, что каустический магнезит схватывается независимо от наличия в воде растворенного MgCl2. Он также разъяснил поведение хлористого магния при затвердевании исходя из теории Ле-Шателье, согласно которой превращение механической смеси порошка c жидкостью в монолит возможно только в том случае, если растворимость порошка значительно больше, чем у того тела, которое образуется при затвердевании. Так как при смешении каустического магнезита с раствором MgC2 прочность получающегося продукта возрастает с увеличением концентрации раствора хлористого магния, то, следовательно, безводная окись магния тем больше должна растворяться в жидкости, чем больше в ней хлористого магния. Кроме того, в крепких растворах хлористого магния различие в растворимости MgO и Mg(OH)2 должно быть больше, чем в слабых и в чистой воде. B.В. Шелягин указывает на возможность гидратации окиси магния количеством воды, меньшим, чем следовало бы при гидратации без образования хлорокиcи. Изложенные выше физико-химические основы процесса хлорирования и вытекающие из них требования, предъявляемые к свойствам шихты, также должны быть учтены при ее подготовке. Необходимо избегать таких условий, которые понижают активность и механическую прочность шихты при хлорировании. Для более высокого использования хлора шихта типа цемента Сореля должна быть возможно лучше обезвожена до хлорирования. Такая шихта сохраняет достаточную механическую прочность при содержании более 10% Н2О. В зависимости от соотношения стоимостей растворов хлористого магния и хлора шихта может быть подготовлена с большим или меньшим содержанием хлористого магния. На практике применяют шихту, в которой содержится от 15 до 35—40% MgCl2. Ниже дается описание двух из возможных схем подготовки шихты типа цемента Сореля. Мокрая подготовка брикетированной шихты (рис. 37) Расплавленный бишофит, содержащий 47% MgCl2, поступает на вращающиеся охлаждаемые водой вальцы, с которых хлористый магний снимается в виде чешуек. Чешуйчатый бишофит смешивают с окисью магния в отношении 7:4. Смесь нагревают во вращающихся печах до 175°; при этом получается так называемый оксихлорид примерно следующего состава: 27,0% MgO, 32,7% MgCl2, 25,6% Н2О, 40,8% MgOобщ, 24,4% Cloбщ, 3,3% CaO 0,9% Аl2О3, 2,57с KCl, 2,9% NaCl, 3,0% SO3, 1,7% CO2. Оксихлорид поступает в бункер, рядом с которым расположены бункеры для угля восстановителя. Под бункером проходит ленточный транспортер для дозирования шихты, которую затем элеватором подают в смеситель для мокрого смешения. Туда добавляют столько раствора хлористого магния, чтобы смесь получилась в виде теста. Эта смесь поступает через точку в пресс с мундштуком, откуда выходит в виде колбасы, которая под собственным весом разламывается на куски длиной 8—10 см. Куски падают на пластинчатый стальной транспортер, проходящий через тоннельную печь. В печи брикеты сушатся при 175°. При этом они упрочняются вследствие образования цемента Сореля. Из тоннельной печи брикеты попадают во вращающуюся печь для коксования и удаления большей части летучих и влаги. Температура брикетов при выходе из вращающейся печи должна быть 420—450°. При прокалке брикетов во вращающейся печи должен строго соблюдаться температурный режим: снижение температуры повышает влажность брикетов, повышение приводит к разрушению цемента Сореля и брикеты разваливаются.  Во избежание выгорания углерода брикеты в горячем состоянии ссыпаются в герметически закрывающиеся контейнеры. После коксования брикеты имеют примерно следующий состав; 43,5% MgOобщ, 29,6% MgOсвоб, 32.8% MgCl2, 21% MgCO3, 9,5% С, 3,8% СаО, 13,8% Н2О. Пористость их достигает 50%, а насыпной вес равен 0,5%. Сухая подготовка брикетированной шихты (рис. 38) Оксихлорид магния сушат более глубоко до 9—11%) влаги в остатке. Смесь сухого оксихлорида, молотого бурого угля (или другого восстановителя) и оборотной мелочи от сушки брикетов во вращающихся печах прессуют на кольцевых прессах при удельном давлении до 400 кг/см2. Полученные брикеты достаточно прочны и не нуждаются в дополнительной сушке. В брикетах около 10—12% влаги. В остальном их состав мало отличается от состава брикетов при мокром прессовании.  Описанные схемы подготовки шихты применялись на заводах в Германии. Способ мокрого прессования может быть упрощен, если отказаться от предварительной подготовки оксихлорида. В этом случае прессуют смесь из каустического магнезита и углеродистого восстановителя, увлажненную раствором хлористого магния. Содержание MgCl2 в шихте уменьшают примерно до 15%. В такую шихту часть MgO вводят в виде природного магнезита или основного карбоната магния. Карбонаты магния делают шихту более активной и этим улучшают использование хлора. Количество добавляемого карбоната определяется условиями теплового баланса печи для хлорирования. |
