Карналлитті сусыздандыру

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ . . . 3

1 Карналлитті сусыздандыру . . . 5

1. 1 Карналлитті қайнау қабатындағы (ҚҚ) пештерде сусыздандыру . . . 5

1. 2 Қайнаған (псевдосұйылтылған) қабат . . . 5

1. 3 Сусыздандырудың теориялық және технологиялық негіздері . . . 6

2 Қайнау қабаты пештерінің құрылысы және жұмысы . . . 8

3 Технологиялық процесс . . . 10

4 Карналлитті сусыздандыру дәрежесін жоғарылату жолдары . . . 12

5 Патенттік зерттеме . . . 13

ҚОРЫТЫНДЫ . . . 21

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ . . . 22

КІРІСПЕ

Өндірілген кен орындарындағы карналлитті жыныс құрамы бойынша біркелкі емес. Мысалға Верхнекамск кен орнында каналлиттен басқа галит (NaCl), күкірт қышқылы тұздары(CaSO ₄ , MgSO ₄ ) және балшықты минералдар да бар.

Ал солтүстік Украина кен орны аралас калилі жыныс, әсіресе сульфатты болып келеді. Бұл кендерді бағалы тыңайтқыш - калий сульфатына өңдегенде көп мөлшерлі щелок алады. Онда MgCl ₂ 32%-ға дейін болады. Бұл щелокты сусыздандырып, магний шикізатын алады.

Қазір де табиғи карналлитті химиялық әдіспен ғана байытады. Байытудың гидроциклонды, флотациялық түрлері әлі толық дамытылмаған.

Химиялық байыту MgCl ₂ , NaCl, KCl карналлиттерінің температураға байланысты суда әр түрлі еруіне негізделген. Бірге еріту кезінде MgCl ₂ және KCl ерітіндіге өтіп, NaCl кристалл күйінде қалатындай шарттарды қолдануға болады. Бұл ерітіндіні суыту кезінде алты-сулы карналлит KCl·MgCl ₂ ·6H ₂ O кристалданады. Мұндай карналлитті жасанды деп атайды.

Техникада жасанды карналлит алудың бірнеше технологиялық сұлбасы белгілі. 1-суретте өндірісте қолданылатын сұлба көрсетілген (Сурет 1) .

Алынған жасанды карналлит келесі құрамды болады % (массасы бойынша) : 31-32 MgCl ₂ ; 25-26 KCl; 5-6 NaCl; 34-35 H ₂ O кристалданған және 3 %-ке дейін H ₂ O гидроскопиялық. Карналлиттер минерологиялық құрамы % (массасы бойынша) : 86-88 карналлит; 4-6 хлорлы натрий; 0-2 хлорлы калий және 3-7 тұндырылған ерітінді.

Сондай-ақ, 0, 5 NaCl ₂ ·KCl·MgCl ₂ қосылысының бар екендігі дәлелденген. Карналлит кристалдарының тез өсіп, олардың толық және жылдам тұнуы үшін коагулянттар ретінде крахмал және улы натр қолданады.

1 т жасанды карналлит алу үшін орта мөлшермен 1, 5 т карналлит кені; 0, 1 кг крахмал; 0, 25 т бу; 0, 1 т улы натр; 5 м ³ су; 10 кВт·сағ электр энергиясы шығындалады. Жасанды карналлит алудағы хлорлы магнийдің қосынды шығыны 15-17 % жетеді.

Химиялық байытудың кемшілігі - бу және судың көп мөлшердегі шығыны мен еңбек шығындары салдарынан алынатын өнімнің құны жоғары болады.

Металдық магний өндіруде негізгі шикізат болып табылатын байытылған карналлит стандартталады. ГОСТ 16109-70 сәйкес KCl·MgCl ₂ ·6H ₂ O формуласына ие және келесі техникалық талаптарды қанағаттандыруы керек:

Сыртқы түрі - кристалдық өнім, сұр және алқызыл реңді ақ болуы керек.
Хлорлы магнийдің (MgCl2) мөлшері 31, 8 % кем болмау керек.
Сульфат мөлшері (CaSO4-ке шаққанда) 0, 06 % аспау керек.
Бос ылғалдылық мөлшері 3, 0 % аспау керек.

Карналлитті таза темір жол вагондарымен немесе конвейерлік әдіспен тасымалдаған жөн және арнайы ылғал тиюден қорғалған жабық орындарда сақталады.

Табиғи карналлит

Бу Ұнтақтау ( 6-8 мм ) H ₂ O

Ерітінді

( t=110 ⁰ С )

Модульдік Пульпа

ерітінді (сұйық MgCl ₂ +KCl,

қатты NaCl )

Өндірістік

Қоюлану сулар

Щелок Шлам

(MgCl ₂ +KCl) (NaCl )

Вакуумды Шаю

кристаллизаторда

кристаллдандыру

(t=60 ⁰ С) Шлам Өндірістік

сулар

Тік кристаллизаторда Қалдық

кристаллдандыру

(t=20 ⁰ С)

Пульпа

Жинақтауышқа Тығыздалған

тығыздалу пульпа

Модульдік Центрифугалау

ерітінді

Модульдік Жасанды карналлит

ерітінді

Сурет 1 - Жасанды карналлит алудың технологиялық сұлбасы

1 Карналлитті сусыздандыру

1. 1 Карналитті қайнау қабатындағы (ҚҚ) пештерде сусыздандыру

ВАМИ-де 1956 жылы алғаш рет карналлитті ҚҚ пештерінде сусыздандыру зерттеулерін жүргізіп, алты-сулы карналлиттің екі-сулы түрге дейін сусыздануы 120-140°С температурада жүретіндігі анықталған. Сусыздану жылдамдығы берілетін жылу мөлшері мен температурасына байланысты анықталады:

Карналитті температурасы 330°С-тан жоғары құрғақ ауамен үрлеу арқылы сусыз карналлит алу мүмкіндігі бар; бұл кезде меншікті ылғал есебінен гидролиз 5, 5-6%-дан аспайды.
Құрғақ ауаға 0, 03-0, 1 % HCl қосса, сусыз, аз гидролизденген карналлит алуға болады.
Соңғы өнім құрамы HCl:H2O қатынасымен анықталады және бұл құраушылардың абсолютті концентрациясына тәуелді емес.

270-290°С температурада псевдосұйылтылған қабатта периодты жұмыс істейтін лабораториялық ҚҚ құрылғысында HCl:H ₂ O=1 болған шартта 0, 2% H ₂ O және 0, 3 %-ға дейін MgO бар сусыз карналлит алынған.

1. 2 Қайнаған (псевдосұйылтылған) қабат

Соңғы жылдары әртүрлі ұнтақ тәріздес материалдары күйдіру және кептіру үшін қайнау қабаты деп аталатын принципке негізделген аппараттарды қолданады.

Ұнтақ немесе түйіршікті материалдар қабатына астынан көптеген ұсақ саңылаулары бар тордан қысыммен газ беріледі, ол тордан өткенде көптеген ағындарға бөлінеді. Бұл ағындардың жылдамдығы секундына ондаған метрге жетеді. Материал бөлшектері газбен бірге жоғары көтеріледі. Тордан алыстаған ағын жылдамдығы азаяды, газ ағыны қабаттың барлық қимасы бойына біркелкі таралады. Материалдың газ ағыны әсерінен қалқып тұруы сұйықтың қайнауына ұқсас болады.

Бірдей іріліктегі материал үшін межелі жылдамдық қалқып ұшудың межелі жылдамдығынан он есе аз. ҚҚ-да материалдың ең ұсақ бөлшектері қалқып ұшу күйінде болып, шаң түрінде газбен әкетіледі.

Карналлитті сусыздандырудың бірінші сатысында айналмалы пеш орнына ҚҚ пештерін қолдану бұл процесті жеңілдетеді.

Жасанды карналитті ҚҚ пешінде сусыздандыру кезінде газ ағынының межелі жылдамдығы 0, 4 м/с құрайтынын тәжірибелер арқылы дәлелденген және карналлит түйіршіктері іріленген сайын бұл жылдамдық жоғарылайды.

Түйіршіктердің 3 мм ірілігінде минималды межелі жылдамдығы 2, 5 м/с құрайды.

Мұндай жылдамдықта -0, 4 мм фракция бөлшектері қалқып ұшу күйіне келіп, аулақталатын газбен әкетілуі процесті елеулі қиындатады. Яғни, сусыздандыруға түсетін табиғи карналлит ірілігі біркелкі болғаны дұрыс.

Тордан берілетін қыздырғыш газдардың температурасына қарамастан қайнау қабатындағы температураның өзгеруі бірқалыпты болады (Сурет 2) .

Қабаттағы температура, °С
Уақыт, мин

1 - 350 °С; 2 - 250 °С.

Сурет 2 - Қыздыру ауасының әртүрлі температурасында қайнау қабатындағы температураның уақыт бойынша өзгерісі

Алғашқыда жылу алты-сулы карналлитті қыздыруға жұмсалады. 120°С температураға жеткенде алты-сулы карналлиттің екі-сулы карналлитке айналуына жұмсалады. Бұл айналу аяғына жеткенде температура тағы көтеріледі де, 160°С-да тағы тоқтайды. Бұл температурада екі-сулы карналлит сусыз карналлитке өтеді және магний гидроксихлоридінің түзілуімен гидролиз процесі жүреді. Температураның ары қарай көтерілуі карналлитті сусыздандыру процесінің аяқталғанын көрсетеді.

1. 3 Сусыздандырудың теориялық және технологиялық негіздері

Карналлит бұл - кристаллогидрат; ол алты-сулы және екі-сулы кристаллогидраттар түзеді. Химиялық таза алты-сулы карналлит (KCl· MgCl ₂ ·6H ₂ O) тығыздығы 1, 6г/см ³ , ромбалық құрылымды ақ кристалды ұнтақ болып табылады. Пісіріліп жасалған ыдыста өзінің кристалдық суында 167, 5 ⁰ C температурада балқиды; балқу кезінде ыдырап, KCl кристалын және MgCl ₂ сулы ерітіндісін түзеді. Кристаллогидратты қоршаған кеңістіктегі су буы қысымы сусыз тұзбен тепе-теңдіктегі қысымнан төмен болса, ол сусызданады. Егер су буы қысымы тепе-теңдіктегіден көп болса, кристаллогидрат суланады, яғни сулы құрамды кристаллогидратқа өтеді немесе сулы ерітінді түзеді.

Магнийдің хлорлы тұздарының кристаллогидратын сусыздандыру кезінде қатар жүретін гидролиз реакциясы байқалады. Бұл процесс зиянды болып табылады. Өйткені MgO, HCl түріндегі қалдықтар түзіп, хлорлы магний шығымын азайтады.

Жоғары температурада қаныққан су буының қысымы көтеріліп, сусыздану процесі жылдамдайды. Бірақ температураның жоғарылауымен қатар жүретін MgCl ₂ гидролизі де жылдамдайды. Сондықтан карналлитті мүмкіндігінше төмен температурада жүргізу тиімді.

Алты-сулы карналлиттің қатты күйде екі-сулы түрге айналуы хлорлы магнийдің елеусіз гидролизімен жүреді, ал екі-сулы карналлиттің сусыз түрге өтуі хлорлы магнийдің елеулі гидролизінде жүзеге асады. Сондықтан, карналлитті сусыздандыру екі сатыда жүреді.

Сусыздандырудың бірінші сатысын қатты күйде өткізеді. Сусызданған карналлит процестен 200-220°С температурамен және 3-5 % суы болатындай етіп қыздырады. Қалған суды аулақтау үшін жоғары температура қажет. Қалдық суды аулақтау (0, 2 % су) 600-800°С температурада жүреді, ал химиялық таза KCl·MgCl ₂ қосылысы 490°С температурада балқиды. Сондықтан карналлитті толықтай сусыздандыру балқыған күйде өтеді. Алайда хлорлы сутектің жеткілікті концентрациясында және қыздырушы газдардағы төмен ылғалдылықта карналлитті сусыздандыру балқытусыз, әрі гидролизсіз бір сатыда өткізуге болады.

Осылайша, карналлитті электролизге даярлаудың 3 сұлбасы бар. Олар бір-бірінен карналлиттегі қалдық суды аулақтау әдістерімен ерекшеленеді:

балқыту, 800°С-қа дейін қыздырып, осы температурада ұстау.
жылутасымалдағыштағы хлорлы сутекті қолдана отырып, қатты сусымалы күйде терең сусыздандыру.
3-5% H2O қалғанша ҚҚ пештерінде сусыздандыру, соңынан 5-25 % MgCl2бар балқыған (айналымдық) электролитке тиеп алу.

2 Қайнау қабаты пештерінің құрылысы және жұмысы

Карналлитті сусыздандырудың бірінші сатысына арналған өндірістік үш камералы қайнау қабатындағы пеші 3 суретте көрсетілген (Сурет 3) .

Сурет 3 - Карналлитті сусыздандыруға арналған өндірістік ҚҚ пеші

1-карналлитті тиеу; 2-қалпақшалы тор; 3-газүлестіргіш камера; 4-бөгеу; 5-карналлитті тиеп алу; 6-аулақталатын газдың шығуы; 7- жағу газдарын енгізу.

Пеште тік бұрышты қималары бар. Пештің төменгі жағы шамот кірпіштерімен немесе ыстыққа төзімді бетонмен шегенделген үш газ беруші камерадан тұрады. Бұл камера газ өткізетін қалпақшалары бар тормен жабылған. Олар үрлеу тоқтатылған кезде карналлиттің саңылаулар арқылы түсіп кетуін болдырмайды. Торлар тіреуде бос жатыр. Жасанды карналлит бірінші камераға арнайы лақтырғышпен(сепкіш) тиеледі. Сепкіш 300 айн /мин жасайтын болат білік. Сепкіш пештің бірінші камерасының бетіне материалдың біркелкі таралуын қамтамассыз етеді. Бірінші камераның ауданы барлық тор ауданның 40% құрайды.

Бөлшектердің қабатта барынша ұзақ болуы үшін камера ішінде бөгеулер қойылған(зигзаг тәрізді) . Сусыздандырылған карналлит соңғы камерадан құбыр арқылы шығарылады. Аулақталатын газ СИОТ циклондарында шаңнан тазартылады. Шаңның аулақталуын азайту үшін пештің үстіңгі жағы кеңейтілген (әкетілу жылдамдығы төмендейді) . 4-суретте сусыздандырудың аппаратура-технологиялық сұлбасы көрсетілген (сурет 4) .

Сурет 4 - Сусыздандырылған карналлит цехының аппаратура-технологиялық сұлбасы

1-карналлиті бар думпкар; 2-қабылдағыш шанаптар; 3, 11-қырғыш тиегіштер; 4, 9-таспалы конвеерлер; 5-электромагнитті сепаратор; 6-пневмопривод; 7-ковшты элеватор; 8-плужокты лақтырғыш; 10-шығындық шанап; 12-вибролоток; 13-таспалы салмақ өлшеуіш; 14-лақтырғыш; 15- ҚҚ пеші; 16-жағу орны; 17-СИОТ циклоны; 18-қырғышты тасымалдағыш; 19-сусыздандырылған карналлит шанабы; 20-камералық пневмосорғыш; 21-газүрлегіш; 22- ауаүрлегіш.

Ыстық жағу газдарын газ тәрізді немесе сұйық отынды сақиналы жаққыштарда (топка) жағу арқылы алады. Жағу (топочный) газдарының температурасы ауамен екіншілік үрлеу кезінде бірінші камерада 400-450°С температураға дейін, ал соңғы камерада 450-470°С температураға дейін төмендейді. Камера қабаттарына берілетін газ температурасын автоматты түрде ұстап тұруға болады және жанатын газдардың қысымы рұқсат етілген шамадан төмендеп кетсе, газ және ауа үрлеу автоматты түрде тоқтайды.

3 Технологиялық процесс

Бірінші газ өткізгіш тордағы материалдың қозғалысында алты-сулы карналлит екі-сулыға айналады, ал соңғы торда екі-сулы карналлит сусыз карналлит пен магний хлориді гидроксидінің қоспасына айналады. Берілетін газ мөлшері карналлит шаңының әкетілуін тудырмайтын тұрақты қайнау қабатының туумен анықталады. Тор ауданындағы материалдың қарқынды араластырылуы процестің қалыпты өтуін қамтамасыз етеді. Егер тордың кез келген жерінде қозғалмайтын қабат пайда болса, ол балқып, аппарат жұмысы бұзылады.

Жағу газы қайнау қабаты пешінде 1000-1500 мм су. бағ. қысым тудыратын газ үрлегіштен беріледі. Қайнау қабатының қарсыласу қабілеті оның биіктігі мен материал тығыздығына тәуелді. Карналлитті сусыздандыруда қайнау қабаты түзілуі үшін оның биіктігі 700-1000 мм, газ үлестіргіш тордың қарсыласуы 300 мм су. бағ. төмен болмауы қажет.

Пештің бірінші камерасында материалдың түйіршіктенуі жүреді. Белгілі шарттарда бұл камерадағы торда балқыған кесек қабаты(шекемтас) пайда болады. Олардың өлшемі 300 мм дейін жетеді. Жылутасымалдағыш температурасы төмендегенде шекемтастардың түзілуі баяулайды немесе мүлдем тоқтайды. Тұндырылған ерітіндінің көп мөлшерінде шекемтас түзілу жылдамдайды.

Барлық камераларда ұсақ бөлшектер кесектеріне қарағанда тереңірек сусыздандынып, күштірек гидролизденеді. Пеш камераларында карналлит ұсақталып оның ары қарайғы өңдеуде карналлит жоғалымдары туады. Аулақталатын газдардың шаңдалуы қайнау қабаты пештерінің циклондарында 20-22 г/м құраса, соңғы камерадан шыққан газдарда 48-50 г/м дейін жетеді, өнімділігі 4 м СИОТ циклондары әр камерадан шыққан шаңды аулап, сусыздандыру камерасына қайтарады. Көрсетілген әдіс дайын өнімдегі судың мөлшерін 2-3 есе азйтады, өйткені ылғалды шаң пеште сусыздандырылады. Бірінші камерадағы су мөлшері 26%, ал соңғы мөлшерде 6% құрайды. Сусыздандырылған карналлиттегі Н ₂ О мөлшері пештің соңғы камерасындағы қабат температурасымен анықталады (сурет 5) .

210-215°С температурада соңғы камера қабатында 2, 5-3, 5% Н ₂ О және 2% MgO бар сусыз карналлит алынады.

Қайнау қабаты пештерінің айналмалы пештерге қарағандағы артықшылықтары:

1. Өте жоғары өнімділігі(350 т/тәул) және MgCl ₂ -ң төмен дәрежелі гидролизі.

2. Өндірістік цехтарда аз орын алады және олардың жасауға аз шығындалады.

Карналлитті қайнау қабаты пештерінде сусыздандыру процесі толықтай автоматталған және механикаландырылған. Хлорлы магний гидролизі төмендетілгендіктен айналмалы пешпен салыстырғанда хлорсутектің лақтырылуы 1, 3 есе аз.