Способ обезвреживания возгонов из хлорных коммуникаций цеха для получения магния и хлора

Способ обезвреживания возгонов из хлорных коммуникаций цеха для получения магния и хлора

Реферат

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению магния и хлора в электролизерах и к переработке возгонов, получаемых при прохождении хлорсодержащих газов через хлорные коммуникации и фильтры цеха электролиза.

Известен способ обезвреживания возгонов из хлорных коммуникаций цеха для получения магния и хлора (кн. М.А.Эйдензон - Металлургия магния и других легких металлов. - Изд. второе. - М.: Металлургия, 1974, стр.117), включающий удаление возгонов из коммуникаций, загрузку их в емкость, подачу в емкость воды, выщелачивание возгонов с получением суспензии и слив ее в канализацию.

Недостатком данного способа обезвреживания возгонов является то, что при предложенной последовательности операций - сначала загрузка возгонов в емкость с последующим их выщелачиванием - происходит высокая коррозия оборудования, что приводит к снижению его срока службы и к большим материальным затратам.

Известен способ обезвреживания возгонов из хлорных коммуникаций цеха для получения магния и хлора (кн. Производство магния - Иванов А.И., Ляндрес М.Б., Прокофьев О.В. - М.: Металлургия. - 1979, стр.234), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог-прототип и включающий очистку коммуникаций от возгонов специальными скребками, загрузку возгона в герметичный бак с водой, выщелачивание их проточной водой и слив полученной суспензии в канализацию.

Недостатком данного способа является то, что возгоны обладают низкой смачиваемостью и поэтому не могут быстро раствориться в воде и в твердом виде поступают в сточные воды, загрязняя их. В связи с неоднородностью возгонов по солевой фазе степень растворения солей в воде различная, поэтому на растворение возгонов требуется длительное время и степень выщелачивания низкая. Кроме того, хлор, адсорбированный на поверхности твердых частиц возгонов, при контакте с водой растворяется и гидролизуется по реакции:

Cl₂+Н₂O=НСl+НСlO

Растворимость хлора в воде сравнительно большая, и при 20°С концентрация хлора активного составляет 7290 мг/дм³. Поэтому при выщелачивании образуется большое количество активного хлора, который при взаимодействии с другими компонентами, например с хромом, образует токсичные вещества. Кроме того, излишний (не вступивший в реакцию) активный хлор также значительно загрязняет сточные воды, поступающие в канализацию. Все это приводит к загрязнению окружающей среды и требует дополнительных мер по снижению токсичных веществ в окружающую среду.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет повысить степень выщелачивания возгонов в водном растворе, снизить содержание токсичных веществ и активного хлора в сточных водах. Все это позволит уменьшить загрязнение окружающей среды и улучшить экологию.

Технический результат достигается тем, что в предложенном способе обезвреживания возгонов из хлорных коммуникаций цеха для получения магния и хлора, включающем удаление твердых возгонов из коммуникаций, загрузку их в емкость с водой, выщелачивание и сброс полученного раствора в сточные воды, новым является то, что воду непрерывно циркулируют в системе емкость-насос-емкость, возгоны загружают в циркулирующую воду до получения суспензии плотностью 1,146-1,190 г/см³, полученную суспензию загружают в другую емкость и на ее поверхность подают восстановитель при постоянном перемешивании, затем обезвреженный раствор сбрасывают в сточные воды.

Кроме того, в качестве восстановителя используют твердый тиосульфат натрия.

Кроме того, в качестве восстановителя используют тиосульфат натрия в виде раствора концентрацией 300-400 г/дм³.

Кроме того, массовое соотношение твердого тиосульфата натрия к содержанию активного хлора в суспензии составляет (6-7,5):1.

Кроме того, массовое соотношение количества тиосульфата натрия в растворе к содержанию активного хлора в суспензии составляет (3,8-4,8):1.

Кроме того, перемешивание осуществляют в течение 30-50 минут.

Предложенный способ обезвреживания возгонов из хлорных коммуникаций цеха для получения магния и хлора с применением новой последовательности действий, а именно: циркуляция воды в системе емкость-насос-емкость и подача возгонов в циркулирующую воду - позволяет повысить степень выщелачивания возгонов водой, уменьшить содержание твердых веществ в полученной суспензии и тем самым снизить количество вредных компонентов в сточных водах. Загрузка возгонов в циркулирующую воду до получения суспензии плотностью 1,146-1,190 г/см³ позволяет достичь максимальной степени выщелачивания солей в возгонах и соответственно достичь максимальной концентрации активного хлора в суспензии, что позволит на последующей стадии обработки суспензии восстановителем достичь наибольшей степени восстановления активного хлора в суспензии и уменьшить его содержание в сточных водах.

Обработка полученной суспензии восстановителем - тиосульфатом натрия - при определенном массовом соотношении его к активному хлору позволяет достичь минимального содержания активного хлора в суспензии и тем самым уменьшить содержание его в сточных водах.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе обезвреживания возгонов из хлорных коммуникаций цеха электролиза, изложенных в пунктах формулы изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства и способа его монтажа. В результате поиска не было обнаружено новых источников, и заявленные объекты не вытекают явным образом для специалиста, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Примеры осуществления способа.

Пример 1

Получаемые в процессе разложения электролизом хлормагниевого сырья хлорсодержащие газы содержат большое количество примесей в виде твердых частиц. Это объясняется тем, что при температурах процесса электролиза, близких к 700°С, газовая фаза обогащена хлоридами магния, хлоридами калия и хлоридами натрия. Хлорсодержащие газы вместе с парами хлоридов металлов из электролитических отделений электролизеров, размещенных в цехе, сначала поступают в сборный коллектор электролизера, а затем в общие коммуникации цеха, где происходит конденсация паров хлоридов металлов при охлаждении, а хлор далее по коммуникациям поступает на газоочистные сооружения. В процессе продвижения твердые частицы из газов при различных неблагоприятных условиях осаждаются на внутренней поверхности сборного коллектора и коммуникациях, что приводит к их зарастанию, снижению производительности электролизеров, загазованности помещений. Поэтому в процессе электролиза возникает необходимость очистки внутренней поверхности коммуникаций, удаление возгонов из них любыми известными устройствами, в частности устройством, описанным в патенте РФ 2089672, опубл. 10.09.1997. Возгоны по своему составу являются неоднородными. Как показали исследования, возгоны в основном содержат следующий состав, мас.%: 14,9-45,0 хлорида магния, 8,2-27,7 хлорида натрия, 13,1-35,5 хлорида калия, 0,08-3,2 хлорида кальция, 0,16-4,1 оксида кремния, 0,08-0,45 иона железа. Из коммуникаций возгоны периодически 1 раз в 10 дней скребковым инструментом выгружают в емкость, при этом образуется 4,3-8,3 кг возгонов на 1 тонну хлорсодержащих газов. Емкость для выщелачивания представляет собой бак с герметичной крышкой с патрубками для загрузки возгонов и патрубками, соединенными с циркуляционным насосом и размещенными в крышке и внизу бака. К нижнему патрубку подсоединяют циркуляционный насос типа ТН-70, верхний конец которого с помощью трубы соединен с патрубком в крышке. Емкость устанавливают под отверстиями для чистки коммуникаций. В емкость производительностью 2,5 м³ предварительно заливают воду в количестве 2,0 м³ и начинают циркулировать в системе емкость-насос-емкость снизу вверх с помощью циркуляционного насоса. В процессе циркуляции воды в емкость из коммуникаций порционно загружают с помощью скребкового транспортера возгоны в количестве 700-800 кг. Процесс выщелачивания при циркуляции осуществляют до достижения плотности раствора, равной 1,187 г/см³. Для этого периодически осуществляют отбор проб для анализа. После достижения указанной плотности насос останавливают, перекрывают циркуляционную линию вентилем и открывают другой вентиль на линии подачи суспензии в бак разложения. Бак разложения представляет собой емкость с мешалкой вместимостью 2,5 м³. Затем включают циркуляционный насос и перекачивают полученную суспензию в количестве 2,3 м³ в бак разложения. Измеряют содержание активного хлора в растворе - оно соответствует 4000 мг/дм³. При постоянном перемешивании в течение 30 минут в бак на поверхность суспензии загружают с помощью дозатора восстановитель - 60 кг твердого тиосульфата натрия (ГОСТ 244-76), что соответствует соотношению Na₂S₂O₃×5H₂О:активный хлор, равному 6,5-1. В результате взаимодействия восстановителя с активным хлором содержание активного хлора снижается и составляет 0,004 мг/дм³. Затем полученную суспензию сливают в сточные воды и в канализацию.

Пример 2

То же, что и в примере 1, но в бак на поверхность суспензии при постоянном перемешивании через бак, снабженный уровнемером, вводят самотеком 0,1 м³ раствора тиосульфата натрия с концентрацией 350 г/дм³, что соответствует соотношению Na₂S₂O₃×5Н₂O:активный хлор, равному 3,8-1. Приготовление раствора тиосульфата натрия с концентрацией 350 г/дм³ проводят в баке вместимостью 0,15 м³, снабженном уровнемером и мешалкой. В бак заливают воду в количестве 73 дм³ и при перемешивании загружают 55 кг твердого тиосульфата натрия (ГОСТ 244-76). Раствор перемешивают в течение 15 минут до полного растворения твердого тиосульфата натрия и сливают в сточные воды канализации. Содержание активного хлора в сливаемом растворе составляет менее 0,004 мг/дм³.

Таким образом, предложенный способ обезвреживания возгонов из хлорных коммуникаций цеха электролиза для получения магния и хлора позволяет повысить степень выщелачивания возгонов в водном растворе, снизить содержание в сточных водах активного хлора с 4000 мг/дм³ до содержания менее 0,004 мг/дм³. Что позволит уменьшить загрязнение окружающей среды и улучшить экологию.

1. Способ обезвреживания возгонов из хлорных коммуникаций цеха для получения магния и хлора, включающий удаление твердых возгонов из коммуникаций, загрузку их в емкость с водой и выщелачивание, сброс полученного раствора в сточные воды, отличающийся тем, что осуществляют непрерывное циркулирование воды в системе емкость-насос-емкость, возгоны загружают в емкость с циркулирующей водой до получения суспензии плотностью 1,146-1,190 г/см³, которую загружают в другую емкость и на ее поверхность подают при постоянном перемешивании восстановитель, затем обезвреженный раствор сбрасывают в сточные воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют твердый тиосульфат натрия.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют тиосульфат натрия в виде раствора концентрацией 300-400 г/дм³.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что массовое соотношение твердого тиосульфата натрия к содержанию активного хлора в суспензии составляет (6-7,5):1.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что массовое соотношение количества тиосульфата натрия в растворе к содержанию активного хлора в суспензии составляет (3,8-4,8):1.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание осуществляют в течение 30-50 мин.