способ получения гранулированного хлорида кальция

Формула изобретения

1. Способ получения гранулированного хлорида кальция, включающий обработку раствора хлорида кальция восстановителем в виде раствора гидросульфида натрия с последующим концентрированием раствора, термообработку его в псевдооженном слое топочными газами, отличающийся тем, что одновременно с восстановителем в раствор вводят оксид кальция при отношении его к раствору хлорида кальция, равном (0,005-0,01):1, полученную смесь нагревают, перемешивают, отделяют твердую фазу и осветленный раствор направляют на концентрирование и термообработку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что оксид кальция вводят в виде водной суспензии с содержанием оксида кальция 100-120 г/дм³.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь нагревают до температуры 60-80°С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание смеси проводят в течение 2-4 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности хлорной металлургии, и может быть использовано при переработке растворов хлорида кальция, образующихся на газоочистных сооружениях при утилизации отходящих газов титано-магниевого производства, на гранулированный товарный хлорид кальция.

Гранулированный хлорид кальция - обезвоженный, непылящий продукт - используется в коммунальном и дорожном хозяйствах в качестве средства для борьбы с гололедицей. Это предъявляет к нему жесткие требования по содержанию вредных веществ.

Растворы хлорида кальция, получаемые на газоочистных сооружениях титано-магниевого производства при обезвреживании хлора и хлорида водорода известковым молоком, содержат хлораты и гипохлориты кальция. Это ограничивает использование растворов для производства гранулированного хлорида кальция, а также требует разработки специальной технологии подготовки растворов для их обезвоживания и гранулирования.

Известен способ получения гранулированного хлорида кальция (RU №2200710, опубл. БИПМ №8 20.03.2003), включающий:

- концентрирование раствора с концентрацией 30-32 мас.% до 38-45 мас.%;

- термообработку раствора в псевдоожиженном слое топочными газами с получением гранул при температуре в слое 150-200°С и скорости 2,5÷3,0 м/с;

- охлаждение гранул;

- улавливание пылевидных фракций, образующихся при термообработке раствора и охлаждении гранул, с возвратом пылевидных фракций на стадию концентрирования.

Способ обеспечивает получение кондиционного гранулированного продукта. Однако недостатками известного способа являются:

- способ имеет ограниченную область реализации - только в случае использования раствора хлорида кальция, не содержащего хлората и гипохлорита кальция, например, полученного выщелачиванием карбоната кальция, оксида или гидроксида кальция соляной кислотой;

- относительно низкая концентрация раствора хлорида кальция перед подачей в псевдоожиженный слой (38-45%) требует повышенных затрат топлива на обезвоживание раствора.

Известен способ получения гранулированного хлорида кальция (Пат. РФ №2242425, опубл. 20.12.2004, бюл.35), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог-прототип и включающий концентрирование раствора, термообработку раствора в псевдоожиженном слое топочными газами, охлаждение гранул, улавливание пылевидных фракций, образующихся при термообработке раствора и охлаждении гранул, возврат их на стадию концентрирования. Перед концентрированием раствор дополнительно обрабатывают восстановителем, пылевидные фракции разделяют на две части: одну часть направляют на концентрирование раствора до содержания хлорида кальция 46-50%, а другую часть на термообработку в псевдоожиженный слой. В качестве восстановителя используют раствор гидросульфида натрия концентрацией 0,2÷1,5 мас.%, или в качестве восстановителя используют раствор карбамида концентрацией 20-40 мас.%. При этом обработку раствора восстановителем проводят при температуре 40-100°С в течение 1 часа, а термообработку проводят при температуре в псевдоожиженном слое 201-250°С при скорости топочных газов в псевдоожиженном слое 3,1÷3,5 м/с.

Способ обеспечивает получение раствора хлорида кальция, не содержащего активный хлор и хлораты, что позволяет после концентрирования и термообработки получить гранулированный хлорид кальция, не содержащий вышеуказанные примеси.

Недостатком данного способа является то, что он может быть применен только при использовании растворов хлорида кальция, не содержащих хлорид магния, или при минимальном содержании хлорида магния менее 0,15%. Такие растворы можно получить только в случае применения в качестве исходного сырья карбоната кальция, не содержащего карбонат магния. В большинстве месторождений карбонат кальция содержит до 10% карбоната магния, который затем переходит в раствор хлорида кальция (содержание хлорида магния в растворе от 0,2 до 1%). При последующей термообработке содержание хлорида магния увеличивается более 0,5%, что не соответствует требованиям потребителей и ГОСТ 450-77, так как высокое содержание хлорида магния повышает коррозионную активность продукта.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и заключается в снижении содержания хлорида магния в готовом продукте - гранулированном хлориде кальция - за счет перевода хлорида магния в нерастворимый осадок - оксид магния. После термообработки получают товарный гранулированный хлорид кальция с содержанием хлорида магния менее 0,5%, что соответствует требованиям потребителей и ГОСТ 450-77.

Технический результат достигается тем, что предложен способ получения гранулированного хлорида кальция, включающий обработку раствора хлорида кальция восстановителем в виде раствора гидросульфида натрия с последующим концентрированием раствора, термообработку его в псевдоожиженном слое топочными газами, новым является то, что одновременно с восстановителем в раствор вводят оксид кальция при соотношении его к раствору хлорида кальция, равном (0,005-0,01):1, полученную смесь нагревают, перемешивают, отделяют твердую фазу и осветленный раствор направляют на концентрирование и термообработку.

Кроме того, оксид кальция вводят в виде водной суспензии с содержанием оксида 100-120 г/дм³.

Кроме того, перемешивание смеси проводят в течение 2-4 часов.

Одновременная обработка раствора хлорида кальция восстановителем и оксидом кальция позволяет уменьшить содержание хлоридов и хлоратов в растворе, а также содержание хлорида магния путем перевода его в оксид, что позволяет достичь качественных показателей конечного продукта - гранулированного хлорида кальция, удовлетворяющего требованиям потребителей и ГОСТ 450-77.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяет 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, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе получения гранулированного хлорида кальция из растворов газоочистных сооружений титано-магниевого производства.

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 способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразования для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Примеры осуществления способа.

Пример 1.

Раствор хлорида кальция, полученный на газоочистных сооружениях при обезвреживании хлора известковым молоком, содержит 33 мас.% CaCl₂ , гипохлорита кальция (активного хлора) - 30 г/дм³ ; хлората кальция - 10 г/дм³. Содержание хлорида магния - 1-1,5%, твердого нерастворимого остатка - 0,15-4%.

Перед концентрированием раствор необходимо очистить от вредных примесей (хлората, гипохлорита кальция и хлорида магния). Для этого раствор дополнительно обрабатывают восстановителем - раствором гидросульфида натрия (0,2÷1,5 мас.% NaHS) при температуре 40-100°С в течение 1 часа. Одновременно с раствором гидросульфида натрия в раствор подают водную суспензию оксида кальция при содержании оксида кальция 110 г/дм³. На 1 т раствора хлорида кальция вводят 72 дм³ водной суспензии, в которой содержится 8 кг оксида кальция, что соответствует соотношению к раствору хлорида кальция, равному 0,008:1. Полученную смесь нагревают до температуры 70°С и перемешивают в течение 3 часов, после чего твердую фазу отделяют фильтрованием на фильтр-прессе. Осветленную часть, содержащую 33 мас.% хлорида кальция, активного хлора - 0, хлората кальция - 0, хлорида магния - 0,05 мас.% и нерастворимого твердого остатка 0,1% направляют на концентрирование и термообработку. Осадок, содержащий 72,7% СаСО₃, 20,8% MgCO₃, 0,9% Na₂SO₄, 2,8% SiO₂ и 2,8 MgO направляют на утилизацию.

Твердую фазу отделяют фильтрованием, а осветленную часть направляют на концентрирование и термообработку в печь кипящего слоя.

Концентрирование проводят путем улавливания раствором частиц пылевидных фракций, уносимых из псевдоожиженного слоя. При этом получают раствор хлорида кальция, содержащий 46-50 мас.% CaCl ₂, который со скоростью 7,5 т/час подают в распыленном состоянии на термообработку в псевдоожиженный слой. Одновременно в псевдоожиженный слой направляют вторую часть уловленных пылевидных фракций. Температуру в слое поддерживают на уровне 201-250°С, скорость топочных газов 3,1-3,5 м/с. При этом на выходе из псевдоожиженного слоя получают 3,42 т/час гранулированного продукта, соответствующего ГОСТу 450-77 (Хлористый кальций кальцинированный, сорт высший).

Пример 2.

То же, что в примере 1, но в качестве восстановителя используют смесь раствора карбамида концентрацией 20-40% и суспензию оксида кальция с содержанием оксида кальция - 110 г/дм³ .

Таким образом, предложенный способ получения гранулированного хлорида кальция позволяет снизить содержание хлорида магния в готовом продукте - гранулированном хлориде кальция - за счет перевода хлорида магния в нерастворимый осадок - оксид магния. После термообработки получают товарный гранулированный хлорид кальция с содержанием хлорида магния менее 0,5%, что соответствует требованиям потребителей и ГОСТ 450-77.