RU2388837C1

RU2388837C1 - Procedure for production of magnesium chloride and installation for implementation of this procedure

Info

Publication number: RU2388837C1
Application number: RU2008144117/02A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Косырев (RU); Анатолий Иванович Косырев; Матвей Владимирович Шишимиров (RU); Матвей Владимирович Шишимиров; Алексей Михайлович Якушев (RU); Алексей Михайлович Якушев; Надежда Степановна Тумакова (RU); Надежда Степановна Тумакова
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2010-05-10

Abstract

FIELD: metallurgy. ^ SUBSTANCE: procedure for production of magnesium chloride from MgO consists of loading charge into electric furnace; charge contains magnesium oxide and carbonaceous material; further, charge is heated to temperature 800-900C, blasted with chlorine and produced liquid magnesium chloride is tapped. Coal granules are used as carbonaceous material in charge. Charge is heated with radiation of one or several lasers by shifting radiation along surface of charge; charge overheating and evaporation of produced magnesium chloride are eliminated. The installation corresponds to an electric furnace consisting of a stack, hearth and roof lined with refractory materials, of a charging facility, of a gas outlet, of tuyeres for chlorine blasting, and of a tap-hole for magnesium chlorine tapping. One or several lasers are arranged on the roof and(or) walls of the stack; the lasers are equipped with devices for shifting radiation along surface of charge. ^ EFFECT: reduced capital expenditures and prime cost of magnesium chlorine production. ^ 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при производстве хлорида магния в электрических печах.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy and can be used in the production of magnesium chloride in electric furnaces.

Известен способ получения хлорида магния путем обезвоживания карналлита (MgCl₂·KCl·6H₂O). Сначала карналлит нагревают в трубчатых вращающихся печах или в печах кипящего слоя, затем его расплавляют и продувают хлором в печи-хлораторе, получая MgCl₂ (Голдобин В.П., Свердлов С.С. Механическое и транспортное оборудование металлургических заводов. - М.: Металлургия, 1990. - с.232-233).A known method of producing magnesium chloride by dehydration of carnallite (MgCl ₂ · KCl · 6H ₂ O). First, carnallite is heated in rotary tube furnaces or in fluidized bed furnaces, then it is melted and purged with chlorine in a chlorination furnace to obtain MgCl ₂ (Goldobin V.P., Sverdlov S.S. Mechanical and transport equipment of metallurgical plants. - M .: Metallurgy, 1990 .-- p.232-233).

Недостатками известного способа являются необходимость использования нескольких агрегатов сложной конструкции и высокая себестоимость хлорида магния.The disadvantages of this method are the need to use several aggregates of complex design and the high cost of magnesium chloride.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является способ получения хлорида магния продувкой хлором периклаза (MgO) в шахтной печи сопротивления. В нижней части печи расположены два ряда угольных электродов, между которыми находятся угольные блоки. При подаче напряжения на электроды угольные блоки нагреваются до температуры ~750°С. На эти блоки сверху через загрузочное устройство загружают MgO и продувают его хлором с помощью фурм, расположенных между угольными блоками. Образующийся жидкий хлорид магния стекает на подину печи, где накапливается и периодически выпускается в ковш (Севрюков Н.Н., Кузьмин Б.А., Челищев Е.В. Общая металлургия. - М.: Металлургия, 1976. - с.462-464).The closest in technical essence to the present invention is a method for producing magnesium chloride by purging with periclase chlorine (MgO) in a resistance shaft furnace. At the bottom of the furnace are two rows of carbon electrodes, between which are carbon blocks. When voltage is applied to the electrodes, the coal blocks are heated to a temperature of ~ 750 ° C. MgO is loaded onto these blocks from above through a loading device and flushed with chlorine using tuyeres located between the coal blocks. The resulting liquid magnesium chloride flows to the bottom of the furnace, where it is accumulated and periodically released into the ladle (Sevryukov N.N., Kuzmin B.A., Chelishchev E.V. General metallurgy. - M.: Metallurgy, 1976. - p.462- 464).

К недостаткам известного способа следует отнести необходимость изготовления угольных блоков, повышение за счет этого себестоимости хлорида магния и использование углерода блоков в технологическом процессе.The disadvantages of this method include the need for the manufacture of coal blocks, the increase due to this cost of magnesium chloride and the use of carbon blocks in the process.

Задачей изобретения является уменьшение капитальных затрат и снижение себестоимости получения хлорида магния.The objective of the invention is to reduce capital costs and reduce the cost of obtaining magnesium chloride.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе получения хлористого магния из MgO, включающем непрерывную загрузку в печь шихты, ее нагрев до температуры 800-900°С, продувку хлором и выпуск образующегося жидкого хлорида магния из печи, нагрев загружаемой шихты осуществляют излучением одного или нескольких лазеров с перемещением излучения по поверхности шихты таким образом, чтобы исключить перегрев шихты и испарение хлорида магния.The problem is achieved in that in the proposed method for producing magnesium chloride from MgO, which includes continuously loading the mixture into the furnace, heating it to a temperature of 800-900 ° C, purging with chlorine and discharging the formed liquid magnesium chloride from the furnace, heating the loaded mixture by radiation of one or several lasers with the movement of radiation over the surface of the mixture in such a way as to exclude overheating of the mixture and evaporation of magnesium chloride.

Устройство для осуществления способа представляет собой электрическую печь, содержащую шахту, подину и свод, футерованные огнеупорными материалами, загрузочное устройство, газоотвод, фурмы для продувки хлором, летку для слива хлорида магния, причем на своде и (или) стенах шахты установлен один или несколько лазеров, которые оборудованы устройствами для перемещения излучения по поверхности шихты.A device for implementing the method is an electric furnace containing a shaft, a hearth and a vault lined with refractory materials, a loading device, a gas outlet, tuyeres for purging with chlorine, a tap for draining magnesium chloride, and one or several lasers are installed on the vault and (or) the walls of the shaft which are equipped with devices for moving radiation on the surface of the mixture.

Изобретение обладает новизной, что следует из сравнения с прототипом, и изобретательским уровнем, так как явно не следует из существующего уровня техники, практически осуществимо в действующих цехах для получения хлорида магния.The invention has novelty, which follows from a comparison with the prototype, and the inventive step, since it clearly does not follow from the existing level of technology, is practically feasible in existing workshops for producing magnesium chloride.

Способ получения хлорида магния осуществляют следующим образом.The method of producing magnesium chloride is as follows.

Технологический процесс начинается с порционной подачи шихтовых материалов в печь через загрузочное устройство, оборудованное шлюзом для предотвращения выбросов хлора при загрузке. Шихтовыми материалами для получения хлорида магния являются оксид магния (MgO) и угольная крошка, используемая как источник углерода вместо угольных блоков, применяемых в прототипе. Расход угольной крошки составляет 0,3 кг/кг MgO. После загрузки каждой порции шихтовых материалов загрузочное устройство закрывают и включают подачу напряжения в систему возбуждения одного или нескольких оптических квантовых генераторов большой плотности энергии - лазеров (Физическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1990, том 2. - с.549). Один или несколько лазеров начинают работать, генерируя излучение, которое направляют на поверхность загруженной шихты для нагрева ее до температуры 800-900°С. Для предотвращения локального перегрева ванны и ускорения процесса нагрева излучение одного или нескольких лазеров перемещают по поверхности шихты. Перемещение может носить, например, возвратно-поступательный или круговой характер. Одновременно начинают продувку нагреваемой массы шихты хлором через фурмы, расположенные в нижней части шахты печи. Начинается процесс хлорирования оксида магния: MgO+Cl₂+С=MgCl₂+СО. Образующиеся в процессе хлорирования газы удаляют из печи через газоотвод, а накапливающийся на подине хлорид магния периодически сливают в ковш и передают в электролизный цех.The technological process begins with a batch supply of charge materials into the furnace through a loading device equipped with a gateway to prevent chlorine emissions during loading. The charge materials for producing magnesium chloride are magnesium oxide (MgO) and coal chips, used as a carbon source instead of coal blocks used in the prototype. The consumption of coal chips is 0.3 kg / kg MgO. After loading each portion of the charge materials, the loading device is closed and the voltage is supplied to the excitation system of one or more optical quantum generators of high energy density - lasers (Physical Encyclopedia. - M .: Soviet Encyclopedia, 1990, Volume 2. - p. 549). One or more lasers begin to work, generating radiation, which is sent to the surface of the loaded mixture to heat it to a temperature of 800-900 ° C. To prevent local overheating of the bath and accelerate the heating process, the radiation of one or more lasers is moved along the surface of the charge. The movement may be, for example, reciprocating or circular in nature. At the same time, purge of the heated mass of the mixture with chlorine begins through tuyeres located in the lower part of the furnace shaft. The process of chlorination of magnesium oxide begins: MgO + Cl ₂ + С = MgCl ₂ + СО. The gases formed during the chlorination process are removed from the furnace through a gas outlet, and the magnesium chloride accumulated on the bottom is periodically drained into the ladle and transferred to the electrolysis shop.

Предлагаемое устройство для осуществления способа представляет собой электрическую печь, которая имеет шахту 1, накрытую сводом 2, подину 3, футерованные огнеупорными материалами, загрузочное устройство 4, расположенное в центре свода, газоотвод 5, фурмы 6 для подачи в печь газообразного хлора, летку для слива хлорида магния 7 и один или несколько лазеров. Лазеры могут быть установлены на своде - сводовые лазеры 8, или на стенах шахты печи - стеновые лазеры 9, или на своде и стенах одновременно. В предлагаемой печи предпочтительнее использовать твердотельные лазеры, с активной средой на стеклах, активированных Nd, рубиновые лазеры, лазеры с оптической накачкой. При вместимости печи 3 т общая мощность лазеров должна составлять 3,5-4,0 МВт. Лазеры оборудованы устройствами для перемещения 10, 11. Эти перемещения необходимы для того, чтобы не перегревать шихту и исключить испарение хлорида магния.The proposed device for implementing the method is an electric furnace, which has a shaft 1, covered with a vault 2, a hearth 3, lined with refractory materials, a loading device 4, located in the center of the arch, a gas outlet 5, tuyeres 6 for supplying gaseous chlorine to the furnace, a drain for draining magnesium chloride 7 and one or more lasers. Lasers can be installed on the arch - arch lasers 8, or on the walls of the shaft of the furnace - wall lasers 9, or on the arch and walls at the same time. In the proposed furnace, it is preferable to use solid-state lasers with an active medium on Nd-activated glasses, ruby lasers, and optically pumped lasers. With a furnace capacity of 3 tons, the total laser power should be 3.5–4.0 MW. Lasers are equipped with devices for moving 10, 11. These movements are necessary in order not to overheat the mixture and to eliminate the evaporation of magnesium chloride.

Claims

1. A method of producing magnesium chloride, comprising loading a charge containing magnesium oxide and carbon material into an electric furnace, heating it to a temperature of 800-900 ° C, purging with chlorine, and discharging the resulting liquid magnesium chloride, characterized in that as the carbon material in the charge use coal chips, and the charge is heated by radiation of one or more lasers with the movement of radiation (s) on the surface of the mixture in such a way as to prevent overheating of the mixture and the evaporation of the formed magnesium chloride.

2. A device for producing magnesium chloride, comprising an electric furnace with a shaft, a hearth and a roof, lined with refractory materials, a loading device, a gas outlet, tuyeres for blowing chlorine, a tap hole for draining magnesium chloride, characterized in that a shaft and / or walls of the shaft are installed one or more lasers that are equipped with devices for moving radiation (s) over the surface of the mixture.