Способ переработки отработанных сорбентов газоочистных установок металлургического производства (стр. 1 из 2)
Способ переработки отработанных сорбентов газоочистных установок металлургического производства в товарные продуты на основе хлорида кальция
Л.В. Мельников, С.А. Горбунов, Л.П. Костин
ОАО "Соликамский магниевый завод"
Пермский государственный университет
Приведены результаты исследования эффективности очистки отходящих газов хлораторов и сантехнического отсоса электролизеров магниевого производства от хлора и хлористого водорода водной суспензией гидроксида кальция и карбамида. Обоснована целесообразность вторичного использования отработанных с карбамидом сорбентов для очистки абгазов печей обезвоживания карналлита от хлористого водорода и карналлитовой пыли. Выявлена возможность дальнейшей переработки получаемых суспензий в товарные продукты на основе хлорида кальция.
Актуальной научно-технической и экологической проблемой при производстве магния является сокращение выбросов в атмосферу хлора. Наряду с известными методами уменьшения выбросов, такими как повышение эффективности систем газоочистки, заметную роль может играть разработка новых методов очистки газовых смесей, усовершенствование и модификация применяемого сорбента и поиск путей его дальнейшей переработки в товарные продукты.
Для очистки отходящих газов от хлора и хлористого водорода при производстве магния в России и странах СНГ одним из наиболее распространенных сорбентов является водная суспензия гидроксида кальция (известковое молоко). Применение такого сорбента обеспечивает высокую степень очистки от указанных компонентов и в то же время определяется его доступностью и низкой стоимостью. В результате реализации этого способа в настоящее время образуется значительное количество пульп, содержащих кроме хлорида кальция, взвешенные вещества (оксид и карбонат кальция), а также гипохлорит и хлорат кальция [1]. Присутствие двух последних создает препятствия для дальнейшей переработки получаемых суспензий в товарные продукты и, кроме того, требует проведения мероприятий по их обезвреживанию. По действующей технологии отработанный сорбент с целью разложения в нем гипохлорита кальция подвергают нагреву до 80-90С, вследствие чего в пульпах происходит увеличение концентрации хлората кальция [2].
Для повышения эффективности очистки газовых выбросов магниевого производства от хлора был разработан способ с применением сорбента состоящего из смеси водной суспензии гидроксида кальция и карбамида. Введение карбамида должно обеспечить значительное уменьшение содержания общего активного хлора в сорбенте в процессе очистки газов, повысить эффективность очистки и исключить образование хлората кальция.
Проведена промышленная проверка способа очистки отходящих газов хлораторов и санитарно-технологического отсоса электролизеров от хлора и хлористого водорода водной суспензией гидроксида кальция и карбамида.
Оценивалась эффективность очистки газов от хлора и хлористого водорода на промышленном оборудовании и химический состав получаемой суспензии в свете возможности её последующей переработки в товарные продукты. Результаты испытаний представлены в табл. 1 и 2.
Таблица 1
Результаты исследования зависимости состава сорбента от времени в ходе промышленных испытаний на газоочистной установке магниевого производства
| Время, мин | Массовая концентрация компонентов сорбента, г/дм3 | |||||
| pH | Сa(ClO)2 | Ca(ClO)3 | CaO | CaCO3 | CaCl2 | |
| 0 | 12,0 | 2,3 | 0,18 | 100,6 | 18,0 | 10,8 |
| 120 | 12,2 | 2,2 | 0,06 | 86,6 | 37,5 | 23,4 |
| 240 | 12,0 | 2,1 | 0,06 | 74,6 | 40,0 | 27,4 |
| 360 | 11,9 | 1,6 | 0,03 | 65,1 | 46,3 | 35,8 |
| 480 | 11,8 | 1,5 | 0,03 | 63,4 | 50,5 | 44,6 |
| 600 | 11,8 | 1,5 | 0,03 | 55,5 | 53,3 | 55,7 |
| 720 | 11,7 | 0,7 | 0,05 | 44,9 | 56,0 | 65,1 |
| 840 | 11,7 | - | 0,05 | 38,1 | 58,5 | 73,9 |
| 960 | 11,5 | 0,5 | 0,08 | 34,8 | 59,5 | 78,8 |
| 1080 | 11,4 | 0,5 | 0,03 | 24,7 | 61,5 | 86,8 |
| 1200 | 11,6 | 0,2 | 0,03 | 22,4 | 65,0 | 93,6 |
| 1320 | 11,5 | 0,2 | 0,07 | 16,3 | 68,8 | 103,4 |
Анализ экспериментальных данных показал, что степень очистки газов от хлора и хлористого водорода при использовании смеси известкового молока и карбамида сравнима со степенью очистки существующей технологии.
Зависимость концентрации компонентов суспензии от времени изображена на рис. 1 и 2.
В ходе испытаний отмечено эффективное восстановление гипохлорит-иона в применяемом сорбенте и, как следствие, отсутствие хлорат-иона. Однако увеличение (в 1,5-2 раза по сравнению с данными по использованию сорбента, не содержащего карбамид) концентрации карбоната кальция в отработанных растворах в результате применения карбамида, главным образом, приводит к повышенным потерям оксида кальция.
Таблица 2
Результаты исследования эффективности очистки газовоздушной смеси от хлора и хлористого водорода в ходе испытаний на газоочистной установке магниевого производства
| Время, мин | Концентрация газов до очистки | Концентрация газов после очистки | Степень очистки от Cl2, % | Степень очистки от НCl, % | ||
| Cl2, % об. | HCl, % об. | Cl2, % об. | HCl, % об. | |||
| 0 | 0,319 | 0,179 | 0,0017 | н.о. | 99,47 | 100,00 |
| 10 | 0,288 | 0,174 | 0,0020 | н.о. | 99,31 | 100,00 |
| 70 | 0,325 | 0,163 | 0,0020 | н.о. | 99,38 | 100,00 |
| 130 | 0,376 | 0,165 | 0,0020 | н.о. | 99,47 | 100,00 |
| 190 | 0,432 | 0,241 | 0,0025 | н.о. | 99,42 | 100,00 |
| 250 | 0,441 | 0,244 | 0,0024 | н.о. | 99,46 | 100,00 |
| 310 | 0,404 | 0,271 | 0,0022 | н.о. | 99,46 | 100,00 |
| 370 | 0,385 | 0,322 | 0,0022 | н.о. | 99,43 | 100,00 |
| 430 | 0,259 | 0,165 | 0,0022 | н.о. | 99,15 | 100,00 |
| 490 | 0,314 | 0,196 | 0,0020 | н.о. | 99,36 | 100,00 |
| 550 | 0,286 | 0,145 | 0,0020 | н.о. | 99,30 | 100,00 |
| 610 | 0,416 | 0,196 | 0,0027 | н.о. | 99,35 | 100,00 |
| 670 | 0,341 | 0,160 | 0,0025 | н.о. | 99,27 | 100,00 |
| 730 | 0,432 | 0,232 | 0,0038 | н.о. | 99,12 | 100,00 |
| 790 | 0,448 | 0,266 | 0,0050 | н.о. | 98,88 | 100,00 |
| Среднее значение | 0,364 | 0,208 | 0,0025 | н.о. | 99,32 | 100,00 |
Рисунок 1 Зависимость концентрации СaO, CaCO3, CaCl2 в сорбенте от времени в ходе промышленных испытаний на газоочистной установке магниевого производства
Рисунок 2 Зависимость концентрации Сa(СlO)2, Ca(ClO3)2, pH сорбента от времени в ходе промышленных испытаний на газоочистной установке магниевого производства
Высокое концентрация карбоната кальция, как следствие карбонизации сорбента, и низкая концентрация CaCl2 в суспензии не позволяют использовать пульпы такого состава непосредственно для переработки и получения товарного хлорида кальция или продуктов на его основе. Для увеличения содержания хлорида кальция было бы целесообразно использовать растворы указанного состава для очистки газовых выбросов от хлористого водорода.
Для уменьшения потерь оксида кальция и конверсии карбоната кальция в хлорид исследована возможность использования отработанных с карбамидом сорбентов для очистки газов печей обезвоживания от хлористого водорода и карналлитовой пыли. Результаты испытаний представлены в табл. 3 и 4.
Полученные данные показывают, что в процессе очистки газов от HCl в орошающем растворе увеличивается концентрация солевых примесей (NaCl, KCl, MgCl2 и др.) вследствие повышенного пылеуноса из печей обезвоживания карналлита. Концентрация хлорида кальция возрастает более чем в два раза за счёт конверсии карбоната кальция в хлорид и использования тепла очищаемого газа. В тоже время использование отработанного сорбента позволяет сократить время срабатывания и соответственно количество уловленных солей в сравнении с использованием известкового молока.
Таблица 3
Результаты исследования изменения состава раствора водно-содовой газоочистки при работе на отработанном известковом молоке (опыт 1)
| Время, мин | Концентрация компонентов газовой смеси | Массовая концентрация компонентов суспензии, г/дм3 | ||||||||||||||
| До очистки, % об. | После очистки (I система), % об. | После очистки (II система), % об. | ||||||||||||||
| Сl2 | HCl | Сl2 | HCl | Сl2 | HCl | CaO | CaCO3 | CaCl2 | Ca(ClO)2 | Ca(ClO3)2 | рН | MgСl2 | KCl | NaCl | Сумма хлоридов калия, натрия, магния | |
| 0 | 0,0044 | 0,131 | 0,0006 | 0,0080 | 0,0000 | 0,000 | 15,1 | 54,0 | - | 0,34 | 0,50 | 11,5 | 16,63 | 3,3 | 4,2 | 24,13 |
| 30 | 0,0115 | 0,419 | 0,0015 | 0,0098 | 0,0007 | 0,000 | 10,7 | 60,0 | 110,1 | 4,00 | 0,70 | 11,4 | 20,77 | 5,5 | 5,1 | 31,37 |
| 60 | - | - | - | - | - | - | 8,4 | 58,5 | 119,6 | 3,90 | 0,96 | 11,4 | 21,80 | 5,3 | 5,4 | 32,50 |
| 90 | 0,0095 | 0,331 | 0,0013 | 0,0068 | 0,0000 | 0,000 | 7,3 | 49,5 | 126,8 | 2,80 | 1,40 | 10,9 | 25,90 | 7,3 | 4,9 | 38,10 |
| 120 | - | - | - | - | - | - | 6,2 | 48,5 | 153,2 | 2,40 | 1,50 | 9,4 | 26,90 | 9,4 | 5,3 | 41,60 |
| 150 | 0,0123 | 0,530 | 0,0014 | 0,0000 | 0,0009 | 0,000 | 4,5 | 44,5 | 176,5 | 1,30 | 0,76 | 9,2 | - | - | - | - |
| 180 | - | - | - | - | - | - | 2,8 | 34,5 | 179,3 | 0,60 | 0,26 | 8,8 | - | - | - | - |
| 210 | 0,0076 | 0,786 | 0,0008 | 0,0003 | 0,0000 | 0,000 | 0,6 | 27,5 | 192,8 | 0,38 | 0,19 | 8,7 | 29,00 | 13,6 | 8,0 | 50,60 |
| 215 | - | - | - | - | - | - | 0,6 | 25,5 | 199,4 | 0,31 | 0,10 | 8,5 | 30,08 | 13,7 | 8,3 | 52,08 |
| 240 | - | - | - | - | - | - | 0,0 | 13,0 | 221,6 | 0,28 | 0,28 | 6,7 | 31,27 | 14,3 | 8,5 | 54,07 |
| 260 | - | - | - | - | - | - | 0,0 | - | 230,6 | 0,30 | 0,22 | 5,9 | 33,65 | 15,2 | 8,8 | 57,65 |
| 272 | - | - | - | - | - | - | 0,0 | 0,0 | 243,6 | 0,40 | 0,22 | 3,2 | 36,02 | 16,2 | 11,4 | 63,62 |
Таблица 4