Раздел 2. Описание технологических процессов, используемых в настоящее время в рассматриваемой отрасли промышленности

Раздел 2 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время в рассматриваемой отрасли промышленности

2.1 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время при производстве оксида магния

При производстве магнезии различных марок (CCM, DBM, FM) наиболее важными сырьевыми материалами являются:

- магнезит (карбонат магния, MgCO ₃) для "сухого" способа производства реакцией декарбонизации;

- брусит (гидроксид магния, Mg(OH) ₂) для "сухого" способа производства реакцией дегидратации (обжигом);

- бишофит (гексагидрат хлорида магния) для "мокрого" способа производства с предварительным получением гидроксида магния и его последующей дегидратацией (обжигом или кальцинацией);

- карналлит () для "мокрого" способа производства с предварительным получением основного карбоната магния и его последующей декарбонизацией (обжигом).

Основными видами топлива, используемыми при производстве оксида магния, являются природный газ и нефтяной кокс или тяжелый топливный мазут.

В настоящем справочнике НДТ рассматриваются три основных способа производства оксида магния, реализованные в промышленном масштабе в Российской Федерации и отнесенные к НДТ:

- "сухой" способ производства из магнезита (далее - "сухой" способ);

- "мокрый" способ производства из бишофита и раствора гидроксида натрия (щелочи) (далее - "мокрый" способ из осажденного гидроксида магния);

- "мокрый" способ производства из карналлита и раствора карбоната натрия (соды) (далее - "мокрый" способ из осажденного карбоната магния).

2.1.1 Описание технологических процессов, используемых при производстве оксида магния "сухим" способом

В настоящем подразделе рассматриваются технологические процессы, основное и природоохранное оборудование производства оксида магния "сухим" способом.

Технология производства оксида магния "сухим" способом заключается в одновременной или последовательной реализации следующих технологических стадий, состав которых определяется видом (маркой) целевого продукта - магнезии:

- прием, хранение и подготовка (дробление) исходного магнезита;

- прием, подготовка хранение используемого топлива;

- обжиг (разложение) магнезита во вращающейся или многоподовой печи;

- измельчение (помол) и брикетирование каустической магнезии (при получении мертво спеченной магнезии);

- обжиг (спекание) каустической магнезии в шахтной печи (при получении мертво спеченной магнезии);

- плавление оксида магния в электродуговых печах (при получении периклаза);

- охлаждение магнезии (клинкера) или кристаллизация плавленого периклаза;

- дробление (измельчение) и рассев спеченной или мертво обожженной магнезии, или периклаза;

- фасовка, хранение (складирование) и отгрузка готового продукта.

Общая схема описания технологического процесса получения магнезии различных марок "сухим" способом представлена ниже на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Общая схема описания процесса получения магнезии "сухим" способом

Основное технологическое оборудование, используемое при производстве оксида магния различных марок "сухим" способом, приведено в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Основное технологическое оборудование производства оксида магния "сухим" способом

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Дробилка магнезита	Дробление карбонатной породы (магнезита)	Нет данных
Мельница	Измельчение карбонатной породы (магнезита)	Нет данных
Ленточный транспортер	Транспортирование карбоната магния (магнезита)	Производительность 10-100 м 3/ч
Шахтная печь	Получение жженой и мертво спеченной магнезии	Температура 1800-2000 °С
Вращающаяся печь	Получение жженой и мертво спеченной магнезии	Температура 1050-1800 °С
Многоподовая печь с перемешивающим устройством и горелками	Получение жженой и мертво спеченной магнезии	От 8 до 18 подов; температура 150-1200 °С
Электродуговая печь	Получение плавленого периклаза	Температура 2000-2200 °С
Охладитель (холодильник)	Охлаждение жженой и мертво спеченной магнезии	Температура 150-400 °С
Установка фасовки и паллетирования мешков	Фасовка оксида магния в мешки и паллетирование	Комплектная установка
Установка фасовки в контейнеры	Фасовка оксида магния в мягкие контейнеры	Комплектная установка

2.1.1.1 Общее описание процесса добычи и подготовки сырья

Магнезит добывают в открытых карьерах и/или в подземных шахтах, где при добыче происходят первоначальное снижение размера кусков и первичная обработка. Добытое магнезитовое сырье, в зависимости от его химического состава, складируется на перегрузочных пунктах раздельно по сортам (маркам), а затем крупнокусковой магнезит поступает на дробильно-обогатительную фабрику, где происходит его первичное, среднее и мелкое дробление на щековых и конусных дробилках. Для подготовки магнезита используют стандартное оборудование для дробления, измельчения и классификации. В зависимости от природы минерала - твердости, размера его кусков - используют различное оборудование для первичного и вторичного измельчения (дробления). При этом размер кусков магнезита не должен быть слишком мал, в то же время крайне желательно образование минимального количества мелочи (пыли).

Для подготовки магнезита и удаления примесей (доломита, диабаза) иногда используют обогащение в тяжелых суспензиях. С целью удаления нежелательных примесей магнезит часто промывают водой. Кроме того, с применением магнитного сепаратора осуществляют непрерывную магнитную сепарацию для удаления примесей железа. Обработанный магнезит, измельченный до необходимого фракционного состава, подается на обжиг.

Общая схема описания технологического процесса обработки и подготовки магнезита представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Общая схема описания технологического процесса подготовки магнезита

В настоящем справочнике НДТ процесс добычи и подготовки магнезитового сырья более подробно не рассматривается.

2.1.1.2 Прием, подготовка, хранение топлива

В производстве оксида магния, как правило, используют три основных вида топлива:

- природный газ;

- нефтяной кокс;

- тяжелый топливный мазут.

Однако в зависимости от доступности и экономической целесообразности используют также и другие виды топлива: антрацит или уголь. С целью обеспечения в производственном процессе большего количества тепловой энергии и достижения более высоких температур в некоторых случаях в процесс добавляют другие горючие вещества. В Российской Федерации основным видом топлива, используемым при производстве оксида магния (магнезии) "сухим" способом, является природный газ.

В процессе обжига для поддержания эффективного горения обычно используют воздух в необходимом избытке. Если же для процесса спекания или мертвого обжига требуются высокие температуры, воздух для горения обогащают техническим кислородом.

2.1.1.3 Описание процесса получения спеченной и мертво обожженной магнезии

Оксид магния (магнезию) получают путем обжига (декарбонизации) обработанного и подготовленного магнезита в многоподовой, шахтной или вращающейся печи спекания. Процесс обжига магнезита описывается следующей химической реакцией:

MgCO ₃ = MgO + CO ₂ - 77,49 кДж/моль.

Эта эндотермическая реакция требует высокой температуры обжига и очень интенсивного поступления энергии. Удельный расход энергии весьма высок и составляет  = + 113 кДж/кг MgO. Процесс декарбонизации протекает при 550-800 °С, магнезит разлагается, и выделяется диоксид углерода. В результате получается обожженная каустическая магнезия (ССМ). На следующей стадии производства ССМ подвергается дальнейшему обжигу в одну или две стадии при температурах 1600-2200 °С до получения мертво обожженной магнезии. Температура процесса и продолжительность тепловой обработки являются ключевыми факторами, влияющими на качество продукта, который должен быть хорошо закристаллизован и иметь высокую плотность. В ходе этого процесса спекания тригональная кристаллическая форма магнезита превращается в кубическую форму магнезии, в результате чего достигается высокая плотность продукта.

2.1.1.3.1 Описание процессов обжига (кальцинации, спекания)

2.1.1.3.1.1 Процесс прямого обжига (одностадийный обжиг)

Исходный подготовленный магнезит обжигают с получением спеченной или мертво обожженной магнезии в одну стадию в шахтной или вращающейся печи спекания (обжига). Преимуществом такого процесса является меньший расход энергии по сравнению с процессом двухстадийного обжига. Однако качество продукта обжига зависит от свойств исходного сырья и не может варьироваться путем добавок диоксида циркония и оксида хрома.

Одностадийный процесс обжига обычно осуществляют с использованием исходного магнезита подходящего качества или смеси магнезитов нескольких классов, отличающихся по составу и качеству.

Полученную сырьевую смесь обжигают в шахтной или вращающейся печи спекания (обжига) при температурах 1450-2200 °С. Продуктом обжига является так называемая промежуточная магнезия.

Для получения каустической (кальцинированной) магнезии сырой магнезит подается на обжиг во вращающуюся и/или многоподовую печь, где при температуре около 1050 °С происходит декарбонизация (разложение) магнезита. В результате получают активные порошки магнезии с большой удельной поверхностью. Полученная каустическая магнезия затем направляется на производство мертво спеченной (плотно спеченной) магнезии или периклазовых клинкеров, а также на получение плавленых материалов (периклаз, алюмомагниевая шпинель). Полученная каустическая магнезия может быть использована в качестве самостоятельного продукта с широкой областью применения.

2.1.1.3.1.2 Обжиг с получением мертво (плотно) спеченной магнезии

Сырой магнезит подается во вращающиеся печи 90 х 3,5 м и 170 х 4,5 м, где при температуре свыше 1700 °С происходит его обжиг. После обжига мертво спеченный оксид магния поступает на охлаждение в зону охлаждения печи - холодильник, а затем подается на дробление и классификацию. В зависимости от химического и зернового состава получаемая мертво спеченная магнезия подразделяется на марки, предназначенные для:

- получения периклазовых порошков для производства огнеупорных изделий и масс различного назначения;

- получения периклазовых порошков, использующихся в сталеплавильном производстве: заправочные порошки для ремонта и заправок подин и откосов электросталеплавильных печей, конвертеров, заправочных масс, бетонных масс, смесей, мертелей, набивочных масс и др.

В процессе обжига магнезита во вращающихся печах образуется значительный унос пыли, которую улавливают в циклонах и электрофильтрах. Уловленную пыль используют как каустическую магнезию в промышленности строительных материалов, а также перерабатывают через брикетирование и обжиг во вращающейся печи на периклазовый порошок.

2.1.1.3.1.3 Обжиг с получением плотно спеченного периклазного клинкера

Для получения плотно спеченного периклазового клинкера кальцинированный магнезит подвергается тонкому помолу. Это необходимо для получения высокой плотности периклазового клинкера. После помола материал брикетируется на валковых прессах и подается на обжиг в высокотемпературные шахтные печи, где при температуре около 2000 °С происходит его спекание. Полученный периклазовый клинкер подвергается измельчению и рассеву и направляется на производство огнеупорных изделий.

2.1.1.3.1.4 Плавление с получением плавленого периклаза

Плавленый периклаз получают путем плавления каустического магнезита в открытых электродуговых печах способом "на блок". Плавление периклаза происходит под электродами, у стенок печи образуется спекшаяся масса. В процессе плавки происходит миграция примесей (оксидов кальция, кремния, железа, алюминия) в боковые части блока, благодаря чему центральная часть блока обогащается оксидом магния. После плавления периклазовые блоки направляются на охлаждение, а затем подвергают разделке и измельчению до необходимых фракций. В зависимости от химического состава плавленый периклаз подразделяется на марки. Полученные материалы используются для производства формованной и неформованной продукции, а также для отгрузки потребителю.

2.1.1.4 Дробление и измельчение

После обжига спеченную или мертво обожженную магнезию обычно измельчают в мельницах до необходимой дисперсности и направляют на магнитную сепарацию. Для измельчения используют различные виды оборудования: шаровые и/или валковые мельницы, вибромельницы, валковые прессы высокого давления. Для изготовления брикетов используют двухстадийную термическую обработку.

2.1.1.5 Сведения об используемом природоохранном оборудовании

В таблице 2.2 представлено природоохранное оборудование, предназначенное для очистки промышленных выбросов производства от загрязняющих веществ.

Таблица 2.2 - Природоохранное оборудование, используемое при производстве оксида магния

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Электрофильтр (электростатический осадитель)	Очистка выбросов от пыли оксида магния	Температура - до 300-500 °С; площадь поверхности - до 6000 м 2
Фильтр рукавный	Очистка выбросов от пыли оксида магния	Температура - не более 250 °С
Фильтр кассетный силосный	Очистка выбросов от пыли оксида магния	Площадь фильтрования - 30-300 м 2

2.1.2 Описание технологических процессов, используемых при производстве оксида магния "мокрым" способом

В настоящем подразделе рассматриваются технологические процессы, основное и природоохранное оборудование производства оксида магния "мокрым" способом.

Технология производства оксида магния "мокрым" способом заключается в одновременной или последовательной реализации следующих технологических стадий:

- прием, хранение и подготовка (очистка) исходного раствора бишофита (или карналлита);

- прием, хранение, фильтрация и разбавление исходного раствора гидроксида натрия или карбоната натрия;

- синтез и сгущение суспензии гидроксида или основного карбоната магния;

- фильтрация и промывка гидроксида или карбоната магния на фильтр-прессе;

- репульпация гидроксида или основного карбоната магния;

- фильтрация репульпированной суспензии гидроксида или карбоната магния;

- обжиг (кальцинация) гидроксида или основного карбоната магния;

- охлаждение оксида магния;

- фасовка, хранение (складирование) и отгрузка готового продукта.

Процесс производства оксида магния "мокрым" способом представляет собой последовательное проведение двух химических реакций:

1) слабо экзотермической реакции взаимодействия раствора хлорида магния (карналлита) с раствором гидроксида или карбоната натрия в соответствии со следующими уравнениями реакций:

MgCl ₂ + 2NaOH = Mg(OH) ₂ + 2NaCl + 3,0 кДж/моль;

;

2) умеренно эндотермической реакции дегидратации гидроксида магния или реакции декарбонизации основного карбоната магния с получением оксида магния в соответствии со следующими уравнениями реакций:

Mg(OH) ₂ = MgO + H ₂O - 81,6 кДж/моль;

.

Ниже приведено детальное описание технологии производства оксида магния "мокрым" способом на примере производства из гидроксида магния.

Основное технологическое оборудование, используемое при производстве оксида магния "мокрым" способом из гидроксида или основного карбоната магния, приведено в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Основное технологическое оборудование, используемое при производстве оксида магния "мокрым" способом

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Сборники (емкости) хранения бишофита (раствора карналлита)	Хранение раствора бишофита (карналлита)	Рабочая температура - 10-40 °С
Сборники (емкости) хранения 46%-ной щелочи	Хранение раствора щелочи	Рабочая температура - 20-40 °С
Сборники (емкости) хранения раствора щелочи (карбоната натрия)	Хранение и разбавление раствора щелочи (карбоната натрия)	Рабочая температура - 20-80 °С
Реакторы синтеза	Синтез гидроксида магния (основного карбоната магния)	Рабочая температура - 20-60 °С
Сгуститель радиальный с вращающимся скребковым механизмом	Сгущение суспензии гидроксида магния (основного карбоната магния)	Рабочая температура - 20-40 °С
Сборники суспензии гидроксида (карбоната) магния	Сбор и хранение суспензии гидроксида магния (основного карбоната магния)	Рабочая температура - 20-40 °С
Фильтр-прессы мембранные	Фильтрация и промывка гидроксида (основного карбоната) магния	Площадь фильтрации - 600-900 м 2
Ленточный транспортер	Транспортирование кека гидроксида (основного карбоната) магния	Скорость движения ленты - 0,1 м/с
Репульпаторы с эффективной мешалкой	Репульпация (отмывка) гидроксида (основного карбоната) магния от хлоридов	Рабочая температура - 20-40 °С
Конвейер ленточный	Транспортирование кека гидроксида (основного карбоната) магния	Производительность - 10 м 3/ч
Многоподовая печь с перемешивающим устройством и горелками	Обжиг (кальцинация) гидроксида магния при 700-1150 °С	От 8 до 18 подов; температура - 150-1150 °С
Охладитель оксида магния	Охлаждение оксида магния
Установка фасовки и паллетирования мешков	Фасовка оксида магния в мешки и паллетирование	Комплектная установка
Установка фасовки в контейнеры	Фасовка оксида магния в мягкие контейнеры	Комплектная установка

2.1.2.1 Общее описание процесса приема, хранения и подготовки сырья

Подготовка исходного раствора бишофита, как правило, предусматривает фильтрацию раствора от механических примесей. Кроме того, подготовка раствора бишофита может включать предварительную очистку от примеси сульфатов магния и натрия с целью получения более качественного и чистого исходного сырья. Исходный раствор бишофита поступает в производство по трубопроводу или в автоцистернах от предприятия-поставщика.

Подготовка исходного раствора гидроксида натрия, как правило, предусматривает прием исходного концентрированного раствора гидроксида натрия с массовой долей NaOH до 47,0 %, его фильтрацию от механических примесей и последующее разбавление обессоленной водой, конденсатом или промывной водой (со стадии промывки гидроксида магния) до получения раствора необходимой концентрации (до 17 мас. % NaOH). Кроме того, для использования на стадии репульпации гидроксида магния в отдельном емкостном оборудовании из более концентрированного раствора щелочи получают разбавленный раствор гидроксида натрия с массовой долей NaOH не менее 0,01 %.

Исходный раствор щелочи поступает в производство по трубопроводу, или в железнодорожных цистернах, или автоцистернах от предприятия-поставщика.

Обессоленная вода или конденсат поступают в емкости-сборники производства оксида магния по трубопроводу от предприятия-поставщика или от собственного производства.

Для хранения исходных растворов бишофита, концентрированной и разбавленной щелочи используется обычное емкостное оборудование.

Данная стадия характеризуется низким удельным расходом тепловой энергии и электроэнергии, необходимой для работы мешалок и наносного оборудования, а также весьма низким уровнем эмиссии в атмосферный воздух. Сточные воды и производственные потери на данной стадии отсутствуют.

2.1.2.2 Подготовка, хранение топлива

При производстве оксида магния "мокрым" способом не требуется какая-либо специальная подготовка или хранение топлива - природного газа, который поставляется в производство по газопроводу, при необходимости редуцируется при помощи шкафного газорегуляторного пункта и подается в систему газовых горелок многоподовой печи стадии обжига (кальцинации) гидроксида магния.

Данная стадия характеризуется минимальным расходом электроэнергии, а также отсутствием эмиссии в атмосферный воздух, отсутствием сточных вод и производственных потерь.

2.1.2.3 Синтез и сгущение суспензии гидроксида магния

Синтез суспензии гидроксида магния осуществляется, как правило, в непрерывном режиме с использованием нескольких реакторов, снабженных перемешивающими устройствами, при температуре реакционной среды в пределах 40-60 °С. Протекающая реакция обмена является слабо экзотермической, в связи с этим предусмотрена дополнительная подача пара в реакторы синтеза под слой жидкости для поддержания температуры в заданном диапазоне. Продолжительность синтеза суспензии гидроксида магния при температуре 40-60 °С обычно составляет не менее 1 ч.

Полученная суспензия с массовой долей гидроксида магния в пределах 4,5-5,0 % из реактора синтеза направляется в сгуститель-отстойник для сгущения (осаждения) под действием силы тяжести. Сгущенная суспензия гидроксида магния из нижней части сгустителя направляется на стадию фильтрации и промывки. Верхний осветленный слой, представляющий собой раствор хлорида натрия с массовой долей NaCl до 10,5 %, направляется в сборник водно-солевого раствора.

Данная стадия характеризуется умеренным удельным расходом тепловой энергии в виде пара, необходимым для поддержания заданной температуры синтеза, умеренным удельным расходом электроэнергии для работы мешалок и наносного оборудования, а также весьма низким уровнем эмиссии в атмосферный воздух и отсутствием производственных потерь. Рассматриваемая стадия характеризуется также самым большим вкладом в образование сточных вод производства, при этом основным направлением утилизации образующихся сточных вод, представляющих собой водный раствор хлорида натрия с массовой долей NaCl до 7-10,5 %, является использование этих вод в процессе добычи рассола хлорида натрия методом подземного выщелачивания каменной соли (галита, NaCl).

2.1.2.4 Фильтрация и промывка гидроксида магния на фильтр-прессе

Сгущенная суспензия гидроксида магния фильтруется на фильтр-прессах в периодическом режиме с получением отфильтрованного осадка гидроксида магния (кека) и маточного водно-солевого раствора, который направляется в сборник водно-солевого раствора. Отфильтрованный осадок (кек) промывается непосредственно на фильтр-прессе с использованием промывной воды с низкой концентрацией хлоридов, которая образуется на второй стадии фильтрации и промывки гидроксида магния.

Образующаяся при первой фильтрации промывная вода при высоком значении электрической проводимости (высокой концентрации хлоридов) направляется в сборник сточных вод с целью очистки или дальнейшего использования. При низком значении удельной проводимости образующаяся промывная вода направляется на стадию синтеза гидроксида магния для разбавления исходного раствора концентрированной щелочи на стадии приема и подготовки исходного сырья.

Полученный промытый и повторно отжатый кек гидроксида магния направляется при помощи специального ленточного транспортера на стадию репульпации, при этом на выходе из ленточного транспортера, как правило, устанавливают устройства для разрушения спрессованных пластин (брикетов) кека гидроксида магния.

Данная стадия характеризуется умеренным или низким удельным потреблением электроэнергии и тепловой энергии, низким потреблением оборотной воды, весьма низким уровнем эмиссий в атмосферный воздух и существенной фактической или потенциальной эмиссией со сточными водами в виде маточного водно-солевого раствора и промывных вод стадии фильтрации. Производственные потери на этой стадии, как правило, несущественны и связаны с периодической заменой отработанной фильтровальной ткани фильтр-пресса, содержащей частицы целевого продукта.

2.1.2.5 Репульпация гидроксида магния

Стадия репульпации гидроксида магния осуществляется с целью более полного удаления хлорида натрия из полупродукта - гидроксида магния. Репульпация гидроксида магния проводится при температуре окружающей среды с использованием слабого раствора гидроксида натрия с массовой долей не менее 0,01 % в аппарате с эффективным перемешивающим устройством. Соотношение исходного кека гидроксида магния и разбавленного раствора гидроксида натрия строго контролируется. Общая продолжительность стадии репульпации составляет не более 1 ч.

Суспензия репульпированного гидроксида магния направляется на стадию повторной фильтрации и промывки через промежуточный сборник суспензии.

Данная стадия характеризуется низким удельным потреблением электроэнергии, минимальным уровнем эмиссии в атмосферный воздух и отсутствием каких-либо производственных потерь и сточных вод.

2.1.2.6 Фильтрация репульпированной суспензии гидроксида магния

Репульпированная суспензия гидроксида магния фильтруется на фильтр-прессах в периодическом режиме с получением кека гидроксида магния и разбавленного водно-солевого раствора (фильтрата), который направляется на стадию синтеза гидроксида магния для разбавления исходного раствора концентрированной щелочи на стадии приема и подготовки исходного сырья либо используется при промывке на стадии первой фильтрации. Полученный кек гидроксида магния промывается непосредственно на фильтр-прессе с использованием теплой обессоленной воды (40-50 °С) до достижения заданной остаточной концентрации хлоридов. Образующаяся при этом промывная вода направляется либо в сборник сточных вод с целью очистки или дальнейшего использования, либо на стадию синтеза гидроксида магния для разбавления исходного раствора концентрированной щелочи на стадии приема и подготовки исходного сырья.

Данная стадия характеризуется умеренным или низким удельным потреблением электроэнергии и тепловой энергии, низким потреблением питьевой воды, основным по вкладу и значительным потреблением обессоленной воды для промывки кека (до 50 м ³/т продукта), весьма низким уровнем эмиссии в атмосферный воздух и умеренной фактической или потенциальной эмиссией со сточными водами в виде разбавленного водно-солевого раствора (фильтрата) и промывных вод стадии фильтрации. Производственные потери на этой стадии, как правило, несущественны и связаны с периодической заменой отработанной фильтровальной ткани фильтр-пресса, содержащей частицы целевого продукта.

Полученный промытый кек гидроксида магния направляется при помощи специального коробчатого ленточного транспортера на стадию обжига (кальцинации) гидроксида магния. На выходе из ленточного транспортера, как правило, устанавливают устройства для разрушения спрессованных пластин (брикетов) кека гидроксида магния.

2.1.2.7 Обжиг (кальцинация) гидроксида магния

Обжиг (кальцинация) гидроксида магния с получением оксида магния осуществляется, как правило, в многоподовой печи с общим числом подов от 6 до 18. Процесс обжига полностью автоматизирован и управляется специальной автоматизированной системой. Кек гидроксида магния со стадии фильтрации поступает при помощи транспортера в специальный бункер, откуда при помощи специального шламового насоса подается в многоподовую печь. Многоподовая печь обычно включает в себя следующие узлы и системы:

- головку печи;

- кожух печи с подами, имеющими огнеупорную футеровку;

- центральный вал;

- систему подачи охлаждающего воздуха и воздуха для горения;

- систему газовых горелок;

- систему отвода отходящих газов.

В многоподовой печи за счет сжигания природного газа в избытке воздуха поддерживается температура в пределах 150-1100 °С, причем воздух, подаваемый на горелки, формируется из двух потоков: из атмосферного воздуха и из горячего воздуха, образующегося при охлаждении центрального вала печи.

Кек гидроксида магния подается сверху на внутренний круг пода N 1 многоподовой печи, с которого он затем поступает на внешний круг нижерасположенного пода N 2. На поде N 3 обжигаемый материал снова подается на внутренний круг. По такому принципу чередования обжигаемый материал движется через многоподовую печь и в конце концов выводится с последнего пода печи по разгрузочному желобу на специальный шнековый конвейер. Превращение кека гидроксида магния в оксид магния осуществляется в многоподовой печи в несколько этапов следующим образом:

- на подах N 1 и N 2 происходит сушка влажного гидроксида магния;

- обжиг (кальцинация, дегидратация) гидроксида магния происходит при температурах 700-1100 °С на средних подах печи;

- образование оксида магния с заданными показателями удельной поверхности и активности происходит при температурах 700-1100 °С на нижних подах печи;

- предварительное охлаждение оксида магния на последнем нижнем поде печи.

Управление температурой на каждом обогреваемом поде печи осуществляется путем регулирования объемного расхода природного газа и воздуха, подаваемых на горелки.

Время пребывания обжигаемого материала в многоподовой печи определяется частотой вращения центрального вала, количеством крыльев скребков, типом и расположением лопастей скребков, а также свойствами (влажностью, дисперсностью) исходного кека.

С последнего пода печи, на котором происходит предварительное охлаждение, оксид магния с температурой не более 500 °С по разгрузочному желобу выводится на шнековый конвейер системы охлаждения продукта.

Данная стадия характеризуется существенным или умеренным потреблением электроэнергии, основным и значительным потреблением тепловой энергии в виде природного газа, самым высоким уровнем эмиссии загрязняющих веществ в атмосферный воздух с дымовыми газами (CO, NO, NO ₂, CH ₄, CO ₂) и выбросами пыли MgO и отсутствием эмиссии загрязняющих веществ со сточными водами. Производственные потери на этой стадии, как правило, несущественны и связаны с периодической чисткой технологического оборудования от отложений продукта.

Образующиеся на этой стадии промышленные выбросы, содержащие пыль оксида магния и дымовые газы, направляются на систему обеспыливания отходящих газов и рециркуляции пыли (см. 2.1.2.10).

2.1.2.8 Охлаждение оксида магния

Оксид магния, поступающий по шнековому конвейеру из многоподовой печи, направляется в смесительный шнек и далее в специальный охладитель, который охлаждается оборотной водой. В смесительном шнеке происходит смешение горячего оксида магния, поступающего из многоподовой печи, и охлажденного оксида магния, поступающего из бункера охлажденного продукта, с целью охлаждения горячего оксида магния. Полученный в результате смешения частично охлажденный до температуры не более 140-145 °С оксид магния поступает в специальный охладитель, снабженный роторной спиралью, в котором происходит охлаждение продукта до температуры не более 90 °С.

Охлажденный оксид магния из охладителя при помощи шнекового питателя выгружается в промежуточный бункер, откуда по шнековому конвейеру направляется в приемный бункер системы пневмотранспорта и далее на стадию фасовки, хранения и отгрузки готового продукта.

Данная стадия характеризуется низким уровнем потребления электроэнергии, умеренным уровнем потребления оборотной воды для охлаждения, отсутствием эмиссии загрязняющих веществ со сточными водами, а также относительно низкой эмиссией пыли в атмосферный воздух вследствие применения системы очистки воздуха от пыли оксида магния (см. 2.1.2.10). Производственные потери на этой стадии, как правило, несущественны и связаны с периодической чисткой технологического оборудования от отложений продукта и периодической заменой отработанных рукавных фильтров.

2.1.2.9 Фасовка, хранение (складирование) и отгрузка готового продукта

Готовый охлажденный оксид магния из приемного бункера при помощи специального питателя подается в систему пневмотранспорта, где потоком осушенного технологического воздуха транспортируется в силосы. Затем продукт поступает в специальный бункер, из которого при помощи шнековых питателей поступает на фасовку.

В зависимости от заданного вида упаковки осуществляют либо фасовку продукта в мешки массой по 20 кг с последующим паллетированием, либо фасовку в мягкие контейнеры. Фасованный оксид магния транспортируется на склад готовой продукции при помощи электропогрузчиков. Отгрузка продукта на автотранспорт потребителя также осуществляется электропогрузчиками при помощи погрузочного пандуса.

Воздух от пневмотранспорта поступает из силосов на очистку в кассетные фильтры, после чего при помощи вентиляторов выбрасывается в атмосферу.

Данная стадия характеризуется относительно низким уровнем потребления электроэнергии, потреблением осушенного технологического воздуха для пневмотранспорта, отсутствием эмиссии загрязняющих веществ со сточными водами, а также относительно низкой эмиссией пыли в атмосферный воздух вследствие применения эффективной системы очистки воздуха от пыли оксида магния (см. 2.1.2.10). Производственные потери на этой стадии, как правило, несущественны и связаны с периодической чисткой технологического оборудования от отложений продукта и периодической заменой кассетных или рукавных фильтров.

2.1.2.10 Сведения об используемом природоохранном оборудовании

Отходящие из многоподовой печи промышленные выбросы, содержащие пыль оксида магния и дымовые газы, поступают по газоходу в электрофильтр на очистку от пыли.

На стадии охлаждения оксида магния применяется система очистки горячего воздуха от пыли оксида магния с использованием рукавного фильтра с периодической регенерацией фильтрующих элементов и возвратом продукта в технологический цикл.

На стадии фасовки готового продукта применяется система очистки воздуха от пыли оксида магния с использованием фильтра кассетного силосного, который непосредственно связан с силосом.

В таблице 2.4 представлено природоохранное оборудование, предназначенное для очистки промышленных выбросов производства от загрязняющих веществ.

Таблица 2.4 - Природоохранное оборудование производства оксида магния

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Электрофильтр	Очистка выбросов от пыли оксида магния	Температура - до 300-400 °С; площадь поверхности - до 2400 м 2
Фильтр рукавный	Очистка выбросов от пыли оксида магния	Температура - не более 200 °С
Фильтр кассетный силосный	Очистка выбросов от пыли оксида магния	Площадь фильтрования - 30 м 2; объемный расход - 40 м 3/ч

Природоохранное оборудование для очистки сточных вод в самом производстве оксида магния практически не используется, поскольку образующиеся сточные воды, содержащие в качестве основного загрязняющего вещества хлорид натрия, как правило, используются при производстве (добыче) рассола хлорида натрия методом подземного выщелачивания соли. Хозяйственно-бытовые сточные воды, образующиеся в результате деятельности персонала производства, направляются на биологические очистные сооружения организации, осуществляющей водоотведение и очистку сточных вод.

2.2 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время при производстве гидроксида магния

В настоящем подразделе рассматриваются технологические процессы, основное и природоохранное оборудование производства гидроксида магния "мокрым" способом.

2.2.1 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время при производстве гидроксида магния "мокрым" способом

Технология производства гидроксида магния "мокрым" способом заключается в последовательной реализации следующих технологических стадий:

- прием, хранение и подготовка (очистка) исходного раствора бишофита;

- прием, хранение, фильтрация и разбавление исходного раствора гидроксида натрия;

- синтез суспензии гидроксида магния;

- автоклавирование суспензии гидроксида магния;

- охлаждение суспензии гидроксида магния;

- фильтрование и промывка гидроксида магния на фильтр-прессе;

- сушка и измельчение гидроксида магния с возможной поверхностной обработкой частиц модификаторами;

- фасовка, хранение (складирование) и отгрузка готового продукта.

Процесс производства гидроксида магния "мокрым" способом представляет собой осуществление химической обменной реакции, характеризующейся незначительным экзотермическим эффектом, в соответствии со следующим уравнением:

MgCl ₂ + 2NaOH = Mg(OH) ₂ + 2NaCl + 3,0 кДж/моль.

Основное технологическое оборудование, используемое при производстве гидроксида магния "мокрым" способом, приведено в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Основное технологическое оборудование, используемое при производстве гидроксида магния

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Сборники (емкости) хранения бишофита	Хранение исходного раствора бишофита	Рабочая температура - 10-40 °С
Сборники (емкости) хранения 46 %-ной щелочи	Хранение исходного раствора щелочи	Рабочая температура - 20-40 °С
Сборники (емкости) хранения разбавленного раствора щелочи	Разбавление и хранение раствора щелочи	Рабочая температура - 20-80 °С
Реакторы синтеза	Синтез суспензии гидроксида магния	Рабочая температура - не более 60 °С
Сборники суспензии гидроксида магния	Хранение, нагрев или охлаждение суспензии гидроксида магния	Рабочая температура - 80-90 °С
Автоклавы с перемешивающими устройствами	Автоклавирование суспензии гидроксида магния	Давление - не более 1,2 МПа. Рабочая температура - не более 195 °С
Сборники суспензии гидроксида магния	Прием и охлаждение суспензии гидроксида магния	Рабочая температура - 40-105 °С
Теплообменники	Охлаждение суспензии гидроксида магния	Площадь поверхности теплообмена - 15-50 м 2
Фильтр-прессы	Фильтрация и промывка гидроксида магния	Площадь поверхности фильтрации - до 500 м 2
Емкости обессоленной и промывной воды	Прием и хранение воды для промывки кека	Рабочая температура - 20-50 °С
Конвейер ленточный	Транспортировка кека гидроксида магния	Объемная производительность - 10-15 м 3/ч
Теплообменник кожухотрубчатый	Нагрев воздуха дымовыми газами	Рабочая температура - 400-450 °С
Горелки газовые	Сжигание природного газа для нагрева воздуха	Тепловая мощность - (900-1000) кВт
Роторно-вихревая мельница с подогревателем	Сушка, измельчение и поверхностная обработка гидроксида магния	Объемная производительность по воздуху - 20000-30000 м 3/ч
Классификатор	Классификация измельченного Mg(OH) 2	Частота вращения классификатора - 1450 мин -1
Силосы с вибратором и пневмопушками	Хранение продукта	Рабочая температура - 20-40°С
Установка фасовки и паллетирования	Фасовка (упаковка) готового продукта в мешки	Комплектная установка
Установка фасовки в контейнеры	Фасовка (упаковка) продукта в контейнеры	Комплектная установка

2.2.1.1 Общее описание процесса приема, хранения и подготовки сырья

Подготовка исходного раствора бишофита, как правило, предусматривает фильтрацию раствора от механических примесей. Кроме того, подготовка раствора бишофита может включать предварительную очистку от примеси сульфатов магния и натрия с целью получения более качественного и чистого исходного сырья. Исходный раствор бишофита поступает в производство по трубопроводу или в автоцистернах от предприятия-поставщика.

Подготовка исходного раствора гидроксида натрия, как правило, предусматривает прием исходного концентрированного раствора гидроксида натрия с массовой долей NaOH до 47,0 %, его фильтрацию от механических примесей и последующее разбавление обессоленной водой, конденсатом или промывной водой (со стадии промывки гидроксида магния) до получения раствора необходимой концентрации. Исходный раствор щелочи поступает в производство по трубопроводу или в железнодорожных цистернах, или автоцистернах от предприятия-поставщика.

Обессоленная вода или конденсат поступают в производство по трубопроводу от предприятия-поставщика или от собственного производства.

Для хранения исходных растворов бишофита, концентрированной и разбавленной щелочи используется обычное емкостное оборудование.

2.2.1.2 Подготовка, хранение топлива

В производстве гидроксида магния "мокрым" способом не требуется какая-либо специальная подготовка или хранение топлива - природного газа, который поступает по газопроводу от предприятия-поставщика, при необходимости редуцируется при помощи шкафного газорегуляторного пункта либо непосредственно используется при производстве на стадии сушки гидроксида магния в роторно-вихревой мельнице.

2.2.1.3 Синтез суспензии гидроксида магния

Синтез суспензии гидроксида магния осуществляется, как правило, в непрерывном режиме с использованием нескольких реакторов, снабженных перемешивающими устройствами, при температуре реакционной среды в пределах 40-60 °С. Протекающая реакция обмена является слабо экзотермической, в связи с этим в реакторы синтеза предусмотрена дополнительная подача пара для поддержания температуры в заданном диапазоне. Полученная суспензия гидроксида магния направляется в промежуточный, обогреваемый сборник для предварительного подогрева суспензии до 80-90 °С перед стадией автоклавирования.

Продолжительность синтеза суспензии гидроксида магния обычно составляет не менее 1 ч.

Данная стадия характеризуется умеренным удельным расходом тепловой энергии в виде пара, необходимым для поддержания заданной температуры синтеза и подогрева суспензии, умеренным удельным расходом электроэнергии для работы мешалок и наносного оборудования, а также весьма низким уровнем эмиссии в атмосферный воздух. Сточные воды и производственные потери на данной стадии отсутствуют.

2.2.1.4 Автоклавирование суспензии гидроксида магния

Данная стадия обычно осуществляется в непрерывном режиме в каскаде из специальных автоклавов, рассчитанных на необходимое избыточное давление (не более 1,2 МПа) и снабженных эффективными перемешивающими устройствами. Температура автоклавирования, как правило, не превышает 200 °С. Общая продолжительность стадии составляет от 5 до 10 ч. Осуществление этой стадии необходимо для получения специфических потребительских свойств синтетического гидроксида магния, в том числе гранулометрии и удельной поверхности частиц продукта.

Данная стадия характеризуется относительно высоким удельным расходом тепловой энергии в виде пара, необходимым для поддержания достаточно высоких температур и давления при автоклавировании, умеренным удельным расходом электроэнергии, а также весьма низким уровнем эмиссии загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Сточные воды и производственные потери на данной стадии отсутствуют.

Полученная автоклавированная суспензия гидроксида магния под давлением направляется на стадию охлаждения.

2.2.1.5 Охлаждение суспензии гидроксида магния

Суспензия гидроксида магния со стадии автоклавирования поступает в сборник суспензии, где происходит ее частичное охлаждение за счет вторичного вскипания воды. Затем частично охлажденная суспензия поступает в теплообменник, где происходит дальнейшее охлаждение суспензии до температуры не более 60 °С. Охлаждение суспензии в теплообменнике осуществляется с использованием оборотной воды, поступающей из сети предприятия.

Данная стадия характеризуется относительно низким удельным потреблением электроэнергии, умеренным потреблением оборотной воды для охлаждения суспензии и очень низким уровнем эмиссии загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Сточные воды и производственные потери на данной стадии отсутствуют.

Охлажденная до необходимой температуры суспензия гидроксида магния направляется через специальные сборники суспензии на фильтрование на фильтр-пресс.

2.2.1.6 Фильтрование и промывка гидроксида магния на фильтр-прессе

Полученная охлажденная суспензия гидроксида магния фильтруется на фильтр-прессе в периодическом режиме с получением отфильтрованного осадка гидроксида магния (кека) и маточного водно-солевого раствора. Отфильтрованный осадок (кек) промывается непосредственно на фильтр-прессе с использованием обессоленной воды до достижения заданной остаточной концентрации хлоридов. Образующаяся при этом промывная вода направляется либо в сборник сточных вод с целью очистки или дальнейшего использования, либо на стадию синтеза гидроксида магния для разбавления исходного раствора концентрированной щелочи на стадии приема и подготовки исходного сырья.

Данная стадия характеризуется умеренным или низким удельным потреблением электроэнергии и тепловой энергии, низким потреблением оборотной воды, основным по вкладу и значительным потреблением обессоленной воды для промывки кека (до 40 м ³/т продукта), весьма низким уровнем эмиссий в атмосферный воздух и существенной фактической или потенциальной эмиссией со сточными водами в виде маточного водно-солевого раствора и промывных вод стадии фильтрации. Производственные потери на этой стадии, как правило, несущественны и связаны с периодической заменой отработанной фильтровальной ткани фильтр-пресса, содержащей частицы целевого продукта.

Полученный промытый кек гидроксида магния направляется при помощи специального ленточного транспортера на стадию сушки, измельчения и поверхностной обработки. На выходе из ленточного транспортера, как правило, устанавливают устройства для разрушения спрессованных пластин (брикетов) кека гидроксида магния.

2.2.1.7 Сушка и измельчение гидроксида магния с поверхностной обработкой частиц модификаторами

Сушка влажного кека гидроксида магния осуществляется горячим воздухом, получаемым при помощи специального подогревателя воздуха, снабженного газовыми горелками. Нагрев воздуха для сушки происходит в специальных теплообменниках, в которые поступают дымовые газы, полученные в результате сжигания природного газа в газовых горелках. Отработанные дымовые газы после теплообменников при помощи вентилятора через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.

Для сушки и измельчения гидроксида магния обычно используют специальные роторно-вихревые или иные мельницы со встроенным классификатором частиц. Температура горячего воздуха на стадии сушки не должна превышать 400 °С, чтобы исключить нежелательную дегидратацию (разложение) гидроксида магния.

В используемых мельницах одновременно происходят сушка и измельчение гидроксида магния за счет соударения высушиваемых частиц продукта и их измельчения до необходимого размера частиц, который, как правило, зависит от частоты вращения роторов мельницы. Высушенный продукт вместе с потоком воздуха направляется во встроенный классификатор, где происходит разделение продукта по фракциям. Гидроксид магния, не прошедший классификацию (т.е. фракция из крупных частиц), используется как товарный продукт, к которому не предъявляются особые требования по гранулометрии.

Поток целевого продукта вместе с потоком воздуха с температурой в пределах 90-130 °С из классификатора направляется в рукавный фильтр, в котором происходит отделение гидроксида магния от воздуха. Из нижней части рукавного фильтра основная часть продукта через секторный питатель и распределительный клапан поступает в загрузочный бункер и далее в силос. Другая часть высушенного продукта поступает в специальный смеситель для смешения с исходным влажным кеком с целью снижения его вязкости и влажности перед подачей в мельницу. Воздух, очищенный от гидроксида магния в рукавном фильтре, после охлаждения в теплообменнике выбрасывается в атмосферу.

Поверхностная обработка (модифицирование) гидроксида магния различными добавками, в том числе стеариновой кислотой, силанами, силоксанами проводится непосредственно в роторно-вихревой мельнице с использованием специальных дозаторов и/или эжекторов, позволяющих наносить модифицирующий агент на поверхность частиц гидроксида магния.

Данная стадия характеризуется относительно значительным удельным потреблением электроэнергии и природного газа (тепловой энергии), низким потреблением оборотной воды, существенным удельным уровнем эмиссий NO _x, CO, CO ₂, CH ₄ (дымовых газов) и незначительным уровнем эмиссии взвешенных веществ (пыли) в атмосферный воздух. Сточные воды на данной стадии отсутствуют, а производственные потери, как правило, незначительны и связаны с небольшими потерями продукта при периодической замене отработанных рукавных фильтров.

Целевой гидроксид магния с заданной гранулометрией направляется на стадию фасовки, хранения и отгрузки.

2.2.1.8 Фасовка, хранение (складирование) и отгрузка готового продукта

Готовый продукт при помощи пневмотранспорта поступает первоначально на стадию хранения в силосы и затем при помощи специальных шнеков подается на фасовку в специальный фасовочный агрегат, обеспечивающий фасовку в мешки или в мягкие контейнеры. При фасовке в мешки партия продукта дополнительно паллетизируется.

Воздух от пневмотранспорта очищается от пыли гидроксида магния при помощи кассетных силосных фильтров, после чего выбрасывается в атмосферу.

Фасованный продукт транспортируется на склад готовой продукции при помощи электропогрузчиков. Отгрузка продукта потребителю со склада также осуществляется при помощи электропогрузчиков.

Данная стадия характеризуется относительно низким удельным потреблением электроэнергии, умеренным потреблением технического воздуха, применяемого для пневмотранспорта продукта, незначительным уровнем эмиссии пыли гидроксида магния в атмосферный воздух. Сточные воды на данной стадии отсутствуют, а производственные потери, как правило, незначительны.

2.2.1.9 Сведения об используемом природоохранном оборудовании

Применение природоохранного оборудования в данном производстве обусловлено необходимостью очистки отработанного воздуха (промышленных выбросов) от пыли гидроксида магния, образующейся на стадиях сушки и измельчения гидроксида магния и на стадии фасовки готового продукта, с целью снижения эмиссии в атмосферный воздух и снижения потерь целевого продукта с выбросами.

В таблице 2.6 приведено природоохранное оборудование, предназначенное для очистки промышленных выбросов производства гидроксида магния от пыли.

Таблица 2.6 - Природоохранное оборудование производства гидроксида магния

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Фильтр рукавный	Очистка выбросов от взвешенных веществ (пыли)	Количество фильтрующих рукавов - 340
Фильтр кассетный силосный	Очистка выбросов от взвешенных веществ (пыли) (от пневмотранспорта)	Площадь фильтрования - 30 м 2; объемный расход - 40 м 3/ч

Природоохранное оборудование производства гидроксида магния предназначено для очистки воздуха, использованного в процессе, от примесей взвешенных веществ (пыли) и позволяет сократить эмиссию взвешенных веществ в атмосферный воздух и потери целевого продукта с выбросами.

Очистное оборудование, предназначенное для очистки сточных вод, как правило, в данном производстве не используется. Образующийся водно-солевой раствор и промывные воды, содержащие хлорид натрия, целесообразно направлять на использование на рассолопромысел (производство рассола хлорида натрия) либо на очистные сооружения организации, осуществляющей водоотведение и очистку сточных вод.

2.3 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время при производстве хлорида магния

В настоящем подразделе рассматриваются технологические процессы, основное и природоохранное оборудование производства хлорида магния методом выпаривания водных растворов бишофита.

2.3.1 Общее описание технологических процессов, используемых в настоящее время при производстве хлорида магния

Технология производства хлорида магния методом выпаривания водных растворов бишофита заключается в последовательной реализации следующих технологических стадий:

- прием, хранение и подготовка исходного раствора бишофита;

- подготовка, хранение топлива (природного газа);

- выпаривание раствора бишофита в выпарном аппарате с погружной горелкой;

- кристаллизация и чешуирование или кристаллизация и гранулирование бишофита (магния хлорида гексагидрата);

- фасовка и хранение (складирование) хлорида магния.

Основное технологическое оборудование, используемое при производстве хлорида магния методом выпаривания растворов бишофита, приведено в таблице 2.7.

Таблица 2.7 - Основное технологическое оборудование производства хлорида магния

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Сборники раствора бишофита	Хранение раствора бишофита	Емкостное оборудование. Углеродистая сталь
Емкость раствора гидроксида натрия	Хранение раствора щелочи	Емкостное оборудование. Углеродистая сталь
Турбокомпрессор	Подача воздуха в погружную горелку	Объемная производительность - 4000-6000 м 3/ч
Аппарат выпарной с погружной горелкой (АПГ)	Выпаривание раствора бишофита до получения гексагидрата ()	Температура рабочая - 140-145 °С. Теплопроизводительность - 1,2-2,4 МВт
Кристаллизатор ленточный	Кристаллизация и дробление продукта	Производительность - 3500-4500 кг/ч
Гранулятор (капельно-разливочная станция)	Гранулирование продукта с последующей кристаллизацией	Производительность - 3500-4500 кг/ч. Частота вращения - 5-70 мин -1
Установка фасовки и паллетирования мешков	Фасовка продукта и паллетирование мешков	Комплектная установка

2.3.1.1 Общее описание процесса приема, хранения и подготовки сырья

Исходный раствор бишофита обычно поступает в производство хлорида магния от рудника (месторождения) бишофита по специальному трубопроводу или, гораздо реже, в авто- или железнодорожных цистернах. Подготовка исходного раствора бишофита, при необходимости, может предусматривать его фильтрацию от механических примесей, а также включать в себя предварительную очистку от примеси сульфатов магния и натрия с целью получения исходного сырья более высокого качества и, соответственно, более качественного продукта. Однако для большинства областей применения кристаллического хлорида магния (бишофита) фильтрация и дополнительная очистка рассола бишофита от сульфатов или иных примесей не требуются.

2.3.1.2 Подготовка, хранение топлива

Для производства хлорида магния не требуется какая-либо специальная подготовка или хранение топлива - природного газа, который поставляется по газопроводу и после редуцирования в газорегуляторной установке и прохождения через фильтр непосредственно используется при производстве на стадии выпаривания раствора бишофита в выпарном аппарате с погружной горелкой.

2.3.1.3 Выпаривание раствора бишофита в выпарном аппарате

Выпаривание раствора бишофита осуществляется в специальных выпарных аппаратах с погружной горелкой (АПГ), которые характеризуются высокой энергоэффективностью вследствие применения прямого нагрева выпариваемого раствора теплоносителем - дымовыми газами, образующимися при сжигании природного газа в одном и том же технологическом аппарате. При этом процесс теплопередачи от теплоносителя (дымовых газов) к выпариваемому раствору характеризуется высокой энергоэффективностью и относительно незначительными потерями тепловой энергии.

Процесс выпаривания раствора бишофита реализуется в непрерывном режиме при температурах выпариваемого раствора в пределах 120-145 °С и при достаточно большом избытке воздуха 1 : 15 - 17 м ³. Получаемый в результате выпаривания расплав хлорида магния гексагидрата (, бишофита) после отделения от парогазовой смеси (смеси дымовых газов и аэрозоля хлорида магния гексагидрата) непрерывно выводится из аппарата и направляется на кристаллизатор ленточный для кристаллизации и чешуирования или в гранулятор с последующей кристаллизацией на ленточном кристаллизаторе.

На стадии выпаривания протекают минорные нежелательные процессы термогидролиза хлорида магния при повышенных температурах с образованием побочных продуктов: оксихлорида магния (Mg(OH)Cl), гидроксида магния (Mg(OH) ₂) и хлорида водорода (HCl), который вместе с образующимися промышленными выбросами (дымовыми газами) направляется на стадию мокрой очистки в скруббер Вентури.

Эта технологическая стадия является основным источником эмиссии загрязняющих веществ в окружающую среду, поскольку в ней образуются более 90 % по массе всех маркерных загрязняющих веществ производства: оксиды азота (NO _x), CO, CH ₄, HCl, аэрозоль () и диоксид углерода (CO ₂), а также образуются основные производственные отходы (потери) при периодической чистке аппаратов от побочных продуктов и отложений. Из всех технологических стадий производства эта стадия характеризуется также наиболее высоким удельным потреблением энергии, в том числе удельным расходом природного газа, необходимого для генерирования тепловой энергии (55-110 нм ³/т бишофита).

Образующиеся на данной стадии промышленные выбросы - смесь дымовых газов, аэрозоля хлорида магния гексагидрата, хлорида водорода и паров воды - направляются на установку очистки промышленных выбросов - в "мокрый" скруббер Вентури, позволяющий существенно сократить выбросы загрязняющих веществ.

Образующиеся отходы от чистки АПГ направляются на размещение (захоронение) или используются в качестве попутного продукта, находящего применение в очистке сточных и природных вод и в других областях.

Данная стадия характеризуется практически полным отсутствием образования и сброса каких-либо промышленных сточных вод.

2.3.1.4 Кристаллизация и чешуирование или гранулирование и кристаллизация бишофита

Расплав бишофита из выпарного аппарата с погружной горелкой поступает в емкость-сборник бишофита на стадию кристаллизации и чешуирования или гранулирования и кристаллизации в зависимости от заданной целевой товарной формы продукта. Кристаллизация продукта, обычно осуществляется на ленточном кристаллизаторе, охлаждаемом оборотной водой, при температуре не более 40-45 °С. На выходе из кристаллизатора твердый продукт подвергают измельчению (дроблению) при помощи специальных устройств и дробилки. Получающийся чешуированный хлорид магния направляют на стадию фасовки и хранения.

Аналогично при помощи специального устройства - гранулятора и ленточного кристаллизатора получают гранулированный продукт, который также направляют на стадию фасовки и хранения.

Данная стадия характеризуется весьма низким уровнем эмиссии в окружающую среду, относительно высоким удельным потреблением электроэнергии по сравнению с другими стадиями производства за счет функционирования оборудования, потребляющего этот вид энергии, а также относительно высоким удельным потреблением тепловой энергии (в виде пара), необходимой для поддержания температуры 120-145 °С в емкостях - сборниках бишофита, ванне кристаллизатора и в грануляторе перед кристаллизацией. Кроме того, данная стадия характеризуется умеренным потреблением холода в виде захоложенной (оборотной) воды, необходимой для охлаждения ленты кристаллизатора, а также практически полным отсутствием образования и сброса каких-либо промышленных сточных вод.

2.3.1.5 Фасовка и хранение (складирование) хлорида магния

Полученный чешуированный или гранулированный хлорид магния поступает в приемный бункер на стадию фасовки в мягкие контейнеры или в мешки с последующим паллетированием на специальном паллетообмотчике. Фасованный продукт в мягких контейнерах или паллетах транспортируется на склад готовой продукции при помощи электропогрузчиков. Отгрузка партий продукта потребителю осуществляется со склада готовой продукции.

Данная стадия характеризуется низким уровнем эмиссии загрязняющих веществ в окружающую среду, а также относительно низким удельным расходом электроэнергии и других энергоресурсов и практически полным отсутствием образования и сброса каких-либо промышленных сточных вод, и отсутствием образования отходов производства.

2.3.1.6 Сведения об используемом природоохранном оборудовании

В составе технологического процесса производства хлорида магния (бишофита) имеются две стадии природоохранного назначения:

- очистка газоаэрозольной смеси стадии выпаривания раствора бишофита;

- очистка промышленных выбросов от пыли (аэрозоля) хлорида магния.

Данные стадии предназначены для сокращения выбросов загрязняющих (вредных) веществ в атмосферный воздух, то есть направлены на сокращение эмиссии в атмосферный воздух. Очистка газоаэрозольной смеси стадии выпаривания бишофита осуществляется путем нейтрализации хлорида водорода, образующегося при термогидролизе хлорида магния, слабым раствором гидроксида натрия (абсорбента) по следующей реакции:

HCl + NaOH = NaCl + H ₂O.

Указанная реакция нейтрализации осуществляется на установке очистки промышленных выбросов в "мокром" скруббере Вентури путем поглощения хлористого водорода абсорбентом, который периодически подщелачивается раствором гидроксида натрия с массовой долей NaOH не менее 10 % для нейтрализации хлорида водорода.

Очистка промышленных выбросов от пыли хлорида магния, в частности очистка воздуха, отходящего от бункера и дробилок, осуществляется в циклонах с водяной пленкой, где пыль хлорида магния оседает на стенках и смывается водой (водным раствором хлорида магния). Образующийся раствор хлорида магния по достижении массовой доли хлорида магния не менее 32 % направляется в технологический цикл на стадию выпаривания раствора бишофита. Сточные воды при данной очистке не образуются.

Реализация указанных природоохранных стадий осуществляется с использованием природоохранного оборудования, обеспечивающего необходимую эффективность очистки промышленных выбросов производства хлорида магния от загрязняющих веществ - хлорида водорода и хлорида магния гексагидрата. Типичное природоохранное оборудование, используемое при производстве хлорида магния, приведено в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Природоохранное оборудование, используемое при производстве хлорида магния

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Скруббер Вентури с каплеуловителем	Очистка газоаэрозольных промышленных выбросов от хлорида водорода (HCl)	Абсорбент - водный раствор с рН в пределах 8-10 ед. рН; объемная производительность - 15000 м 3/ч
Циклон с водяной пленкой (ЦВП-5)	Очистка промышленных (вентиляционных) выбросов от хлорида магния гексагидрата	Производительность по газу: 3000-5000 м 3/ч. Расход жидкости на орошение: 0,10-0,25 дм 3/с

Природоохранное оборудование, используемое при производстве хлорида магния, предназначено для очистки промышленных выбросов от примесей хлорида водорода и хлорида магния и позволяет существенно сократить эмиссию загрязняющих веществ в атмосферный воздух, а также снизить потери целевого продукта с выбросами в атмосферный воздух.

Очистное оборудование, предназначенное для очистки сточных вод, в данном производстве не используется. Образующийся в незначительном количестве отработанный раствор абсорбента в виде сточных вод направляется в централизованную систему водоотведения на биологическую очистку сточных вод.