镁原料脱水车间设计(shop design of dehydration for magnesic material)

以氯化镁水合物(MgCl2•xH2O)或光卤石(KCl•MgCl2•6H2O)为原料，经脱水制取无水氯化镁(MgCl2)或无水光卤石(KCl•MgCl2)的镁厂车间设计。无水氯化镁和无水光卤石是镁电解车间的原料。设计主要内容为：工艺流程选择、设备选择、车间配置、技术要求和主要技术经济指标。

工艺流程选择 视原料不同各异。

(1)氯化镁水合物脱水流程。氯化镁水合物可由海水或盐湖水制取。海水或盐湖水经太阳照晒蒸发浓缩，除去钾盐和钠盐，再以氯化钙或氯化钡除硫，以氯除溴，以有机溶剂萃取除硼，然后用蒸发器蒸发浓缩、造粒，制得氯化镁水合物。氯化镁水合物脱水分两次进行，一次脱水以热空气脱水制得MgCl2•2H2O，含HCl的废气送废气处理车间净化后排放；二次脱水在热的氯化氢气氛中脱水制得无水氯化镁，炉内排出的含水的氯化氢气体经过氯盐解析法分离出HCl，循环使用。氯化镁送镁电解车间电解。

(2)光卤石脱水流程。光卤石可由氯化钾、废电解质和氯化镁合成；也可将天然光卤石加入循环母液中，加热溶解除去氯化钠，再除硫和硼，然后经两段冷却结晶制得。光卤石脱水也分两次进行，一次脱水以热空气脱去5～5．5个分子结晶水；二次脱水采用熔融氯化法脱去剩余的水，制得无水光卤石送电解车间电解。一、二次脱水废气所含氯化氢和氯气送废气处理车间净化后排放。光卤石脱水工艺流程见图。

设备选择 按工艺流程可分为氯化镁水合物脱水设备和光卤石脱水设备。

(1)氯化镁水合物脱水设备。卤水的蒸发浓缩，可选用强制循环蒸发器、自然循环蒸发器(也称列文式蒸发器)和升(降)膜蒸发器。升(降)膜蒸发器的加热管内易形成结晶，使传热系数降低，导致停车清洗，运转周期短。自然循环蒸发器，当采用二效蒸发时，二效蒸发器传热效率比一效的低。一般选用强制循环蒸发器。氯化镁水合物一、二次脱水通常采用沸腾炉。

(2)光卤石脱水设备。主要有真空结晶器、冷却式结晶器、回转窑、沸腾炉和熔盐电炉等。制取人造光卤石的一段结晶通常采用真空结晶器，二段结晶通常采用冷却式结晶器。光卤石一次脱水可采用回转窑或沸腾炉。用回转窑脱水，MgCl2水解率高达10％～12％，窑尾气中收下的粉尘料无法利用，设备造价高。用沸腾炉脱水，炉内以隔板隔成2～3个室，每个室温度不同，使光卤石在适宜的温度下脱水，废气中收集的粉尘可返至下一室继续脱水，最后一室废气中收下的粉尘料可以作为产品，设备造价低。光卤石一次脱水一般选用沸腾炉，二次脱水可选用熔盐电炉或氯化器。熔盐电炉为钢外壳，内衬耐火砖，上插电极，电加热熔化光卤石脱水，连续加料和出料；熔体进入与之配套的电加热澄清炉，进一步加热升温脱水，并使渣沉降下来。熔盐电炉结构简单、操作方便，但料耗和电耗较高，产出的无水光卤石含MgCl2不大于49％。氯化器由熔化室、氯化I室、氯化Ⅱ室和澄清室组成，各室由插入炉内的电极加热。一次脱水光卤石料加入熔化室熔化脱水，熔化后的熔体进入氯化I、Ⅱ室，进一步升温脱水，同时熔体中MgO与通入炉内的Cl2进行氯化反应生成MgCl2，然后进入澄清室除渣，产出无水光卤石。无水光卤石含MgCl2 51％。与熔盐电炉比较，生产1t无水光卤石料耗低5％～11％，电耗低50～100kw•h，但无水光卤石含碳和Mg()量较高。光卤石二次脱水，一般选用氯化器。

车间配置与技术要求 对于光卤石脱水车间，在天然光卤石热熔再结晶制取人造光卤石工序中，料液为饱和溶液，极易析出结晶，设备布置要紧凑，设备间输送料液管道要尽量短，要有较大斜度。人造光卤石易结块，不设大的贮仓存放。光卤石一次脱水的废气和以熔盐电炉二次脱水的废气含有氯化氢，以氯化器进行二次脱水的废气含氯化氢和氯气，排放废气的风机和管道要采用耐腐蚀材料，厂房土建构件要进行防腐处理。制取人造光卤石及其一次脱水工序，可设置在天然光卤石产地，二次脱水设在镁厂。这样可大大减少原料运输量。

主要技术经济指标 光卤石脱水原料和产品质量要求、光卤石脱水主要技术指标分别见表1和表2。

    物  料

  MgCl2

    KCl

    NaCl

    MgO

    H20

    SO4-2

    B

    C

    Fe

人造光卤石
一次脱水料
无水光卤石①
无水光卤石②

31．5～32．5
  43～48
  44～49
  48～51

  23～26
  37～40
  39～44
  40～44

  4～6
  6～8
  7～9
  6～7

 
  ≤2．5
  ≤0．5
  ≤O．8

  39～40
  ≤5
  ≤O．1
  40．1

  ≤O．04
 
  ≤O．04
  ≤0．04

  40．001
 
  ≤O．001
  ≤0．001

 
 
  ≤O．02
  ≤O．07

 
 
  ≤O．05
  ≤O．05

    指    标

    炉    型

    一次脱水

  回转窑

  沸腾炉

一次脱水料耗人造光卤石／t·t一1
一次脱水料能耗／MJ·t-1
光卤石脱水率／％
氯化镁水解率／％
物料(粉尘)损失率／％

1．6～1．7
3600～4000
  85～90
  10～12
  5～7

1．6～1．65
    3450
91．5～92．5
 7．5～8．5
    1．5

    二次脱水

熔盐电炉

  氯化器

无水光卤石消耗一次脱水料／t·t-1
无水光卤石消耗石油焦／kg·t-1
无水光卤石消耗氯气／kg·t-1
无水光卤石消耗电能／kW·h·t-1
MgCl2回收率／％

    1．22
 
 
 520～530
  82～84

1．08～1．16
 4．5～7．5
 90～110
 420～470
  91～92