Патент на изобретение №2172331

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТИВОГОЛОЛЕДНОГО ПРЕПАРАТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам получения материалов для нанесения на поверхность с целью предотвращения или уменьшения налипания на нее льда, тумана или воды, для нанесения материалов на поверхности с целью предотвращения обледенения или для оттаивания. Предложен способ получения противогололедного препарата на основе смеси хлоридов металлов с последующим ее измельчением, причем предварительно смесь хлоридов перед измельчением проплавляют при температуре 680-800°С до достижения однородного состава и охлаждают, а в качестве смеси хлоридов металлов используют отходы магниевого производства, например отработанный электролит процесса электролиза хлормагниевого сырья и/или шламоэлектролитную смесь процесса электролиза. Содержание в композиции отработанного электролита и шламоэлектролитной смеси поддерживают при соотношении 1: (0,4-0,6). Измельчение отходов магниевого производства проводят дроблением смеси с последующим грохочением и классификацией с выделением фракции 1-5 мм в качестве противогололедного препарата. Технический результат – получение высококачественного препарата, обеспечивающего высокоэффективную борьбу с гололедом на автомобильных дорогах на основе использования легкодоступного, недорогого, недефицитного препарата с низким расходом и высокой плавящей способностью. Использование отходов магниевого производства в качестве противогололедного средства значительно снизит вывоз их в отвал, уменьшит захоронения солевых отходов и тем самым улучшит экологическое состояние окружающей среды. 6 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам получения материалов для нанесения на поверхность с целью предотвращения или уменьшения налипания на нее льда, тумана или воды, для нанесения материалов на поверхности с целью предотвращения обледенения или для оттаивания.

Известен способ получения композиции против обледенения (патент США 5211869, опубл. 18.05.93, том 1150, N 3), включающий получение смеси галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов, измельчение смеси до тонкодисперсного порошка, агломерирование смеси в лотке с применением солевого раствора хлорида магния в качестве агломерирующей жидкости, удаление влаги горячим воздухом до образования высушенных однородных гомогенных агломератов.

К недостаткам данного способа получения композиции против обледенения относятся большой расход композиции на единицу площади дорожного покрытия, сравнительно низкая плавящая способность композиции, необходимость использования для композиции дорогостоящих и дефицитных компонентов.

Известен препарат для удаления снежно-ледяных покровов (авт. свид. СССР N 1560540, C 09 K 3/18, БИ N 16, 1990 г.), содержащий хлориды натрия, калия, магния, металлический магний и оксид магния с целью снижения коррозионной активности препарата и способности к накоплению хлор-ионов в почве и разрушению дорожных покрытий.

Недостатками данного препарата являются низкая плавящая способность препарата, большой расход препарата и низкая эффективность процесса удаления льда.

Известен способ удаления снежно-ледяных покровов дорожных покрытий и противогололедный препарат “КАМА” (патент РФ N 2044118, опуб. БИ 26, 20.09.95, заявка PCT WO/96/08604), взятый в качестве ближайшего аналога-прототипа. Способ приготовления противогололедного препарата заключается в приготовлении смеси из хлоридов калия и натрия, используя для этого, например, хлористый калий и обычную техническую поваренную соль, с последующим непрерывным прессованием исходной смеси хлоридов калия и натрия с влажностью шихты 1-5%, удельным давлением прессования на стандартном валковом оборудовании в пределах 100-200 МПа, получая при этом прессованную плитку с плотностью 1500-2100 кг/м³ и прочностью на излом 1,9 – 4,2 МПа. Гранулы требуемого размера получают мелким дроблением полученной плитки до фракции с размером 0,1 -10 мм.

Недостатками данного способа получения препарата являются большие затраты на изготовление препарата. Недостатком является также образование на зимних дорогах луж, представляющих собой концентрированные растворы солей металлов, которые при снижении температуры ниже минус 30^oC кристаллизуются, что приводит к повторному образованию льда.

Задачей изобретения является получение высококачественного препарата, обеспечивающего высокоэффективную борьбу с гололедом на автомобильных дорогах на основе использования легкодоступного недорогого, недефицитного противогололедного препарата с низким расходом препарата и высокой плавящей способностью. Использование отходов магниевого производства в качестве противогололедного средства значительно снизит вывоз их в отвал, уменьшит захоронения солевых отходов и тем самым улучшит экологическое состояние окружающей среды.

Указанные задачи достигаются в использовании способа получения противогололедного препарата на основе смеси хлоридов металлов с последующим ее измельчением, новым является то, что предварительно смесь хлоридов перед измельчением проплавляют до достижения однородного состава, а в качестве смеси хлоридов металлов используют отходы магниевого производства.

Кроме того, в качестве отходов магниевого производства используют отработанный электролит процесса электролиза хлормагниевого сырья.

Кроме того, в качестве отходов магниевого производства используют шламо-электролитную смесь процесса электролиза хлормагниевого сырья.

Кроме того, в качестве отходов магниевого производства используют композицию отработанного электролита и шламо- электролитной смеси.

Кроме того, содержание в композиции отработанного электролита и шламо-электролитной смеси поддерживают при соотношении 1:(0,4-0,6).

Кроме того, измельчение отходов магниевого производства проводят дроблением смеси с последующим грохочением и классификацией с выделением фракции 1-5 мм в качестве противогололедного препарата.

Кроме того, смесь хлоридов металлов проплавляют при температуре 680-800^oC.

Осуществление предварительного проплавления смеси хлоридов металлов перед приготовлением противогололедного препарата позволяет получить однородный по химическому составу препарат, что значительно улучшает его плавящие свойства.

Использование отходов магниевого производства (отработанного электролита и/или шламо-электролитной смеси, и их композиции в соотношении 1:(0,4-0,6) в качестве противогололедного препарата позволяет значительно снизить его стоимость, уменьшить солевые отходы и тем самым улучшить экологию окружающей среды.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечисленных заявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения. Новизна заявленного способа заключается в новой последовательности действий и в использовании в качестве противогололедного препарата новых веществ – отходов 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 преобразований для достижения технического результата. Следовательно, изобретение соответствует требованию “изобретательский уровень”.

Отходы магниевого производства получают следующим образом.

В ванну электролизера в расплавленный до температуры 680^oC электролит из ковша заливают расплавленное сырье (безводный карналлит состава, мас.%: MgCl₂ 48-51; NaCl 9-12, KCl 38-40) в количестве 6-7 т. После загрузки получают состав рабочего электролита, мас.%: хлорид магния 6-16, хлорид натрия 30-40, остальное – хлорид калия. В ванну электролизера погружены аноды и катоды, на которые подается постоянный электрический ток. В процессе электролитического разложения сырья на катоде собирается магний, на аноде – хлор. Рабочий электролит циркулирует в электролитической и сборной ячейках, которые разделены между собой перегородками с переточными окнами. Магний омывается циркулирующим электролитом в электролитической ячейке и выносится в сборную ячейку, откуда его периодически извлекают. Хлор-газ также непрерывно удаляют через газоходы. Одновременно происходит снижение уровня электролита и концентрации хлорида магния в электролите вследствие удаления продуктов электролиза, что требует постоянной подгрузки сырья в электролизер. При использовании карналлитового сырья в электролизере быстро накапливаются балластные соли в виде отработанного электролита состава, мас.%: KCl не менее 68, NaCl 12 – 24, MgCl₂ 4-9, CaCl₂ 0,7-1,4, влажность не более 4 (ТУ 1714-453-05785388-99); и шламо-электролитной смеси состава, мас.%: MgCl₂ 6-12, KCl 40-50, NaCl 8-20, MgO до 4, R₂O₃ до 15, которые периодически удаляют из сборной ячейки электролизера с помощью вакуум-ковша и загружают в короба, где ее охлаждают и затем извлекают из короба и измельчают. Отработанный электролит является отходом производства и представляет собой смесь хлоридов металлов, который считается отработанным, когда содержание в нем хлорида магния уменьшается до 4 – 9%. В электролизере электролит циркулирует в расплавленном состоянии при температуре 680-800^oC. Учитывая, что температура плавления электролита равна 650-660^oC, то в процессе циркуляции электролит длительное время находится при более высоких температурах, т.е. происходит его проплавление при температуре 680-800^oC, и по своему составу он становится однородным. При питании электролизеров карналлитом на 1 т магния получают 4-4,5 т отработанного электролита. Согласно материальным балансам за сутки в электролизере на силу тока 90 – 105 кА образуется от 15 до 40 кг оксидов магния, кремния, алюминия и железа, называемых шламом, который периодически удаляется с подины с помощью вакуум-ковша. При удалении шлама ковшом захватывается и часть электролита, по существу в удаляемой из электролизера шламо-электролитной смеси (190-290 кг на тонну магния) содержится свыше 99% электролита. Периодичность откачки – один раз в двое суток. Этот режим обеспечивает наилучшие показатели электролиза (выход по току 80,7% для бездиафрагменного электролизера).

Пример 1
Охлажденный отработанный электролит с помощью крана вываливают из коробов, сгружают на инерционную виброрешетку ИР-120 для предварительного дробления. Куски электролита крупностью не более 300 мм с помощью лоткового питателя подают на наклонный ленточный транспортер и роторную дробилку СМД-85. Далее дробленый электролит ленточным элеватором подают на подвижные грохоты, фракцию крупностью более 5 мм возвращают в роторную дробилку, а прошедшую сито – элеватором и системой транспортеров направляют в бункер силосной башни или в бункер кантарочной машины. Из силосной башни продукт подают в приемные бункера для погрузки в железнодорожные вагоны навалом. Из бункера кантарочной машины дробленый электролит самотеком попадает во вращающийся барабан машины, откуда через пробковые штуцера с помощью сжатого воздуха нагнетается в мешки. Расход противогололедного препарата на 1 мм толщины льда составляет: при температуре -5^oC – 4,5-4,8 г/м²; при -10^oC – 9-9,5 г/м²; при -15^oC – 14-15 г/м².

Пример 2
Шламо-электролитную смесь выгружают из вакуум-ковша в короба, охлаждают, затем вываливают из коробов, сгружают на инерционную виброрешетку ИР-120 для предварительного дробления. Куски шламо- электролитной смеси крупностью не более 300 мм с помощью лоткового питателя подают на наклонный ленточный транспортер и роторную дробилку СМД-85. Далее дробленую шламо-электролитную смесь ленточным элеватором подают на подвижные грохоты, фракцию крупностью более 5 мм возвращают в роторную дробилку, а прошедшую сито – элеватором и системой транспортеров направляют в бункер силосной башни или в бункер кантарочной машины. Из силосной башни продукт подают в приемные бункера для погрузки в железнодорожные вагоны навалом. Из бункера кантарочной машины ШЭС самотеком попадает во вращающийся барабан машины, откуда через пробковые штуцера с помощью сжатого воздуха нагнетается в мешки. Расход противогололедного препарата на 1 мм толщины льда составляет: при температуре -5^oC – 5,5-6 г/м²; при -10^oC 10,6 – 11 г/м²; при -15^oC – 16-18 г/м².

Пример 3
В короб сливают 1 ковш отработанного электролита и 0,5 ковша выбранной шламо-электролитной смеси в соотношении 1 : 0,5. Композицию охлаждают, затем вываливают из коробов, сгружают на инерционную виброрешетку ИР-120 для предварительного дробления. Куски композиции крупностью не более 300 мм с помощью лоткового питателя подают на наклонный ленточный транспортер и роторную дробилку СМД-85. Далее дробленую композицию ленточным элеватором подают на подвижные грохоты, фракцию крупностью более 5 мм возвращают в роторную дробилку, а прошедшую сито – элеватором и системой транспортеров направляют в бункер силосной башни или в бункер кантарочной машины. Из силосной башни продукт подают в приемные бункера для погрузки в железнодорожные вагоны навалом. Из бункера кантарочной машины композиция самотеком попадает во вращающийся барабан машины, откуда через пробковые штуцера с помощью сжатого воздуха нагнетается в мешки. Расход противогололедного препарата на 1 мм толщины льда составляет: при температуре -5^oC – 5 г/м²; при -10^oC – 10 г/м²; при -15^oC – 15 г/м².

Формула изобретения

1. Способ получения противогололедного препарата на основе смеси хлоридов металлов с последующим ее измельчением, отличающийся тем, что в качестве смеси хлоридов металлов используют отходы магниевого производства, которые перед измельчением предварительно проплавляют до достижения однородного состава и охлаждают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве отходов магниевого производства используют отработанный электролит процесса электролиза хлормагниевого сырья.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве отходов магниевого производства используют шламоэлектролитную смесь процесса электролиза хлормагниевого сырья.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве отходов магниевого производства используют композицию отработанного электролита и шламоэлектролитной смеси.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что содержание в композиции отработанного электролита и шламоэлектролитной смеси поддерживают при соотношении 1 : (0,4 – 0,6).

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельчение отходов магниевого производства проводят дроблением смеси с последующим грохочением и классификацией с выделением фракции 1 – 5 мм в качестве противогололедного препарата.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что отходы магниевого производства проплавляют при температуре 680 – 800^oС.