СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ К ЭЛЕКТРОВОЗГОНКЕ Российский патент 1996 года по МПК C01B25/00 

Описание патента на изобретение RU2060931C1

Изобретение относится к способам подготовки сырья к электротермическому переделу на желтый фосфор и может быть использовано в фосфорной промышленности, черной и цветной металлургии и т.д.

Известен способ термообработки фосфоритных окатышей [1] взятый за прототип, где вводят тонкодисперсный фосфатный материал в количестве 400-4000 мг/нм3 с рН водной суспензии 9-12 в отходящие из зоны обжига газы и подают их в зону сушки окатышей. Тонкодисперсный материал оседает на предварительно увлажненном колосниковом поле, предохраняя элементы обжиговой машины от коррозии. Кроме того, это позволяет увеличить поверхность контакта, увеличить сорбционную емкость слоя постели и сырых щелочных окатышей, тем самым снизив содержание вредностей (соединений фтора) в кислых отходящих газах.

При температуре отходящих из зоны сушки газов 50-65оС содержание в них соединений фтора 20,3-20,7 мг/нм3 при сохранении высокого выхода продукта до 95,1% удельной производительности процесса до 0,516 т/м2 ч и прочности на сжатие до 180-220 кг/ок.

Недостатком способа является подача тонкодисперсного фосфатного материала в отходящие газы зоны обжига, которые затем поступают в зону сушки и фильтруются через слой сырых окатышей. Снижение концентрации соединений фтора зависит от сорбционной емкости слоя щелочных сырых окатышей, которые затем подвергают обжигу, вновь выделяющиеся соединения фтора могут накапливаться в цикле и давать залповые выбросы с высоким содержанием вредностей.

Недостатком способа является также то, что нейтрализации подвергаются газообразные соединения фтора, а в выбрасываемых газах присутствуют еще и соединения фосфора и серы, содержание последней пропорционально содержанию сульфидной серы (FeS2) в исходной фосмуке.

В известном способе содержание серы не учтено, так как окисление FeS2 происходит при 565оС [2] т.е. в конце зоны сушки и начале зоны подогрева, а на сушку подаются газы из зоны обжига (при 1050-1180оС), где в основном выделяются газообразные фтористые соединения, которые и нейтрализуются по известному способу. В зависимости от эффективности улавливания SO2F и Р2О5 слоем сырых окатышей, их содержание в отходящем газе может достигать больших значений, и поэтому необходима очистка выбрасываемого газа от всех токсичных соединений (Талхаев М.П. и др. Производство фосфоритных окатышей. Алма-Ата: Наука. КазССР, 1989, с. 132).

В известном способе предусматривается мокрая газоочистка отходящих газов щелочными реагентами и соответственно с отходами производства (шламонакопители). Мокрая газоочистка является дорогостоящей.

Цель изобретения снижение содержания газообразных соединений фтора, серы, фосфора в отходящих газах, безотходность технологии их очистки, предотвращение залповых токсичных выбросов.

Цель достигается за счет введения дополнительного экспресс-анализа по определению кислотности выбрасываемых газов замером рН конденсата, характеризующего трехфазную систему отходящего газа, состоящую из воды, вносимой в газовую фазу водяными парами при сушке сырых окатышей, растворимых газообразных соединений фтора, серы и фосфора и твердой фазы (пыли, выделяемой при термообработке), и в зависимости от значения рН конденсата дозированного введения тонкодисперсного фосфатного материала. Растворимые газообразные соединения серы, фтора и фосфора дают кислую реакцию, твердая фаза щелочную реакцию, рН конденсата определяется соотношением фаз. При термообработке окускованного фосфатного сырья при содержании соединений фтора, серы и фосфора максимально соответственно до 300 мг/нм3 600 мг/нм3 и 30 мг/нм3 конденсат отходящих кислых газов характеризуется кислой реакцией характера среды. Такой показатель обеспечивается значительным содержанием в отходящих газах растворимых в воде соединений фтора, серы и фосфора, что и характеризует значение кислотности пульпы. По значению рН конденсата, определяемого экспресс-методом, в отходящий газ перед пылеочисткой дозированно добавляют тонкодисперсную фосфорсодержащую твердую фазу, например, пыль после ее осаждения в электрофильтрах, циклонах, измельченный возврат обожженных окатышей и т.д. рН гидратированной пробы которой составляет 9-14, в количестве 1000-8000 мг/нм3. При этих значениях обеспечивается нейтрализация газовых выбросов от токсичных соединений. При меньших значениях количества вводимой твердой фазы (менее 1000 мг/нм3) и рН<9 не обеспечивается полной нейтрализации газовых выбросов от токсичных соединений. При больших значениях рН конденсата от 7 и более (щелочной характер среды, практически не достигается при кислых отходящих газах) нет необходимости подачи тонкодисперсной фосфорсодержащей твердой фазы с щелочным характером среды.

При больших значениях количества вводимой щелочной твердой фазы (более 8000 мг/нм3) и рН твердой фазы 14 (максимально возможное рН щелочной среды) эффект по цели не увеличивается. Нагрузка сухих горизонтальных электрофильтров по пыли допускается до 50000 мг/нм3.

При подаче в отходящий газ перед пылеочисткой 1000-8000 мг/нм3тонкодисперсной фосфорсодержащей твердой фазы (с щелочной реакцией) обеспечивается нейтрализация токсичных соединений в газовых выбросах.

Предлагаемый способ позволяет предотвратить залповые выбросы токсичных веществ в атмосферу, так как постоянно контролируется рН конденсата отходящих газов. При введении в газовый поток тонкодисперсного фосфатного вещества щелочного характера (рН 9-14) происходит нейтрализация кислых соединений в отходящих газах. Время определения рН конденсата 1-2 мин.

Способ проверен в лабораторных условиях на укрупненной установке типа "чаша", имитирующей обжиговую машину (в комплекте 2 обжиговые чаши).

В качестве исходного сырья используют фосфорит месторождения Джанатас бассейна Каратау. Окатыши размером 12-16 мм готовят на тарельчатом грануляторе из фосмуки с содержанием фракции 0-0,074 мм 65-70% Влажность окатышей 10-11% Окатыши загружают в две чаши. Полученные сырые окатыши сушат при 200-220оС в течение 15 мин, подогревают до 1000оС в течение 6-7 мин и обжигают при 1180оС в течение 15-18 мин. Используют для сушки в одной чаше отходящие газы из второй обжиговой чаши, где проходит обжиг окатышей, для имитации условий обжига на промышленной обжиговой машине. Во время термообработки производят замер конденсата отходящего газа и отбор газовой фазы для определения содержания соединений фтора, серы и фосфора в отходящих газах. В зависимости от рН конденсата вводят фосфоритную пыль циклонов и электрофильтров с Каратауского химзавода, рН гидратированной пробы которой составляет 9-14, в отходящие газы перед их пылеочисткой в циклонах и химчисткой в количестве 900-8500 мг/нм3. Для определения залповых выбросов вредных соединений производят серии (5) опытов по термообработке окатышей (последовательно друг за другом) с использованием отходящих газов из зоны обжига одной из чаш для сушки окатышей в другой чаше с целью возможного накопления в цикле вредных компонентов. При этом производится отбор газов в каждом из пяти опытов этой серии. Суммарное время термообработки пяти опытов переводят расчетно на сутки. За это время определяют количество залповых выбросов (или их отсутствие) и содержание при этом в отходящем газе соединений фтора и серы. Залповые выбросы организовывают за счет повышения влажности и сырых окатышей при постоянных параметрах процесса термообработки окатышей.

П р и м е р 1. После термообработки окатыши имеют прочность 180-220 кг/ок, рН конденсата отходящих газов 5. Вводят добавку (фосфоритная пыль циклонов и электрофильтров) с рН 8,5 в количестве 3000 мг/нм3. Содержание соединений в отходящих газах, следующее, мг/нм3: фтор 10: сера 35; фосфор 10. Залповых выбросов 1, при следующем содержании, мг/нм3: фтор 28; сера 50; фосфор 20.

П р и м е р ы 2-23. Аналогично примеру 1, но при этом рН конденсата 1-7, количество добавки 900-8500 мг/нм3, рН которой 8,5-14. Данные по примерам представлены в таблице.

Таким образом, из таблицы видно, что в предлагаемых пределах: рН конденсата 1-6, рН добавки 9-14, количество добавки 1000-8000 мг/нм3(примеры 2-4, 6-7, 10-11, 14-15, 17-18, 21-22) цель изобретения достигается содержание соединений фтора, серы и фосфора в отходящих газах в сравнении с прототипом снижается соответственно до 7-9, 25-30 и 6-9 мг/нм3, залповых выбросов нет, т.е. нет необходимости в химочистке газов и содержанию шламонакопителей (безотходность технологии).

Вне предлагаемых пределов:
при меньших значениях: рН конденсата 0,5 и 2,0 (примеры 20 и 5), рН добавки 8,5 и 11 (примеры 1 и 13), количество добавки 900 и 5500 мг/нм3(примеры 9 и 16) цель не достигается содержание вредных соединений фтора, серы и фосфора повышается соответственно до 10-12,35 и 10-11 мг/нм3, количество залповых выбросов до 1-2, при содержании соединений в них соответственно до 28-40, 50-120 и 18-22 мг/нм3, что превышает ПДК;
при больших значениях: рН конденсата 7 и 4 (примеры 8 и 23), рН добавки теоретически не может быть более 14, количество добавки 8500 и 6500 мг/нм3 (примеры 19 и 12) содержание вредных соединений остается на уровне примеров по предлагаемым пределам, соответственно 7-9, 25-30, 6-9 мг/нм3, залповых выбросов нет.

Предлагаемый способ проверяется в промышленных условиях на Каратауском химзаводе.

Похожие патенты RU2060931C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРИТНЫХ ОКАТЫШЕЙ 1990
  • Талхаев М.П.
  • Борисова Л.И.
RU2069639C1
Способ управления процессом газоочистки при термообработке фосфоритных окатышей 1990
  • Талхаев Михаил Павлович
  • Фролов Игорь Васильевич
  • Алтеев Тулепбай Алтеевич
  • Борисова Лариса Ивановна
  • Гальперина София Яковлевна
  • Лифсон Моисей Израилевич
SU1792439A3
СПОСОБ АЛГОМЕРАЦИИ ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ 1993
  • Пименов С.Д.
  • Талхаев М.П.
  • Борисова Л.И.
  • Бакай В.С.
  • Кайтмазов В.А.
  • Буксеев В.В.
  • Роман Е.В.
  • Хохлова О.П.
  • Галеев И.Н.
  • Корнелаев В.А.
  • Сизов Г.В.
  • Савченко С.И.
  • Резник С.Е.
  • Юрьева В.И.
RU2085483C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШИХТЫ К ВОЗГОНКЕ ФОСФОРА 1994
  • Пехотин Г.А.
  • Новлянский А.П.
  • Осипова В.М.
  • Ковалев О.С.
  • Афанасьев Н.Д.
  • Николев Н.Б.
  • Корнелаев В.А.
RU2078032C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШИХТЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРА 1993
  • Ковалев О.С.
  • Пехотин Г.А.
  • Афанасьев Н.Д.
  • Осипова В.М.
RU2078031C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВОЙ МЕДИ 1995
  • Ковалев О.С.
  • Курносов В.Н.
  • Шмелева Л.Я.
RU2096135C1
Способ управления термообработкой фосфоритных окатышей 1986
  • Талхаев Михаил Павлович
  • Лифсон Михаил Израилевич
  • Борисова Лариса Ивановна
  • Гальперина София Яковлевна
  • Афанасьев Николай Дмитриевич
SU1381182A1
Способ термообработки фосфоритных окатышей 1987
  • Талхаев Михаил Павлович
  • Борисова Лариса Ивановна
  • Гальперина София Яковлевна
  • Минобудинова Нина Васильевна
  • Панова Светлана Николаевна
  • Фролов Игорь Васильевич
  • Алтеев Тулебай Алтеевич
  • Семенов Виктор Николаевич
SU1586998A1
СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ФОСФОРИТНЫХ ОКАТЫШЕЙ 1991
  • Гальперина С.Я.
  • Талхаев М.П.
  • Борисова Л.И.
  • Кадырбеков Р.Н.
  • Руднянский Л.М.
  • Слатова О.В.
  • Казова Р.А.
RU2008253C1
Способ управления процессом термообработки фосфоритных окатышей 1988
  • Талхаев Михаил Павлович
  • Лифсон Моисей Израилевич
  • Борисова Лариса Ивановна
  • Гальперина София Яковлевна
SU1553519A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 060 931 C1

Реферат патента 1996 года СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ К ЭЛЕКТРОВОЗГОНКЕ

Изобретение относится к способу подготовки фосфатного сырья к электровозгонке. Сущность изобретения: способ включает сушку окускованного фосфатного сырья газами, отходящими со стадии обжига, отвод газов со стадии сушки и их обработку тонкодисперсным фосфатным материалом. Высушенное сырье обжигают, и отходящие со стадии обжига газы обрабатывают тонкодисперсным фосфатным материалом с pH пульпы 9 - 12, взятым в количестве 400 - 4000 мг/нм3. Причем обработку отходящих со стадии сушки газов осуществляют фосфатным материалом с pH пульпы 9 - 12 в количестве 1000 - 6000 мг/нм3 при pH конденсата отходящего газа 6 - 3 соответственно, или при pH конденсата 1 - 3 вводят фосфатный материал с pH пульпы 12 - 14 в количестве 8000 - 6000 мг/нм3 соответственно. В отходящих газах содержится, мг/нм3: фтор 28; сера 50; фосфор 20. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 060 931 C1

Способ подготовки фосфатного сырья к электровозгонке фосфора, включающий сушку окускованного сырья газами, отходящими со стадии обжига, отвод газов со стадии сушки, обжиг высушенного сырья, обработку отходящих со стадии обжига газов перед их подачей на стадию сушки тонкодисперсным фосфатным материалом с рН пульпы 9 12, взятым в количестве 400 4000 мг/нм3, отличающийся тем, что в отходящий со стадии сушки газ вводят тонкодисперсный фосфатный материал с рН пульпы 9 12 в количестве 1000 6000 мг/нм3 при рН конденсата отходящего газа 6 3 соответственно или при рН конденсата 1 3 вводят тонкодисперсный фосфатный материал с рН пульпы 12 14 в количестве 8000 6000 мг/нм3 соответственно.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1996 года RU2060931C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Способ термообработки фосфоритных окатышей 1987
  • Талхаев Михаил Павлович
  • Борисова Лариса Ивановна
  • Гальперина София Яковлевна
  • Минобудинова Нина Васильевна
  • Панова Светлана Николаевна
  • Фролов Игорь Васильевич
  • Алтеев Тулебай Алтеевич
  • Семенов Виктор Николаевич
SU1586998A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Шумаков Н.С
и др
Термическая обработка и окускование фосфатного сырья
М.: Химия, 1987, с.180-181.

RU 2 060 931 C1

Авторы

Талхаев М.П.

Борисова Л.И.

Даты

1996-05-27Публикация

1991-11-19Подача