СПОСОБ ГРАНУЛИРОВАНИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ СИНТЕЗА ОРГАНОХЛОРСИЛАНОВ Российский патент 1998 года по МПК B01J2/28 C07F7/12 

Изобретение относится к области химической технологии кремнийорганических соединений, а именно к способам переработки твердых отходов прямого синтеза органохлорсиланов.

Использование получаемой товарной пассивированной гранулированной контактной массы (ПГКМ) возможно:
- для повторного использования меди и кремния в металлургии меди;
- для восстановительной выплавки кремния с добавлением до 20% ПГКМ в основную шихту;
- на металлургических переделах как источник ферросилиция, меди и др.

Гранулированием называется процесс формирования твердых частиц определенных размеров, формы и заданных физико-химических свойств, сопровождающийся уплотнением структуры вещества.

Современные методы гранулирования (Классен П.В., Гришаев И.Г. Основы техники гранулирования. - М.: Химия, 1982) обеспечивают получение большого количества продуктов с улучшенными физическими свойствами: хорошей сыпучестью, высокой прочностью структур, однородностью гранулометрического состава, если гранулирование осуществляется из жидкой фазы, из газообразной фазы, из смеси жидкой и газообразной фаз.

Согласно данным патентно-технической литературы, в отечественной и зарубежной практике для гранулирования порошков применяются в основном способы с использованием различных увлажнителей, связующих веществ с одновременным механическим воздействием на массу (прессование, дробление, окатка, прокатка через валки и проч.) с последующей сушкой гранулированной массы от увлажнителя.

В настоящее время на действующих кремнийорганических производствах отработанную контактную массу (ОКМ) дезактивируют (А.С. СССР 852875, 07.04.81) и направляют в отвал, что наносит существенный вред окружающей среде. Кроме того, безвозвратно теряется дорогостоящий металл - медь.

Ранее для утилизации ОКМ были предложены способы регенерации и рецикл ОКМ (Пат. США 4307242 от 24.11.80). Однако, использование регенерированной контактной массы настолько снижает селективность процесса, что становится экономически нецелесообразным.

Наиболее близким к предложенному является способ гранулирования твердых отходов синтеза органохлорсиланов (ЕПВ, 0201200), включающий окатывание их под воздействием жидкого агента - воды с последующей сушкой образовавшихся гранул при температуре, обеспечиваемой теплом, выделяющимся при взаимодействии отходов синтеза органохлорсиланов с водой.

Недостатком этого способа является то, что полученные гранулы не обладают прочностью, необходимой для их длительной транспортировки и удовлетворяющей требованиям металлургических переделов в части прочности гранул (90-150 кг/гран).

Технической задачей предложенного решения является получение гранул, прочность которых удовлетворяет требованиям металлургических переделов.

Указанный технический результат достигается тем, что предложенный способ гранулирования твердых отходов синтеза органохлорсиланов включает окатывание их под воздействием жидкого агента на основе воды с последующей сушкой образовавшихся гранул, причем в жидкий агент дополнительно вводят добавку, в качестве которой используют едкий натр и/или силикат натрия, и/или гидроокись кальция, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Добавка - 5 - 40
Вода - Остальное
Полученные гранулы после сушки подвергают прокаливанию при повышенной температуре.

Гранулирование можно осуществлять с использованием связующего.

В качестве связующего целесообразно использовать бентонит и/или известь, и/или опоку, и/или доломитовую муку, и/или глину, или их смеси.

Следует отметить, что отработанная контактная масса в естественном виде не окомковывается, капельки подаваемой в гранулятор воды практически не служат центрами для зародышеобразования, и, в конечном итоге, при избытке влаги весь материал свертывается в единую сплошную массу.

Существо предложенного способа состоит в образовании агломератов из частиц, равномерно увлажненных жидким агентом указанного состава, или в наслаивании сухих частиц на смоченные ядра путем обработки твердых и пылевидных отходов ОКМ и циклонной пыли со связующим в барабанном вращающемся грануляторе или ином, например, тарельчатом, грануляторе с последующей сушкой и прокаливанием. При этом происходит гранулирование всей смеси отходов с получением товарного продукта в виде сферических гранул размером 5-40 мм. Проведенные исследования показали, что связующие добавки, например, бентонит, опоку, доломитовую муку, известь, глину можно вводить в твердые отходы в сухом виде (порошки) перед орошением и окатыванием всей массы. При этом грануляция протекает нормально, если дисперсный состав отходов находится в диапазоне 5-500 мкм. Размер гранул достигает 5-40 мм, а их прочность после сушки составляет 0,5-3,0 кг/гран. Последующее прокаливание гранул при постепенном возрастании температуры во избежание растрескивания гранул, существенно увеличивает прочность последних. Прокалку можно проводить при температуре от 130-200^oC до температур, при которых начинается химическая деструкция гранулята. Прочность гранул повышается и достигает значений 90-150 кг/гран. , что вполне удовлетворяет требованию к гранулам, как товарному продукту для дальнейшей переработки металлургической промышленностью.

Пример 1.

Во вращающийся со скоростью 10 об./мин барабан, имеющий последовательно расположенные секции загрузки пыли и орошения жидким агентом, гранулирования и сушки гранул, загружается равномерно в течение 30 мин 5 кг смеси твердых отходов прямого синтеза метилхлорсиланов (МХС), состоящей из 80% отработанной кремнемедной контактной массы (ОКМ) из реактора и 20% циклонной пыли отработанной контактной массы с размером частиц 3-500 мкм при непрерывном орошении в зоне загрузки 30%-ным водным раствором силиката натрия (жидким стеклом) в количестве 20% к общей массе твердых частиц. Температура в сушильной секции 115^oC. Через 1 час получили 5,320 кг гранулированного товарного продукта с остаточной влажностью 0,3% с размерами сферических гранул 4,0-45 мм. Затем была проведена выдержка гранул в течение 5 суток при температуре окружающей среды. Прочность полученных гранул 30-35 кг/гран.

Пример 2.

Во вращающийся со скоростью 10 об./мин барабан, имеющий последовательно расположенные секции загрузки пыли и орошения ее раствором, гранулирования и сушки гранул, загружается равномерно в течение 30 мин 5 кг смеси твердых отходов синтеза МХС, состоящий из 50% ОКМ и 50% циклонной пыли с размером частиц 3-500 мкм при непрерывном орошении в зоне загрузки 10%-ным водным раствором извести - известковым молоком, общее количество которого составляет 25% к общей массе. Температура в сушильной секции 50^oC. Через 2,5 часа получили 5,104 кг гранулированного товарного продукта с остаточной влажностью 0,4% с размерами сферических гранул 8,0-34 мм. Затем было проведено прокаливание гранул на промышленной конвейерной обжиговой машине с плавным подъемом температуры до 600^oC. Прочность прокаленных гранул на раздавливание 85 кг/гран.

Пример 3.

В тот же барабан, вращающийся со скоростью 10 об./мин, равномерно в течение 30 мин загружается 5 кг смеси твердых отходов синтеза МХС с добавкой доломитовой муки в количестве 20% от массы смеси твердых отходов при непрерывном орошении в зоне загрузки 20%-ным водным раствором едкого натра в количестве 25% к общей массе твердой смеси. Температура в сушильной секции 85^oC. Через 1,5 часа получили 6,420 кг гранулированного товарного продукта с остаточной влажностью 0,25% с размерами сферических гранул 5,0-48 мм. Затем было проведено прокаливание гранул на промышленной конвейерной обжиговой машине с плавным подъемом температуры до 800^oC. Прочность прокаленных гранул на раздавливание 90 кг/гран.

Пример 4.

К загружаемым на тарелку гранулятора отходам ОКМ в количестве 20 кг добавили 2,2 кг сухой гашеной извести и перемешали до гомогенного состояния. Полученную сухую смесь при непрерывном вращении тарелки со скоростью 8-10 об. /мин орошали водой в количестве 12-15% от веса смеси в течение 0,5 часа. Получили закатанную в сферические гранулы массу с диаметром гранул 8-14 мм, после чего гранулы высушили. Температура в сушильной камере 115^oC. Прочность сухих гранул составляет до 2,0 кг/гран. Затем было проведено прокаливание гранул на промышленной конвейерной обжиговой машине с плавным подъемом температуры до 1180^oC. Прочность прокаленных гранул на раздавливание 80 кг/гран.

Пример 5.

К загружаемым на тарелку гранулятора отходам ОКМ в количестве 20 кг добавили 2,2 кг бетонита и перемешали до гомогенного состояния. Полученную сухую смесь при непрерывном вращении тарелки со скоростью 8-10 об./мин орошали в зоне загрузки 10%-ным водным раствором извести - известковым молоком, общее количество которого составляет 12-15% от веса смеси в течение 0,5 часа. Получили закатанную в сферические гранулы массу с диаметром гранул 8-14 мм. После чего гранулы высушили. Температура в сушильной камере 115^oC. Прочность сухих гранул составляет до 2,0 кг/гран. Затем было проведено прокаливание гранул на промышленной конвейерной обжиговой машине с плавным подъемом температуры до 1180^oC. Прочность прокаленных гранул на раздавливание 130-150 кг/гран.

Пример 6.

Аналогичные эксперименты проведены с добавкой к тому же количеству ОКМ 3,0 кг доломитовой муки. Получили гранулы по размеру аналогичные предыдущим. Прочность гранул после сушки составила 0,5-0,6, а после прокаливания - 65-80 кг/гран.

Пример 7.

Аналогичные эксперименты проведены с добавкой к тому же количеству ОКМ 3,0 кг смеси связующих, состоящей из 1,1 кг извести и 2,0 кг глины. Размер полученных гранул составил 22-38 мм. Прочность гранул после сушки составила 2-3 кг/гран, после прокаливания 120-140 кг/гран.

Проводились испытания и на контактных массах других составов. Результаты аналогичны приведенным.

Таким образом, предложен способ получения из сухих твердых отходов синтеза МХС товарного продукта в гранулированной форме методом увлажнения и окатывания с добавками связующих материалов, причем гранулы по химсоставу и прочности удовлетворяют предъявляемым техническим требованиям.

Изобретение относится к химической технологии кремнийорганических соединений, а именно к способам переработки твердых отходов синтеза органохлорсиланов, которые могут быть использованы, например, в металлургии. Технической задачей предложенного решения является получение гранул, прочность которых удовлетворяет требованиям металлургических переделов. Способ гранулирования твердых отходов синтеза органохлорсиланов включает окатывание их под воздействием жидкого агента на основе воды с последующей сушкой и прокалкой гранул, в жидкий агент вводят добавку, в качестве которой используют едкий натр и/или силикат натрия, и/или гидроокись кальция, при следующих соотношениях компонентов, мас.%: добавка 5 - 40, вода остальное; в качестве связующего при окатывании целесообразно использовать бентонит, и/или известь, и/или опоку, и/или доломитовую муку, и/или глину, или их смеси. 2 з. п. ф-лы.

1. Способ гранулирования твердых отходов синтеза органохлорсиланов, включающий окатывание их под воздействием жидкого агента на основе воды с последующей сушкой образовавшихся гранул, отличающийся тем, что в жидкий агент дополнительно вводят добавку, в качестве которой используют едкий натр, и/или силикат натрия, и/или гидроокись кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Добавка - 5 - 40
Вода - Остальное
полученные гранулы после сушки прокаливают. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что окатывание проводят со связующим. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве связующего используют бентонит, и/или известь, и/или опоку, и/или доломитовую муку, и/или глину, и/или их смеси.