СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ФОСФОРА ИЗ ГАЗОВ ПЕЧЕЙ ПРОИЗВОДСТВА ФОСФОРА Российский патент 2007 года по МПК C01B25/01 C01B25/27 

Изобретение относится к технологии производства фосфора электротермическим способом, в частности к извлечению фосфора из отходящих газов фосфорных печей.

Известен способ выделения фосфора из газов электротермических печей производства фосфора путем обработки водой в две стадии: на первой стадии газы охлаждают до температуры ниже точки росы фосфора и отводят сконденсированный фосфор вместе с водой в сборник, где его накапливают под слоем воды, на второй стадии газы доочищают более холодной водой (Позин М.Е. Технология минеральных солей. 1970, т.2, с.946-954).

Недостатком известного способа являются значительное количество образующегося шлама и высокое содержание в нем фосфора.

Наиболее близким по технической сущности является способ извлечения фосфора из газов печей производства фосфора, включающий обработку газов перед охлаждением в течение 0,15-2 с парами воды с температурой 140-350°С, подаваемыми в количестве 10-100 г/м³, двустадийное охлаждение газов водой, сбор сконденсированного фосфора в сборнике фосфора и отделение его от шлама (А.с. СССР №1017670, кл. С01В 25/027, бюл. №18, 1983).

Недостатком известного способа является также повышенное шламообразование, вызванное наличием в печных газах пыли.

Задача изобретения состоит в разработке способа, снижающего шламообразование в процессе извлечения фосфора из газов печей производства фосфора.

Технический результат изобретения заключается в снижении шламообразования в процессе извлечения фосфора из газов печей производства фосфора.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе извлечения фосфора из газов печей производства фосфора, включающем обработку газов перед охлаждением в течение 0,15-2 с парами воды с температурой 140-350°С, подаваемыми в количестве 10-100 г/м³, двустадийное охлаждение газов водой, сбор сконденсированного фосфора в сборнике фосфора и отделение его от шлама, согласно изобретению в выходящие из электрофильтра газы с температурой (570-520 К) непрерывно вводят водяной пар путем распыливания в газоходе с температурой ниже точки росы фосфора в печных газах в пределах (430-380 К).

Способ осуществляется следующим образом.

В выходящие из электрофильтра печные газы с температурой 570-520 К вводят путем распыливания водяной пар с температурой 430-380 К. Минеральные частицы, адсорбировавшие положительные и отрицательные ионы (подавляющая часть заряженных частиц при ионизации печных газов в сильном электрическом поле приобретает отрицательный заряд), и соответственно, не осевших на коронирующих и осадительных электродах, или подвергшихся вторичному уносу уловленной пыли (Верещагин И.П., Левитов В.И., Мирзабекян Г.З., Пашин М.М. Основы электрогазодинамики дисперсных систем. М.: Энергия, 1974, с.403-407), при соприкосновении с водяным паром, соответственно, приобретают отрицательные заряды (отдельные свободные электроны) - положительными ионами и нейтрализуются, или теряют свои отрицательные заряды - отрицательными ионами (так как они переходят по электропроводящему водяному пару на корпус газохода и через него в землю) и разряжаются. При этом нейтрализуются электрические поля вокруг частиц пыли и электрические силы между частицами пыли и молекулами газов. Наличие влаги в зазоре между частицей и подложкой ( в нашем случае молекулой) препятствует возникновению контактной разности потенциалов и поэтому в условиях, когда проявляются капиллярные силы, электрической компонентой сил можно пренебречь (там же, с.315). Частицы минеральной пыли с противоположными зарядами при их соударении друг с другом в газоходе также разряжаются и теряют вокруг себя силовые электрические поля.

Развитая активная поверхность минеральных частиц пыли в отсутствие электрических сил адсорбирует влагу из распыливаемого водяного пара в газоходе до полного насыщения и смачивания внутренней и наружной поверхности пор (капилляров) минеральных частиц, покрываясь гидратной оболочкой, и усиливает капиллярные силы адгезии с влагой в последних, и приобретает в дальнейшем гидрофобные свойства по отношению к частицам фосфора, конденсирующимся в результате теплообмена между газами и водяным паром в объеме при понижении температуры газов до точки росы фосфора в печных газах 450-400 К, то есть часть фосфора в газовом тракте при этой температуре может находится в распыленном жидком состоянии (Технология фосфора / Под ред. В.А.Ершова, В.Н.Белова. Л.: Химия, 1979, с.266) в виде каплей.

То обстоятельство, что поверхность минеральных частиц адсорбировала влагу и стала гидрофобной раньше, чем образовались капли фосфора и вступили в адгезионное взаимодействие с минеральными частицами пыли в газовой фазе, обеспечивает их отталкивание при их соударении вследствие гидрофобии (Кац В.Я., Викторов С.В., Мурзагалиев Е.Ш. Эффективность работы ленточной мешалки для гомогенизации и отстаивания фосфоросодержащих шламов // Межвуз.сб. «Массообменные процессы и аппараты химической технологии», Казань, 1980, с.51-53), и наоборот, при соударении каплей фосфора друг с другом они попадают в сферу влияния их молекул (сил молекулярного притяжения - Ван-дер-Ваальсовы силы) и коаленсцируют в сплошную фосфорную фазу без образования фосфорсодержащих шламовых коагуляций адсорбционного и адгезионного происхождений, снижая тем самым процесс шламообразования.

Известно положительное воздействие закрученного потока водяного пара, вводимого коаксиально и противоточно во вращающиеся потоки фосфорсодержащего шлама, для разрушения и разделения шламовых коагуляций с коалесценцией отдельных фосфорных частиц в укрупненные фосфорные агрегаты и сепарацией агрегированного фосфора (Предпатент РК №12244, кл. С01В 25/02, F25В 9/04, бюл. №11, 2002 ).

Отличительными признаками предлагаемого способа являются указанный порядок последовательности процессов извлечения фосфора из газов печей производства фосфора: непрерывная обработка водяным паром с температурой (430-380 К) отходящих печных газов из электрофильтра путем распыливания пара в газоходе при температуре (570-520 К), нейтрализация электрических сил между ионами и минеральными частицами пыли при соприкосновении с паром, адсорбция минеральными частицами пыли влаги из водяного пара, гидрофобного взаимодействия адсорбированных влагой минеральных частиц и каплей фосфора, коалесценция каплей фосфора в сплошную жидкую фосфорную фазу.

Проведены промышленные испытания предлагаемого способа извлечения фосфора из газов печей производства фосфора в электропечи типа РКЗ-80ф с установленной мощностью 80 МВА. Выход товарного фосфора, изменение количества образующегося шлама и его состава при изменении температуры пара и его расхода представлены в таблице.

Предлагаемое изобретение позволяет уменьшить количество образующегося шлама до 10% и снизить содержание фосфора в шламе до 5-10%.

Таблица
Выход товарного фосфора, изменение количества образующегося шлама и его состава при изменении температуры пара и его расходаПримеры, №Параметры процессаВыход, т/сутКоличество образующихся шламов, %Состав шлама, %Количество фосфора в шламе, т/сутОбщее количество выработанного фосфора из газов, %Выход товарного фосфора из газов, %Содержание фосфора в шламе от общей выработки фосфора из газов, %ПримечаниеТемпература отходящих печных газов, КСуточная мощность печи, MBAТемпература водяного пара, КРасход пара, кг/сфосфорашламафосфоршлам1234567891011121314151570-5201150--63,021,033,3363,210,913,2776,2782,617,4Без пара2570-5201110--63,014,022,2271,78,110,073,086,313,7Без пара3570-52011503730,163,021,033,3355,910,311,7474,7485,1414,86Недостаток пара4570-52011003730,363,014,022,2247,412,76,6469,6490,479,53Недостаток пара5570-5209603730,563,07,011,1110,228,70,71463,71498,881,12 6570-52011503930,277,07,09,19,324,20,65177,65199,160,84 7570-52011103930,274,07,09,55,035,90,3574,3599,530,47 8570-52011504070,377,0-----77,0100,0-Точнее - это * в пределах 99% (трудно учесть в заводских условиях накопление шлама)9570-52011004070,270,0-----70,0100,0-99%10570-52011504170.177,07,09,17,829,60,54677,54699,30,7 11570-52011504170,377,0-----77,0100,0-99%12570-52011504250,477,07,09,14,736,70,32977,32999,570,43 13570-52011004320,570,0-----70,0100,0-99%14570-52011504380,877,07,09,14,938,40,34377,34399,560,44Большой расход пара

Изобретение относится к технологии производства фосфора электротермическим способом, в частности к извлечению фосфора из отходящих газов фосфорных печей. Сущность способа состоит в том, что выходящие печные газы из электрофильтра температурой (570-520 К) непрерывно вводят водяной пар путем распыливания в газоходе с температурой ниже точки росы фосфора в печных газах в пределах (430-380 К). Изобретение позволяет уменьшить количество образующегося шлама до 10% и снизить содержание фосфора в шламе до 5-10%. 1 табл.

Способ извлечения фосфора из газов печей производства фосфора, включающий обработку газов перед охлаждением парами воды, двустадийное охлаждение газов водой, сбор сконденсированного фосфора в сборнике фосфора и отделение его от шлама, отличающийся тем, что в выходящие из электрофильтра газы с температурой 570-520 К непрерывно вводят водяной пар путем распыливания в газоходе с температурой ниже температуры точки росы фосфора в печных газах в пределах 430-380 К.