СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ГИПСА Российский патент 2015 года по МПК C04B11/06 C01F11/46 

Заявляемое техническое решение относится к области переработки техногенных образований и призвано вовлечь в технологический цикл стройиндустрии отход производства плавиковой кислоты под названием фторангидрит.

Известен способ получения гранулированного гипса из кислого отхода производства фтористого водорода (см. патент России №2081078, кл. C04B 11/06, C01F 11/46, опубл. 06.10.1997), включающий нейтрализацию кислого отхода производства фтористого водорода и грануляцию продукта нейтрализации водой, причем нейтрализацию осуществляют одновременно с помолом, нейтрализующий агент при этом вводят в количестве, превышающем стехиометрическое на 28,0-73,0 мас.%, а грануляцию ведут водой, подаваемой в количестве 12,0-17,0 мас.% от массы гранулируемого продукта.

Его более совершенным аналогом является способ получения гранулированного гипсового вяжущего из кислого отхода производства фтористого водорода (см. патент России №2171791, кл. С04В 11/06, C01F 11/46, опубл. 08.10.2001), включающий нейтрализацию кислого отхода производства фтористого водорода одновременно с помолом и последующей грануляцией водой, в котором в кислый отход производства фтористого водорода дополнительно вводят 10,0-40,0 мас.% отхода производства плавиковой кислоты из шламохранилища - фторгипса с влажностью 0,0-20,0 мас.%, осуществляют нейтрализацию полученной смеси известьсодержащим агентом, взятым в количестве не более стехиометрического, а охлажденную в результате процесса нейтрализации до 70-80°C смесь подают на грануляцию.

Наконец известен способ получения гранулированного гипса из кислого отхода производства фтористого водорода(см.патент России №2367629, кл. C04B 11/06, C01F 11/46,опубл 20.09.2009), включающий нейтрализацию указанного отхода известьсодержащим агентом, грануляцию, отличающийся тем, что указанную нейтрализацию осуществляют одновременно с грануляцией, причем вводят известьсодержащий агент в количестве, необходимом по стехиометрическому соотношению или в избытке не более 5,0 мас.% от стехиометрического, и одновременно подают воду в количестве 13,0-15,0% от массы гранулируемого продукта, технологический процесс ведут в барабанном грануляторе при числе оборотов барабана 10-20 об/мин в течение одного часа с получением гранул размером 20-50 мм не менее 90-95%, 5-20 мм - остальное и содержанием свободной серной кислоты 0,02-0,05 мас.%.

Последний принят в качестве прототипа. Главным недостатком прототипа и аналогов является приверженность к известьсодержащему нейтрализующему агенту, добавку которого в строгом стехиометрическом соотношении для нейтрализации свободной серной кислоты при промышленной реализации способа выдержать нереально. В результате либо падение прочности гранул в результате избытка оксида кальция, либо низкая скорость гидратации ангидрита кальция.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение скорости гидратации фторангидрита и обеспечение его устойчивого режима грануляции.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе получения гранулированного гипса из кислого отхода производства фтористого водорода, включающего нейтрализацию указанного отхода реагентом и грануляцию в качестве реагента, используют карбонаты щелочных металлов лития, натрия, калия, процесс нейтрализации ведут в режиме окатывания в контакте с водным раствором, с последующей калибровкой готового продукта по крупности, помолом и рециклом минусовых фракций на грануляцию. При этом карбонат лития используют в виде насыщенного водного раствора, а карбонат калия и карбонат натрия в виде водного раствора с pH 10-11.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что отход производства плавиковой кислоты - фторангидрит, нейтрализованный известью, имеет низкую скорость гидратации. Это является основной причиной, затрудняющей технологические приемы его переработки, в том числе процесса грануляции. Экспериментально установлено, что катионы щелочных металлов в малых количествах способны ускорять процессы гидратации фторангидрита в десятки раз. Наиболее высокая активность, как катализатора гидратации, отмечается у соединений калия. Карбонаты выбраны по той причине, что их нейтрализующая активность наблюдается в области только кислых значений pH. После нейтрализации их разложение прекращается. Нет опасности передозировки, как это наблюдается у известьсодержащих реагентов.

Сущность заявляемого способа поясняется примерами.

Пример 1. Для реализации процесса использовали лабораторный тарельчатый гранулятор, диаметром 300 мм с изменяющимся углом наклона тарели. Подбор числа оборотов обеспечивался частотным преобразователем. Кислый отход фтористого водорода, отобранный непосредственно из печи Южноуральского криолитового завода, затаривался в герметичные полипропиленовые контейнеры для исключения контакта с влагой атмосферы. Грубый помол и усреднение образцов материала производили непосредственно перед грануляцией с использованием вибродискового лабораторного истирателя. Оценку прочности гранул на раздавливание проводили непосредственно при отборе гранул с тарели. Начальная прочность гранул при подаче на грануляцию воды составила 15-25 грамм на гранулу.

Начальная прочность гранул при использовании раствора карбоната лития возрастала по мере увеличения концентрации лития в растворе и составила для насыщенного раствора 40-50 грамм на гранулу.

Начальная прочность гранул при использовании растворов карбоната калия и карбоната натрия возрастала до достижения pH раствора, использованного при грануляции до значения pH в диапазоне 10-11. Максимальные значения начальной прочности 200-300 грамм на гранулу.

Пример 2. Для реализации процесса использовалось оборудование, представленное в примере один. Режимы обработки выбраны исходя из максимальных значений начальной прочности гранул, достигнутых в примере один. Результаты изменения прочности гранул на раздавливание в процессе их выдержки представлены на фиг. 1.

Технический результат заключается в том, что повышается скорость гидратации фторангидрита, при этом обеспечивается высокая начальная прочность гранул и исключается необходимость временной выдержки продукта.

Изобретение относится к области переработки техногенных образований и может быть использовано при утилизации фторангидрита, выходящего из печей спекания флюорита. Технический результат заключается в повышении скорости гидратации фторангидрита, повышении начальной прочности гранул и обеспечении устойчивого режима грануляции. Получение гранулированного гипса из кислого отхода производства фтористого водорода, включает нейтрализацию указанного отхода и грануляцию, в качестве нейтрализующего реагента используют карбонаты щелочных металлов, технологический процесс ведут в режиме окатывания в контакте с водным раствором, с последующей калибровкой готового продукта по крупности, помолом и рециклом минусовых фракций. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения гранулированного гипса из кислого отхода производства фтористого водорода, включающий нейтрализацию указанного отхода реагентом и грануляцию, отличающийся тем, что в качестве реагента используют карбонаты щелочных металлов лития, натрия, калия, процесс нейтрализации ведут в режиме окатывания в контакте с водным раствором, с последующей калибровкой готового продукта по крупности, помолом и рециклом минусовых фракций готового продукта на грануляцию.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что карбонат лития используют в виде насыщенного водного раствора, а карбонат калия и карбонат натрия в виде водного раствора с pH 10-11.