ПРОЦЕСС ПОДГОТОВКИ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, РАЗРАБОТАННЫЙ ДЛЯ ОБЖИГА В ПЕЧИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ Российский патент 2017 года по МПК C01B25/18 

[0001] Изобретение относится к технологии производства фосфорной кислоты и оборудованию. Также затронуты первичные способы обработки сырья, используемого для производства фосфорной кислоты гончарным способом (КРА) и технологическая система первичной обработки сырья.

Уровень техники

[0002] В настоящее время в мире имеется два способа промышленного производства фосфорной кислоты.

(1) Производство фосфорной кислоты мокрым способом: используют серную кислоту для распада фосфорной руды, получают разбавленную фосфорную кислоту и твердый отработанный шлак, в основном состоящий из CaSO₄⋅nH₂O (сокращенно - фосфористый гипс). При сгущении разбавленной фосфорной кислоты получается влажная фосфорная кислота, содержащая около 54% фосфорной кислоты.

Основные недостатки данной технологии: 1. Большой расход серной кислоты.

2. Отсутствие возможности эффективного использования фосфористого гипса и отработанного шлака. Поскольку серная кислота, фосфорная кислота и растворимый фторид растворяются в воде, после естественного накапливания и смыванием дождевой водой вероятно сильное загрязнение окружающей среды.

3. Содержание примесей фосфорной кислоты в конечном продукте достаточно высокое, поэтому его обычно используют только для производства удобрений.

4. Для гарантированного экономического эффекта от использования продукта требуется использование высококачественного фосфорита.

(2) Производство фосфорной кислоты горячим методом:

Фосфорная руда, кварцевая руда, восстановитель углеродистых твердых тел помещают на печь, используя энергию дуги короткого замыкания накаливают печь до температуры выше 1300°С, выводят фосфор из фосфорной руды в виде Р₄, одновременно восстанавливая твердые углеродистые тела до СО. Затем выделенные рудотермической печью Р₄ и СО газы очищают водой и охлаждают. Р₄ в результате замерзает с разделением на жидкие и твердые фазы с получением желтого фосфора. Содержащий СО отработанный газ после воспламенения и сгорания выходит в атмосферу через дымовую трубу. Полученный Р₄ нагревают до температуры около 80%, благодаря чему он переходит в жидкую фазу, в гидратной трубке (hydrate tower) в процессе взаимодействия с входящим воздухом образует кислую реакцию горения (reaction of combustion) с получением фосфо-ангидрид Р₂О₅, из которого всасыванием воды получают фосфорную кислоту. Основные недостатки производства фосфорной кислоты горячим методом:

1. Большой расход электроэнергетики.

2. Выходящие из руднотермической печи, разделяющие Р₄ газы несут большой обьем фторидов (SiF₄ и HF) и небольшое количество не осевшего Р₄, что серьезно загрязняет окружающую среду.

3. Идет большой выброс и сгорание газа СО с большим расходом энергоресурсов.

4. Для гарантированного экономического эффекта от использования продукта требуется использование высококачественной фосфорной руды.

[0003]

Учитывая недостатки электроэнергии, нехватку железного колчедана и недостаток качественной фосфорной руды в виду ее уменьшения год от года, в начале 80-х американская компания Occidental Research Corporation (ORC) предложила использовать КРА, то есть вращающуюся печь, для производства фосфорной кислоты (упрощенно - производство фосфорной кислоты гончарным способом) - см. Frederic Ledar and Won C. Park, New Process for Technical-Grade Phosphoric Acid, Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev 1985, 24, 688-697) с проведением промежуточных исследований в полупромышленных масштабах на вращающейся печи размерами 0.84 м × 9.14 м (см. патент US 4389384). При таком способе используют фосфорную руду, кварцевую руду, углеродистый редуктор (кокосовая пыль или угольная пыль) измельчают до 50%~85%, добавляют 1% бентонитовых шариков, пропускают через цепной сушильный аппарат, высушивают, подогревают и отправляют в разгрузочный конец трубчатой цепи с горящим газом. Окатыши восстанавливаются в гончарной печи, максимальная температура твердых тел контролируется в пределе 1400°С ~ 1500°С, регулируется молярной соотношения бентонитовых шариков и CaO/SiO в рамках 0.26~0.55, что делает температуру плавления бентонитовых шариков выше температуры карботермического процесса фосфорной руды. Фосфор улетучивается из бентонитовых шариков в виде пара, затем, оказавшись в центральной части гончарной цепи, окисляется проходящим воздухом до оксида фосфора. Отдавшая тепло окись отпускается и преобразуется в эффект редукции. В конечном счете содержащий в оксиде фосфора газ из гончарной печи гидратируется с получением фосфорной кислоты.

[0004]

Вышеописанная идея технологии производства фосфорной кислоты с помощью гончарной печи показала прекрасные перспективы промышленного применения. Так ее основным принципом является формирование газов Р₄ путем использования карбоновой темроредукции фосфорита, перевод фосфора из фосфорной руды во вращающейся цилиндрической печи в газовое состояние, а также использование принципа распада твердых и газообразных веществ для проведения хорошего распада твердых веществ между телами фосфора и окатышами. Перемещение газа Р₄ в барабанную печь совместно с его окисления кислородом внутри барабана способствует экзотермической реакции с образованием Р₂О₅. Освобождаемое тепло идет на углеродную терморедукцию окатышей фосфорной руды (эндотермическая реакция), в конечном счете, входящий/выходящий из барабана газ с содержанием Р₂О₅ гидратируется и всасывается, таким образом получается промышленная фосфорная кислота высокого качества, намного превосходящая по чистоте влажную фосфорную кислоту.

Вращающийся барабан поддерживает используемую температуру углеродной терморедукции фосфорита как первичный энергоресурс, поскольку воспламеняющееся вещества Р₄ и СО, полученные в результате углеродной терморедукции фосфорита могут проводить воспламеняющуюся экзотермическую реакцию во внутренней части вращающегося барабана, вырабатывая необходимую энергию от температуры углеродной терморедкуции, поддерживающей вращение барабана. Отличие данной технологии заключается в значительном уменьшении потреблении энергии, нежели при производстве фосфорной кислоты горячим методом.

[0005]

Однако, наше исследование показывает, что вышеописанную технологию производства фосфорной кислоты гончарным способом тяжело реализовать в масштабном производстве. Ее основными недостатками являются:

1. Барабан вращается с определенной скоростью (0.5 об/мин ~ 3 об/мин), преимуществом чего является постоянное механическое вращение, смешивание твердых тел, поступающих внутрь барабана и гарантия того, что твердые тела внутри вращающегося барабана будут равномерно получать тепло; однако, с другой стороны - тела должны выдержать механическую тряску, в связи с чем, если прочность материала будет меньше силы механической тряски, твердое тело повредится. Американская корпорация ORC предложила технологию КРА, при которой фосфорная руда, кварцит и карбоновый редуктор (кокосовая или угольная пыль) измельчаются до 50%~85% и формируются в шарики. Данные тела необходимо плотно смешать в одно, только тогда при смешивании тел с молярным отношением CaO/SiO₂. - 0.26-0~55 можно гарантировать, что смешанное сырье не расплавиться при температуре карбоновой терморедукции, и будет успешно проведено восстановление фосфорита. Но в технологии используется сырьевые окатыши с углеродным восстановителем, при температуре свыше 350°С происходит реакция окисления углерода с кислородом и образуется СО₂. Если использовать традиционный способ металлургической промышленности, при котором сплачивание окатышей происходит в решетчатой печи при высокой температуре (≥900°С), тогда восстановительный углерод в окатышах будет полностью окислен, в то время как у окатышей внутри барабана восстановитель улетучивается. Получается, что реакция углеродной терморедукции фосфора невозможна, что ведет к неудаче технологии. Если при температуре ниже 300°С проводить сухую дегидратацию при добавлении бетонита для изготовления связующего вещества окатышей, тогда сопротивление сжатию каждого окатыша будет равняться 10 кН, опускающая интенсивность ≤1 раз/метр. Поскольку механизмом действия бетонита является использование внедренной жидкости структуры своей материи для регулирования процента освобождения жидкости в процессе сушки окатышей и повышение температуры разрыва окатышей в процессе сушки, сам он не имеет очевидной роли повышения крепости окатышей. Положив подобные окатыши во вращающийся барабан, к тому же до того, как температура во вращающемся барабане достигнет 900°С, внешняя материя не выдерживает получаемого механического трясения, попадающие во вращающийся барабан окатыши будут массово дробиться, в итоге полученные в ходе дробления фосфоритная мука, Cab-O-sil и углеродистый восстановитель и другие компоненты будут выделяться, а так как после дробления фосфористая мука не может тесно соприкасаться с углеродистым восстановителем, то фосфор не сможет восстановиться. Намного более существенным является то, что как только фосфорную муку разделить с Cab-O-sil, ее температура плавления стремительно падает ниже 1250°С, и когда такой порошкообразный фосфорит будет проходить через восстановительную зону с высокой температурой (при температуре слоя сырья около 1300°С), все из твердой фазы перейдет в жидкую, и затем, прилепившись на футеровку вращающегося высокотемпературного колеса барабана (ring) препятствует нормальному движению материала по вращающемуся барабану, приводит к тому, что большее количество сырья через отсек загрузки переполняет вращаемый барабан, вследствие чего невозможно провести высокотемпературную редукцию, что ведет к провалу технологии. Отсюда видно, так как у входящего в барабан сырья имеется дефект, до сегодняшнего дня технология КРА не находит применения в промышленном, масштабном или коммерческом производстве.

[0006]

Говоря о вышеописанной технологии КРА соединения окатышей углеродистого фосфорита, зона твердого слоя в нижней части внутреннего слоя сырья во вращающемся барабане относится к зоне редукции, тогда как верхний слой сырья относится к зоне воздушного течения и окисления. Окатыши исходного сырья подают через окончание вращающегося барабана, и далее, за счет собственного веса и силы трения во вращаемом барабане попадают в верхнюю часть гончарной печи, в которой установлена сжигающая горелка; образующийся в процессе сжигания дым выбрасывается вентилятором на конце печи, внутри вращающейся печи поддерживается небольшое отрицательное давление, направление движения сырья и воздушного потока противоположные. Так как между зоной редукции во вращающейся печи (зона твердого слоя сырья) и зоной окисления (зона воздушного течения верхней части твердого слоя вращающейся печи) нет зоны механической изоляции, между сырьевыми окатышами на поверхностном слое твердых тел и О₂, СО₂ в воздушном потоке зоны окисления происходит конвективная массопередача. Этот факт позволяет углероду в сырьевых окатышах нагреться до температуры углеродистой редукции фосфорной руды и окисляться фракциями. Это приводит к тому что сырьевые катушки не получат достаточной редукции во вращающейся печи вследствие недостатка углеродистого редуктора. Еще более серьезным является то, что сырьевые окатыши, появляющиеся на поверхности сырьевого слоя термоуровня вращающейся печи вступают в следующий этап химической реакции с Р₂О₅, уже имеющимся в газах внутри печи, образуя метафосфат кальция и фосфат кальция, что приводит к тому, что уже восстановившийся в газообразную форму фосфор опять переходит в окатыши, вдобавок на внешней оболочке окатышей образуется белая оболочка с богатым содержанием, толщина которой 300 мкм ~ 1000 мкм с содержанием Р₂О₅ в оболочке выше 30%. Это приводит к тому что только 60% окатышей переходит в газообразный Р₂О₅. Снижение процента выработки Р₂О₅, в свою очередь, приводит к трате ресурсов и повышению стоимости производства фосфорной кислоты. В этом случае КРА технология теряет свою значимость в коммерческом применении и промышленном продвижении. Некоторые специалисты возлагают надежды на то что можно использовать газы, образующиеся из слоя сырья, отделив пояс редукции и пояс окисления, однако, проведенные промышленные испытания на вращающейся печи с внутренним диаметров 2 м показали, что невозможно избежать эффекта образования белой оболочки с богатым содержанием Р₂О₅ на поверхности окатышей.

[0007]

Основываясь на вышеприведенные недостатки технологии и согласно предоставленной компанией ORC технологии КРА по производству фосфорной кислоты, ее реализация на практике и промышленное использование в настоящее время имеет большие проблемы.

[0008]

Joseph A. Megy предложил ряд улучшений для данной технологии (см. US 7910080 В). Не меняя основные методы технологии КРА, на разгрузочном конце печи на конце выдувателя установлено задерживающее сырье кольцо для повышения наполняемости вращаемой печи твердыми телами, в тоже время увеличен диаметр вращательной печи для уменьшения объемного фактора поверхности внутреннего слоя сырья печи, уменьшения вероятности выступления сырья на поверхности твердых тел, сокращения времени окисления углерода редуктора внутри окатышей O₂ из газов внутри вращающейся печи, уменьшения ущерба от подгорания от редукционного углерода у окатышей при доставке во вращающуюся печь перед поясом редукции, одновременно уменьшено образование фосфата или метафосфата кальция на поверхности окатышей в зоне высокой температуры вращающейся печи. В данной технологии, благодаря наличию нефтяного кокса как части входящего сырья во вращающуюся печь, используют восстановительный газ, получаемый при нагревании летучего вещества нефтяного кокса, который покрывает зону между слоем сырья и зоной окисления вращающейся печи, для того чтобы уменьшить вероятность взаимодействия О₂, Р₂О₅ с окатышами, таким образом гарантируя успешный ход технологии. Однако, увеличение наполняемости вращающейся печи увеличивает и силу механической тряски, оказываемую на окатыши внутри печи, и затем приводит к измельчению большего процента окатышей, образуя больше веществ с меньшей эвтектикой, нежели чем при температуре углеродной терморедукци фосфорита. Это приводит к образованию колец внутри печи и неудачному завершению процесса технологии. Однако, при добавлении малого количества нефтяного кокса не выделяется достаточное количество газов, труднее создать эффективный разделительный слой между твердыми телами внутри печи и зоной воздушного течения. Добавление же слишком большого количества нефтяного кокса способствует выделению большого количества топлива, шлак застревает в охладителе, оставшееся топливо и сферообразный шлак возгораются, что приводит к большому выбросу тепла и проблемам с охлаждением, что сильно повышает себестоимость производства и приводит к невозможности использовать данную технологию в коммерческом или масштабном производстве.

[0009]

Опираясь на вышеописанный вопросы, авторы уже неоднократно исследовали и подавали соответствующие заявки (см. патенты Китая № CN 1026403 C, CN 1040199 C). Так, использовали следующую технологию: первоначально формировали из фосфорной руды и сырья окатыши. В печи Р₂О₅ редуцировался в пары фосфора и улетучивался. На верхнем слое сырья газы фосфора окислялись газами печи и получаемый газ P₂O₅, потом всасывался гидратной установкой с получением фосфорной кислоты. Самая большая особенность данной технологии заключается в следующем: для формирования окатышей использовали сырье с двухслойной конструкцией. Внутренний слой сырья - фосфорная руда, кварцевая руда (известь или известняк или др.) и углеродистый восстановитель измельчаются, равномерно смешиваются и формируются в окатыши. Внешний слой окатыша это слой с содержанием более 20% твердых веществ, при формировании внешнего и внутреннего слоев окатышей используется связующее вещество, а для скрепления - сушка. Молярное соотношение внешнего слоя окатышей СаО/SiO₂ меньше 0.6 или больше чем 6.5, углеродный восстановитель - от 1 до 3 от теоретического объема фосфорной руды. Внешний слой содержит 5%~25% твердых горящих примесей от качества внутреннего слоя. В качестве связующих веществ можно использовать битум, ССБ, гумат аммония, гумат натрия, жидкое стекло, патоку, сульфонат линьгина - поодиночке или совместно. Дозировка - 0.2%~15% от общей массы (сухой). Для скрепления материала, окатыши можно высушить при температуре 80°С ~ 600°С и время 3 мин ~ 120 мин.

[0010]

В описанном выше способе на окатышки наносится термостойкий слой твердого углерода, про нанесении данной оболочки добавляется связующее вещество для того, чтобы оболочка была хорошо соединена с внутренним слоем окатыша. Окатыши с двойным слоем отправляются в печь, где находясь в поясе высокой температуры (1300°С ~ 1400°С) будет хорошо проходить процесс углеродистой терморедукции.

Образованная на окатыше верхняя оболочка из твердого восстановителя (углеродистое сырье) способна эффективно отделить внутренний слой окатыша от зоны окисления. Когда подобные комплексные окатыши вследствие вращения печи оказываются на поверхности твердого слоя сырья печи, и взаимодействующие CO₂ и Р₂О₅ образуют конвективную массопередачу, углерод из оболочки взаимодействует с O₂ из окислительной зоны, производя окислительный эффект, вследствие чего O₂ не может воздействовать на внутренний окатыш (внутренний слой окатыша). Это гарантирует, что внутренний слой окатыша не будет окисляться кислородом из газа в печи, позволяя полностью провести этап восстановления Р₂О₅ из фосфорной руды, что позволяет провести высокоэффективную редукцию Р₂О₅ из фосфорита. С другой стороны, Р₂О₅ не может взаимодействовать с углеродом, что ведет к препятствию образования соединений фосфата или метафосфата на комплексных окатышах, устраняет образование белой оболочки с богатым содержанием P₂O₅, гарантируя высокий размер выработки Р₂О₅ при технологии. Вместе с тем, газы и жидкое горючее частично или полностью заменяются твердым сырьем, что позволяет снизить себестоимость производства фосфорной кислоты.

[0011]

Кроме того, в вышеописанной технологии также используется связующее вещество, что позволяет получить выдерживающее давление 200 кН/окатыш и давление 10/м, поэтому данные комплексные окатыши сопротивляются механическому воздействию в печи и не измельчаются, а исключение разницы в прочности окатышей также способствует преодолению эффекта слишком раннего окисления углерода в окатышах. Это предотвращает измельчение окатышей в печи, а также позволяет избежать образования кругов в печи и торможение процесса технологии. Таким образом, гарантируется успешное выполнение реакций в заданных условиях.

[0012]

Однако, при последующем изучении такого способа были выявлены ряд вопросов. Часть из них относятся к периоду первичной обработки сырья. Во-первых, из за того, что оборудование, а также система технологий для первичной обработки сырья не достаточно разумны и научны, это ведет к тому что себестоимость и затраты, необходимые для проведения первичной обработки, слишком высоки. Другой вопрос состоит в том, что доставленные частицы сырья в печь получают сильное колебание, и сырье размешивается недостаточно однородно, что приводит к большому колебанию молярного соотношения CaO/SiO₂, а это, в свою очередь, только усугубляет вопрос с образованием кругов в печи, приводя к повышению риска неудачи технологии.

[0013]

Поэтому, для уменьшения себестоимости и расходов, наладки длительного стабильного производства и применения данной технологии в коммерческих и индустриальных целях требуется дальнейшие исследования и улучшения компетентными специалистами.

Содержание изобретения

[0014]

Данное изобретение позволяет преодолеть недостатки в технологии. Оно позволяет снизить себестоимость и уменьшить расход сырья при производстве, может гарантировать стабильную работу данной технологии и использоваться для технологической системы первичной обработки сырья и способа первичной обработки.

[0015]

Для решения технических вопросов в рамках данного изобретения предложена система технологий, подходящая для первичной обработки сырья. Выше упомянутая система технологий первичной обработки состоит из системы первичной обработки углеродистых редукторов, системы первичной обработки фосфорной руды и системы первичной обработки кварцита. Данные системы через конвейерное оборудование соединены с первой смешивающей установкой, системы первичной обработки углеродистых редукторов и система первичной обработки кварцита отдельно соединены со смешивающей машиной внешней сырьевой оболочки посредством второго конвейерного оборудования. Система первичной обработки углеродистых редукторов состоит из последовательно соединенных одностадийного дробильного оборудования, промежуточного бункера углеродистых редукторов, приспособления для заточки буров, бункера для хранения порошка углеродистого редуктора и дозатора. Система первичной обработки фосфорной руды состоит из последовательно соединенных одностадийного дробильного оборудования, промежуточного бункера, приспособления для заточки буров, гомогенизирующего бункера и дозатора. Система первичной обработки кварцита состоит из последовательно соединенных одностадийного дробильного оборудования, промежуточного бункера, приспособления для заточки буров, бункера порошка кварцита и дозатора или также последовательно соединенных двойного дробителя замкнутого цикла, промежуточного бункера, приспособления для заточки буров, бункера порошка и дозатора.

[0016]

Внутри вышеописанной первичной системы обработки сырья, наилучшим вариантом среди упомянутого одностадийного дробильного оборудования является молотковая дробилка или роторная дробилка или использование комплексной дробилки из этих двух видов. Двойное дробительное оборудование состоит из последовательно подключенных щековой дробилкой, сепаратора, конусной дробилки. При этом разгрузочное отверстие соединено с отверстием подачи сырья сепаратора.

[0017]

В вышеописанной первичной системы обработки сырья среди системы первичной обработки углеродовых редукторов наилучшим выбором является вертикальный молот или газовый. Приспособление для заточки буров подключено к складовому отсеку посредством установки для накопления и транспортировки порошкообразного материала.

[0018]

В системе первичной обработки фосфорной руды используется вертикальный молот или газовый. Приспособление для заточки буров подсоединено к гомогонезирующему бункеру посредством установки для накопления и транспортировки порошкообразного материала.

[0019] В системе первичной обработки кварцита используется дробилка и/или пресс-валковая машина. Приспособление для заточки буров подсоединено к складовому отсеку посредством установки для накопления и транспортировки порошкообразного материала.

[0020] Приспособление для заточки буров оборудовано калорифером, подающим горячий воздух во время измельчения.

[0021] Установка для накопления и транспортировки порошкообразного материала включает в себя оборудование по сбору порошка, кармана для сбора пыли и вентилятора.

[0022]

В рамках изобретения также заявлен способ первичной обработки сырья, удобный для технологии гончарного производства фосфорной кислоты. Способ первичной обработки включает в себя следующие шаги: обеспечение углеродного редуктора сырья, фосфорной руды и кварцита, отдельно используют систему первичной обработки углеродистого редуктора, систему первичной обработки фосфорной руды и систему первичной обработки кварцита. После первичной обработки углеродистый редуктор, фосфорная руда и кварцит отправляются в установку смешивания для образования окатышей. После первичной обработки углеродистый редуктор и кварцит отдельно отправляются в машину смешивания оболочек сырья для смешивания.

Технология системы первичной обработки углеродистой редукции включает: углеродистый редуктор измельчается на одностадийном дробном оборудовании до ядер размером меньше 30 мм (наилучший размер - 6 мм ~ 30 мм). После этого щебень отправляется в промежуточный бункер углеродистового восстановителя. Бункер углеродистового восстановителя посредством оборудования по подаче и измерению сырья пересылает щебень в оборудование по измельчению руды, где он измельчается до требуемых размеров (-100/200 (наилучший) /325), после чего порошкообразное сырье собирается комплексным пылесборником, состоящим из приспособления по сбору пыли и кармана и отправляется в бункер для хранения пыли углеродистого редуктора. В течение процесса дробления производиться подача горячего воздуха из калорифера для удаления воды.

Технология системы первичной обработки фосфорной руды: фосфорная руда измельчается на одностадийном дробном оборудовании до ядер размером меньше 30 мм (наилучший размер - 6 мм ~ 30 мм). После этого раздробленная фосфорная руда отправляется в промежуточный бункер. Бункер посредством оборудования по подаче и измерению сырья пересылает щебень в оборудование по измельчению руды, где она измельчается до требуемых размеров (обычный выше - 100/-100 - -200 (наилучший)), после порошкообразное сырье собирается комплексным пылесборником, состоящим из приспособления по сбору пыли и кармана и отправляется в склад гомогенизации. В течение процесса дробления производится подача горячего воздуха из калорифера для удаления воды.

Процесс технологии первичной обработка кварцита: кварцит на одностадийном или двойном оборудовании измельчается до размеров меньше 30 мм (наилучший размер - 6 мм ~ 30 мм). После этого раздробленный кварцит отправляется в промежуточный бункер. Бункер посредством оборудования по подачи и измерению сырья пересылает щебень в оборудование по измельчению руды, где она измельчается до требуемых размеров (обычный выше - 100/-100 - -200 (наилучший)), после порошкообразное сырье собирается комплексным пылесборником, состоящим из приспособления по сбору пыли и кармана и отправляется в склад гомогенизации. В течение процесса дробления производиться подача горячего воздуха из калорифера для удаления воды.

[0023]

Склад гомогенизации делится на раздельный и непрерывный. В нем используется сжатый воздух для перемешивания сырья. При этом величина гомогенизации достигает значения 4 или выше.

[0024]

Преимущества данного изобретения перед уже имеющейся технологией:

(1) В отличии от технологии многоступенчатого дробления, данное изобретение предлагает использовать в процессе первичной обработки улучшенную дробилку, что не только позволяет существенно снизить расход, но также уменьшить требуемые инвестиции и себестоимость технологии. Имея в виду твердость и другие особенности кварцита, для его дробления используется способ дробления одностадийным дробным оборудованием возвратного удара или двойное дробное оборудование, составленное из вибрационного сита, щековой дробилки и конусного дробления. Оба способа одинаковым образом поднимают эффективность дробления.

(2) В отличие от классического способа совместного смешивания и дробления, данное изобретение предлагает для каждого сырья использовать отдельный дробитель и измельчитель. Благодаря раздельному дроблению и измельчению и следуя установленной дозировке молярной массы CaO/SiO₂ и редуктора, можно в большой степени гарантировать надежность комплектования сырья, избежать большого колебания в дозировке, после точка плавления комплексных шаров будет неизменной, что разрешит вопрос с образованием кругов в печи из комплексных окатышей из за колебания элементов.

(3) Ввиду оснащения приспособления для дробления калорифером не требуется процесс отдельной сушки сырья, процесс становится проще, в то же время расход энергии при дроблении руды уменьшается более чем на 20%.

(4) Для гомогенизации фосфорной руды используется воздушный поток, это способствует устойчивости химических элементов фосфорной руды, делает возможным сделать производство устойчивым.

Объяснения к вырезкам

[0025]

Первая вырезка поясняет процесс отрытой технологии.

Конкретный способ выполнения

[0026]

Следующая блок-схема (фиг. 1) и примеры подробнее описывают изобретение, однако никак не ограничивая объем испрошенной охраны.

[0027]

Пример осуществления

На фиг. 1 отображена система технологии первичной обработки сырья при гончарном производстве фосфорной кислоты. Система технологии первичной обработки включает в себя отдельные друг от друга систему первичной обработки редукторов, обработки фосфорной руды и обработки кварцита. Система обработки углеродистых редукторов, обработки фосфорной руды и обработки кварцита через устройство транспортирования подключены к установке смешивания. Выходы системы первичной обработки углеродистых редукторов и обработки кварцита подключены к смешивающей оболочки установке через второе устройство транспортирования.

[0028]

В данном примере используется угольное сырье (коксовая пыль или нефтяной кокс) как углеродистый редуктор. Система первичной обработки углеродистых редукторов состоит из последовательно подключенных одностадийного дробильного оборудования, промежуточного бункера, дробителя, бункера для хранения порошка и дозатора. Система первичной обработки фосфорной руды состоит из последовательно подключенных одностадийного дробильного оборудования, промежуточного бункера, дробителя, хранилища гомогенизации и дозатора. Система первичной обработки кварцита состоит из последовательно подключенных двойного дробителя, промежуточного бункера, дробителя, хранилища порошка и дозатора.

[0029]

В системе первичной обработки углеродистых редукторов и системе первичной обработки фосфорной руды используется молотковая дробилка. Система первичной обработки кварцита использует двойной дробитель, состоящий из последовательно подключенных щековой дробилки, сепаратора и цилиндрического дробителя. Цилиндрический дробитель и сепаратор соединены через выпускной выход и отверстие для получения сырья, соответственно.

[0030]

В дробильном оборудовании в системе первичной обработки углеродистых редукторов и в системе первичной обработки кварцита используется неподвижный жернов. В системе первичной обработки кварцита в дробильном оборудовании используется шаровая мельница и пресс-валковая машина. Каждая измельчающее оборудование через сборники порошка подсоединены к хранилищу пыли, хранилище гомогенизации и хранилище порошка кварцита. Каждое измельчающее оборудование оснащено калорифером.

[0031]

Сборники порошка состоят из последовательно подключенных сборника, кармана и вентилятора. Выход каждого вентилятора подключен к соответственному калориферу или же выброс происходит напрямую.

[0032]

Способ первичной обработки сырья показан на фиг. 1. Способ обработки использует вышеописанную систему технологии первичной обработки сырья. Исходный уголь, фосфорная руда и кварцит по отдельности используют вышеописанную систему первичной обработки углеродистого редуктора, фосфорной руды и кварцита для процесса. После обработки угольная пыль, порошок фосфорной руды и порошок кварцита образуются в окатыши в смешивающей установке. Угольный порошок и порошок кварцита отдельно отправляются в смешивающую машину внешних оболочек для смешивания. Шаги данного способа первичной обработки:

1. Обработка угольного сырья: 200 мм угольного сырья (коксовая пыль или нефтяной кокс) измельчаются молотом до меньше 12 мм (также можно пользоваться типом повторного удара или комплексным типом), после этого щебень отправляется в промежуточный бункер угольного сырья, потом щебень идет в вертикальный молох с валиками, где измельчается. Через оборудование подсчета и подачи сырья можно стабилизировать нагрузку дробилки. Когда порошок измельчится до значений -100 ~ -325, порошок будет собран пылесборником и отправлен в бункер угольной пыли. В процессе измельчения непрерывно подается горячий воздух чтобы испарить воду. Весь процесс первичной обработки угольного сырья имеет большую эффективность, что позволяет снизить расходы топлива, снизить себестоимость и количество требуемых инвестиций проекта.

2. Первичная обработка фосфорной руды. -200 мм дробятся молотковым способом на ядра размером меньше 12 мм, после щебень отправляется в промежуточный бункер, потом проводится измельчение. (-100 - -200). Порошок собирают пылесборником и отправляют в бункер угольной пыли. В процессе измельчения непрерывно подают горячий воздух чтобы испарить воду. Весь процесс первичной обработки угольного сырья имеет большую эффективность, что позволяет снизить расходы топлива, снизить себестоимость и количество требуемых инвестиций проекта.

3. Первичная обработка кварцита. -200 мм дробятся двойным дробителем на ядра размером меньше 12 мм, после щебень отправляется в промежуточный бункер, потом проводится измельчение. (-100 - -200). Порошок собирают пылесборником и отправляют в бункер угольной пыли. В процессе измельчения непрерывно подается горячий воздух, чтобы испарить воду. Весь процесс первичной обработки угольного сырья имеет большую эффективность, что позволяет снизить расходы топлива, снизить себестоимость и количество требуемых инвестиций проекта.

4. Угольный порошок, отправленный транспортирующим приспособлением в бункер, одновременно становится последующим сырьем для окатышей и внешней оболочки. Отправленный порошок кварцита также становится последующим сырьем для окатышей и внешней оболочки. Порошок фосфорной руды, отправленный транспортирующим устройством в склад гомогенизации, перемешивается посредством сжатого воздуха. При этом можно использовать раздельный или последовательный склад гомогенизации, главное, чтобы значение превышало 4. Склад гомогенизации также становится бункером для порошка фосфорной руды.

[0033] Посредством вышеописанных систем и технологических способов успешно завершена первичная обработка сырья для производства фосфорной кислоты.

Изобретение относится к первичному способу обработки сырья, используемого для производства фосфорной кислоты гончарным способом, и технологической системе первичной обработки сырья. Система включает отдельные друг от друга системы первичной обработки углеродистого восстановителя, фосфорной руды и кварцевой руды. Данные системы посредством транспортирующего средства одинаково подключаются к смешивающей машине окатышей. Системы первичной обработки углеродистого восстановителя и кварцевой руды отдельно подключены к смешивающему устройству внешних оболочек посредством транспортирующего устройства. Все системы первичной обработки в основном состоят из последовательно подключенных одностадийного дробителя, промежуточного бункера, измельчающей машины, хранилища и дозатора. Далее в способе сначала углеродистый восстановитель, фосфорная руда и кварцевая руда отдельно проходят первичную обработку, затем транспортируются в машину для смешивания для создания окатышей, после первичной обработки углеродистый восстановитель и кварцевая руда отдельно направляются в смешивающую машину внешней оболочки для смешивания. Технический результат заключается в снижении себестоимости и уменьшении расхода сырья при производстве. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

1. Технологическая система предварительной обработки сырья для барабанного производства фосфорной кислоты, включающая: отдельную систему предварительной обработки углеродного восстановителя, систему предварительной обработки фосфорной руды и систему предварительной обработки кварцевой руды; первые выходы данных систем предварительной обработки углеродного восстановителя, фосфорной руды и кварцевой руды с помощью первого конвейера соединены с установкой для смешивания внутреннего слоя гранул сырья; вторые выходы систем предварительной обработки углеродного восстановителя и кварцевой руды с помощью второго конвейера соединены с внутренней установкой для смешивания внешней оболочки гранул сырья; система предварительной обработки углеродного восстановителя состоит из последовательно соединенного одноэтапного дробильного оборудования, промежуточного бункера для углеродного восстановителя, помольного оборудования, бункера для порошка из углеродного восстановителя и устройства для дозировки; система предварительной обработки фосфорной руды состоит из последовательно соединенного одноэтапного дробильного оборудования, промежуточного бункера для фосфорной руды, помольного оборудования, гомогенизирующего бункера и устройства для дозировки; система предварительной обработки кварцевой руды состоит из последовательно соединенного одноэтапного дробильного оборудования, промежуточного бункера для кварцевой руды, помольного оборудования, бункера для хранения порошка из кварцевой руды и устройства для дозировки, или данная система может состоять из двухэтапного дробильного оборудования замкнутого цикла, промежуточного бункера, помольного оборудования, бункера для хранения порошка из кварцевой руды и устройства для дозировки.

2. Система по п.1, в которой в качестве дробильного оборудования используется молотковая или роторная дробилка или комбинированная дробилка, состоящая из роторной и молотковой дробилок; упомянутое двухэтапное дробильное оборудование замкнутого цикла состоит из последовательно соединенных щековой дробилки, просеивателя и конусной дробилки; загрузочное отверстие конусной дробилки по циклу соединено с загрузочным отверстием просеивателя.

3. Система по п.2, в которой в качестве помольного оборудования системы предварительной обработки углеродного восстановителя используется вертикальная мельница или мельница с воздушной сепарацией, при этом данное оборудование с помощью конвейера для сбора порошкообразного материала соединено с бункером для хранения порошка из углеродного восстановителя.

4. Система по п.2, в которой в качестве помольного оборудования системы предварительной обработки фосфорной руды используется вертикальная мельница или мельница с воздушной сепарацией, при этом данное помольное оборудование с помощью конвейера для сбора порошкообразного материала соединено с гомогенизирующим бункером.

5. Система по п.2, в которой в качестве помольного оборудования системы предварительной обработки кварцевой руды используется шаровая мельница и/или пресс-валковая машина высокого давления, при этом данное оборудование с помощью конвейера для сбора порошкообразного материала соединено с бункером для хранения порошка из кварцевой руды.

6. Система по любому из пп.3-5, в которой помольное оборудование оснащено калориферами для подогрева процесса дробления.

7. Система по п.6, в которой конвейер для сбора порошкообразного материала состоит из последовательно соединенного циклонной установки для улавливания порошка, мешочной установки для улавливания порошка и вентилятора.

8. Способ предварительной обработки сырья технологии производства барабанной фосфорной кислоты для использования в системе по любому из пп.1-7, включающий в себя следующие этапы: сырье в виде углеродного восстановителя, фосфорной руды, кварцевой руды по отдельности используется в системах предварительной обработки углеродного восстановителя, фосфорной руды, кварцевой руды, обработанный углеродный восстановитель, фосфорная и кварцевая руда подаются в установку для смешивания внутреннего слоя гранул сырья, где происходит смешивание и образование гранул, в последующем углеродный восстановитель и кварцевая руда подаются в установку для смешивания внешней оболочки гранул сырья; при этом

технологический процесс предварительной обработки углеродного восстановителя включает следующие этапы: углеродный восстановитель измельчается в одноэтапном дробильном оборудовании до размера зерна менее 30 мм, затем размельченное сырье поступает в промежуточный бункер для углеродного восстановителя, в промежуточном бункере с помощью измерительного устройства для подачи сырья размельченное сырье подается в помольное оборудование для помола, после размола сырья в помольном оборудовании до размера, соответствующего технологическим требованиям, происходит улавливание порошка с использованием комбинированного уловителя, состоящего из циклонной установки и мешочной установки для улавливания порошка, и его подача в бункер для хранения порошка из углеродного восстановителя, в процессе помола с помощью дополнительных калориферов непрерывно подается горячий воздух, для того чтобы высушить влагу, содержащуюся в порошке;

технологический процесс предварительной обработки фосфорной руды включает следующие этапы: фосфорная руда измельчается в одноэтапном дробильном оборудовании до размера зерна менее 30 мм, затем размельченное сырье поступает в промежуточный бункер для фосфорной руды, в промежуточном бункере с помощью измерительного устройства для подачи сырья размельченное сырье подается в помольное оборудование для помола, после размола сырья в помольном оборудовании до размера, соответствующего технологическим требованиям, происходит улавливание порошка с использованием комбинированного уловителя, состоящего из циклонной установки и мешочной установки для улавливания порошка, и его подача в гомогенизирующий силос, в процессе помола с помощью дополнительных калориферов непрерывно подается горячий воздух, для того чтобы высушить влагу, содержащуюся в порошке;

технологический процесс предварительной обработки кварцевой руды включает следующие этапы: кварцевая руда измельчается в одноэтапном дробильном оборудовании до размера зерна менее 30 мм, затем размельченное сырье поступает в промежуточный бункер для кварцевой руды, в промежуточном бункере с помощью измерительного устройства для подачи сырья размельченное сырье подается в помольное оборудование для помола, после размола сырья в помольном оборудовании до размера, соответствующего технологическим требованиям, происходит улавливание порошка с использованием комбинированного уловителя, состоящего из циклонной установки и мешочной установки для улавливания порошка, и его подача в бункер для хранения порошка из кварцевой руды, в процессе помола с помощью дополнительных калориферов непрерывно подается горячий воздух, для того чтобы высушить влагу, содержащуюся в порошке.

9. Способ по п.8, в котором гомогенизирующий бункер представляет собой сплошной или прерывистый гомогенизирующий бункер, в котором используется сжатый воздух для размешивания и гомогенизации сырья внутри бункера, при этом величина гомогенизации больше или равна 4.