Способ окускования фосфатного сырья Советский патент 1993 года по МПК C01B25/02 

ел С

Окускованное фосфатное сырье используется для производства желтого фосфора. Исходные компоненты: фосфатное сырье с низким модулем кислотности и увлажнитель. В качестве увлажнителя используют смесь глины и раствора фосфорной кислоты при суммарном содержании и P20s равном 3-7 мае. % и соотношении А120з:Р205 1:(2,5- 3) в увлажнителе. Увлажнитель кипятят в течение 1-10 мин, смешивают с измельченным сырьем, окомковывают, сушат и обжигают полученные гранулы. Прочность гранул 120- 150 кг/окат. 1 табл.

Предполагаемое изобретение относится к технологии подготовки фосфатного сырья к процессу получения фосфора электротермическим методом.

Цель изобретения - увеличение прочности гранул при переработке сырья с низким модулем кислотности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе окускования фосфатного сырья, включающем измельчение его, смешение с предварительно нагретым увлажнителем, ркомкование, сушку и обжиг полученных гранул, в качестве увлажнителя используют смесь глины и фосфорной кислоты при содержании минеральной части 3-7%, в увлажнителе поддерживается соотношение

АЬОз . 0, ь л. 1:3 и увлажнитель перед употреблением выдерживается при кипячении в течение 1-10 мин.

Сущность предполагаемого изобретения заключается в следующем.

Известно, что фосфатное сырье с низким модулем кислотности практически не пригодно для получения прочных гранул вследствие низкой поверхностной активности дисперсного материла. Использовано в качестве связующего глин различного состава, каолина и т.д. не позволяет получить окатыши с прочностью, превышающей 90- 100 кг/ок (под прочностью по общепринятой методике понимается давление, при котором наступает разрушение гранул). Использование фосфорной кислоты, как и других минеральных кислот, обладающих вяжущими свойствами, позволяет получать довольно прочные сырые окатыши (30-40 кг/ок), но с низкой термостойкостью т.к. вследствие диссоциации кислоты, после 400°С, прочность окаты шей снижается в несколько раз.

При кипячении глины в растворе фосфорной кислоты происходит реакция между А120зи НзР04 с образованием алюмофосфа- тов, которые при нагревании претерпевают

00

о

С О 00

СО

структурные изменения и создают пространственный скелет, сохраняющий прочностные свойства окатышей до температур 1100-1200°С, когда начинается спекание материала и дальнейшее увеличение прочности окатышей.

Соотношение А1аОз : P20s 1 : 2,5-3 в увлажнителе имеет определяющее значение, т.к. увеличение количества фосфорной кислоты вызывает резкое падение прочности в окатышах при высоких температурах термообработки, уменьшение приводит к росту прочности окатышей и температурном интервале 700-1200°С, но значительно снижает ее в области 100-300°, при этом до 80% окатышей разрушаются в режиме сушки.

Выдержка увлажнителя при кипячении приводит к образованию геля, что наблюдается через 1 мин от начала кипения. Более длительное кипячение (более 10 мин) приводит к разложению геля и вызывает снижение прочности окатышей.

Концентрация минеральных веществ в увлажнителе определена экспериментально в лабораторных условиях,

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает по сравнению с существующими следующие преимущества:

1) позволяет окусковать любое фосфатное сырье, с модулем кислотности от 0,01 - Ковдорский апатит, до I - фосфорит кремнистый Джанатас, но использование его для сырья с модулем кислотности более 0,7 нецелесообразно, т.к. использование воды в качестве увлажнителя для этого сырья дает вполне удовлетворительные результаты,

2) позволяет окомковывать смесь фосфоритной (апатитовой) муки с коксовой пылью, при этом присутствие кокса не влияет на прочность получаемых фосфорит-углеродных окатышей.

Предлагаемый способ обработан на лабораторных установках.

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример 1. Фосфоритная мука месторождения Кокджон, с модулем кислотности Мк 0,1 в количестве 10 кг, увлажняется смесью глины, фосфорной кислоты и воды. Количество увлажнителя - 0,5 л, содержание минеральной части в увлажнителе б мас.% (под содержанием минеральной части понимается отношение суммы масс глины и чистого P20s к массе воды). Время кипячения увлажнителя 10 мин. Отношение

0

5

AlaOa. п т

ц Л в увлажнителе 1:3, Температура увr2U5

лажнителя 90°С.

Увлажненное сырье подается через питатель на тарельчатый гранулятор. Дополнительное увлажнение проводится опрыскиванием тарели горячим увлажнителем,

Полученные окатыши загружаются в обжиговую чашу, где нагреваются до температуры 1200°. Прочность сырых и термооб- работанных окатышей замеряется на прессе МС-100.

Полученные результаты:

Прочность сырых окатышей 120-150 кг/окатыш .

Прочность обожженных окатышей 180- 200 кг/окатыш

Остальные примеры сведены в тчабУ|ицуД Как видно из таблицы, проведение оку- скования с параметрами, отвечающими формуле изобретения, позволяет достичь поставленной цели - получения прочных сырых и обожженных окатышей - примеры 1, 4, 6-8, 10, 11,13. В примере 3 цель не достигается за счет диссоциации фосфорной кислоты при высоких температурах. В примере 5 низкое содержание минеральной части в увлажнителе не позволило получить требуемую (120 кг/окат) прочность. В примере 9 в увлажнителе не успел образоваться гель - цель не достигнута. Примеры 14 и 15 даны для сравнения и показывают, что использование известных методов скатывания для сырья с низким модулем кислотности не позволяет получить прочных окатышей.

Формула изобретения Способ окускования фосфатного сырья, используемого для электротермического производства желтого фосфора, включающий измельчение сырья, смешение его с предварительно нагретым увлажнителем-, окамкование, сушку и обжиг полученных гранул, от л ичающийся тем, что, с целью увеличения прочности гранул при переработке сырья с низким модулем кислотности, в качестве увлажнителя используют смесь глины и раствора фосфорной кислоты при суммарном содержании и Р20д, равном 3-7 мас.%, и соотношение А120з:Р20б 1 :(2,5-3) в увлажнителе, причем перед смешением с сырьем смесь глины и раствора фосфорной кислоты выдерживают при кипячении в течение 1-10 мин.