Способ переработки отхода фосфорного производства на удобрения
Изобретение относится к способам переработки отходов химических производств ,в частности, к утилизации водной суспензии коттрельной пыли на удобрения, содержащие фосфор и калий. Цель изобретения - повышение содержания водорастворимой формы P<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">5</SB> в удобрении и степени его обесфторирования при одновременном снижении расхода серной кислоты. Способ заключается в том, что водную суспензию коттрельной пыли обрабатывают серной кислотой в присутствии феррофосфора при соотношении сухого остатка суспензии, серной кислоты и феррофосфора 100:(12-15):(5-6). При этом полученную пульпу сушат газом, содержащим 0,9-1,5 г/нм<SP POS="POST">3</SP> сернистого ангидрида с температурой 80-120°С. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИХ (pe 4 С 05 В 11/10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ П<НТ СССР (21) 4305440/31-26 (22) 21. 07.87 (46) 23.07.89. Бюл. № 27 (71) Казахский государственный университет им. С.М. Кирова и Волжский филиал Ленинградского государственного научно-исследовательского и проектного института основной химической промьппленности (72) У.Ж. Джусипбеков, Г.В. Мигутин, M.P. Барлыбаев, M.М. Раимжанова, Л.С. Гребенникова и Н.Д. Афанасьев (53) 631.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 812786, кл. С 05 В 11/10, 1979. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДА ФОСФОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА УДОБРЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам
Изобретение относится к способам переработки отходов химических производств, в частности к утилизации водной суспензии коттрельной пыли на удобрения, содержащие фосфор и калий.
Цель изобретения — повышение содержания в полученном удобрении водорастворимой формы Р20 и степени его обесфторивания при одновременном снижении расхода серной кислоты.
Пример. 385 мл водной суспензии коттрельной пыли смешивают с
5 мас.ч. феррофосфора и обрабатывают
13 г H 1,2 г/нмэ с температурой 80-120 С. „„SU„„1495331 А 1 переработки отходов химических про— изводств, в частности к утилизации водной суспензии коттрельной пыли на удобрения, содержащие фосфор и калий. Цель изобретения — повышение содержания водорастворимой формы РгО в удобрении и степени его обесфторирования при одновременном снижении расхода серной кислоты. Способ заключа— ется в том, что водную суслензию коттрельной пыли обрабатывают серной кислотой в присутствии феррофосфора при соотношении сухого остатка суспензии, серной кислоты и феррофосфо.ра 100:(12-15):(5-6). При этом полученную пульпу сушат газом, содержащим 0,9- 1,5 г/нм сернистого ангидрида с температурой 80-120 С. 1 з.п. ф-лы, 3 табл. Грануляцию проводят в псевдоожиженом слое гранулированных частиц при .150-200 С. Используют коттрельное молоко, твердый остаток которого имеет следующий состав,%: Р О . 19,57; Р О 0 88, Р 0 41, СаО 10 6; IgO 1,1; Кго 10,53 Наго 2,76, Регат 0,42 н.о. 24,1; жидкая фаза 29, 72. Плотность коттрельного молока 1,2 r/см, а рН 12. Кроме того, применяют феррофос-фор следующего состава, %, Fe 69-71, SiO2 2,5-3,1, МпО 6,8-7,1; V 0,60,8;РгОз остальное. Полученный продукт, содержит, %: Р20 23,1; К20 9,6; РегОз 2,4, при 149533 2SO< + 0 2SO> БО, + Н О вЂ” НгБО Пары серной кислоты, взаимодействуя с фосфатной частью полученной пульпы, повышают содерЖание водорастворимой формы Р О и степень удаления фтора и фосфора. Увеличение содержания сернистого 30 ангидрида в газах ухудшает физикомеханические свойства гранул, поскольку они слеживаются и теряют механическую прочность. Таким образом, оптимальнымн яв- 35 ляются содержание феррофосфора и сернистого газа 5-6 мас,ч. феррофосфора на 100 мас.ч. сухого остатка коттрель ного молока и SOz 0,9-1,5 г/нм . В .абл.2 приведены данные по 40 влиянию количества серной кислоты и температуры сушки на характеристики проду :тов и показатели процесса. Как видно из табл. 2, наиболее вы- 45 сокорастворимые продукты в воде образуются при 80-120 С и при соотноо шении сухого остатка молока и серной кислоты 100: 12-15. Низкое содержание ВОДОРастВОРимой фоРмы Pz О у В ПРОДУК- 50 тах, подсушенных ниже 40 С, связано с малой концентрацией паров серной кислоты в газе. Понижение водорастворимой Р205 в продуктах, прокаленных свыше 120 С,объясняется термическим 55 разложением серной кислоты, Таким образом, оптимальными усло виями проведения процесса являются 3 этом в водорастворимой форме, %: Р О . 21,8, К О 9, 1. Элементарный фосфор и фтор отсутствуют. В табл. 1 показано влияние содержания БО и феррофосфора на свойства полученных продуктов. Из табл.1 видно, что увеличение добавки феррофосфора в пульпе повышает содержание водорастворимой фор- 10 мы Р Ов и КгО и степени окисления в элементарного фосфора. Однако полное удаление фтора не наблюдается. Это объясняется недостаточным содержанием феррофосфора, увеличением степени каталитического окисления сернистого газа с образованием паров серной кислоты по уравнениям реакции: следующие: соотношение сухого остатка суспензии и серной кислоты 100:1215 и температура 80-120 С. В табл.3 сопоставлен расход серной кислоты по известному и предлагаемому способом, а также приведены данные по качеству полученного продукта. Как видно из сопоставительного анализа, при обработке водной суспензии коттрельной пыли серной кислотой, взятой в количестве 12-15 мас.Ж, получаются почти полностью водорастворимые удобрения. Расход серной кислоты на единицу перерабатываемого сырья по сравнению с известным снижается на 10-20 . При сернокислотной переработке фосфорсодержащего жидкого отхода фосфорного производства коттрельное молоко образует сульфаты кальция, калия и недоокисленные фосфорные кислоты по уравнениям: 2Ca>F(PO<)> + 10HzSO = 10 CaSO< + + 6Н,РО, + 2HF ) Ca(PO))z + HzS04 + 2HzO = CaSO< + 2Н РО 2КРО + 2НгО + Н гБО = НгБОа + + 2Н,РО, 4P+30z =Р„О,; Р О + 6HZO = 4НзРО Феррофосфор разлагается кислотой с образованием соответствующих сульфатов по схемам: еЭРг + ЗНгБО + 30г = ЗБеБО + + 2Н3РОз MnO + НгБО ИпБ04 + Н О TiOz + 2Нг$0 = Ti(S04)z + 2Н О ° Образовавшиеся сульфаты железа, марганца и титана катализируют окисление низших окислов фосфора и цианистьгх соединений коттрельного молока. Сернистый газ в результате каталитического действия марганца и ванадия окисляется до серной кислоты, которая реагирует с минеральной частью коттрельного молока, образующейся за 1ч 95331 счет пылеуноса исходного сырья. По данным электронографии минеральная часть коттрельной пыли представлена смесью фосфатных минералов, кварца и продуктов вторичных реакций, протекающих в руднотермической печи. Эти минеральные фазы в результате сернокислотно-термического воздействия диспергируются с образованием более аморфных соединений, у которых, как правило, очень развита реакционная поверхность. Сушка пульпы в атмосфере сернистого газа позволяет полностью удалить фтор и окислить все недоокисленные формы фосфора в коттрельном молоке, что сокращает расход серной кислоты на единицу перерабатываемого сырья. Полнота окисления недоокисленных форм фосфора и сернистого ангидрида зависит от содержания феррофосфора. При добавлении феррофосфора более 6 мас.ч. уменьшается содержание Р О и К О в продукте при меньшем содержании феррофосфора чем 5 мас.ч. снижаются каталитические действия ионов марганца, титана и ванадия. Разложение коттрельного молока серной кислотой менее 12 мас.ч. не позволяет полностью разрушить шпамовую структуру, экранирующую элементарный фосфор, а большее количество чем 15 мас.ч. приводит к расходу кислоты и усложняет технологические процессы за счет ухудшения физикомеханических свойств гранул. Проведение сушки пульпы-при относительно низких температурах, чем оптимальные 80-120 С, не позволяет полностью удалить фтор и элементарный фосфор в результате недоразложения исходного материала. Повышение температуры приводит к разложению серной кислоты. Степень разложения сыр ья и удаление фтора и фосфора зависят от I содержания SO в газе. Сушка бедным газом по SO (менее 0,9 г/нм ) не позволяет полностью переработать коттрельное молоко на удобрение.Применение газа богатым по SO (более 1,3 г/нй ) корродирует технологические оборудования и ухудшает санитарные условия производства. 10 Предлагаемый способ позволяет повысить содержание водорастворимой формы P О< до 98Х по сравнению с 80Х при пониженном расходе нормы кислоты на единицу перерабатываемого сырья 15 (80X от стехиометрии), повысить степени обесфторивания (99X) и удаления элементарного фосфора в продукте (99X), сократить расход серной кислоты на 10-20Х использовать отходы 20 производства феррофосфора и серусодержащие отходящие газы, при этом степень разложения 98-993. О Формула изобретения 1. Способ переработки отхода фосфорного производства на удобрения, включающий сернокислотную обработку фосфорсодержащей суспензии, сушку, 30,гранулирование продукта в псевдоожи: женном слое, отличающийся тем, что, с целью повышения содержания в полученном удобрении водорастворимой формы Р О и степени его обесфторивания при одновр менном сни35 жении расхода серной кислоты, сернокислотную обработку фосфорсодержащей суспензии ведут в присутствии феррофосфора при соотношении сухого 4Q остатка суспензии, серной кислоты и феррофосфора, равном 100:(12-15): (5-6), с последующей сушкой полученной пульпы в токе серосодержащего газа, содержащего 0,9-1,5 г/нм сер45 нистого ангидрида, при 80-120 С. 2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве Аосфорсодержащей суспензии используют водную суспензию коттрельной пыли. 1495331 И х и ° !С Э Z53ЭR ООХХХ а О> I cd Л хх3О «а Э 1 Я 1» х v э )х 5. о z х щ э Р Э 5 е Э И ж Р ! с Э Е I а ! с х Я Я ° 6) Э ЭФОц o, z o I» V Х 1О М о Р: оо оо I х Р а о о С4 Э! тФ ССЪ Л C «h Л в л л л л С 4 СЧ СЧ СЧ С4 )х о 2 х а о I3l Э О4 м а\ (ФЪ л ° СФЪ л л л л а ф CQ 00 00 о Ц М о м ) 1 РФ Ch б е л а Оъ аъ ОЪ л а CQ C0 1 О„ М Ф I ! о I c4 1 РФ Фх о и dJ х о х ° о в л л О съ л в Ch ОЪ 0Q I Гл !! СЧ I С Ъ ° I л л СЪМ СЧ СЧ o„ М вЂ” А РФ 1 Оml — Оe — СЪe л а а л в л л л л С Ъ СЧ СЧ СФЪ СФЪ СЧ С Ъ СЪ С Ъ СЧ СЧ Сч СЧ «4 СЧ СЧ СЧ С 4 аъо ол ллллл.лвл о сч сч о съ съ о СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ л л Ф- СЧ СЧ СЧ с Ъ 1 С 4 х х Й о х Е» .о o о 1 о х Р л Э Э 8 0I 1 Х Р 1 охо (3 0- U 1 ZO O1 са 81 О с4а I «I о о с» о ! 4 ъ СФЪ СЪ \О СО СФ) ° ° ° ° ° ° ° ° ° С Ъ СФЪ СФЪ С Ъ С ) СЪ сСЪ ФФ ° ° МсЪ ссЪ О 00 ° ° ° ° ° Ф СФЪ СФЪ СФЪ СФЪ ССЪ О ° ФФ ° ° СФЪ СФЪ С"Ъ СФ\ СФЪ 1ь Р о СЧ 1 а Э Ю 1 $00 1 Э Э 1 Е» Р 1 1 х с6 йо а «А Ф Ц Э о х о х СЧ л Ф» Фб С6 Е 6) х Щ С» Ф» л л Ъ л аъ л D л л о 2 Р о ° 8 I л 1 л Х I l сс 1 О 1 х 1 I о„ ы A. о «4 I C4 I 1 ! ж! Р Ф 1 1 о С3 1 оо л л - фооооооооооооооо о ОЪ Ch О О О О О О О О О О О О О О О О -OOC4OOOOOeeeeeeC C ЪО в а в л ФФ л. в л в л л в л л л л л л л л б 1 40 СО 00 СО h Ch Ch Ch Ch ОЪ ОЪ ОЪ Ch ОЪ !0 спаъchаъспаъchchchаъсаъа аъаъа.chаъа Оа л ОЪ О 0 c» CQ О л «О О - ОЪ О1 О л л л а л в л л л л л а л л л СЧ СЧ С > СЧ СЧ СЧ СФЪ СЧ СЧ СФЪ СФЪ СЧ СЧ С Ъ СФЪ ° ф С Ъ СФЪ С Ъ 0 » - Ch O K Ch СЧ СФЪ СЧ 1 л в л л л л л л а .л л л а л в ф 00 СО Л 00 00 00 00 CO Ch СО СЧ Ch ОЪ О СЧ -С 03 Ch CQ Ch Ф- СФЪ Л - O Я) N 00 О1 в л Ф л л л е л а л в л л л ф 00 — Π— СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ Ф- Ф- СФЪ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЪ МЪ СЪ СЧ С Ъ СЪ СЪ О О СЪ r» О О Л л л л в л л а л л а л л а л л ch ch ch аъ ch ch ch ch Оъ ch ch ch Оъ аъ а Л Ch CO Ch O Ch O O Ch 00 Ch Ch СЧ O - O СЧ л л л л л л а л а л л л л в л л в о а\ сч съ о о сч сч сч e n сч сч СЧ CV СЧ Ф- СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ осъ ооиъ олсчюusссь л л л л л л л л л л л л а л л л л л л Ch О1 Ch Ch Ch ОЪ О\ О\ Оъ Ch Ch О\ Ch О\ Ch ОЪ О1 «h Ch о î о о î o o о о о о о о о о о о î о о о î о î î î î î î î о î î o o o o o o o 1495331 Та блица 2 Температура S02 нонц (1,3 г/iiMM ), С Содержание Р20 и К О в продуктах, Ж, формы Соотношение сухого остатка молока H2S04 и феррофосфора водораст воримой Г . К 0 Р20< Р20 Ниже 40 80-120 выше 120 80-120 Таблица 3 Предлагаемый способ Известный способ Р20 К во H2S04 водн. на ед.сырья, от Р О, г общ.Х Р,О, усв. от Р2 О общ.Х Расход Н S04 на 100 мас.ч. Кол-во Н So+ на ед. сырья,г Расход Р20 Р 0 Н2S04 на усв. води. 100 мас.ч. от Р20 от Р О сырья общ.,7 общ. сырья 0,12 0,15 0,15 84 98 98 0,12 100:12 0 15 100: 13 0,18 100:15 100: 11,8 96 60 100 15 97 80 100: 18 98 95 Составитель Р. Герасимов Техред М.Ходанич Корректор Н. Король Редактор Н ° Рогулич Заказ 4210/23 Тираж 391 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 100:9:0 100:12:0 100: 13: О 100: 15:0 100: 18:О 100:9:0 100:12:О 100: 13:0 1 00: 15: О 100:18:О 100:9:О 100: 12:0 100: 13: 0 100: 15: 0 100: 18: О 100:9:5 100:12;5 100:13:5 100:15: 5 i 00: 18: 5 14,1 15,2 16,1. 16,2 16,3 16,2 18,1 20,4 20,8 20,8 18,3 19,2 19,2 19,4 19,4 16,1 18,3 20,8 20,9 20,8 8,9 8,9 9,0 9,1 9;2 8,8 9,0 9,0 9,0 9,1 8,7 8,7 9,1 9,1 9,2 8,6 9,0 9,1 9,1 9,2 22,1 22,0 22, I 2 !, 8 22,8 22,0 22,0 22,8 22,6 22,2 22,1 21,7 22,2 23,0 22,7 21,4 21,7 22,1 21,8 21,6 9,0 9,0 9,3 9,4 9,5 9,1 9,4 9,5 9,6 9,6 9,1 9,0 9,3 9,2 9,3 8,9 9,0 9,2 9,3 9,4
