Способ термической переработки фосфогипса

 

Использование: в производстве минеральных удобрений. Способ термической переработки фосфогипса на оксид кальция и диоксид серы в псевдоожиженном слое с использованием газообразного восстановителя включает две стадии: при 900-1100^oС до содержания оксида кальция, равного 5-40 маc.%, и при 1230-1300^oС. Вторую стадию проводят в присутствии газов, отходящих с процесса термообработки 23,7-41,9 мас. % фосфогипса при 800-1000^oС с использованием восстановительного газа, полученного паровой конверсией метана при объемном соотношении СН₄:H₂O=1:1-2. 1 табл.

Изобретение относится к производству минеральных удобрений и может быть использовано при переработке фосфогипса крупнотоннажного отхода при получении экстракционной фосфорной кислоты и сложных удобрений. Целью изобретения является снижение расхода восстановителя и энергозатрат, а также увеличение выхода диоксида серы. Способ основан на том, что газы, отходящие со стадии термообработки фосфогипса при 800-1000^oС в присутствии восстановительного газа, полученного паровой конверсией метана, содержат до 35% восстановителя и до 1,5% диоксида серы. Введение их процесс термической переработки фосфогипса на оксид кальция и диоксид серы позволяет уменьшить энергетические затраты и снизить расход восстановителя за счет использования тепла отходящих газов и участия их восстановителей в процессе разложения, а также увеличить выход диоксида серы за счет дополнительно поступающего его количества. Газы, полученные паровой конверсией метана при объемном соотношении СН₄:Н₂O=1:1-2. содержат более 80% восстановителей (СО и Н₂). Их использование на стадии разложения фосфогипса при температуре 800-1000^oС, кроме получения серосодержащего восстановительного газа. который идет на стадию переработки фосфогипса на СаО и SO₂, является достаточным условием для, образования сульфида кальция как побочного целевого продукта, используемого в промышленности цветных металлов в качестве сульфидизатора. Описываемый способ термической переработки фосфогипса осуществляется следующим образом. 23,7-41,9% от общего количества фосфогипса загружают в печь кипящего слоя и обрабатывают при температуре 800-1000^oС восстановительными газами, полученными при конверсии метана водяным паром при объемном соотношении СН₄: H₂O= 1: 1-2. Остальное количество фосфогипса загружают в реакционную зону 1 другой печи кипящего слоя и обрабатывают при температуре 900-1100^oC до образования в нем свободного СаО в количестве 5-40% а затем направляют в зону разложения II, где происходит взаимодействие с отходящими газами первого процесса при температуре 1230-1300^oС. Для поддержания в этой зоне необходимой температуры дополнительно сжигают природный газ c коэффициеyтом расхода воздуха α=1,0.. П р и м е р 1. Гранулированный фосфогипс с содержанием 94,97% СаSO₄, в количестве 308,8 кг загружают в печь кипящего слоя и обрабатывают при температуре 800^oС восстановительными газами в количестве 372,46 нм³, полученными при конверсии метана водяным паром при объемном соотношении СН₄:Н₂O=1:1. Состав восстановительных газов, об. СО 16,10; H₂ 65,50; СО₂ 1,05; Н₂О 17,35. Для поддержания в зоне разложения требуемой температуры необходимо сжигать дополнительно 23,75 нм³ природного газа с коэффициентом расхода воздуха α=1,0.. Отходящие из процесса газы содержат при этих условиях, об. СО 7,32; Н₂ 25,57; SO₂ 1,22; СО₂ 10,58; Н₂O 28,49 и N₂ 26,82 и имеют температуру проведения процесса 800^oС. При этом образуется 179,1 кг сульфида кальция с содержанием 70,1%CaS. 1000 кг гранул фосфогипса, содержащих 94,97% СаSO₄, загружают в реакционную зону 1 другой печи кипящего слоя и обрабатывают при температуре 900^oС до образований 6% СаО (10 мин), а затем направляют в зону разложения II, где они взаимодействуют с серосодержащими восстановительными газами, отходящими с первого процесса. На 1000 кг гранул фосфогипса расход восстановителей составляет 667,6 м³. Для поддерживания в зоне температуры 1230^oС дополнительно сжигают 108 нм³ природного газа с коэффициентом расхода воздуха α=1,0.. При этом получают диоксид серы в количестве 405,4 кг и свободные от восстановителей отходящие газы, содержащие об. СО₂ 11,80; H₂O 29,61; N₂ 51,27 и SO₂ 7,32. На 1000 кг гранул фосфогипса образуется также 403,02кг фосфоизвести с содержанием 76,85% активного СаО. П р и м е р 2. Гранулированный фосфогипс, содержащий 94,97% CaSO₄, в количестве 308,8 кг загружают в печь кипящего слоя и обрабатывают при температуре 1000^oС восстановительными газами в количестве 433,71 нм³, полученными при конверсии метана водяным паром при объемном соотношении СН₄ Н₂О=1:2. Состав восстановительных газов об.СО 12,32; Н₂ 57,87; СО₂ 0,93 и Н₂O 28,57. Для поддержания в зоне разложения требуемой температуры необходимо сжигать дополнительно 24,20 нм³ природного газа с коэффициентом расхода воздуха α=1,0.. Отходящие из процесса газы содержат при этих условиях об. СО 5,75 H₂ 24,16; SO₂ 1,11; CO₂ 9,75; Н₂O 34,23 и N₂ 24,99 и имеют температуру проведения процесса 1000^oС. Количество образовавшегося СаS 179,1 кг. 1000 кг гранул фосфогипса загружают в реакционную зону I и обрабатывают при температуре 900^oС до образования 6% СаО (10 мин), а затем в зону разложения II, где они взаимодействуют с восстановительными газами, отходящими с первого процесса (731,6 м³). Для поддержания в зоне температуры 1300^oС надо дополнительно сжигать 110 нм³ природного газа с коэффициентом расхода воздуха α=1,0.. При этом получают диоксид серы в количестве 405,4 кг и 403,02 кг фосфоизвести с содержанием 76,85% активного СаО. Свободные от восстановителей отходящие газы содержат, об. СО₂ 11,43; H₂O 31,51; N₂ 50,05 и SO₂ 7,01. Результаты процесса термической переработки фосфогипса на оксид кальция и диоксид серы по данному способу и способу, выбранному в качестве прототипа, представлены в таблице 1. Как следует из таблицы, увеличение количества фосфогипса, подвергаемого термообработке при 800-1000^oС с 23,7 до 41,9% приводит к снижению расхода природного газа на 1 т гранул фосфогипса в процессе получения СаО и SO₂, а также к увеличению выхода диоксида серы. Дальнейшее повышение этого количества (выше 419%) приводит к нарушению оптимальных температурных режимов проведения процесса восстановления фосфогипса и является нецелесообразным. Предложенный способ позволяет снизить расход восстановителя и энергозатрат, а также увеличить выход диоксида серы. По расчетным данным при производстве экстракционной фосфорной кислоты отход фосфогипса на 1 т P₂O₅ составляет 4-6 т, что связано с вопросами складирования фосфогипса и охраны природы. Использование изобретения делает возможной в объеме одного производства переработки фосфогипса на сульфид кальция, диоксид серы и оксид кальция при полной утилизации отходящих с процесса получения сульфида кальция газов и их тепла, позволяет организовать безотходное производство и утилизировать имеющиеся накопления фосфогипса.

Формула изобретения

Способ термической переработки фосфогипса на оксид кальция и диоксид серы в псевдоожиженном слое с использованием газообразного восстановителя в две стадии, первую из которых осуществляют при 900 1100^oС до содержания оксида кальция, равного 5-40 мас. а вторую при 1230-1300^oC, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода восстановителя, энергозатрат и повышения выхода диоксида серы, 23,7-41,9 мас. от исходного фосфогипса подвергают предварительной термообработке при 800-1000°С в присутствии восстановительного газа, полученного паровой конверсией метана при объемном соотношении СН₄:Н₂O= 1: 1-2, а отходящие газы со стадии предварительной термообработки направляют на вторую стадию переработки фосфогипса.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---