Способ подготовки фосфатного сырья к электровозгонке

 

Изобретение относится к способу подготовки фосфатного сырья к электровозгонке. Сущность изобретения: способ включает сушку окускованного фосфатного сырья газами, отходящими со стадии обжига, отвод газов со стадии сушки и их обработку тонкодисперсным фосфатным материалом. Высушенное сырье обжигают, и отходящие со стадии обжига газы обрабатывают тонкодисперсным фосфатным материалом с pH пульпы 9 - 12, взятым в количестве 400 - 4000 мг/нм³. Причем обработку отходящих со стадии сушки газов осуществляют фосфатным материалом с pH пульпы 9 - 12 в количестве 1000 - 6000 мг/нм³ при pH конденсата отходящего газа 6 - 3 соответственно, или при pH конденсата 1 - 3 вводят фосфатный материал с pH пульпы 12 - 14 в количестве 8000 - 6000 мг/нм³ соответственно. В отходящих газах содержится, мг/нм³: фтор 28; сера 50; фосфор 20. 1 табл.

Изобретение относится к способам подготовки сырья к электротермическому переделу на желтый фосфор и может быть использовано в фосфорной промышленности, черной и цветной металлургии и т.д.

Известен способ термообработки фосфоритных окатышей [1] взятый за прототип, где вводят тонкодисперсный фосфатный материал в количестве 400-4000 мг/нм³ с рН водной суспензии 9-12 в отходящие из зоны обжига газы и подают их в зону сушки окатышей. Тонкодисперсный материал оседает на предварительно увлажненном колосниковом поле, предохраняя элементы обжиговой машины от коррозии. Кроме того, это позволяет увеличить поверхность контакта, увеличить сорбционную емкость слоя постели и сырых щелочных окатышей, тем самым снизив содержание вредностей (соединений фтора) в кислых отходящих газах.

При температуре отходящих из зоны сушки газов 50-65^оС содержание в них соединений фтора 20,3-20,7 мг/нм³ при сохранении высокого выхода продукта до 95,1% удельной производительности процесса до 0,516 т/м² ч и прочности на сжатие до 180-220 кг/ок.

Недостатком способа является подача тонкодисперсного фосфатного материала в отходящие газы зоны обжига, которые затем поступают в зону сушки и фильтруются через слой сырых окатышей. Снижение концентрации соединений фтора зависит от сорбционной емкости слоя щелочных сырых окатышей, которые затем подвергают обжигу, вновь выделяющиеся соединения фтора могут накапливаться в цикле и давать залповые выбросы с высоким содержанием вредностей.

Недостатком способа является также то, что нейтрализации подвергаются газообразные соединения фтора, а в выбрасываемых газах присутствуют еще и соединения фосфора и серы, содержание последней пропорционально содержанию сульфидной серы (FeS₂) в исходной фосмуке.

В известном способе содержание серы не учтено, так как окисление FeS₂ происходит при 565^оС [2] т.е. в конце зоны сушки и начале зоны подогрева, а на сушку подаются газы из зоны обжига (при 1050-1180^оС), где в основном выделяются газообразные фтористые соединения, которые и нейтрализуются по известному способу. В зависимости от эффективности улавливания SO₂F и Р₂О₅ слоем сырых окатышей, их содержание в отходящем газе может достигать больших значений, и поэтому необходима очистка выбрасываемого газа от всех токсичных соединений (Талхаев М.П. и др. Производство фосфоритных окатышей. Алма-Ата: Наука. КазССР, 1989, с. 132).

В известном способе предусматривается мокрая газоочистка отходящих газов щелочными реагентами и соответственно с отходами производства (шламонакопители). Мокрая газоочистка является дорогостоящей.

Цель изобретения снижение содержания газообразных соединений фтора, серы, фосфора в отходящих газах, безотходность технологии их очистки, предотвращение залповых токсичных выбросов.

Цель достигается за счет введения дополнительного экспресс-анализа по определению кислотности выбрасываемых газов замером рН конденсата, характеризующего трехфазную систему отходящего газа, состоящую из воды, вносимой в газовую фазу водяными парами при сушке сырых окатышей, растворимых газообразных соединений фтора, серы и фосфора и твердой фазы (пыли, выделяемой при термообработке), и в зависимости от значения рН конденсата дозированного введения тонкодисперсного фосфатного материала. Растворимые газообразные соединения серы, фтора и фосфора дают кислую реакцию, твердая фаза щелочную реакцию, рН конденсата определяется соотношением фаз. При термообработке окускованного фосфатного сырья при содержании соединений фтора, серы и фосфора максимально соответственно до 300 мг/нм³ 600 мг/нм³ и 30 мг/нм³ конденсат отходящих кислых газов характеризуется кислой реакцией характера среды. Такой показатель обеспечивается значительным содержанием в отходящих газах растворимых в воде соединений фтора, серы и фосфора, что и характеризует значение кислотности пульпы. По значению рН конденсата, определяемого экспресс-методом, в отходящий газ перед пылеочисткой дозированно добавляют тонкодисперсную фосфорсодержащую твердую фазу, например, пыль после ее осаждения в электрофильтрах, циклонах, измельченный возврат обожженных окатышей и т.д. рН гидратированной пробы которой составляет 9-14, в количестве 1000-8000 мг/нм³. При этих значениях обеспечивается нейтрализация газовых выбросов от токсичных соединений. При меньших значениях количества вводимой твердой фазы (менее 1000 мг/нм³) и рН<9 не обеспечивается полной нейтрализации газовых выбросов от токсичных соединений. При больших значениях рН конденсата от 7 и более (щелочной характер среды, практически не достигается при кислых отходящих газах) нет необходимости подачи тонкодисперсной фосфорсодержащей твердой фазы с щелочным характером среды.

При больших значениях количества вводимой щелочной твердой фазы (более 8000 мг/нм³) и рН твердой фазы 14 (максимально возможное рН щелочной среды) эффект по цели не увеличивается. Нагрузка сухих горизонтальных электрофильтров по пыли допускается до 50000 мг/нм³.

При подаче в отходящий газ перед пылеочисткой 1000-8000 мг/нм³тонкодисперсной фосфорсодержащей твердой фазы (с щелочной реакцией) обеспечивается нейтрализация токсичных соединений в газовых выбросах.

Предлагаемый способ позволяет предотвратить залповые выбросы токсичных веществ в атмосферу, так как постоянно контролируется рН конденсата отходящих газов. При введении в газовый поток тонкодисперсного фосфатного вещества щелочного характера (рН 9-14) происходит нейтрализация кислых соединений в отходящих газах. Время определения рН конденсата 1-2 мин.

Способ проверен в лабораторных условиях на укрупненной установке типа "чаша", имитирующей обжиговую машину (в комплекте 2 обжиговые чаши).

В качестве исходного сырья используют фосфорит месторождения Джанатас бассейна Каратау. Окатыши размером 12-16 мм готовят на тарельчатом грануляторе из фосмуки с содержанием фракции 0-0,074 мм 65-70% Влажность окатышей 10-11% Окатыши загружают в две чаши. Полученные сырые окатыши сушат при 200-220^оС в течение 15 мин, подогревают до 1000^оС в течение 6-7 мин и обжигают при 1180^оС в течение 15-18 мин. Используют для сушки в одной чаше отходящие газы из второй обжиговой чаши, где проходит обжиг окатышей, для имитации условий обжига на промышленной обжиговой машине. Во время термообработки производят замер конденсата отходящего газа и отбор газовой фазы для определения содержания соединений фтора, серы и фосфора в отходящих газах. В зависимости от рН конденсата вводят фосфоритную пыль циклонов и электрофильтров с Каратауского химзавода, рН гидратированной пробы которой составляет 9-14, в отходящие газы перед их пылеочисткой в циклонах и химчисткой в количестве 900-8500 мг/нм³. Для определения залповых выбросов вредных соединений производят серии (5) опытов по термообработке окатышей (последовательно друг за другом) с использованием отходящих газов из зоны обжига одной из чаш для сушки окатышей в другой чаше с целью возможного накопления в цикле вредных компонентов. При этом производится отбор газов в каждом из пяти опытов этой серии. Суммарное время термообработки пяти опытов переводят расчетно на сутки. За это время определяют количество залповых выбросов (или их отсутствие) и содержание при этом в отходящем газе соединений фтора и серы. Залповые выбросы организовывают за счет повышения влажности и сырых окатышей при постоянных параметрах процесса термообработки окатышей.

П р и м е р 1. После термообработки окатыши имеют прочность 180-220 кг/ок, рН конденсата отходящих газов 5. Вводят добавку (фосфоритная пыль циклонов и электрофильтров) с рН 8,5 в количестве 3000 мг/нм³. Содержание соединений в отходящих газах, следующее, мг/нм³: фтор 10: сера 35; фосфор 10. Залповых выбросов 1, при следующем содержании, мг/нм³: фтор 28; сера 50; фосфор 20.

П р и м е р ы 2-23. Аналогично примеру 1, но при этом рН конденсата 1-7, количество добавки 900-8500 мг/нм³, рН которой 8,5-14. Данные по примерам представлены в таблице.

Таким образом, из таблицы видно, что в предлагаемых пределах: рН конденсата 1-6, рН добавки 9-14, количество добавки 1000-8000 мг/нм³(примеры 2-4, 6-7, 10-11, 14-15, 17-18, 21-22) цель изобретения достигается содержание соединений фтора, серы и фосфора в отходящих газах в сравнении с прототипом снижается соответственно до 7-9, 25-30 и 6-9 мг/нм³, залповых выбросов нет, т.е. нет необходимости в химочистке газов и содержанию шламонакопителей (безотходность технологии).

Вне предлагаемых пределов: при меньших значениях: рН конденсата 0,5 и 2,0 (примеры 20 и 5), рН добавки 8,5 и 11 (примеры 1 и 13), количество добавки 900 и 5500 мг/нм³(примеры 9 и 16) цель не достигается содержание вредных соединений фтора, серы и фосфора повышается соответственно до 10-12,35 и 10-11 мг/нм³, количество залповых выбросов до 1-2, при содержании соединений в них соответственно до 28-40, 50-120 и 18-22 мг/нм³, что превышает ПДК; при больших значениях: рН конденсата 7 и 4 (примеры 8 и 23), рН добавки теоретически не может быть более 14, количество добавки 8500 и 6500 мг/нм³ (примеры 19 и 12) содержание вредных соединений остается на уровне примеров по предлагаемым пределам, соответственно 7-9, 25-30, 6-9 мг/нм³, залповых выбросов нет.

Предлагаемый способ проверяется в промышленных условиях на Каратауском химзаводе.

Формула изобретения

Способ подготовки фосфатного сырья к электровозгонке фосфора, включающий сушку окускованного сырья газами, отходящими со стадии обжига, отвод газов со стадии сушки, обжиг высушенного сырья, обработку отходящих со стадии обжига газов перед их подачей на стадию сушки тонкодисперсным фосфатным материалом с рН пульпы 9 12, взятым в количестве 400 4000 мг/нм³, отличающийся тем, что в отходящий со стадии сушки газ вводят тонкодисперсный фосфатный материал с рН пульпы 9 12 в количестве 1000 6000 мг/нм³ при рН конденсата отходящего газа 6 3 соответственно или при рН конденсата 1 3 вводят тонкодисперсный фосфатный материал с рН пульпы 12 14 в количестве 8000 6000 мг/нм³ соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1