Способ переработки отходовфосфорного производства

 

СОЮЗ COBOTCKHX

Социалистнческ их

Респубинк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (i -786

1 .1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 310579 (21) 2770805/23-26 с присоединением заявки N9 (23) Приоритет

Опубликовано 150381 Ьюллетень Но 10

Дата опубликования описания 1503.81 (я)м к„.з

С 05 В ll/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 631.85 (088.8) (72) Авторы изобретения

С . В . Лаврушов, В. Н. Белов, Д. 3. Серазетдинов, М.Х . Ким, З.X ..Марказен, Ж.К.Шайдарбекова, Ю.Я.Каганович, Ю.Л.Пономарев, Л. П.Шляпинтох, В .М .Кириллов, 3 . К . Николаев а и А.Ф . Гришин

Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической промышленности и Институт химических наук AH Казахской CCP (71) Заявители (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ФОСФОРНОГО

ПРОИЗВОДСТВА

Изобретение относится к способам; переработки отходов химических производств и может быть использовано для переработки фосфорсодержащей пыли и суспензий на гранулированные фосфорно-калийные удобрения.

Известно, что одним иэ отходов производства фосфора является пыль иэ электрофильтров, уловленная из газового потока, выходящего из фосфорной печи, которая удаляется через гидравлический затвор и в виде водной суспензии, получившей название

"котрельное молоко", содержащей элементарный фосфор, растворенные и суспендированные фосфаты направляются в специальные хранилища-шламонакопители или на переработку.

Известен способ обработки водной суспензии пыли, котрельного молока, в псевдоожиженном слое гранулировайных частиц при 200-450 С с полученио ем гранулированных частиц пылевидного продукта (1) .

Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки отходов фосфорного производства, заключающийся в том, что фосфорсодержащую суспензию обрабатывают фосфорной кис.лотой для доведения мольного соотношения катиона исходной суспензии к пятиокиси фосфора до 0,8-2,0, затем суспензию нагрева от до 44-90 С путем барботажа кислородсодержащими топочными газами с последующей сушкой суспензии в псевдоожиженном слое гранулированных частиц при 350-400 С, с получением фосфорно-калийных удобрений,в основном,в цитратнорастворимой форме Pg .

Недостатками данного способа являются многостадийность, низкий выход готового продукта, равный 360 кг/м .ч, низкое содержание водорастворимых фосфатов в готовом продукте — 20-30% от Р О общего.

Цель изобретения — упрощение процесса, повышение выхода готового продукта и увеличение содержания в нем

20 водорастворимой формы Р Ое .

Поставленная цель достигается способом обработки водной суспензии фосфорсодержащей пыли серной кислотой, взятой в количестве 65-100% от стехиометрического на получение гипса с последующей сушкой суспенэии в псевдоожиженном слое при 150-200ОС.

В этом способе обработка котрельного молока фосфорной кислотой пони30 ясает мольное отношение катионов сус812786 пенаин пятиокиси фосфора с R=2,2-2,8 до R 0,9-2 и способствует гидролиэу н переводу в растворимое состояние фосфатов кальция и калия. последующая переработка суспензии в псевдоожижениом слое при 350-400ОС ведет к ,образованию смешанных пиро- и триме-.

5 тафосфатов кальция-калия, основная форма усвояемости которых — цитратная.

Обработка же котрельного молока серной кислотой приводит к связыванию катионов кальция в гипс и выводу ионов кальция иэ процесса, а также к образованию и переводу в растворенное состояние кислых фосфатов калия и оставшегося кальция. При норме серной кислоты, рассчитанной по стехиометрии на связывание всего кальция котрельного молока в гипс, т.е.

1008, полученные при переработке в кипящем слоем при 150-200 С фосфаты представляют в основном водораство- 20 римые полифосфаты калия. При норме кислоты, рассчитанной на образование гипса и монокальцийфосфата, т.е.

653 от стехиометрии, продукты переработки при 150-200 С представлены в виде водорастворимых полифосфатов калия и смешанных пирофосфатов калиякальция, частично водорастворимых и практически полностью цитратнорастворимых. Повышение водорастворимости фосфатов способствует также снижению температуры процесса в кипящем слое.

Обработка котрельного молока серной кислотой разрушает шламовую структуру, экранирующую элементарный фосфор, и тем самым обеспечиваются необходимые условия для 100% окисления элементарного фосфора в псевдоожиженном слое граиулированных частиц при 150200 С беэ предварительной обработки о кислородсодержащими топочными газами. 40

Проведение процесса в псевдоожиженном слое гранулнрованных частиц при

150-200 С повышает по сравнению с известным способом термический КЛД, производительность процесса, подавля- 45 ет пылеунос продукта иэ кипящего слоя. Средний размер получаемых гранул составляет 1,9-2,4 мм, прочность гранул давлением раздавливания 5080 кг/см2, гранулы не слеживаются, ие комкуются. Содержание РО водорастворимого составляет 60-95%,цитратнорастворимаго 98% от Р20 общего, К О 9-12%. Суммарное содержание питательных веществ в получаемых фосфорно- калийных удобрениях 32-38%.

Пример 1. Водную суспенэию фосфорсодержащей пыли, котрельное молокоу с содержанием Р.г. 1%. твердой фазы по сухому остатку 30% состава сухого остатка К, О 13%, СаО 10,5%, ф)

РеОв 28% обрабатйвают концентрированной серной кислотой, взятой в стехиометрическом количестве на связывание всего кальция в гипс, т.е. 100%. По-! лученную суспенэию подают в всевдоожиженный слой гранулированных частиц при 150 С, где протекают процесо сы испарения влаги, окисления элементарного фосфора, дегидратации и полимеризации кислых фосфатов, гранулообразования с получением готового продукт, в основном,поли осфата калия, в гранулированном виде со средним размером гранул 2,4 мм. Процесс характеризуется следующими показателями: термический КПД 74% интенсивность по испаренной влаге 2300 кг/м2.ч, выход по гранулированному продукту

980 кг/м -ч, пылеунос продукта из а слоя 0,5Ъ. Полученный гранулированный продукт содержит 95% P О в водорастворимой форме и 98% в цитратно2 растворимой от P О общего суммар2.

1 ное содержание питательных веществ

34,1%, (йгР:К = 0:23,2:10,9) °

Н р и м е р 2. Котрельное молоко состава, аналогичного примеру 1 обраl батывают серной кислотой в количестве 65% от стехиометрии и сушат при о

200 С . Полученный готовый продукт, полифосфаты калия и смешанные пирофосфаты калия-кальция со средним размером гранул 1,9 мм, содержит 60%

Р О> в водорастворимой форме и 96% цитратнорастворимой от Р 0 общего.

Содержание питательных веществ 35,5% (йгР:К = 0:24г11,5). Процесс характеризуется следующими показателямиг термический КПД 66,7%, интенсивность по испаренной влаге 1980 кг/м2.ч, выход по гранулированному продукту

850 кг/м -ч, пылеунос продукта иэ

2 слоя 1% .

Пример 3. Котрельное молоко состава, аналогичного примеру 1 обраФ батывают серной кислотой в количестве

80% от стехиометрии и сушат при 170 С.

Полученный готовый продукт, полифосфаты калия и смешанные пирофосфаты калия-кальция со средним размером гранул 2,2 мм содержит 80% P О

5 в водорастворимой форме и 97В в цитратнорастворимой от Р О общего. Суммарное содержание питательных веществ

34,9% (N:Ð:K = Ог23,6г11,3). Процесс характеризуется следующими показателями: термический КПД 70,8%, интенсивность по испаренной влаге 2160 2 кг/м ч, выход по гранулированному продукту 920 кг/м .ч, пылеунос продукта из слоя 0,8%.

Полученные данные сведены в таблицу. В ней также (4,5) показаны результаты осуществления способа вне предлагаемых пределов и данные по известному способу.

812786

Известный способ

Предлагаеьый способ

1 2 3

Обработка котрельного молока кислотой

Фосфорная Серная Серная Серная Серная Серная

Количество 100% кислоты, подаваемой на обработку, кг/т продукта

276

% Н ЯО от стехиометрии образование гипса

Предварительная обработка суспензии до сушки КС

Температу- Не тре- Не тре- Пе тре- Не тре- Не трера 80 С, буется буется буется эуется -бузтся продолжительность

1 ч

Сушка суспензии в КС, темпуратура сушки, С

400

120

Содержание Р О, усвояемого от

Р 05 общего %

98 96 97

Содержание Р О водорастворимого от P О общего,%

95 60 80

Термический КПД процесса,%

74 6 7 70,8

Интенсивность процесса, кг/м2 ч, по испаренной влаге 960

2300 1980 2160

960 по гранулированному продукту

360

Пылеунос продукта из KC,%

0,5

0,8

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет исключить предварительный нагрев котрельного молока до 44-90оС, увеличить выход готового продукта в 2,7 раза, а терми ческий КПД в 2 раза, практически лик,видировать пылеунос готового продукта из кипящего слоя и получить гранулированные PK-удобрения с содержанием водорастворимых фосфатов 60-95%, что в 3-5 раз выше, чем в известном способе. При уменьшении расхода сер- ной кислоты (4) ниже 65% от стехио1ЗЗ,трического снижается содержание

Р 05 $ ñâîÿåìoão в готовом продукте, а также содержание в ием водорастворимых фосфатов. Повымение расхода серной кислоты выше 100% от стехиометрического (5) приводит к увеличению среднего размера гранул, сепарации по высоте кипящего слоя и к агломерации гранул на уровне гаэораспределительной решетки. Повыаение тем55

Формула изобретения

Способ переработки отходов фосфорного производства, включающий кислотную обработку водной суспенэии фосфор40 содержащей пыли и последующую сушку суспензии в псевдоожиженном слое граиулированных частиц с получением фосфорно-калийных удобрений, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью ф5 упрощения процесса, повышения выхода

Условия проведения и показатели процесса

155 107 126 69 180

100 65 80 40 120

150 200 170 400

980 850 920 400 пературы псевдоожиженного слоя выше

45 200 С (4) снижает выход готового проо дукта, увеличивает пылеунос продукта и снижает содержание водорастворимых фосфатов. При снижении температуры ниже 150аС (5) дегидратация кислых

50 фосфатов протекает не полностью, что приводит к укрупнению размеров гранул и слипаемости слоя — процесс не идет, 812786

Составитель Т.Докшина

Редактор М.Дылын Техред Н.Граб Корректор О.Билак. Заказ 686/29 Тираж 445 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 готового продукта и увеличения содержания в нем водорастворимой формы фосфатов, вОдную суспензию обрабатывают серной кислотой, взятой в количестве 65-100% от стехиометрического на получение гипса, и сушку ведут при 150-200ОС.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3717451, кл. С 05 В 17/02, 20.02.73 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 624514, кл. С 05 В 11/10, 16,05.78 (прототип) .