Способ переработки сырья, содержащего сульфат кальция

 

Союз Советскнк

Социалнстическнк

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕИЬСТВУ ()891557 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 0605.80 (21) 2925156/23-26 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 23.12,81.Бюллетень ЙЯ 47

Дата опубликования описания 2312.81 (51) м. кл.з . С 01 В 17/50

С 04 В 1/04

С 01 F 11/18

Государствеммым конмтет

СССР по делан мзо6ретеммм м открытм м (53)УДК 661 248 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. Г. Костыльков, В. Ф. Карпов, Г. В.урсина и В. Н. Носов (71) Заявитель

Научно-производственное объединение "Техэнергохимпром" (54 ) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ, СОДЕРЖЩЕГО СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ

Изобретение относится к способам переработки отходов производств, содержащих сульфат кальция, и может быть использовано для получения извести и карбоната кальция.

Известен способ переработки сырья, содержащего сульфат кальция, путем его восстановительного разложения, причем более 90Ъ перерабатываемого сырья состоит иэ частиц диаметром

2, 5-5 мкм (1) .

Однако этот способ не исключает появление в твердых продуктах реакции сульфида кальция, что делает невозможным их использование. 15

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ пере" работки гипса путем термического разложения измельченного сырья при 1180- 20

1232 С в среде восстановительного газа с получением извести и сернистого газа, причем весовое соотношение .восстановительного газа к сульфату кальция равно 1:1 = 2:1, а размер 25 частиц исходного сырья равен 1,3

5 мм (23.

Недостатком известного способа являются большие энергоэатраты, обусловленные высокой температурой про- 30 цесса обработки сырья, а также невозможность получения извести и серной кислоты из сульфатного сырья, содержащего примеси, которые образуют в процессе разложения легкоплавкие соединения. Эти соединения плавятся при температуре ниже 1000 С и оплавляют частицы сырья, в результате чего интенсивность процесса снижается в

2 — 3 раза.

Цель изобретения — обеспечение возможности переработки сырья, содержащего легкоплавкие соединения, и снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что согласно. способу переработки сырья, содержащего сульфат кальция, включающему термообработку предварительно измельченного исходного сырья в среде восстановительного гаэа с получением сернистого ангидрида и соединений кальция, термообработку исходного сырья осуществляют при 400800 С и весовом соотношении восстановительного газа к сульфату 1:(3070) в течение 5-120 с с последующим разложением образующегося при этом сульфита кальция, причем исходное сырье берут с размером частиц 5

200 мкм.

891557

С целью получения высокоактивной извести с содержанием окиси кальция выше 953 сульфит кальция разлагают при 910 — 1100ьС, а с целью получения активного карбоната кальция сульфит кальция разлагают в присутствии двуокиси углерода при 600 — 900 C.

Целесообразность проведения термообработки сырья в диапазоне 400

800 С подтверждается данными табл. 1.

Весовое соотношение восстановительного газа к сульфату кальция определяется в зависимости от используемого восстановителя: для чистого водорода это соотношение равно 1:70, а для окиси углерода — 1:4 промежуточные значения относятся к смеси газовых восстановителей H +CO в различных пропорциях.

В табл. 2 показано влияние на процесс размеров частиц сырья, подаваемого на термообработку.

Таким образом, из соображений снижения пылеуноса из реактора и обеспечения высокого содержания СаСО в продукте целесообразно, чтобы размер частиц сырья, подаваемого на термообработку, был 5-200 мкм.

В табл. 3 показано влияние времени проведения реакции при 750оС, размерах частиц сырья 2-50 мкм и при соотношении восстановительного газа к сульфату кальция, равном 1:45.

Иэ данных табл. 3 видно, что оптимальное время термообработки сырья составляет 5-120 с.

Для получения извести с концентрацией окиси кальция выше 95Ъ с применением топочных газов s качестве восстановительного газа, нижний температурный предел стадии разложения сульфита кальция должен быть равен

910 С, т.е. выше температуры 907 С, когда упругость диссоциации карбоната кальция по реакции (1) превышает ,1 атм.

СаСО = СаО + СОь (1)

При температуре ниже 910 С в присутствии СО происходит обратная реакция

Сао + Соь = CaCO (2), что приводит к снижению выхода извести и ее активности °

Разложение сульфита кальция при температуре выше 1100ьС приводит к оплавлению примесей, которые присут» ствуют в исходном сырье. Оплавленные примеси капсулируют частицы сульфата кальция, препятствуя диффузии SO в газовый поток» в результате чего выход СаО падает и не превышает 75%.

В табл. 4 представлены данные, отражающие зависимость выхода СаО от температуры стадии разложения сульфита кальция.

Для получения активного карбоната кальция сульфит разлагают в присутствии двуОкиси углерода при б00-900 С. ь

При темпетаруре ниже 600ьC разложеd0 слоя, где в качестве топлива используют природный газ, сжигаемый при

810ьС, 480 кг карбоната кальция и

42 кг окиси кальция направляют в теп.лообменник, где они охлаждаются воэдухом, подаваемым на горение топлива. ние сульфита практически не имеет места, а при температуре выше 900 С не происходит образования карбоната кальция.

Способ осуществляют следующим обРазом.

Сырье, содержащее сульфат кальция, предварительно сушат в диспергиров анном состоянии. Высушенное диспергированное сырье с размером частиц 5

200 мкм подают в реактор кипящего слоя, где осуществляют его термическое разложение при 400-800 С при соотношении восстановительного газа к сульфату кальция 1:(30-70) в течение

5-120 сек с образованием сульфита кальция. Полученный сульфит кальция газовым потоком через пылеочистительные циклоны подают во второй реактор кипящего слоя с решеткой, состоящей иэ колпачков с тангенциальными свер2Q лениями, где его разлагают при 910

1100 С, если ставится цель получения высокоактивной изьести, или же при б00-900ОС в присутствии двуокиси углерода, если ставится цель получения

2 активного карбоната кальция.

Из реактора готовый продукт поступает в холодильник. Сернистый газ направляют на очистку от пыли, после чего он поступает в контактные аппараты на окисление до серного ангидрида, который направляют на получение серной кислоты.

Пример 1. 1000 кг сырья, содержащего сульфат кальция, фракционного состава 5-100 мкм нагревают до 400ОС в потоЪе газов, содержащих водород, при весовом соотношении восстановительного газа (СО + Н ) к сульфату кальция, равном 1:30, в течение 30 с. Полученный сульфит каль40 ция осаждают в количестве 882 кг и направляют на разложение в реактор с кипящим слоем, который обогревается топочными газами с температурой

1000 Ñ. Продукт реакции СаО направляют в теплообменник, где он отдает тепло воздуху, подаваемому на горение топлива. Иэ теплообменника 285 кг

СаО с температурой 50ьС поступает на затарку или силоса, а 320 кг двуокиси серы направляют в контактные аппараты для получения серной кислоты.

Пример 2. 1000 кг отходов производства фосфорной кислоты - фосфогипса с размерами частиц 5-200 мкм нагревают до 700ьС в потоке топочных газов при соотношении восстановителя (СО + Н ) к сульфату кальция 1:48.

Время нагрева составляет 15 с. Полученный сульфит кальция в количестве

850 кг подают в реактор кипящего

891557

Таблица 1

Температура, С

300 400 600 800 900

Содержание CaC0>, % 10 65 78 99,5 0,5

120 60 . 35 20 1

Время 3 авершения реакции, с

Т а б л и ц а 2

Размеры частиц сырья, мкм

50 250 300

1 5

Содержание СаСО в продукте, %

100 100 100 96 50

Пылеунос из реактора, %

0 5

98 96 32 2

Таблица 3

2 5

50 120 180

Время, с

Выход Ca SO, %

Знергозатраты, кг у.т./кг 0,1 0,11 0,13 0,18 0,21

CaS 0>

Охлажденные продукты направляют на затарку. 324 кг двуокиси серы направЛяют в цех серной кислоты.

Пример 3. Отход производства плавиковой кислоты — фторогипс с размером частиц 80 мкм в количестве

1000 кг нагревают в эрлифте в течение 120 с потоком газов с температурой 800оС, полученных от пропускания топочных газов через уголь, предварительно нагретый до 800 С. Весовое соотношение восстановительного газа к сульфату кальция составляет 1:70. . Полученный сульфит кальция осаждают и направляют в реактор, описанный в примере 2. В качестве окислителя топлива используют воздух, обогащенный кислородом на 28%. Температура в реакторе равна 900 C. Время пребывания сульфита кальция в реакторе составляет 25 с. 830 кг карбоната кальция с температурой 900 С поступает в холодильник и затем на затарку.

544 кг сернистого ангидрида направляют в цех для производства серной кислоты.

® Предлагаемый способ позволяет снйзить энергозатраты до 0,1-0,12 кгу.т/ кг СаО за счет снижения температуры процесса, а кроме того, дает воэмож.ность получать высококачественную известь с содержанием СаО 95% и вы15 ше.

21 85 98 99 99,5

891557

Т а б л и ц а 4

Температура, С

800 900 1000 1100 1200

Выход СаО, В

0,5 87

99 100

Энергозатраты, кг у. т. /кг

СаО

Формула изобретения

Составитель Л.Темирова редактор Т.Киселева Техред А.Савка

Ко екто М Пожо рр р

Эакаэ 11126/28 Тирам 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ переработки сырья, содержащего сульфат кальция, включающий термообработку предварительно измельченного исходного сырья в среде восстановительного газа с получением сернистого ангидрида и соединения кальция, отличающийся теу, что, с целью обеспечения возможности переработки сырья, содержащего легкоплавкие соединения, и снижения энергозатрат, термообработку исходного сырья осуществляют при 400-800 С и весовом соотношении восстановительного газа к сульфату 1:(30-70) в течение 5-120 с с последующим разложением образующегося при этом сульфита кальция.

0,1 0,12 0,15 0,21 О, 35

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что исходное сырье берут с размером частиц 5-200 мкм.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения высокоактивной извести с содержанием свободной окиси кальция выше 95%, сульфит кальция р<.злагают при 910-1100 С.

4. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения активного кЬрбоната кальция, сульфит кальция разлагают в присутствии двуокиси углерода при 600-900ОС.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

М 1346659, кл. С 1 А, опублик. 1974.

2. Патент США 9 3087790, кл. 23-186, опублик. 1963.