Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 3 (1044950), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Для дегидратации фосфогипса используют также два приема: по первому — влажный фосфогипс из фильтров поступает в печь, где непосредственно контактирует с горячими обжиговыми газами, далее частично дегидратированный фосфогипс дегидратируется в р-полугидрат в кальцинационной печи в псевдоожиженном слое. Продукт охлаждают воздухом, поступающим на сжигание топлива. По другому методу дегидратация осуществляется в специальном одно- ступенчатом кальцинаторе при непосредственном сжигании и контактировании обжиговых газов с фосфогипсом, что позволяет достичь более высокой степени использования тепла. Часть 7111. Технологические решения по утилизации твердых отходов ляторов кристаллизации не обязатель- но, так как тот жс эффект достигается за счет примесей, содержащихся в самом фосфогипсе. Принципиальная схема установки получения а-полугидрата из фосфогипса Алмалыкского химзавода приведена на рис.
3.10 Для улучшения качества вяжущего процесс гидротермальной обработки фосфогипса можно проводить в щелочной среде.. При этом водорастворимые примеси Р,О, и Р переходят в труднорастворимые соединения. Рис. 3.10. Схема установки по переработке гипсовых отходов: 1 — смеситель; 2 — накопительная емкость; 3 — расходная емкость; 4 — автоклав; 5 — сборник фильтрата; б — теплообмепник; 7 — ленточный вакуум-фильтр„8 — топка; р — сушильный барабан; !Π— бункер готового продукта; 11 — циклон 189 В соответствии с процессом фирмы Сс1Е СЫгп1с/А(г 1пбоз1пе Фосфогипс очищают путем репульпации, отсеивания крупных частиц (кварц, непрореагировавшая руда) на ситах с последующим отделением растворимых примесей и органических частиц в гидроциклонах. Затем процесс репульпации и очистки повторяется в гидроциклонах. Дегидратация проводится в трех воздушных дегидраторах. Фосфогипс распределяется в воздушном потоке, поступает в верх колонны, а затем улавливается в циклонах.
При этом получают ~3-полугидрат. Основным недостатком схемы является ее громоздкость. Из других разрабатываемых процессов утилизации Фосфогипса для производства вяжущих следует отметить процесс СЕКРНОЯ, 1С1 (р-полутидрат), Еепйгег Со~у. оГ 1пйа 9-полугидрат), АИ1ед СЬепт1са1 (нейтрализация аммиаком), МАЯМ. В нашей стране разработаны отечественные схемы производства вяжущих веществ из фосфогипса. Эти процессы основаны на гидротермальной обработке фосфогипса при ж: т = 1, рН = 1,5 или 4,5 с последующим от- делением кристаллов полугидрата на вакуум-Фильтрах, сушкой и размолом готового продукта. Однако, как показали результаты испытаний вяжущего, необходима предварительная отмывка фосфогипса от соединений Фтора — и Р,О,, Образцы, полученные без отмйвки, обладали значительно меньшей прочностью при изгибе и сжатии.
Для получения кристаллов СаБО4 0,5Н,О определенной формы в пульпу вводят регуляторы кристаллизации (сульфонол НП-З, растворимые неорганические соединения). Для Фосфогипса, полученного из Фосфоритов Каратау, введение регу- Глава 3. Утилизация твердых отходов химической иромышлеииости Освоение отечественной промышпенностью производства гипсовых вяжущих является одним из возможных путей решения проблемы утилизации фосфогипса.
Так, для обеспечения в 80-х годах ежегодной потребности в гипсовых вяжущих за счет фосфогипса вместо природного гипсового камня необходимо перерабогать 13 — 14 млн. т/год Фосфогипса. Другим наиболее рациональным способом утилизации Фосфогипса является регенерация из него серы в виде серной кислоты с попутным получением портланд-цемента. Для получения сернистого газа, пригодного для переработки в серную кислоту, высушенный фосфогипс смешивают с глиной, песком и коксом и обжигают при 1200 — 1400 С.
При этом протекают следующие реакции: СаБО, + 2С вЂ” > СаБ + 2СО„ СаБ + ЗСаБО, -» 4СаО + 4БО,. Схематично процесс может быть описан суммарной реакциеи: 2СаБО, + С вЂ” » 2СаО + 2БО, + СО,. Наличие в шихте песка и глины интенсифицирует термическое превращение сульфата кальция. Реакция образования цементного клинкера происходит при температуре 1400 — 1450 С в печи. Для полного восстановления сульфата кальция применяют небольшой избыток углерода, компенсирующий его расход на побочные реакции. Обычно избыток углерода не превышает 20— 30 % от стехиометрического количества, а содержание кислорода в обжиговом газе не должно превышать 0,5 — О,б % (объемн.).
Получение серной кислоты и цемента из фосфогипса осложняется 190 присутствием в нем таких примесей, как Р,О, и Р. Например, при наличии в фосфогипсе 1 масс. % Р,О, содержание основного компонента цемента (дикальцийсиликата) снижается на 10% Присутствующий в фосфогипсе Фтор при обжиге переходит в газовую фазу и является каталитическим ядом при окислении БО, в БО, на катализаторе. Содержание Р,О, и Р в фосфогипсе не должно превышать 0,5 и 0,15 % соответственно, поэтому использование для этих целей природного гипса является предпочтительным. В настоящее время в мире работает несколько заводов по производству серной кислоты и цемента, использующих в качестве сырья либо природный гипс, либо фосфогипс (Австрия, ФРГ, Польша, ЮЛР).
Схема установки процесса получения серной кислоты и цемента Фирмы «ОБ% — Кшрр» представлена на рис. 3.11. Безводный фосфогипс смешивают с высушенными и размолотыми песком, глиной и золой и в виде шихты направляют во вращающуюся печь. Печь обогревается газами, полученными от сжигания газообразного или жидкого топлива, в котором содержание серы лимитировано. Здесь при температуре около !400 С происходит образование клинкера.
Отходящий газ поступает в теплообменник, усовершенствованный фирмой «Кгврр» (рис. 3.12), позволяющий экономить 15 — 20% тепла по сравнению с обычными теплообменниками, используемыми в цементной промышленности. Горячие отходящие газы, содержащие 8 — 10% БЮ,, соприкасаются с поступающей на восстановление шихтой. При этом они охлаждаются и поступают на очистку от пыли, Часть 17П.
Технологические решения по утилизации твердых отходов Рис. 3.11. Схема получения серной кислоты и цемента из Фосфогипса по методу фирмы «08% — Кгцрр»: 1 — сушилка; 2, 4 — бункеры компонентов шихты; 3, 8 — мельницы; 5 — смеситсль; б— циклоны; 7 — обжиговая печь с теплообмснником; У вЂ” промывная башня; 10 — элсктрофильтр; П вЂ” сушильная башня; 12 — контактный аппарат; 13 — абсорбср дного я очные огы тумана Н,БО,; далее смешиваются с воздухом перед сушильной башней и подаются в отделение серной кислоты, работающее по методу двойного контактирования.
Содержание БО, в Рис. 3.12. Противоточный тсплообменник фирмы «Кгцрр»: 1-1à — камеры," 1 — циклоны с запасом сырья газе б — 7 объемн. %. Степень превращения 80, в БОз 99,5 %„концентрация получаемой Н,$04 94 — 98%, содержание пыли в газе 0,005 масс. %. Ниже приведен состав сырья и клинкера Глава 3.
Утилизация твердых отходов химической промышленности Таблица 3.2 Расходные коэффициенты на получение 1 т серной кислоты н 1 т портланд-цемента по способу СЬеппе Ь1пг Аб (в кг/т) Компонент Ангид ит Фос гипс игид ат Ангид ит или дигид ат 1550 2430 Коксовая мелочь Глина. зола или сланцы 95 95 !40 !40 140 Песок 80 80 Оксид железа Тепло, ГДж Эле оэнс гия. кВтч Ю,о б,4 7,8 250 250 250 Вода 192 (в масс.
%), а в табл. 3.2 — расходные нормы по сырью и энергии. Компоненты Сырье Клинкер СаО 30,45 63,19 ЯОг 9,33 19,35 Жг03 2,80 5,81 г 3 0,93 1,94 М80 0,32 0,66 . з 42,86 . 2,00 Р 0,15 0,30 Р,О, 0,50 !,О С 4,50 0 5,26 0 Основным недостатком процесса является его высокая энергоемкость, а также более низкое содержание БО, в обжиговом газе по сравнению с газом, получаемым при сжигании серы или колчедана.
Капитальные затраты на строительство такого завода в 5 раз, а потребление энергии в 2 раза выше, чем на строительство такого Полученный сероводород можно полностью окислить НгБ4+ 1,50, = БОг+ НгО и образующийся печной газ переработать в серную кислоту методом мокрого катализа. Технология переработки фосфогипса в известь и серную кислоту разработана в НИУИФ. же завода, работающего на сере. Очевидно„будущее процесса будет зависеть от цен на серу и от ужесточения стандартов и нормативов, касающихся условий складирования и хранения фосфогипса. Производство серной кислоты а извести.
Большой интерес вызывает возможность переработки фосфогипса в элементарную серу и известь. Для этого сульфат кальция восстанавливают коксом или продуктами конверсии природного газа: СаБО, + 2С = СаБ + 2СО„ СаБО, + 4СО = СаБ + 4СО„ СаБО, + 4Н, = СаБ + 4Н,О. Далее сульфид кальция обрабатывают водой, а полученную суспензию — диоксидом углерода: СаБ + Н,О + СО, = Н,Б + СаСО,. Процесс термохимического разложения фосфогипса осуществляется во вращающихся печах либо в печах КС. В печах КС при температуре 1165 — 1170 'С, коэффициенте избытка воздуха 0,73 и скорости псевдоожижения 3,8 м/с достигается степень разложения гранулированного фосфогипса 95 — 96,8%. При этом кон- Часть ЛП. Технологические решения по утилизации твердьп отходов центрация БО, в газе составляет 4,6— 5 объемн.
%, содержание активного оксида кальция в фосфоизвести бб— 68%, сульфида кальция — 0,29— 0,58 % При работе с порошкообразным фосфогипсом показатели процесса улучшаются. Так, содержание СаО активного в фосфоизвести увеличивается до 76 масс. %, а концентрация БО, в газе — до 7 объемн. % Распределение фтора в процессе происходит следующим образом (в %): в фосфоизвести — 40 — 50; в пыли— 48 — 55, в газе — 2 — 5, Палучекие сульфата аммокия. Процесс заключается во взаимодействии предварительно приготовленного раствора карбоната аммония с суспензией фосфогипса: СаБО, + (ХН,),СО, = = (ХН,),Б04+ СаСО,. Процесс можно осуществлять при атмосферном и повышенном давлении.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
