Способ термообработки фосфоритных окатышей

 

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при подготовке фосфатного сырья к переработке его на фосфор. Способ заключается в сушке окатышей газообразным теплоносителем при 220-280 С, подъеме температуры до температуры обжига с выдержкой при 800-900 С в течение 5-6 мин и при 900-1000 С в течение 9-10мин. 1 табл.

Изобретение относится к термической подготовке фосфатного сырья для электротермической переработки на желтый фосфор и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ получения окатышей из фосфатного сырья, в котором сушку окатышей осуществляют теплоносителем (продукты сгорания природного газа) при 200-400^оС, затем окатыши проходят стадии подогрева до температуры обжига с выдержкой при 530-570^оС в течение 5-8 мин и при 830-870^оС в течение 20-25 мин.

Недостатками этого способа являются высокая концентрация соединений фтора в отходящих газах 65-78 мг/нм³, а также сравнительно низкая прочность окатышей нижних горизонтов слоя и, следовательно, повышенный выход мелочи.

Целью изобретения является снижение содержания соединений фтора в газах со стадии обжига.

Поставленная цель достигается увеличением времени выдержки окатышей в зоне температур 800-900^оС до 5-6 мин и уменьшением времени выдержки в зоне 900-1100^оС до 9-10 мин. При этом, начиная с температуры 835-890^оС, происходит перекристаллизация и при 1130^оС из расплава кристаллизуется тройное соединение куспидин 3СаО СаF₂ 2SiO₂ или Ca₄Si₂O₇F₂. Остаточная флага, сосуществующая с тонкодисперсным фосфатным веществом, благоприятствует образованию куспидина. При 800-850^оС в шлифах наблюдаются лишь единичные зерна, а при 1025-1150^оС уже 4-8% площади шлифа занимают розоватые копьевидные кристаллы куспидина. При этом фтор связывается в прочное, не разрушающееся при термообработке соединение (куспидин плавится при 1410^оС; для разложения при 800-900^оС необходимо длительное нагревание) и, следовательно, содержание газообразного фтора уменьшается. Кроме того, образовавшиеся кристаллы куспидина способствуют образованию упорядоченного каркаса, упрочняющего окатыши, в результате чего возрастает и выход годного продукта.

В результате исследований определено оптимальное время пребывания окатышей в зоне температур 800-900 и 900-1100^оС, которого достаточно для перекристаллизации и образования куспидина, соответственно 5-6 и 9-10 мин. При меньшем времени пребывания окатышей в этих зонах температур, например 4 и 8 мин, продолжительный эффект не достигается, а при большем времени, например 7 и 11 мин, положительный эффект не увеличивается, но часть образовавшегося куспидина разлагается с выделением соединений фтора в газовую фазу и, кроме того, снижается производительность обжиговой машины.

Способ проверен на укрупненной лабораторной установке и поясняется следующими примерами.

П р и м е р 1. Сырые окатыши в количестве 35 кг загружают на слой постели из обожженных окатышей (8 кг) в обжиговую чашу и проводят термообработку по следующему режиму: сушка 15 мин при температуре теплоносителя 220-280^оС, подогрев с подъемом температуры до 1000^оС, обжиг с доведением температуры до 1200^оС и выдержкой при этой температуре и затем охлаждение атмосферным воздухом. Время пребывания окатышей при 800-900 и 900-1100^оС - 5 и 9 мин.

При достижении температуры теплоносителя 1000^оС (окончание стадии подогрева) начинают отбор проб отходящего газа для определения содержания соединений фтора. Отбор и анализ проб газа проводят по общепринятым методикам с использованием потенциометрического способа определения содержания фтора с помощью фторид-селективного электрода. После завершения охлаждения отбирают пробу обожженных окатышей для определения их прочности и определяют выход годного продукта. В данном примере содержание соединений фтора в отходящих газах 23,1 мг/нм³, прочность окатышей на сжатие 210-250 кг/ок, а выход годного продукта 95,4% .

П р и м е р ы 2 - 4. Испытания проводят так же, как в примере 1, но время пребывания окатышей в зоне температур 800-900^оС - 4,6 и 7 мин соответственно, а в зоне 900-1100^оС - 9 мин во всех примерах. При этом прочность обожженных окатышей на сжатие 180-220, 210-250 и 210-250 кг/ок, выход годного продукта 91,1; 95,7 и 95,6% , а содержание соединений фтора в отходящих газах 61,2; 23.5 и 23,4 мг/нм³.

П р и м е р ы 5-7. Испытания проводят так же, как в примере 1, но время пребывания окатышей в зоне температур 800-900^оС - 5 мин во всех примерах и в зоне температур 900-1100^оС, 10 и 11 мин соответственно. При этом прочность обожженных окатышей на сжатие 170-220 кг/ок в примере 5, 210-250 кг/ок в примерах 6 и 7, выход годного продукта 95,7% в примерах 5-6 и 95,6 в примере 7, содержание соединений фтора в отходящих газах 23,4 мг/нм³ в примерах 5 и 6 и 47,9 мг/нм³ в примере 7.

Данные по примерам сведены в таблицу.

Как видно из данных таблицы, увеличение времени пребывания окатышей в зоне температур 800-900^оС до 5-6 мин и снижение времени пребывания в зоне 900-1100^оС до 9-10 мин позволяет повысить прочность и выход годного продукта, снизить содержание соединений фтора в отходящих газах в 2,5-3 раза по сравнению с прототипом (примеры 1,3 и 6). В то же время меньшее пребывание окатышей в зоне температур 800-900^оС не дает возможности существенно снизить содержание соединений фтора в отходящих газах (пример 2). Большее же время пребывания окатышей в этой зоне не увеличивает положительного эффекта (пример 4) и нецелесообразно в связи со снижением производительности обжиговой машины. Увеличение времени пребывания окатышей в зоне температур 900-1100^оС увеличивает количество разложившегося куспидина, т. е. возрастает содержание соединений фтора в отходящих газах (пример 7). Снижение времени пребывания окатышей в этой зоне температур отрицательно сказывается на прочности окатышей, они недообожжены, особенно в нижних горизонтах слоя, и средняя прочность понижается.

Способ проверен на укрупненной лабораторной установке и планируется к внедрению на Каратауском химзаводе.

Ожидаемый экономический эффект для 1 очереди Каратауского химзавода (производительность по проекту 2,1 млн т окатышей в год) составляет 2287 тыс. руб. /г (в ценах 1990 г. ). (56) Авторское свидетельство СССР N 952730, кл. С 01 В 25/01, 1980.

Формула изобретения

СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ФОСФОРИТНЫХ ОКАТЫШЕЙ, включающий их сушку газообразным теплоносителем при 220 - 280^oС, нагрев до температуры обжига с выдержкой при промежуточной температуре, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания фтора в отходящих со стадии обжига газах, выдержку ведут при 800 - 900^oС в течение 5 - 6 мин и при 900 - 1000^oС в течение 9 - 10 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1