Способ переработки отхода фосфорного производства на удобрения

Способ переработки отхода фосфорного производства на удобрения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам переработки отходов химических производств ,в частности, к утилизации водной суспензии коттрельной пыли на удобрения, содержащие фосфор и калий. Цель изобретения - повышение содержания водорастворимой формы P<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">5</SB> в удобрении и степени его обесфторирования при одновременном снижении расхода серной кислоты. Способ заключается в том, что водную суспензию коттрельной пыли обрабатывают серной кислотой в присутствии феррофосфора при соотношении сухого остатка суспензии, серной кислоты и феррофосфора 100:(12-15):(5-6). При этом полученную пульпу сушат газом, содержащим 0,9-1,5 г/нм<SP POS="POST">3</SP> сернистого ангидрида с температурой 80-120°С. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИХ (pe 4 С 05 В 11/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П<НТ СССР (21) 4305440/31-26 (22) 21. 07.87 (46) 23.07.89. Бюл. № 27 (71) Казахский государственный университет им. С.М. Кирова и Волжский филиал Ленинградского государственного научно-исследовательского и проектного института основной химической промьппленности (72) У.Ж. Джусипбеков, Г.В. Мигутин, M.P. Барлыбаев, M.М. Раимжанова, Л.С. Гребенникова и Н.Д. Афанасьев (53) 631.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 812786, кл. С 05 В 11/10, 1979. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДА ФОСФОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА УДОБРЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам

Изобретение относится к способам переработки отходов химических производств, в частности к утилизации водной суспензии коттрельной пыли на удобрения, содержащие фосфор и калий.

Цель изобретения — повышение содержания в полученном удобрении водорастворимой формы Р20 и степени его обесфторивания при одновременном снижении расхода серной кислоты.

Пример. 385 мл водной суспензии коттрельной пыли смешивают с

5 мас.ч. феррофосфора и обрабатывают

13 г H

1,2 г/нмэ с температурой 80-120 С.

„„SU„„1495331 А 1 переработки отходов химических про— изводств, в частности к утилизации водной суспензии коттрельной пыли на удобрения, содержащие фосфор и калий. Цель изобретения — повышение содержания водорастворимой формы РгО в удобрении и степени его обесфторирования при одновременном снижении расхода серной кислоты. Способ заключа— ется в том, что водную суслензию коттрельной пыли обрабатывают серной кислотой в присутствии феррофосфора при соотношении сухого остатка суспензии, серной кислоты и феррофосфо.ра 100:(12-15):(5-6). При этом полученную пульпу сушат газом, содержащим 0,9- 1,5 г/нм сернистого ангидрида с температурой 80-120 С.

1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Грануляцию проводят в псевдоожиженом слое гранулированных частиц при .150-200 С.

Используют коттрельное молоко, твердый остаток которого имеет следующий состав,%: Р О . 19,57; Р О

0 88, Р 0 41, СаО 10 6; IgO 1,1;

Кго 10,53 Наго 2,76, Регат 0,42 н.о. 24,1; жидкая фаза 29, 72. Плотность коттрельного молока 1,2 r/см, а рН 12.

Кроме того, применяют феррофос-фор следующего состава, %, Fe 69-71, SiO2 2,5-3,1, МпО 6,8-7,1; V 0,60,8;РгОз остальное.

Полученный продукт, содержит, %:

Р20 23,1; К20 9,6; РегОз 2,4, при

149533

2SO< + 0 2SO>

БО, + Н О вЂ” НгБО

Пары серной кислоты, взаимодействуя с фосфатной частью полученной пульпы, повышают содерЖание водорастворимой формы Р О и степень удаления фтора и фосфора.

Увеличение содержания сернистого

30 ангидрида в газах ухудшает физикомеханические свойства гранул, поскольку они слеживаются и теряют механическую прочность.

Таким образом, оптимальнымн яв- 35 ляются содержание феррофосфора и сернистого газа 5-6 мас,ч. феррофосфора на 100 мас.ч. сухого остатка коттрель ного молока и SOz 0,9-1,5 г/нм .

В .абл.2 приведены данные по 40 влиянию количества серной кислоты и температуры сушки на характеристики проду :тов и показатели процесса.

Как видно из табл. 2, наиболее вы- 45 сокорастворимые продукты в воде образуются при 80-120 С и при соотноо шении сухого остатка молока и серной кислоты 100: 12-15. Низкое содержание

ВОДОРастВОРимой фоРмы Pz О у В ПРОДУК- 50 тах, подсушенных ниже 40 С, связано с малой концентрацией паров серной кислоты в газе. Понижение водорастворимой Р205 в продуктах, прокаленных свыше 120 С,объясняется термическим 55 разложением серной кислоты, Таким образом, оптимальными усло виями проведения процесса являются

3 этом в водорастворимой форме, %:

Р О . 21,8, К О 9, 1. Элементарный фосфор и фтор отсутствуют.

В табл. 1 показано влияние содержания БО и феррофосфора на свойства полученных продуктов.

Из табл.1 видно, что увеличение добавки феррофосфора в пульпе повышает содержание водорастворимой фор- 10 мы Р Ов и КгО и степени окисления в элементарного фосфора. Однако полное удаление фтора не наблюдается. Это объясняется недостаточным содержанием феррофосфора, увеличением степени каталитического окисления сернистого газа с образованием паров серной кислоты по уравнениям реакции: следующие: соотношение сухого остатка суспензии и серной кислоты 100:1215 и температура 80-120 С.

В табл.3 сопоставлен расход серной кислоты по известному и предлагаемому способом, а также приведены данные по качеству полученного продукта.

Как видно из сопоставительного анализа, при обработке водной суспензии коттрельной пыли серной кислотой, взятой в количестве 12-15 мас.Ж, получаются почти полностью водорастворимые удобрения. Расход серной кислоты на единицу перерабатываемого сырья по сравнению с известным снижается на 10-20 .

При сернокислотной переработке фосфорсодержащего жидкого отхода фосфорного производства коттрельное молоко образует сульфаты кальция, калия и недоокисленные фосфорные кислоты по уравнениям:

2Ca>F(PO<)> + 10HzSO = 10 CaSO< +

+ 6Н,РО, + 2HF

) Ca(PO))z + HzS04 + 2HzO

= CaSO< + 2Н РО

2КРО + 2НгО + Н гБО = НгБОа +

+ 2Н,РО, 4P+30z =Р„О,;

Р О + 6HZO = 4НзРО

Феррофосфор разлагается кислотой с образованием соответствующих сульфатов по схемам: еЭРг + ЗНгБО + 30г = ЗБеБО +

+ 2Н3РОз

MnO + НгБО ИпБ04 + Н О

TiOz + 2Нг$0 = Ti(S04)z + 2Н О °

Образовавшиеся сульфаты железа, марганца и титана катализируют окисление низших окислов фосфора и цианистьгх соединений коттрельного молока.

Сернистый газ в результате каталитического действия марганца и ванадия окисляется до серной кислоты, которая реагирует с минеральной частью коттрельного молока, образующейся за

1ч 95331 счет пылеуноса исходного сырья. По данным электронографии минеральная часть коттрельной пыли представлена смесью фосфатных минералов, кварца и продуктов вторичных реакций, протекающих в руднотермической печи.

Эти минеральные фазы в результате сернокислотно-термического воздействия диспергируются с образованием более аморфных соединений, у которых, как правило, очень развита реакционная поверхность.

Сушка пульпы в атмосфере сернистого газа позволяет полностью удалить фтор и окислить все недоокисленные формы фосфора в коттрельном молоке, что сокращает расход серной кислоты на единицу перерабатываемого сырья.

Полнота окисления недоокисленных форм фосфора и сернистого ангидрида зависит от содержания феррофосфора.

При добавлении феррофосфора более

6 мас.ч. уменьшается содержание

Р О и К О в продукте при меньшем содержании феррофосфора чем 5 мас.ч. снижаются каталитические действия ионов марганца, титана и ванадия.

Разложение коттрельного молока серной кислотой менее 12 мас.ч. не позволяет полностью разрушить шпамовую структуру, экранирующую элементарный фосфор, а большее количество чем 15 мас.ч. приводит к расходу кислоты и усложняет технологические процессы за счет ухудшения физикомеханических свойств гранул.

Проведение сушки пульпы-при относительно низких температурах, чем оптимальные 80-120 С, не позволяет полностью удалить фтор и элементарный фосфор в результате недоразложения исходного материала. Повышение температуры приводит к разложению серной кислоты.

Степень разложения сыр ья и удаление фтора и фосфора зависят от

I содержания SO в газе. Сушка бедным газом по SO (менее 0,9 г/нм ) не позволяет полностью переработать коттрельное молоко на удобрение.Применение газа богатым по SO (более

1,3 г/нй ) корродирует технологические оборудования и ухудшает санитарные условия производства.

10 Предлагаемый способ позволяет повысить содержание водорастворимой формы P О< до 98Х по сравнению с 80Х при пониженном расходе нормы кислоты на единицу перерабатываемого сырья

15 (80X от стехиометрии), повысить степени обесфторивания (99X) и удаления элементарного фосфора в продукте (99X), сократить расход серной кислоты на 10-20Х использовать отходы

20 производства феррофосфора и серусодержащие отходящие газы, при этом степень разложения 98-993.

О

Формула изобретения

1. Способ переработки отхода фосфорного производства на удобрения, включающий сернокислотную обработку фосфорсодержащей суспензии, сушку, 30,гранулирование продукта в псевдоожи: женном слое, отличающийся тем, что, с целью повышения содержания в полученном удобрении водорастворимой формы Р О и степени его обесфторивания при одновр менном сни35 жении расхода серной кислоты, сернокислотную обработку фосфорсодержащей суспензии ведут в присутствии феррофосфора при соотношении сухого

4Q остатка суспензии, серной кислоты и феррофосфора, равном 100:(12-15): (5-6), с последующей сушкой полученной пульпы в токе серосодержащего газа, содержащего 0,9-1,5 г/нм сер45 нистого ангидрида, при 80-120 С.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве Аосфорсодержащей суспензии используют водную суспензию коттрельной пыли.

1495331

И х и

° !С Э

Z53ЭR

ООХХХ а О> I cd

Л хх3О «а

Э

1 Я

1» х v э )х

5. о z х щ э

Р Э

5 е

Э

И ж Р ! с

Э

Е

I а ! с х

Я

Я ° 6) Э

ЭФОц

o, z o

I» V Х 1О

М о

Р: оо оо

I х

Р а о о

С4

Э! тФ

ССЪ Л C «h Л в л л л л

С 4 СЧ СЧ СЧ С4

)х о

2 х а о

I3l

Э

О4 м а\ (ФЪ л ° СФЪ л л л л а ф CQ 00 00 о

Ц

М о м )

1 РФ

Ch б е л а

Оъ аъ

ОЪ л а

CQ C0

1 О„

М

Ф I ! о

I c4

1 РФ

Фх о и

dJ х о х

° о в л л

О съ л в

Ch ОЪ

0Q I

Гл !!

СЧ

I

С Ъ

° I л л

СЪМ

СЧ СЧ

o„

М вЂ” А

РФ 1

Оml — Оe — СЪe л а а л в л л л л

С Ъ СЧ СЧ СФЪ СФЪ СЧ С Ъ СЪ С Ъ

СЧ СЧ Сч СЧ «4 СЧ СЧ СЧ С 4 аъо ол ллллл.лвл о сч сч о съ съ о

СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ л л

Ф- СЧ

СЧ СЧ с Ъ 1

С 4 х х

Й о х

Е» .о o о

1 о х Р л Э

Э 8 0I 1

Х Р 1 охо (3 0- U 1

ZO O1 са 81

О с4а

I

«I о о с» о !

4 ъ

СФЪ СЪ \О СО СФ)

° ° ° ° ° ° ° ° °

С Ъ СФЪ СФЪ С Ъ С ) СЪ сСЪ

ФФ ° °

МсЪ ссЪ О 00

° ° ° ° ° Ф

СФЪ СФЪ СФЪ

СФЪ ССЪ О

° ФФ ° °

СФЪ СФЪ С"Ъ

СФ\ СФЪ

1ь

Р о

СЧ

1 а

Э Ю 1

$00 1

Э Э 1

Е» Р 1

1 х с6 йо а «А

Ф

Ц Э о х о х

СЧ л

Ф» Фб

С6 Е

6) х

Щ

С» Ф» л л

Ъ л аъ л

D л л о

2

Р о

° 8 I л

1 л

Х I

l сс 1

О

1 х 1

I о„

ы A. о

«4 I

C4 I

1 ! ж!

Р

Ф 1

1 о

С3 1 оо л л

- фооооооооооооооо о

ОЪ Ch О О О О О О О О О О О О О О О О

-OOC4OOOOOeeeeeeC C ЪО в а в л ФФ л. в л в л л в л л л л л л л л б 1 40 СО 00 СО h Ch Ch Ch Ch ОЪ ОЪ ОЪ Ch ОЪ !0 спаъchаъспаъchchchаъсаъа аъаъа.chаъа Оа л ОЪ О 0 c» CQ О л «О О - ОЪ О1 О л л л а л в л л л л л а л л л

СЧ СЧ С > СЧ СЧ СЧ СФЪ СЧ СЧ СФЪ СФЪ СЧ СЧ С Ъ СФЪ

° ф С Ъ СФЪ С Ъ 0 » - Ch O K Ch СЧ СФЪ СЧ 1 л в л л л л л л а .л л л а л в ф 00 СО Л 00 00 00 00 CO Ch СО СЧ Ch ОЪ О

СЧ -С 03 Ch CQ Ch Ф- СФЪ Л - O Я) N 00 О1 в л Ф л л л е л а л в л л л ф 00 — Π— СЧ СЧ СЧ

СЧ СЧ Ф- Ф- СФЪ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ

СЪ МЪ СЪ СЧ С Ъ СЪ СЪ О О СЪ r» О О Л л л л в л л а л л а л л а л л

ch ch ch аъ ch ch ch ch Оъ ch ch ch Оъ аъ а

Л Ch CO Ch O Ch O O Ch 00 Ch Ch СЧ O - O СЧ л л л л л л а л а л л л л в л л в о а\ сч съ о о сч сч сч e n сч сч

СЧ CV СЧ Ф- СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ осъ ооиъ олсчюusссь л л л л л л л л л л л л а л л л л л л

Ch О1 Ch Ch Ch ОЪ О\ О\ Оъ Ch Ch О\ Ch О\ Ch ОЪ О1 «h Ch о î о о î o o о о о о о о о о о о î о о о î о î î î î î î î о î î o o o o o o o

1495331

Та блица 2

Температура

S02 нонц (1,3 г/iiMM ), С

Содержание Р20 и К О в продуктах, Ж, формы

Соотношение сухого остатка молока H2S04 и феррофосфора водораст воримой

Г .

К 0

Р20<

Р20

Ниже 40

80-120 выше 120

80-120

Таблица 3

Предлагаемый способ

Известный способ

Р20 К во H2S04 водн. на ед.сырья, от Р О, г общ.Х

Р,О, усв. от

Р2 О общ.Х

Расход

Н S04 на

100 мас.ч.

Кол-во

Н So+ на ед. сырья,г

Расход Р20 Р 0

Н2S04 на усв. води.

100 мас.ч. от Р20 от Р О сырья общ.,7 общ. сырья

0,12

0,15

0,15

84

98

98

0,12 100:12

0 15 100: 13

0,18 100:15

100: 11,8 96 60

100 15 97 80

100: 18 98 95

Составитель Р. Герасимов

Техред М.Ходанич Корректор Н. Король

Редактор Н ° Рогулич

Заказ 4210/23 Тираж 391 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

100:9:0

100:12:0

100: 13: О

100: 15:0

100: 18:О

100:9:0

100:12:О

100: 13:0

1 00: 15: О

100:18:О

100:9:О

100: 12:0

100: 13: 0

100: 15: 0

100: 18: О

100:9:5

100:12;5

100:13:5

100:15: 5

i 00: 18: 5

14,1

15,2

16,1.

16,2

16,3

16,2

18,1

20,4

20,8

20,8

18,3

19,2

19,2

19,4

19,4

16,1

18,3

20,8

20,9

20,8

8,9

8,9

9,0

9,1

9;2

8,8

9,0

9,0

9,0

9,1

8,7

8,7

9,1

9,1

9,2

8,6

9,0

9,1

9,1

9,2

22,1

22,0

22, I

2 !, 8

22,8

22,0

22,0

22,8

22,6

22,2

22,1

21,7

22,2

23,0

22,7

21,4

21,7

22,1

21,8

21,6

9,0

9,0

9,3

9,4

9,5

9,1

9,4

9,5

9,6

9,6

9,1

9,0

9,3

9,2

9,3

8,9

9,0

9,2

9,3

9,4