Способ получения растворимого фосфат-шлака из феррофосфора

Способ получения растворимого фосфат-шлака из феррофосфора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам получения минеральных удобрений. Цель изобретения - повышение степени дефосфорации феррофосфора, увеличение содержания усвояемой P<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">5</SB> при одновременном обогащении готового продукта усвояемой окисью магния. Способ получения растворимого фосфат-шлака из феррофосфора осуществляют путем его расплавления, кислородной продувки при 1550-1650°С в течение 70-75 мин в присутствии извести и серпентинсодержащего отхода обогащения хромитовых руд в количестве 1,5-3,0 мас.%, содержащего, мас.%: MG 42,0-43,1

SIO<SB POS="POST">2</SB> 41,1-42,5

FE<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">3</SB> 7,25-10,17

FEO 1,9-6,5

NIO 0,11-0,22

CR<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">3</SB> 0,25-0,33

MNO 0,06-0,4

TIO<SB POS="POST">2</SB> - остальное, с последующим отделением фосфат-шлака от сплава. 2 з.п.ф-лы. 3 табл.

2549 А 1

СООЗ COBETCHHX.

РЕСПУБЛИК аи SU au ($ц 4 С 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) .4292902/31-26 (22) 03.08.87 (46) 23.08.89. Бшл. Р 31 (71) Казахский государственный университет им. С,1.,Кирова, Институт металлургии и обогащения АН КазССР и.Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической промышленности (72) Б.Л.Левинтов, У.Ж.Джусипбеков, Л.Н.Сыркин и. Н.Б.Даулетбаев (53) 63 1.855 (088.8) (56) Позин М.Е. Технология минеральных солей. - Л.: Химия, 1970, т,2, с. 1051, 1052, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРИМОГО

ФОСФАТ-41ЛАКА ИЗ ФЕРРОФОСФСРА (57) Изобретение относится к спосоИзобретение относится к способам получения минеральных удобрений, в частности к технологии получения растворимых фосфат-шлаков, используемых в качестве минеральных удобрений, Цель изобретения - повышение степени дефосфорации феррофосфора, увеличение содержания усвояемой Р Оз при одновременном обогащении готового продукта усвояемой окисью магния.

Пример. 10 мас.ч. феррофосфора, содержащего, мас.7,: P 27,1; Мп

4„1; Si 0,31, Ч„Оа около 1, Fe остельное, расплавляют в присутствии извести и 5 мас,ч. основной шлакообраэующей добавки при 1550-1600 С.

2 бам получения минеральных удобрений.

Цель изобретения - повышение степени дефосфорации феррофосфора, увеличение содержания усвояемой Р Ся при одновременном обогащении готового продукта усвояемой окисью магния. Способ получения растворимого фосфат-шлака из феррофосфора осуществляют путем

его расплавления, кислородной продувки при 1550-1650 С в течение 70- .

75 мин в присутствии извести и серпентинсодержащего отхода обогащения хромитовых руд в количестве 1 ° 53,0 мас.Х, содержащего, мас.X: Mg

42,0-43,1; SiO 41,1-42,5; Fe О

7,25-10,17; FeO 1,9-6,5; NiO 0,110,22; Сг,, О 0,25-0,33; Мп0 0,06-0,4;

Т Оа — остальное, с последующим отделением фосфат-шлака от сплава. 2 s.ï.. ф-лы, 3 табл.

В расплав через крышку тигля подают кислород. В ходе продувки в расплавленную ванну подают дополнительно

2 мас.ч. серпентннсодержащего отхода состава, мас.ь. SiO 41,1, MgO 42,4, Fe 7,8 Сг Оз 0,28; ИзО 0,2; КпО

0,09; FeO 3,8; Т О 0,01.

Конвертирование проводят в течение

70-75 мин. Затем образующийся шлак резко вылияают на холодную металлическую поверхность. Оставшийся металл (6 мас.ч.) имеет следующий состав, мас.7.: P 0,22; Мп 0,08, Si следы, Fe остальное. Полученный шлак (11 мас.ч,),.растворяющийся в 27,-ной. лимонной кислоте на 96,8i. имеет сле- з 1502549 дующий состав, мас. л. Р Р 41,8; МеО

8,b; СаО 33,1; SiOq 6,2; Fe osg 4,6;

МпО 24; V 0 g 1,4; TiO 0,28; NiO

0,12.

Окисление феррофосфора при кислородной продувке представляет собой гетерогенный сложный процесс. В этой связи основные стадии процесса окисления можно представить следующими уравнениями реакций:

P (Fe)+4O +1, 5Fe =Fe (РО ) (1)

Fe з(РОм ) г+ЗМяО=ЗМя (РО ) +3FeO (2)

Fe > (РО ) +3Ca0=3Ca (PO«+3FeO (3)

2Ее РФ5ГеО+СаО=Са (РО ) +9Fe (4) 15

2P(Fe)+8FeO=Feз(РО ) +5Ре (5)

Конвертирование шихты в присутствии предлагаемой добавки в течение

70-75 мин при 1550-1650 С позволяет добиться преимущественного протекания 20 ,в системе процессов в соответствии с реакциями (4) и (5), т.е. наиболее полно осуществить дефосфорацию Феррофосфора, Кроме того; в системе образуются растворимые Са (РО ) по реак-25 циям (3) и (4), Mg (РО,1) по реакции (2) и снликофосфаты по схеме:

xSiOq+yMgq (Р01 ) — xSiO ° yMg (P04) (6)

xSiO +yCay (PO ),„ х8 0е. уСа3 (РО1) (7) т.е. шпак обогащается P

При конвертировании феррофосфора с кислородной продувкой ниже 1550 С реакция (2) сдвигается в левую сторону с образованием фосфата железа, что приводит к снижению степени дефосфорации сплава, При температурах

35 свыше 1700-1750 t преимущественно протекает реакция восстановления закиси железа с образованием металлического железа, что, в свою очередь, 40 снижает содержание Р О в конечном продукте и ее растворимость в 2Х-ной лимонной кислоте.

Оптимальным временем конвертирования феррофосфора является 70-, 75 мин, при этом преобладают процес- 45 сы связывания оксидов магния и кальция с образованием фосфатов магния (2) и кальция (3) и двойного фосфата кальция и магния по уравнению реакции: 50

Са (РО ) +Мд (РО ) Са Мя (PO )1 (8)

При конвертировании феррофосфора менее 60 мин в расплавленной металлической системе образуются марганцевокремнистые шлаки, тормозящие процессы связывания кремния, марганца н. фосфора с образованием стабильных соединений по уравнениям реакции:

SiOq+CaO = CaSiO> (9)

hnO+Ca (РО ) <=Mnэ(РО ) +СаО (10)

При увеличении продолжительности конвертирования более 75 мин начинается заметная возгонка Рд0, что приводит к потере P>0@ в продукте и загрязнению окружающей среды.

В табл.l приведено влияние температуры конвертирования феррофосфора на степень дефосфорации и усвояемости P

Кэ табл.1 следует, что при снижении температуры конвертирования ниже

1500 С преимущественно в системе идет образование активной пятиокиси фосфора, которая связывает образующуюся закись железа в фосфат железа (II) по реакции (1), Поскольку пятиокись фосфора в фосфате железа находится практически в неусвояемой форме, степень усвояемости Р О снижается pо уровня известного способа. При этом реакции (2) и (3) протекают неинтенсивно, закись железа не выделяется в достаточном количестве, что замедляет процесс дефосфорации феррофосфора, степень дефосфорации падает и уменьшается относительное содержание P Og в шпаке (раэубоживание sa счет перехода железа в шпак).

При увеличении температуры конвертирования выше 1700 С преимущественно протекает процесс образования фосфа"..а железа по реакции (5), что приводит к снижению степени превращения

Р 0 в усвояемую форму и общего содержания Р Оя, степень дефосфорации фосфора при этом уменьшается.

В табл.2 представлено влияние продолжительности кислородной продувки феррофосфора на степени дефосфорации сплава и усвояемости.Р О и MgO в продуктах при температуре кислородного конвертирования 1600 С.

Как видно иэ табл.2, при продолжительности конвертирования менее

60 мин наличие в системе образовавшихся в процессе устойчивых марганцево-кремнистых шлаков тормозит процесс деформации, степень дефосфорации падает, одновременно снижается содержание Р О в шпаке, При увеличении продолжительности конвертирования более 80 мин могут иметь место обратные реакции с образованием фосфата железа, что приводит

02549 6 кремния ° Уменьшен.<е н увеличение ко-личества серпентинсодержащнх добавок больше или меньше, чем оптимальное количество (2-3 мас.7)> приводит к повышению степени перехода железа в раствор. Это объясняется образова-нием аморфизированного фосфата железа в продуктах. Об этом также снидетель1О ствуют результаты петрографического анализа.

Таким образом, использование в качестве шлакообразующей добавки серпентинсодержащего отходя позволяет повысить степень дефосфорации сплава до 97,9-98,3i., повысить содер-, жание лимоннорастворимых форм Р Cs в продуктах до 96,2-96,8Х> испольэовать в качестве шлакообразующей добавки отходы производства, а также затормозить процесс разрушения футеровки конвертора при кислородном . конвертировании феррофосфора.

5 15 к ухудшению всех показателей процессов.

Основными компонентами серпентинсодержащих отходов обогащения хромитовых руд являются оксиды магния и кремния °

Наиболее хорошие результаты по предлагаемому способу достигаются при использовании щлакообразующей добавки, содержащей 42,0-43, 1 мас.Х

MgO и 41,1-42,5 мас.7 SiO. При уменьшении количества ИяО и увеличении

SiOq в добавке повышается химическая агрессивность шлакообразующей добавки, что приводит к разрушению футеровки конвертора. Кроме того, процесс обескремнивания феррофосфора происходит недостаточно высоко. При увеличении количества MgO и уменьшении SiO в добавке образуется тугоплавкая шихта, что приводит к дополнительным знергоэатратам. При этом уменьшается общее содержание P Os в конечном продукте.

Серпентинсодержащие отходы в известных способах используются в качестве минеральной добавки. Основой серпентинсодержащнх отходов являются природные силикаты. В предлагаемом способе серпентинсодержащие отходы проявляют свойства флюсующей добавки, несмотря на отсутствие в его составе оксида кальция.

В присутствии серпентинсодержащих отходов уменьшается воэможность образования марганцево-кремнистых шлаков, что, в свою очередь, повышает степень дефосфорации феррофосфора.

В результате протекания химических взаимодействий между компонентами фосфористого металла и серпентинсодержащих отходов уменьшается переход железа в растворимую форму почвенными растворами серпентинсодержащей добавки.

Влияние содержания серпентинсодеркащей добавки на показатели процесса и характеристики продукта приведены в табл.3, Как видно иэ табл.3, введение добавки меньше оптимального количества (1-5 мас.7.) снижает степень дефосфорации сплава и общее содержание P Os до уровня известного способа. Это связано с образованием фосфата железа. При увеличении количества добавки более чем 3 мас.7 наблюдается разрушение футеровки конвертора эа счет повышения содержания кислого оксида

Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ получения растворимого фосфат-шлака иэ феррофосфора путем

его расплавления, кислородной продувки в присутствии извести и шиакообразующей добавки с последующим отделением фосфат-шлака от сплава, отличающийся тем, что, с целью повышения степени дефосфорации феррофосфора, увеличения содер35 жания усвояемой Р О при одновременном обогащении готового продукта усвояемой окисью t агния, в качестве шлакообгаэующей добавки применяют серпентинсодержащие отходы обогащения

40 хромитовых руд, а кислородную продувку ведут при 1550-1650 С в течение 70-75 мин.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю—

45 шийся тем, что.серпентинсодсржащий отход обогащения хромитовых руд содержит, мас. ..

MgO 42>0-43,1

Si0 4t,1-42,5

50 Ге О, 7,25-!0,17

РеО 1,9-6,5

Ni0 0,11-0,22

Сг О 0,25-0,33

МпО 0,06-0,14

55 Т10

Ос.альное

3. Способ по пп,! и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что серпентннсодержащие отходы вводят в количестве

1,5-3,0 мас.7..

1502549

Таблица1

Содержание

М8О, Z

Содержание

Р Овфе

Степень дефосфо рации р

Степень усвояемости

Рор, 7, Температура расплаа еС

91,6 36, 1 82,0

921 372 880

93 0 38,3 91 0

93,3 39,8 91,8

95,8 41,2 94,8

97,9 41,8 96,2

98,3 41,9 96,8

98,0 41,8 96,4

94,9 39, 1 91,4

92,0 37,7 85,4

Известный способ

95,5- 40-41 83-92

97,1

1550.Ф650."-Время об- Степень жига, мин дефосфор ции>

3-5

Т а б л и ц а 2

Содержание

М80, в шлаке, Х

Степень

Содержание

Рф 0à евмi шлаке, X усвояемости

P%0fФ А

86,6

88,8

91,2

95,8

96,8

96,2

91,4

90,6

87,4

83-92

Таблица 3

95,6 40 ° 2

29,1

0,1

Разрушение футеровки не наблвдается

Тп хе

0,5

1 ° 0

1,5

95,7

96,0

97,7

41,0

41,4

41,8

27,1

21,1

10,4

1750

72-74

90,0

94,5

96,0

96,6

98,3

98,1

95,4

94,8

94,0

97,5-97,7

38,5

39,5

40,4

41,5

41,8

41,6

40,5

39,3

39,2

40-41

6,2

6,8

7,2

7,8

8,6

8,6

8,6

8,6

8 5

8,4

8,8

8,7

8,8

8,6

8,6

8,4

8,2

8,0

7,8

3-5

1502549

Продолжение табл.З

41,0

4,0

10,8

96,2

4,5

95,8 40,4

Известный способ

11,2 То же

30,4

95,5 40,0

Составитель Р, Герасимов

Редактор Н,Яцола Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Малец

Заказ 5037/31 Тираж 391 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101,, 2,0

2,5

3,0

3 5

98,2

98,3

98,3

97,0

41,8

41,9

41,8

41,4

8,4

8,1

9,1

10,2

Паблк!дается разрушение футеровки

Разрушается футеровка