Способ переработки фосфогипса

(51) 01 31/32 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Поставленная задача решается тем, что переработка фосфогипса в присутствии кокса с получением технического карбида кальция и переводом элементной серы в газовую фазу на стадии начального термонагрева проводится с цинковым сульфидным концентратом с соотношением фосфогипсцинковый концентрат,равном 1,53-2,5. Техническим результатом является - повышение комплексности использования фосфогипса с получением карбида кальция и серы с увеличением скорости процесса и качества получаемого карбида кальция. Способ позволяет- увеличить удельную скорость процесса (в сравнении с прототипом от 0,53/мин до 0,6240,782/мин.) в 1,057-1,325 раза- увеличить по сравнению с прототипом литраж получаемого технического карбида кальция от 197 до 210-262 л- увеличить в 2 раза концентрацию серы в отходящем техническом газе.(72) Шевко Виктор Михайлович Капсалямов Бауыржан Ауесханович Калашников Евгений Яковлевич Колесников Александр Сергеевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский Государственный университет им. М. Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Инновационный патент РК 20512, кл. С 01 В 31/32, 2008(57) Изобретение относится к области химической промышленности, в частности, к способам переработки фосфогипса восстановительным способом. Задачей изобретения является создание способа переработки фосфогипса в смеси с коксом с получением карбида кальция и переводом элементной серы в газовую фазу, позволяющего увеличить скорость процесса и качество получаемого карбида кальция. 22273 Изобретение относится к области химической промышленности, в частности, к способам переработки фосфогипса восстановительным способом. Известен способ переработки фосфогипса посредством его термического разложения в присутствии восстановителя при температуре 13001350 С во вращающихся трубчатых печах Фосфогипс и его использование /Иваницкий В.В,Классен П.В., Новиков А.А. и др.М. Химия. 1990- 224 с Продуктами являются фосфоизвесть и газы,содержащие 2. Недостатком способа является получение более пассивной фосфоизвести в сравнении с известью,получаемой при обжиге известняка (вследствие образования силикатов и алюминатов), а также полный переход редкоземельных элементов из фосфогипса в фосфоизвесть. Наиболее близким техническим решением способа переработки фосфогипса является электротермический способ переработки фосфогипса в смеси с коксом с получением карбида кальция и переводом элементной серы в газовую фазу Заключение о выдаче инновационного патента на изобретение РК 2007/1314.1 Способ переработки фосфогипса электротермической плавкой Шевко В.М.,Капсалямов Б.А.,Калашников Е.Я., Колесников А.С. Переработка фосфогипса осуществляется в печи в две стадии. Смесь фосфогипса с коксом проходит термообработку при температуре 800-1200 С с образованием сульфида кальция 44 С 4(1) Затем при температуре 1900 С в электропечи происходит формирование технического карбида кальция и элементной серы 220,52(2) Суммарно процесс оценивается реакцией 46 ССаС 20,52 4(3) и характеризуется изменением энергии Гиббса(т) при Т 1900 С -764 кДж/моль СаС 2. Недостаток этого способа переработки фосфогипса заключается в невысокой скорости при Т 1900 С реакции 220,52, (которая в соответствии с Ершов В.А., Данцис Я.Б., Реутович Л.Н. Производство карбида кальция. Л. Химия,1974, 152 стр., а также Ершов В.А., Пагнуева И.А.//ЖПХ. 1961.т.34.с.2159-2164 возможно лишь при температуре выше 2200 С, то есть на 300 С выше, чем объявлено в прототипе) и как следствие этому является большая продолжительность и невысокая скорость процесса, а также получение карбида кальция с повышенным содержанием серы. Задачей изобретения является создание способа переработки фосфогипса в смеси с коксом с получением карбида кальция и переводом элементной серы в газовую фазу, позволяющего увеличить скорость процесса и качество получаемого карбида кальция. Техническим результатом является - повышение комплексности использования фосфогипса с получением карбида кальция и серы с увеличением 2 скорости процесса и качества получаемого карбида кальция. Поставленная задача решается тем, что переработка фосфогипса в присутствии кокса с получением технического карбида кальция и переводом элементной серы в газовую фазу на стадии начального термонагрева проводится с цинковым сульфидным концентратом с соотношением фосфогипс цинковый концентрат,равном 1,53-2,5. Для интенсификации процесса и уменьшения содержания серы в карбиде необходимо введение в состав материала, который ускоряет карбидообразование и способствует десульфуризации фосфогипса. Таким материалом является цинковый сульфидный концентрат. В присутствии сульфида цинка общее уравнение получения карбида кальция из фосфогипса имеет вид О 46 С 242(4) Эта реакция при Т 1900 С характеризуется изменением энергии Гиббса-887 кДж/моль СаС 2,т.е. она более предпочтительна чем реакция (3). Т,К 1073 1173 1473 1573 СО 2 21-139 Постадийно реакция (4) записывается так СаО 42 ССаОО 22 СО(7) Реакция (5) начинается при температуре 800 С и значительно смещена вправо при Т 1200 С (1200 с -146 КДж/моль СаО). Реакция (6) начинается при 980 С и при Т 1200 С также смещена вправо(1200 С -1486 КДж/моль О 2). В отличие от реакции (2), формирование СаС 2 по реакции (7) возможно при гораздо меньшей температуре. Так,при 1900 Сэтой реакции составляет минус 15,6 кДж/моль СаС 2. То есть, процесс может быть реализован с уменьшением температуры на 300 градусов с получением карбида кальция из СаО материала, не содержащего серу (а следовательно,более чистого по сере). Реализовать реакцию (4) в одном печном агрегате с гарантией качества карбида кальция по сере практически невозможно в связи с развитием процесса сульфидообразования кальция в присутствии большого количества углерода. Поэтому целесообразным является проведение десульфуризации в присутствии(по реакции 5), а получение СаС 2 и восстановлениесоответственно (по реакциям 6 и 7). Способ переработки фосфогипса осуществляется следующим образом каратауский фосфогипс(Казфосфат, г. Тараз), содержащий (в пересчете на сухое вещество) 33,2 СаО 47,33 0,8 б 13,6 2 0,3 А 2 О 3 0,22,2 Р 2 О 5 0,20,4 23 15,6 2 2,6 - прочие, и цинковый концентрат, содержащий 77,92,89,44 2 2,9 3 1 3 0,1 С 0,2 и 1,7 - прочие, кокс содержал 87,2 С 2,6 А 12 О 3 0,91,8 23 1,1 летучие 0,80,3 Н 2 О 6,2 2,перед проведением опытов фосфогипс и кокс были 22273 высушены при 300 С и размолоты до фракции 0,1 мм,перемешаны вместе с цинковым концентратом и окомкованы при помощи известкового молока в гранулы диаметром 3-5 мм. После сушки гранулы подвергались нагреву в течение 60 минут при температуре 1000 С и анализировались на содержанием , , , . Затем гранулы шихтовались с коксовой мелочью фракцией 3-5 мм, и полученная шихта засыпалась в прогретый графитовый тигель диаметром 5 см и высотой 8 см. Разогрев тигля происходил дуговым разрядом, горящим между графитовым электродом диаметром 2 см и дном тигля. После проведения плавки в течение 30 минут и температуре 1900 С тигель извлекался из печи, охлаждался и разламывался. Полученный карбид анализировался на литраж - количество ацетилена, выделяемого при взаимодействии 1 кг технического карбида кальция с водой, а также на ,и серу. Масса проплавляемой шихты составила 100 г. Результаты опытов приведены в таблице 1, из которой следует,что из шихты, содержащей фосфогипс, цинковый концентрат и кокс с соотношением фосфогипсцинковый концентрат, равном 1,53-2,5 образуется более качественный (в сравнении с прототипом) технический карбид кальция с увеличением литража от 197 до 210-262 л. Таблица 1 Результаты опытов по переработке фосфогипса с получением технического карбида кальция и извлечением серы Содержание компонентов шихты, масс, части фосфогипс коксконцентрат 100 100 100 100 100 100 100- Л - литраж технического карбида кальция- Числитель - количество кокса при предварительном прогреве шихты, Знаменатель-при электроплавке прогретого материала. При этом (в сравнении с прототипом) удельная скорость процесса возросла от 0,53/мин до 0,6240,782/мин., т.е., в 1,057-1,325 раза. При отношении фосфогипсцинковый концентрат 2,5 наблюдается недостатоки при первичном нагреве начинает образовываться трудновосстанавливаемый до СаС 2 сульфид кальция 4 2 О 2. При соотношении фосфогипсцинковый концентрат 1,67 наблюдается избыток в шихте,который,попадая после термообработки в электропечь, взаимодействует при Т 1700 С с углеродом 22, создавая тем самым его недостаток, способствуя неполному протеканию карбидообразования по реакции (7). Отношение фосфогипс цинковый концентрат 5 2,5 2,0 1,67 1,53 1,43 Кроме повышения скорости процесса и качества технического карбида кальция, предлагаемый способ позволяет получить содержащие возгоны и увеличить в 2 раза концентрацию серы в отходящем техническом газе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ переработки фосфогипса в присутствии кокса с получением технического карбида кальция и переводом элементной серы в газовую фазу посредством первоначального нагрева шихты и последующей электроплавки получаемого материала в электропечи, отличающийся тем, что процесс первоначального нагрева шихты проводят в смеси с сульфидным цинковым концентратом с отношением фосфогипс цинковый концентрат,равном 1,53-2,5.