способ получения гипсового вяжущего

Формула изобретения

Способ получения гипсового вяжущего из кислого отхода производства фтористого водорода, включающий нейтрализацию кислого отхода производства фтористого водорода одновременно с помолом и последующей грануляцией водой, отличающийся тем, что в кислый отход производства фтористого водорода дополнительно вводят 10-40 мас. % отхода производства плавиковой кислоты из шламохранилища - фторгипса с влажностью 0-20%, осуществляют нейтрализацию полученной смеси известьсодержащим агентом, взятым в количестве не более стехиометрического, а охлажденную в результате процесса нейтрализации до 70-80°С смесь подают на грануляцию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения гранулированного гипсового вяжущего из кислых отходов производства фтористого водорода и может быть использовано в цементной промышленности, а также для изготовления строительных изделий.

Известен способ получения гипсового вяжущего из кислого отхода производства фтористого водорода (см. авт. св. СССР 1673516, Кл. C 01 F 1/46, опубл. 30.08.91).

Способ включает нейтрализацию кислого отхода производства фтористого водорода и грануляцию, причем грануляцию ведут в присутствии связующей добавки. Недостатком данного способа является низкая начальная степень гидратации полученных гранул, высокая их кислотность, что затрудняет использование полученного продукта в цементной продукции. Приведенные недостатки указанного способа связаны с отсутствием химических взаимодействий в продукте нейтрализации в процессе грануляции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения гипсового вяжущего из кислого отхода производства фтористого водорода (см. патент России N 2081078, кл. С 04 В 11/06, C 01 F 11/46, опублик. 10.06.97).

Способ включает нейтрализацию кислого отхода производства фтористого водорода и грануляцию, причем нейтрализацию осуществляют одновременно с помолом до содержания свободной серной кислоты в продукте нейтрализации 0,3 - 1,6 мас. %, нейтрализующий агент вводят в количестве, превышающем стехиометрическое на 28,0 - 73,0 мас.%, а грануляцию ведут водой, подаваемой в количестве 12,0 - 17,0 мас.% от массы гранулированного продукта.

Использование в данном способе избытка нейтрализующего агента - негашеной извести - как одной из составляющих, способствующих повышению полноты и высокой скорости нейтрализации серной кислоты, делает данный способ существенно дорогостоящим.

Процесс грануляции, предусматриваемый после операции нейтрализации, происходит замедленно. Одной из причин вышеуказанного является высокая температура поступающего на грануляцию нейтрализованного отхода; кроме того, низкая начальная прочность гранул приводит к необходимости увеличивать время на дозревание гранул, т.е. ведет к увеличению продолжительности технологического цикла.

Технической задачей, решаемой предлагаемым способом, является обеспечение оптимизации процесса получения вяжущего за счет создания таких химических взаимодействий в продукте нейтрализации, что дает возможность повысить степень гидратации фторангидрита и получить полугидрат сульфата кальция, также повысить начальную прочность гранул без уменьшения их конечной прочности.

Указанная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе получения гипсового вяжущего из кислого отхода производства фтористого водорода, включающем нейтрализацию кислого отхода производства фтористого водорода одновременно с помолом и грануляцией водой, в кислый отход фтористого водорода дополнительно вводят 10-40 мас.% отхода производства плавиковой кислоты из шламохранилища - фторгипса с влажностью 0-20%, осуществляют нейтрализацию полученной смеси известьсодержащим агентом в количестве предпочтительно не более стехиометрического, а охлажденную в результате процесса нейтрализации до 70-80^oC смесь подают на грануляцию.

Замедляющая процесс нейтрализации высокая температура нейтрализуемого материала, возникающая при нейтрализации H₂SO₄, идущей с выделением тепла, понижается до 70- 80^oC, во-первых, из-за эндотермических процессов дегидратации добавляемого фторгипса, а во-вторых, понижается за счет введения последнего влажным. Испарение влаги, поступающей из влажного фторгипса, дополнительно охлаждает нейтрализуемый агент.

Активность нейтрализованного FA повышается за счет активных форм сульфата кальция в виде полугидрата сульфата кальция CaSO₄ 0,5H₂O и сульфата кальция, растворимого CaSO₄^p, образующихся в процессе дегидратации фторгипса.

Снижение дозировки нейтрализующего агента или полное его исключение, что, возможно, обеспечивается ускорением реакции нейтрализации за счет понижения температуры реакционной среды и за счет вводимого с фторгипсом нейтрализующего агента в виде CaCO₃, который также вступает в реакцию с серной кислотой. Ускорение процесса нейтрализации и полнота нейтрализации происходит также за счет присутствия влаги в реакционной среде.

Получение гипсового вяжущего из кислого отхода производства фтористого водорода Полевского криолитового завода. Необходимый кислый отход производства фтористого водорода, полученный из печи разложения флюоритового концентрата с внутренним обогревом при температуре 300^oC, массой 1000 кг, содержанием свободной серной кислоты 5 мас.%, смешиваем с 20 мас.% фторгипса из шламохранилища с влажностью 15% и с нейтрализующим агентом в количестве 75% от стехиометрического и помещаем в шаровую мельницу. Процесс вели до содержания свободной серной кислоты в продукте нейтрализации 0,1 мас.% и до охлаждения продукта нейтрализации 75^oC.

Нейтрализованный охлажденный продукт направляли в гранулятор, и одновременно в гранулятор подавалась вода. Грануляция велась до получения гранул с размером 5-50 мм в количестве не менее 90-95%.

Введение фторгипса менее 10 мас.% с влажностью меньше 10% не обеспечивает желаемой скорости и полноты процесса нейтрализации, а также необходимого охлаждения нейтрализованного материала. Кроме того, снижается активность нейтрализованного материала, что приводит к ухудшению процесса грануляции и качества продукта.

Увеличение же добавки фторгипса более 35 мас.% с влажностью больше 20% приводит к образованию материала с высоким содержанием активных форм сульфата кальция, вследствие чего существенно затрудняется процесс его грануляции.

В таблице приведены технологические параметры получения гипсового вяжущего и характеристики целевого продукта, полученного заявляемым способом, а также способом, принятым за прототип.

Как видно из приведенных примеров, данный способ по сравнению с прототипом обеспечивает при существенно сниженном количестве известьсодержащего агента (меньше в 2 и более раз) получить гипсовое вяжущее с меньшей кислотностью, с более высокой начальной степенью гидратации и более высокой начальной и конечной прочностями гранул. Данные по пределу прочности свидетельствуют о том, что выход качественного целевого продукта, готового к отгружению потребителю, возможен уже через одни сутки, тогда как по прототипу потребуется времени в четыре раза больше.

Предлагаемый способ обеспечивает возможность применения получаемого продукта в качестве вяжущего вследствие его высокой степени гидратации, упрощает технологический процесс, исключая стадию дозревания гранулированного материала, а также значительно его удешевляет.