способ переработки фосфогипса

Формула изобретения

Способ переработки фосфогипса, включающий смешивание фосфогипса с добавкой, содержащей известь, и водой, гранулирование, отличающийся тем, что добавка содержит известь гашеную или негашеную тонкоизмельченную и дополнительно доломитовую муку при размере частиц добавки до 6 мкм, после гранулирования проводят сушку холодным воздухом при температуре 15-20°С при следующем соотношении компонентов, %:

Фосфогипс	70-73
Указанная известь	4-6
Доломитовая мука	1,8-2,2
Вода	19-24

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к переработке отходов предприятий химической и металлургической промышленности, в частности к технологии утилизации фосфогипса.

Продукт переработки фосфогипса может быть использован как сырье, материал или полуфабрикат в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, например, в качестве добавки или основы в композиционных составах, используемых в строительной, дорожно-строительной отраслях.

В частности продукт, полученный после переработки фосфогипса заявляемым способом, может быть использован в цементной промышленности в качестве минерализирующей и регулирующей добавки при получении цемента; в сельском хозяйстве - для химической мелиорации солонцовых или кислых почв, компостирования с органическими удобрениями; при производстве гипсовых вяжущих и изделий из них; при производстве строительных изделий - блоков, панелей, кирпичей; в качестве добавки к асфальту; в производстве теплоизоляционных материалов и др.

Известны способы переработки фосфогипса на известь и диоксид серы, основанные на термическом разложении фосфогипса с использованием температур до 1000°С и выше в присутствии различных добавок, обеспечивающих восстановительный потенциал среды, например, окиси кальция и кокса (АС №698916, МПК С01В 17/50), или углеродсодержащей добавки (АС по заявке №2944922/26) или природного фосфата (АС №1030310, МПК С01В 17/50).

Известны также способы термической переработки фосфогипса с использованием газообразных восстановителей, в качестве которых используют диоксид углерода, кислород и азот, взятые в определенном соотношении (АС №1074817, МПК С01В 17/50). В другом известном способе в качестве восстановителей используют газы, полученные паровой конверсией метана (Патент на изобретение №1805626, МПК С01В 17/50).

Однако данные способы являются дорогостоящими и характеризуются технологической сложностью.

Известен способ утилизации фосфогипса, включающий нейтрализацию его путем введения гидроксида кальция с последующим фильтрационным прессованием и отводом фильтрата. При этом фильтрационное прессование ведут с усилием, обеспечивающим механическую активацию фосфогипса, превышающим прочность исходных кристаллогидратов фосфогипса, причем соотношение скорости отвода фильтрата - V1 (л/Па·с) и скорости прессования - V2 (л/Па·с) составляет V1V2=0,3/0,4. Получаемый продукт может быть использован при изготовлении искусственного гипсового камня (Патент на изобретение №2215707, МПК С04В 28/14).

Данный способ характеризуется сниженным энергопотреблением за счет исключения энергоемких стадий механической активации и сушки утилизируемого фосфогипса. Однако способ не позволяет перерабатывать его в вяжущие вещества, которые могут быть использованы в качестве добавки при производстве цемента.

Наиболее близким к заявляемому является способ переработки фосфогипса, включающий смешивание фосфогипса с добавкой, содержащей известь, и водой (RU 2087420, опубл. 20.08.1997).

Целью изобретения является проведение процесса переработки фосфогипса при значительном снижении энергозатрат и сохранении экологической безопасности его производства и применения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки фосфогипса, включающем смешивание фосфогипса с добавкой, содержащей известь, и водой, согласно решению добавка содержит известь гашеную или негашеную тонкоизмельченную и дополнительно доломитовую муку, после гранулирования проводят сушку холодным воздухом при температуре 15-20°С, при этом размер частиц добавки составляет до 6 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фосфогипс	70-73
Известь	4-6
Доломитовая мука	1,8-2
Вода	19-24

Способ заключается в следующем. Из хранилища в смеситель подают фосфогипс, к которому добавляют 5% извести крупностью помола менее 6 мкм и 2% доломитовой муки крупностью помола также менее 6 мкм, смешивают и пропускают через гранулятор, добавляя воды до тестообразной консистенции. Полученные гранулы сушат холодным (15-25°С) воздухом и добавляют в цемент как регулятор сроков схватывания.

В таблицах 1-2 показаны результаты испытаний по нейтрализации фосфогипса, взятого на выходе из цеха ООО «Балаковские минеральные удобрения» и с поверхности отвала, а в примере №3 - эффективность использования нового гранулированного продукта, полученного в ходе переработки фосфогипса по предлагаемой технологии, в качестве регулятора срока схватывания цемента на ОАО «Вольскцемент».

ТАБЛИЦА 1
1. Нейтрализация фосфогипса на выходе из цеха.
Условия проведения нейтрализации	Химический состав продукта, %				Степень очистки, %
	рН (1:10)	H2O	F Водор.	Р2O 5 Водор.	F	Р 2O5
Исходный,	2,63	35,9	0,06	0,21	-	-
необработанный фосфогипс 72%
Добавлено извести, %
2	7,70	18,0	0,03	0,08	50,0	61,9
4	9,45	19,2	0,02	0,07	66.7	66,7
6	10,14	17,8	0,01	0,006	83,3	99,9
4+2 доломитовой муки %	10,45	18,6	0,007	отсут.	83,3	100
вода - 22%

ТАБЛИЦА 2
2. Нейтрализация фосфогипса с отвала
Условия проведения нейтрализации	Химический состав продукта, %				Степень очистки, %
	рН (1:10)	Н2О	F Водор.	Р2О 5 Водор.	F	Р 2О5
Исходный, необработанный фосфогипс 70%	2,50	28,8	0,05	0,34	-	-
Добавлено извести, %
2	7,25	19,3	0,03	0,12	40,0	64,7
4	9,26	19,0	0,02	0,08	60,0	76,4
6	10,44	19,1	0,01	0,05	80,0	85,39
4+2 доломитовой муки %	10,32	18,7	0,01	отсут.	80,0	100
вода - 24%

При нейтрализации фосфогипс, имеющий кислую реакцию (рН 2,50-2,63), становится нейтральным (рН 7,2-7,7) и даже щелочным (рН 9,2-10,5). При этом существенно уменьшается содержание вредных для цемента веществ - водорастворимых соединений фосфора и фтора. Лучшие варианты позволяют удалить водорастворимый фтор на 80-83%, а водорастворимый фосфор на 85-100%.

Применение гранулированного фосфогипса в количестве 10% от массы позволяет получать цемент с хорошим качеством, превосходящим по прочности и срокам схватывания природный гипс (табл.3).

ТАБЛИЦА 3
3. Качество цемента
Добавка к клинкеру	Сроки схватывания, час		Прочность, МПа
	Начало	Конец	На	При изгибе
			разрыв через сутки	через сутки	через 7 суток	через 30 суток
Природный гипс	1,5	3,0	2,5	11,8	15,7	23,1
Гранулированный фосфогипс	0,5	5,1	3,1	15,2	21,4	30,5

Технология переработки фосфогипса предусматривает совместную термоактивизацию фосфогипса и природного сырья и получение на этой основе новых комплексных миниральных добавок. При этом ингибируются содержащиеся в фосфогипсе вредные примеси фосфатов и фторидов. Растворяемость по SO₃ стабилизируется и приближается к типовой для природного гипса.

Использование изобретения обеспечивает в экологической сфере сохранение и восстановление естественных экосистем, стабилизацию и улучшение качества окружающей среды.

Полезное использование продуктов переработки производства фосфорных удобрений также связано с проблемой рационального использования природных ресурсов.

При этом наряду с улучшением экологической обстановки в регионе функционирования заводов решается ряд важнейших задач и проблем: более полное использование сырьевых ресурсов, создание производств новых продуктов. Преимуществом данной технологии является использование фосфогипса вместо чистого гипса в цементной промышленности, что значительно дешевле.