книги / Фосфогипс и его использование

Рис. 3-12.

Технологическая схема производства гипсового вяжущего — р-модификации полугидрата сульфата кальция из фосфогипса по способу фирмы «CdF Chimie* (Франция):

с применением помола дегидратированного материала, так и без него. В про­ цессах фирм «Knauf» [180], «Onoda» [179], «1СЬ (Англия) (рис. 3-13) [182] продукт после варки размалывают в шаровых мельницах. По технологиям фирм «Rhone Poulenc» [222], «CdF Chimie» [181], «Salzgitter G.m.b.H.» (ФРГ) [183] помола не требуется. В процессе фирмы «1С1» вяжущее перед помолом охлаждают от 140 до 30 °С продуванием воздуха, а после помола выдержи­ вают в силосах не менее 48 ч для улучшения качества вяжущего. Отличитель­ ная черта процесса фирмы «Salzgitter G.m.b.H.» — продувание горячих паров через обезвоженный продукт с последующей стабилизацией вяжущего в си­ лосах [183].

Гипс, получаемый по способам упомянутых фирм, обычно применяют для производства перегородок, декоративных изделий и гипсокартонных листов (ГКЛ).

Зарубежные технологии производства обжиговых вяжущих из фосфогипса в большинстве случаев предусматривают дорогостоящую очистку фосфогипса от вредных примесей. Для улучшения экономических и экологических показа­ телей процесса фирмой «Fertiliser Согр. of India» (Индия) разработан [176] способ получения строительного гипса, основанный на незначительной очистке фосфогипса и одноступенчатом его обжиге во вращающейся печи. Получаемое вяжущее охлаждают, размалывают и классифицируют. В Болгарии создан метод получения вяжущих и экструзионных гипсовых изделий из фосфогипса, по которому фосфогипсовую пульпу нейтрализуют известковым компонентом без удаления основного количества примесей [190].

С подготовкой фосфогипса по методу ЛитНИИСиА (груп­ па 5, см. разд. 3.2.1). Основные стадии технологического про­ цесса [187]: приемка и складирование сырьевых материалов; нейтрализация фосфогипса и фильтрация пульпы; сушка; деги­ дратация в гипсоварочных котлах; выдержка и охлаждение вя­ жущего; помол вяжущего; хранение готоцой продукции (рис. 3-14).

Кек фосфогипса влажностью 25—30% поступает с вакуум-фильтра цеха ЭФК на нейтрализацию известковой суспензией в один из двух попеременно работающих реакторов нейтрализации 8. До подачи фосфогипса в реакторе готовят расчетное количество известковой суспензии на определенном количе-

Р-модификации полугидрата сульфата кальция из фосфогипса:

ф ильтр

pH

Рис. 3-15.

Автоматическая запись кривой нейтрализации фосфогипса в ре­ акторах по технологии Лит НИИСиА:

стве фильтрата. Объем известковой суспензии соответствует соотношению Ж : Т в пульпе 1— 1,5.

Концентрацию известковой суспензии для нейтрализации фосфогипса уста­ навливают в соответствии с содержанием остаточного Р2О5 (вод.) в фосфогипсе. Фосфогипс на нейтрализацию следует подавать с ограниченной ско­ ростью, в зависимости от содержания в нем кислых примесей. Снижение pH в реакторе, регистрируемое pH-метром П201 с самопишущим прибором КСУ-2, должно происходить не быстрее 0,16 ед. pH/мин и в интервале pH = 12,8— 12,0 и 0,6 ед. pH/мин в интервале pH от 12,0 до 8,0.

Кривая снижения pH во времени должна быть плавной (рис. 3-15). Откло­ нение скорости нейтрализации от вышеуказанных пределов влечет за собой кристаллизацию нежелательных одно- и двухзамещенных фосфатов кальция, ухудшает качество гипса и создает возможность выделения фтористых соеди­ нений из тепловых агрегатов.

Регулирование скорости подачи фосфогипса предусмотрено в ручном или автоматическом режиме с применением программного регулятора ПРТЭ-2. В случае повышения кислотности фосфогипса и нарушения заданной скорости снижения pH, автоматически отключается ленточный питатель. Подача фосфэгипса в реакторы нейтрализации возобновляется автоматически после восста­ новления заданного значения pH.

Рекомендуемая длительность цикла нейтрализации — 35—40 мин, в том числе: снижение pH до 12,0— 15—20 мин; снижение pH до 8,0— 10— 15 мин; перемешивание пульпы после достижения заданного pH — 5— 10 мин.

Нейтрализованную пульпу фосфогипса погружным насосом 9 (см. рис. 3-14) подают в вакуум-фильтр 13. После опорожнения одного реактора 8 включают подачу пульпы на вакуум-фильтр из параллельного реактора, а в первый по­ дают следующую порцию извести и фильтрата. Реакторы 8 обеспечивают непрерывную фильтрацию. Нейтральный фильтрат из сборника 14 центробеж­ ным насосом 10 подают в реактор 8.

Весь фильтрат используют в замкнутом технологическом цикле — для при­ готовления известкового молока и пульпы фосфогипса. Кроме этого фильтрат используют для орошения скруббера мокрой очистки газов, выходящих из гип­ соварочных котлов.

Отфильтрованный кек нейтрализованного фосфогипса влажностью 2030% ленточным питателем 16 подают в барабанную сушилку БН-2,8-20 17 д л я удаления основной массы гигроскопической влаги. Для обеспечения сыпучести материала и улучшения теплопередачи в сушильном барабане смонтирована подвесная цепная насадка, спирально расположенная вокруг продольной оси. Выходящий из сушильного барабана фосфогипс влажностью 1—5% ленточным конвейером 4, цепным элеватором 20 и следующим ленточным конвейером / подают в бункеры 21, которые загружают попеременно, обеспечивая непре­ рывную работу предшествующего оборудования.

Сушильный барабан 17 работает по прямоточному принципу. Сушильный агент — смесь продуктов горения мазута и рециркулированных топочных газон из топки 18 и от гипсоварочных котлов 22 — проходит сушильный барабан.

циклон 19, скруббер 12 и вентилятором 11 выбрасывается в атмосферу. Гипс, осажденный в циклоне, поступает на ленточный конвейер 4.

Из бункеров 21 высушенный фосфогипс поступает в гипсоварочные кот­ лы 22. Котлы заполняются попеременно. Для обеспечения заданной произво­ дительности описываемого производства (60 тыс. т вяжущего в год) пред­ усмотрена одновременная работа двух котлов. Загрузка фосфогипса в гипсо­ варочные котлы должна производиться только при включенной мешалке и температуре воздуха в котле не ниже 200 °С. По достижению заданной темпе­ ратуры и степени дегидратации фосфогипса приоткрываются разгрузочный ши­ бер и дегидратированный материал при 190—215 °С выпускают в бункеры 6, от­ куда через ячейковые питатели (на схеме не показано) его скребковым кон­ вейером 3 с водяным охлаждением и элеватором 20 подают в бункер 6 перед мельницей 24.

Горячие газы из топок при 1000— 1100 °С омывают сферические днища котлов, боковую поверхность корпуса и через поперечные жаровые трубы направляются в сушильный барабан 17.

Водяные пары, выделяющиеся из гипсоварочного котла, очищают от пыли в циклонах 19 и скруббере 12, а затем вентилятором 11 выбрасывают в атмо­ сферу. Скруббер 12 орошается фильтратом из сборника 15. Суспензия направ­ ляется в сборник 15. Пыль гипса из циклонов направляют в бункеры 21 над гипсоварочными котлами.

Гипсовое вяжущее реверсивным винтовым конвейером подают в один из накопительных бункеров 6, оснащенных сводообрушающим устройством, а от­ туда — в шаровую мельницу 24 ленточным питателем 16. Температура посту­ пающего в мельницу материала не должна превышать 80 °С. Режим помола должен обеспечить необходимую механическую активацию вяжущего (за счет устранения экранирующих пленок фосфатов и разрушения «маточной» струк­ туры дегидратированных кристаллов дигидрата сульфата кальция), необходи­ мую тонкость порошка и не допускать дегидратации вяжущего в мельнице [203, 204].

Готовый продукт из шаровой мельницы 24 подают в приемный бункер 6 одного из двух пневмовинтовых насосов 25, отправляющих вяжущее в силос­ ный склад готовой продукции. Обе шаровые мельницы подключены к вытяж­ ным аспирационным системам. Воздух с удаляемыми из мельниц мелкими частицами гипса проходит трехступенчатую сухую очистку.

Ниже приведены удельные проектные нормы расхода сырья,

С подготовкой фосфогипса по методу группы 2 (см. разд. 3.2.1). Процесс с совмещением сушки и обжига. В опытно-про­ мышленном масштабе освоена непрерывная технология фосфогипсового вяжущего и стеновых камней на его основе [223— 226]. При разработке технологии исходили из необходимости создания специального теплового агрегата для дегидратации фосфогипса с учетом специфики состава и свойств этого мате­ риала.

Технологическая схема получения вяжущего и стеновых камней из него показана на рис. 3-16.

ТАБЛИЦА 3,10. Свойства вяжущих в зависимости от поперечного размера кристаллов полугидрата сульфата кальция

ПЛОСКОСТИ (0001) и увеличения размера плоскостей (1120). В соответствии с известным принципом Кюри — Вульфа — Гиб­ бса минимум поверхностной энергии при данном объеме много­ гранника достигается в том случае, когда они удалены от цент­ ра на расстояния, пропорциональные их удельным энергиям. Это приводит к исчезновению активно растущих граней и со­ ответственно к образованию игольчатых кристаллов [229, 234].

Образование игольчатых кристаллов с размером в попереч­ нике менее 1 мкм и длиной 5—15 мкм превращает пульпу с соотношением Ж : Т от 1 до 3 в неперемешиваемое камневид­ ное тело, что приводит к остановке мешалки, т. е. к прекраще­ нию процесса. С другой стороны, после сушки и помола игло­

[166], и с учетом вязкости пульпы после дегидратации фосфо-

по отношению к полугидрату и происходит кристаллизация по­ следнего.

Процесс кристаллизации полугидрата из пересыщенного ра­ створа сульфата кальция и размер кристаллов определяются скоростью образования зародышей и скоростью роста кристал­ лов, или, точнее, скоростью роста отдельных граней кристал­ лов. Оба процесса протекают, особенно при непрерывном ре­ жиме, одновременно и оказывают друг на друга существенное влияние. Действительно, высокая скорость образования заро­ дышей замедляет рост кристаллов из-за наличия большой об-