книги / Фосфогипс и его использование
..pdfАналогичным способом изготавливаются |
также с а н и т а р н о - т е х н и |
ч е с к и е к а б и н ы (СТК). Максимальные |
размеры блок-комнат и СТК |
3500X3500X3200 мм, масса — до 12— 14 т. Основной вид вяжущего — компо зиционное гипсовое, целесообразно автоклавное с небольшой водопотребностью и соответственно влажностью изделий.
Отделочные изделия. Благодаря специфичности свойств гипс является неза менимым отделочным материалом самой разнообразной номенклатуры.
Д е к о р а т и в н ы е |
г и п с о в ы е п л и т ы |
имеют |
основной |
размер 600Х |
Х600 мм и толщину от |
15 до 30 мм. Основное требование к плитам: декора |
|||
тивность рисунка, точность размеров и небольшая масса. |
|
|||
З в у к о п о г л о щ а ю щ и е г и п с о в ы е |
л и т ы е |
п л и т ы |
(ОСТ21-26— |
|
84) представляют собой гипсовый перфорированный футляр, заполненный зву копоглощающим материалом. Размеры 600x600 при толщине 25—40 мм. Основ
ными требованиями, предъявляемыми |
к плитам, являются звукопоглощение |
и декоративность. |
|
Г и п с о в ы е о б л и ц о в о ч н ы е |
п л и т ы предназначены в качестве за |
менителя мрамора и других облицовочных изделий для внутренней отделки помещений. Плиты должны иметь высокие средние плотность (более 1600— 1750 кг/м3) и предел прочности (при сжатии — более 40—50 МПа), полиро ванную поверхность и ряд других показателей. Максимальные размеры — до 1000X600 мм при толщине 10—30 мм. Плиты изготовляют прессованием — при использовании низкомарочных гипсовых вяжущих, вибрацией с пригрузом — при среднемарочных вяжущих и литьем — при высокомарочных. В состав фор мовочных масс могут быть введены красители для имитации рисунка природ ных каменных материалов.
О т д е л о ч н ы е и з д е л и я на о с н о в е г и п с о в ы х л и с т о в ы х и з д е л и й (ГКЛ и ГВЛ) выпускают размером от 600x600 до 2500X1200 мм и толщиной 8— 12 мм. Для отделки используют различные декоративные плен ки. При наличии перфорации изделия могут выполнять также звукопоглощаю щие функции; при этом на их тыльную сторону наклеивается звукопрони цаемый материал.
Гипсобетон для монолитного строительства. Наиболее перспективной об ластью применения гипсовых композиционных вяжущих является монолитный метод сельского строительства. Быстрота твердения бетона на этих вяжущих обеспечивает возможность быстрой перестановки съемной опалубки и соот ветственно ускорения строительства. При использовании автоклавных (высо копрочных) композиционных вяжущих влажность гипсобетона уже через 1—3 сут. позволяет приступить к отделочным работам. Бетоны должны отве чать следующим требованиям:
Предел прочности при сжатии, МПа, не менее |
мм, не менее |
5 |
|
Подвижность |
бетонной смеси (по осадке конуса), |
40—70 |
|
Средняя плотность после твердения и сушки, кг/м3, менее |
1100 |
||
Влажность |
. |
|
Минимальная |
Время приобретения распалубочной прочности, |
ч, не более |
3—4 |
|
Изделия, изготавливаемые непосредственно (без тепловой обработки) из фосфогипса и фосфополугидрата. Предложен [159, 174, 237] «гипсовый це мент», представляющий собой тонкоизмельченное гипсовое сырье, которое сме шивают с небольшим (20—30%) количеством воды, и смесь уплотняют трам бованием, прессованием и другими способами с интенсивным механическим воздействием. По данным авторов создание структуры прочностью до 50 МПа и выше обеспечивается в результате перекристаллизации мельчайших частиц гипса, характеризующихся повышенной растворимостью.
Данное направление не получило развития, на наш взгляд, из-за высоких энергозатрат на дробление и помол, необходимости достаточно интенсивного уплотнения (прессования, трамбования), сложности оборудования и высокой средней плотности изготавливаемых изделий.
Установлено, что, несмотря на дисперсность фосфогипса, образцы, получен ные из него прессованием, имеют низкую «сырцовую» прочность (менее 0,5— 0,7 МПа), сравнительно небольшую прочность после высушивания (менее
10 МПа) и разрушаются при водонасыщении [172]. Причем при использова нии фосфогипса с исходной влажностью (30—32%) в процессе прессования около 50% жидкой фазы должно удаляться, что затрудняет прессование, по этому необходима предварительная подсушка. Это практически сводит на' нет преимущество «гипсового цемента». Возможно прессование с одновременным отводом излишка жидкой фазы, однако для такого процесса требуется разра ботка сложного оборудования, высокая производительность которого пробле матична.
Для повышения качества «гипсового цемента» во ВНИИстромс им. П. П. Будникова предложена его предварительная механическая активация (измельчение) [171, 172].
Прочность влажных (после формования), высушенных и водонасыщенных образцов из активированного фосфогипса значительно превышает прочность образцов из исходного, т. е. неактивнрованного фосфогипса.
Анализ структуры, активированного фосфогипса и прессованных образцов показал [172, 243], что физико-технические свойства образцов определяются не столько удельной поверхностью и гранулометрической характеристикой частиц измельченного фосфогипса, сколько их морфологическими характери стиками.
Для оценки качества измельчения фосфогипса предложено [172] исполь зовать дифракционно-морфологический коэффициент N, представляющий со бой отношение интенсивностей дифракционных линий с rf//t=0,187 нм (1,87 А) к интенсивности линий с d /ti—0,287 нм, определяемых при рентгенофазовом анализе.
В опытных условиях при давлении прессования от 5 до 80 МПа получен искусственный гипсовый камень и образцы перегородочных и других изделий с пределом прочности при сжатии от 9 до 50 МПа и средней плотностью от 1400 до 1950 кг/м3, не разрушающихся при полном водонасыщении и имею щих коэффициент размягчения до 0,28.
Белорусским политехническим институтом проверена и подтверждена вы сокая эффективность активации фосфогипса, используемого при изготовлении различных видов изделий фильтр-прессованием. Приводятся высокие показа тели свойств изделий, полученных при использовании активированного фосфо гипса, а также смесей фосфогипса с цементом, гипсовым вяжущим и другими добавками [239].
В развитии работ П. П. Будникова, предложившего вводить в состав смеси гидратирующийся компонент, выполнен ряд исследований по созданию компо зиционных материалов и изделий, в которых структурообразующая способность фосфогипса используется в сочетании с применением других связок [240, 243], в качестве которых предлагается использовать компоненты гидратационного твердения, смолы и другие соединения. Получены облицовочные прессованные плитки на основе фосфогипса и карбамидных смол [242].
Предложено [240, 241] использование фосфогипса и фосфополугидрата в качестве активного структурообразующего компонента в составах экструзион ных масс для изготовления погонажных гипсополимерных изделий.
ЛИСИ выполнен комплекс исследовательских и экспериментальных работ по физико-химической активации фосфополугидрата Волховского алюминиево го завода. Путем нейтрализации и механической обработки достигнуто суще ственное ускорение твердения фосфополугидрата. Предложено несколько ва риантов изготовления облицовочных плит и других изделий. Расход активатора (пыль электрофильтров вращающихся печей цементных заводов и др.) — 1 — 3% от массы сухого фосфополугидрата. Время обработки в бегунах составляет 3—5 мин, после чего масса поступает на формование прессованных изделий. Авторами отмечается стабилизация свойств фосфополугидрата после обработ ки указанным выше способом [25].
Во ВНИИстроме [172, 243] исследован литьевой способ формования из делий, при котором в активированный фосфогипс в качестве дополнительного структурообразующего компонента вводят продукт автоклавной обработки фосфогипса, в основном состоящий из влажного полугидрата сульфата каль ция a -формы. На созданной экспериментальной линии изготовлены мелкие
перегородочные, стеновые изделия, а также брикеты со следующими показа телями свойств:
Предел прочности при сжатии, МПа: |
|
|
||
через 2 |
ч |
|
5— 16 |
|
в сухом |
состоянии |
. |
12—35 |
|
Влажность |
после твердения, |
% |
6— |
16 |
Средняя плотность, кг/м3 |
|
1300— |
1750 |
|
В Белорусском политехническом институте кроме гипсовых вяжущих в качестве дополнительного структурообразующего компонента при фильтр-прессовании испытаны цемент, известь и другие добавки, а также использована термоактивация части фосфогипса. Приводятся [239] данные о возможности получе ния изделий с пределом прочности при сжатии от 10 до 40 МПа и морозостойкостью до 200 циклов замораживания и оттаивания. Промышленное освоение данного способа связа но с созданием сравнительно сложного оборудования для из мельчения фосфогипса и формования изделий с одновременным отводом около 50% жидкой фазы, содержащейся во влажном исходном фосфогипсе.
Глава 4
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФОСФОГИПСА И ФОСФОПОЛУГИДРАТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
СЕРНОЙ КИСЛОТЫ И СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. ПРОИЗВОДСТВО СЕРНОЙ КИСЛОТЫ И ЦЕМЕНТА ИЛИ ИЗВЕСТИ
4.1.1. Общие сведения
Даже при удовлетворении всех выявленных потребностей в фос фогипсе в сельском хозяйстве для химической мелиорации со лонцовых и кислых почв, для производства гипсовых вяжущих, в цементной промышленности, для использования в качестве наполнителя, производства термоизоляционных материалов, в дорожном строительстве можно было бы, например в 2000 г., использовать при прогнозируемых объемах производства экст ракционной фосфорной кислоты только немногим более полови ны получаемых фосфогипса и фосфополугидрата. Однако это мало вероятно.
Кардинально проблема полного использования фосфогипса может быть решена переработкой его на месте в серную кисло ту, возвращаемую в производство экстракционной фосфорной
кислоты, с попутным получением товарных продуктов — цемен та или извести.
Процесс переработки фосфогипса в серную кислоту и це мент (портландцемент) практически аналогичен процессу пере работки в эти продукты природного ангидрита (так называе мый процесс Мюллера — Кюме), осуществленному впервые на заводе фирмы «I. G. Farbenindustrie» в г. Леверкузен в 1916 г., а затем на ряде других предприятий [265—267]. Такой цикли ческий процесс (регенерация не менее 90% кислоты, затрачи ваемой на разложение фосфата) является, казалось бы, наибо лее заманчивым. Однако пока он рассматривается лишь в тех
случаях, когда другие варианты |
производства |
серной кислоты, |
в том числе и для обеспечения |
производства |
экстракционной |
фосфорной кислоты, оказываются более дорогими из-за отсут ствия (в данной стране) или удаленности традиционных видов серосодержащего сырья (элементная сера, серный колчедан, отходящие газы, содержащие диоксид серы) или высоких цен на серу на мировом рынке.
И хотя технология серной кислоты из фосфогипса давно изучается и реализована в промышленном масштабе (с попут ным получением цемента), такие производства широкого рас пространения пока не получили.
В настоящее время в мире существуют только 3 производства серной кис лоты из фосфогипса: в Австрии (г. Линц, фирма «Chemie Linz A.G.», мощ ностью 80 тыс. т мнг. в год, работает с 1967 г., в 1988 г. законсервировано [3, 1989 г.]), в ЮАР (г. Фалаборва, отделение «Fedmis» фирмы «Sentrachem Ltd.», мощностью 100 тыс. т мнг. в год*). Частично фосфогипс используют наряду
сприродным ангидритом в ПНР (завод «Wisow» в г. Болеславец).
Всвязи с падением мировых цен на элементную серу в 70-е годы были ликвидированы производства серной кислоты и цемента из природного ангид
рита в Англии |
(г. Биллингем, фирма «ISI», мощность |
165 тыс. т |
мнг. |
в год; |
|||
г. Уайтхевен, |
фирма «Albrit and |
Wilson |
Ltd.», |
мощностью 350 |
тыс. |
т мнг. |
|
в год; г. Уиднес, фирма «United |
Sulphur |
Acid |
Согр.», |
мощностью |
200 |
тыс. т |
|
мнг. в год) и небольшое производство во Франции (г. Миримаз) [265, 267]. Продолжают эксплуатироваться такие производства в ГДР (г. Косвиг,
VEB «Chemischefabrik Coswig», мощностью 280 тыс. т мнг. в |
год; |
г. Вольфен, |
|||
«Wolfenfarbenfabrik», |
мощностью 130 |
тыс. т мнг. |
в год). |
Такое произ |
|
водство организовано |
и в КНР (около |
г. Куньмин, |
провинция |
Юнань) [3, |
|
1989 г.]. |
|
|
|
|
|
В табл. 4,1 представлены [3, данные по США, 1981 г.] за траты на производство 1 т мнг. серной кислоты из традицион ных видов сырья и фосфогипса, характеризующие рентабель ность производства (для СССР оценка народнохозяйственной эффективности приведена в разд. 6.1).
Ниже приведены размеры капитальных вложений (в отно сительных единицах), необходимых для производства 1000т/сут
* Производство введено в эксплуатацию в 1972 г. (перерабатывается фосфополугидрат; технология фирмы «Chemie Linz», Австрия, проект и оборудо вание фирм «Кгирр—Koppers G.m.b.H.» и «Polisius A.G.», ФРГ), работает нормально. Предполагается увеличение его мощности на 25% [325].
ТАБЛИЦА 4,1. Сравнение стоимости производства |
1 т |
мнг. серной кислоты |
||||||||
и 0,9 т портландцемента [3] |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Серная кислота из |
|
|
Серная кислота и |
|||
|
|
|
|
|
|
цемент из фосфо- |
||||
|
|
Статья расхода |
элементной серы |
|
|
гнпса |
||||
|
|
|
стоимость, |
|
|
стоимость, |
||||
|
|
|
|
расход |
j |
расход |
||||
|
|
|
|
|
долл. |
|
долл. |
|||
Элементная сера, т |
|
0,33 |
|
43,0 |
|
|
|
_ |
||
|
|
|
|
1,55 |
— |
|||||
Фосфогипс |
(на C aS04), т |
— |
|
— |
|
|
||||
Электроэнергия, кВт*ч |
|
60 |
|
1,80 |
|
|
230 |
6,90 |
||
Топливо, т |
|
|
— |
|
— |
|
|
0,2 |
49,0 |
|
Кокс, т |
|
|
|
— |
|
— |
|
|
0,1 |
13,0 |
Добавки, долл. |
|
— |
|
— |
|
|
— |
2,0 |
||
Вода, долл. |
|
|
— |
|
0,7 |
|
|
— |
0,7 |
|
Рабочая сила, чел.-ч |
|
0,07 |
|
0,6 |
|
|
— |
4,8 |
||
Техническое обслуживание, чел.-ч |
0,08 |
|
2,1 |
|
|
— |
16,8 |
|||
Прочие затраты, долл. |
|
— |
|
2,0 |
|
|
— |
4,0 |
||
Амортизационные отчисления |
— |
|
3,6 |
|
|
— |
30,0 |
|||
(10 лет), долл. |
|
|
|
2,61 |
|
|
|
20,9 |
||
Финансовые |
расходы |
(14% на ка |
— |
|
|
|
— |
|||
питал), долл. |
|
|
|
56,6 |
|
|
|
148,1 |
||
Общая |
себестоимость |
производства, |
|
|
|
|
|
|||
долл. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продукция для продажи, т: |
|
|
|
|
|
1 |
50,0 |
|||
серная кислота |
|
1 |
|
50,0 |
|
|
||||
пар |
|
|
|
1,5 |
|
19,5 |
|
|
— |
— |
цемент |
|
|
— |
|
— |
|
|
0 .9 |
53 |
|
Общая стоимость реализации, долл. |
— |
|
69,5 |
|
|
— |
103,0 |
|||
Баланс*, долл. |
|
— |
+ |
12,9 |
|
|
— |
—45,1 |
||
* Рассчитано на базе цены на серную кислоту 50 долл, за I т мнг. |
|
|||||||||
серной кислоты из различного серосодержащего сырья |
[19, пе- |
|||||||||
ресчитанные данные по Англии, 1982 г.]: |
|
|
|
|
1 |
|||||
Элементная |
сера |
|
|
|
|
|
|
|
||
Серный колчедан |
|
|
|
|
|
|
|
2.5 |
||
Природный гипс с попутным получением: |
|
|
|
|
|
|
3.5 |
|||
извести |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
цемента |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 .5 |
|
Фосфогипс с попутным получением цемента |
(капвложения |
« 5 5 |
млн. |
|||||||
фунт, |
стерл.) |
|
|
|
|
|
|
|
6,5 |
|
При всей относительности приведенных выше данных* они показывают, что при совместном производстве серной кислоты и цемента или извести основными статьями, удорожающими производство, являются расход топлива и большие капиталь ные вложения в производство. Только стоимость затрачиваемо го топлива (см. табл. 4,1) практически равна стоимости полу-
*Результаты расчетов Гипрохнма (разд. 6.1), учитывающие капитальные
иэксплуатационные затраты для варианта раздельного производства серной кислоты и цемента или извести при использовании традиционных видов сырья,
значительно отличаются от данных [31 и [19], так как при таком сопостав лении технико-экономические показатели вариантов сближаются.
чаемой серной кислоты (правда, без учета расхода его в це ментном производстве; то же относится и к расходам на амор тизацию и техобслуживание).
Поэтому усилия исследователей, конструкторов и проекти ровщиков в СССР и за рубежом направлены на разработку бо лее совершенных способов производства серной кислоты из фос фогипса* со значительным снижением расхода топлива (за счет снижения влажности исходного фосфогипса и повторного использования тепла в технологических процессах) и электро энергии, упрощением процессов газоочистки, использованием более интенсивного технологического оборудования.
4.1.2. Производство серной кислоты и цемента из апатитового фосфогипса термическим способом
Способ одновременного получения на базе сульфата кальция серной кислоты и цементного клинкера (размалываемого за тем с добавкой гипса для получения цемента) основан на тер мохимическом разложении во вращающейся обжиговой печи сульфата кальция при его взаимодействии с восстановителем (кокс, СО).
Эндотермический процесс проходит в 2 стадии [248, 270, 274]:
при температуре 900 °С часть сульфата кальция восстанавливается до сульфида кальция:
C aS04+2C — C aS + 2C 02;
далее, в более горячей зоне печи, сульфид кальция при температуре 1200 °С взаимодействует с остальной частью сульфата:
3C aS04+ C aS — > 4 C a 0 + 4 S 0 2.
Суммарная реакция, описывающая процесс разложения сульфата: 2C aS04+ C — ►- 2 C a 0 + 2 S 0 2+ C 0 2.
Оксид кальция в зоне спекания печи при 1400 °С взаимодействует с окси дами кремния, алюминия и железа, которые в виде соответствующих мате риалов («добавки») загружают в печь в смеси с сульфатом кальция и вос становителем (сырьевая смесь) с образованием цементного клинкера.
Необходимое для протекания процесса в противоточной вращающейся печи количество тепла обеспечивают сжиганием непосредственно в печи твердого (угольная пыль), жидкого или газообразного топлива. В печи поддерживают слабоокислительную атмосферу во избежание образования элементной серы, а также H2S, COS, CS2 [274].
Для этого предусматривают, в частности, подачу дополнительного возду ха в печь (на расстоянии */з длины печи от ее «холодного» конца — загрузки сырьевой смеси и выхода S 0 2-ra3a). Концентрация кислорода в газе на выходе из печи не должна превышать 0,6%, а оксида углерода — 0,2% [269].
Хотя процесс производства серной кислоты и цемента из фосфогипса и аналогичен, как уже указано выше (разд. 4.1.1), процессу переработки в эти продукты природного ангидрита, он имеет следующие существенные отличия от него:
* Данные по экономике производства серной кислоты |
в условиях |
США |
по новым технологиям при изменившихся ценах на топливо |
(и замене в |
одной |
из них жидкого топлива на уголь) и серную кислоту см. разд. 4.1.2.
фосфогипс содержит кристаллизационную и до 30% свобод ной влаги, в связи с чем требуется его предварительная сушка и кальцинация (до содержания не более 6% общей влаги), что обусловливает больший расход топлива;
фосфогипс содержит примеси соединений фтора и Р2О5, что вызывает необходимость более тщательной его промывки и вы полнения дополнительных мероприятий по удалению или свя зыванию соединений фтора; для обеспечения высокого качест ва клинкера в фосфогипее до его смешения с добавками должно содержаться не более 0,5% Р2ОбИне более 0,15% F (считаяна сухой CaS04);
фосфогипс более дисперсен, чем размолотый природный ан гидрит, потому он быстрее движется вдоль обжиговой печи, и требуется иное распределение в ней температур.
Технологическая схема производства серной кислоты и порт ландцемента показана на рис. 4-1 (при гидротранспортировании фосфогипса из производства фосфорной кислоты).
Производство состоит из следующих основных стадий:
I. Подготовка фосфогипса (фильтрация из пульпы, сушка в трубе-сушилке и прокалка фосфогипса в аппарате с непрямым обогревом до фосфоангидрита; мокрая очистка отходящих газов от соединений фтора).
II. Прием и складирование добавок (глина или летучая зола бурого угля, песок, колчеданный огарок, при недостаточном содержании в глине А120 3— боксит) и коксика; подготовка добавок (сушка и размол) и коксика (размол); смешение компонентов и гомогенизация сырьевой смеси.
III. Обжиг с получением диоксида серы (сернистого газа) и цементного клинкера (с предварительным противоточным подогревом сырьевой смеси го рячим газом, выходящим из обжиговой печи, в преднагревателе фирмы «Кгирр G.m.b.H.», изображенном на рис. 4-2, или в последовательно установ ленных циклонах, как это показано на рис. 4-1) с последующим охлаждением клинкера в противоточных рекуператорах, установленных на обжиговой печи, или в выносном колосниковом холодильнике, как это показано на рис. 4-1; очистка обжигового газа от пыли (в сухом электрофильтре); размол клинкера с добавкой гипса (или фосфогипса) как регулятора скорости схватывания
цемента |
(замедлителя). |
соединений фтора |
(промывка |
водой |
IV. |
Очистка обжигового газа от |
|||
в замкнутом цикле* с выводом части |
ее, после отдувки |
S 0 2, и стоков |
узла |
|
очистки газов отделения сушки и прокалки фосфогипса на нейтрализацию известью с отделением и сушкой осадка — CaF2 — для его использования в це ментной промышленности), от тумана серной кислоты (в мокром электро фильтре); переработка очищенного обжигового газа в серную кислоту по схе ме ДК /ДА .
При содержании S02 в газе на выходе из обжиговой печи — 10% (содержание кислорода — 0,5%) и на входе в контактный аппарат — 6,5% (об.) может быть получена серная кислота тех ническая первого сорта (ГОСТ 2184—77) концентрацией не ме нее 92,5% (выход серы — 95%). Получаемый портландцемент соответствует всем требованиям ГОСТ 10178—76; через 28 сут. пределы прочности при сжатии составляют 45,0, при изгибе — 7,0 МПа.
* Остаточное содержание соединений фтора в газе — не более 1 мг/м3 (считая на элементный фтор).
S 0 2-eaj В производство серной, кислоты
Летучая зола*
Рис. 4-1.
Технологическая схема производства серной кислоты и портландцемента из фосфогипса:
1 —буферная емкость; 2 —насосы; 3 —барабанный вакуум-фильтр; 4 , 15 —сборники; 5 —
вакуум-приемник; |
6 —•брызгоуловитель; 7 — вентиляторы; 8 — |
ленточные конвейеры; |
9 |
— |
||
вакуум-насос; |
10 — |
топка; // —труба-сушилка; 12 — циклоны; |
13 — электрофильтр; |
14 |
— |
|
абсорбер; 16 — |
весовые дозаторы; 17 — силос; 18 — |
бункеры; 19 — пластинчатый питатель; |
||||
29 — дробилка; |
21 — мостовой грейферный кран; |
22 — сушилка; 23 — мельница; 24 — |
эле |
|||
ваторы; 25 — грохот; 26 — смеситель компонентов сырьевой смеси; 27 — камерные пневмо насосы; 2Я — подогреватель шихты (преднагреватель); 29 — обжиговая печь; 30 — колос никовый холодильник для клинкера; 31 —рукавный фильтр; 32 — сепаратор
Расходные коэффициенты на 1 т мнг. серной кислоты и 1 т попутно получаемого портландцемента [16]:
Фосфогипс |
(в пересчете |
на сухой дигидрат), т |
2,05 |
|||||
Летучая зола бурого угля (в пересчете |
на сухую), т |
0,11 |
||||||
Песок |
(в пересчете |
на |
сухой), |
т |
|
0,15 |
||
Боксит |
(в |
пересчете |
на |
сухой), |
т |
|
0,033 |
|
Коксик |
(в |
пересчете |
на |
сухой), т |
|
0,12 |
||
Фосфогипс для помола с клинкером, т |
|
0,03 |
||||||
Контактная |
масса, |
кг |
|
|
|
|
0,16 |
|
Известь |
(в |
пересчете |
на |
СаО), |
кг |
|
30 |
|
Топливо*: |
|
|
|
|
|
|
97 |
|
природный газ (35,2 МДж/м3), м3 |
|
|||||||
мазут (39,8 МДж/кг), |
кг |
|
|
170 |
||||
Вода, м3: |
|
|
|
|
|
|
|
|
оборотная |
|
|
|
|
|
120 |
||
технологическая |
|
|
|
|
|
2 ,5 |
||
Электроэнергия, кВт«ч |
|
|
|
350 |
||||
Пар, т |
|
|
. . . |
|
|
0,27 |
||
Фторид |
кальция |
(44% |
CaF2) — отход, |
т |
0,044 |
|||
* Т. е. суммарно 10,2 ГДж на 1 кг цемента (без учета коксика). |
|
|||||||
Указанные |
расходные коэффициенты приведены для конкретного |
проекта, |
||||||
в котором предусматривалось: использование апатитового фосфогипса; лету
чей золы бурого угля (из электрофильтра), содержащей |
(в среднем) 49% S i0 2, |
||
33% |
А120 3, 11,9% F20 3; песка, содержащего 93% |
S i0 2; коксика, содержащего |
|
88% |
углерода, 10% золы; боксита, содержащего |
53% |
А120 3, 7% Fe20 3. |
Фундаментальные исследования технологии серной кислоты из апатитового фосфогипса проведены в НИУИФ под руковод ством Р. Э. Симановской [269—271] и С. Я. Шпунт [268]. Об зоры по технологии получения серной кислоты и портландце мента из природного гипса и фосфогипса, а также данные о ра ботавших и работающих производствах широко освещены в ли тературе [3, 19, 264—267, 274].
Промышленного производства серной кислоты и портландце мента из фосфогипса в СССР пока нет. Но помимо лаборатор ных исследований и полузаводских опытов, проведенных НИУИФоМ, процесс производства был испытан в промышленном масштабе на заводе «Визов» в г. Болеславце (ПНР) при пере работке фосфогипса, доставленного из СССР (с Воскресенского ПО «Минудобрения»).
В действующем там производстве серной кислоты и цемента из природного ангидрита на одной из двух технологических линий (обжиговая печь DHx L = = 3,35X85,4 М) был успешно переработан апатитовый фосфогипс. Был получен
Рис. 4-2.
Противоточный преднагреватель фирмы «Кгирр G. гп. b. Н.»:
/ — корпус; 2 — циклон; /—/V — камеры
клинкер, имевший через 28 дней предел прочности при сжатии 40—60 МПа, при из гибе — 3,2—6,8 МПа. Сроки схватывания: начало 2 ч 20 мин — 3 ч 35 мин, конец 2 ч 35 мин — 6 ч 50 мин [272]. При сушке и прокалке фосфогипса до фосфоангидрита в газовую фазу выделялось в среднем 50,1 % фтористых соединений ( « 8 0 % в виде HF),
при |
обжиге |
сырьевой |
смеси |
— |
44,5 % |
|
( « 9 4 % |
в |
виде HF), |
или |
суммарно |
||
« 7 2 |
% |
от введенных с |
исходным |
фосфо- |
||
гипсом [273]. |
|
|
|
|
||
После этого были проведены ис пытания по переработке такого же фосфогипса в крупной опытной ус тановке (обжиговая печь DHXL =
=2X35 м) на химическом заводе в
г.Косвиге (ГДР). Опыты подтвер дили возможность проведения про цесса обжига без осложнений и вы
сокое качество получаемого клинкера.
Исследования по совершенствованию технологии получения серной кислоты и цемента с целью улучшения экономических показателей производства проводятся в последнее время в ФРГ и США.
Фирмы «Lurgi G.m.b.H.» и «Babcock—BSH> (ФРГ) опубликовали резуль таты своих исследований и разработок [16, 276—279] в области термической переработки фосфогипса и других сульфатов кальция в серную кислоту и це ментный клинкер с использованием аппарата циркулирующего кипящего слоя. За 20 лет первая из них внедрила 50 таких аппаратов для кальцинации гидрок сида алюминия и цементной сырьевой муки.
Исследования начаты в основном в связи с необходимостью решить вопрос использования гипса, получаемого при очистке от SO2 дымовых газов электро станций (так называемого сульфогипса), работающих на твердом топливе. Только в ФРГ в 1990 г. намечено получить « 4 млн. т такого гипса [276].
Принципиальная технологическая схема производства из фосфогипса диок сида серы (для последующей очистки и переработки в серную кислоту) и це ментного клинкера (рис. 4-3) заключается в следующем: подготовленная обыч ными способами сырьевая смесь высушенных и измельченных компонентов (фосфогипс, глина или летучая зола бурого угля, песок, восстановитель) посту-
Рис. 4-3. |
|
схема |
производства |
БОг-содержащсго |
(сернистого) |
газа |
||
Технологическая |
||||||||
и цементного клинкера по способу фирм |
«Lurgi G. ш. Ь. Н.» |
и «Babcock-BSH»: |
||||||
/ — смеситель газов; |
2 — воздуходувки; 3 — труба-сушилка; |
4 — циклоны; 5 — колоснико |
||||||
вый холодильник для клинкера; 6 — вентиляторы; 7 — печь |
спекания; 8 — печь с |
цирку |
||||||
лирующим кипящим слоем для разложения фосфогипса; |
9 — бункеры; |
10 — шнековые |
||||||
конвейеры; |
// — шлюзовые |
питатели; 12 — элеваторы; 13 — электрофильтр; |
14 — выхлоп |
|||||
ная труба; |
/5 — сушилка сырьевой смеси; 16 — смеситель; |
17 — газодувка; |
18 — пластин |
|||||
чатый конвейер (улавливание соединений фтора на схеме не показано)