Введение к работе
з
Актуальность темы
Производство фосфорных минеральных удобрений сопровождается получением многотоннажного отхода - фосфогипса. К настоящему времени накоплено по различным оценкам более 100 млн. т фосфогипса в отвалах, что загрязняет природную среду. Содержание отвалов требует дополнительных капитальных вложений. Одновременно фосфогипс является ценным сырьем для производства. Он представляет собой сульфат кальция в концентрированном и измельченном виде, содержание примесей в нем не более чем в природном гипсе. Его переработка исключит дополнительные разработки природного гипса, что также улучшает экологическую ситуацию.
Существующие технологии переработки фосфогипса до оксида кальция требуют высоких температур процесса и введения дополнительной стадии окислительного обжига для удаления образовавшегося сульфида кальция [1-3]. Разделение двух процессов восстановления сульфата кальция до сульфида кальция и до оксида кальция в области оптимальных температур позволит снизить затраты и создать гибкую технологию утилизации сульфата кальция. По этой причине вопрос переработки фосфогипса является очень важной и актуальной проблемой.
Цель работы
Задачей настоящей работы является разработка рациональной схемы термического восстановительного разложения фосфогипса до оксида кальция или до сульфида кальция, в области оптимальных температур.
Научная новизна работы:
проведено разделение процессов восстановления сульфата кальция углеродными восстановителями до оксида и до сульфида кальция в области оптимальных температур, что позволило предложить принципиальную схему гибкой технологи утилизации фосфогипса;
разработан новый способ гранулирования фосфогипса, заключающийся в рациональной подаче шихты на тарельчатый гранулятор в область с наибольшей скоростью движения гранул и в количестве, пропорциональном площади поверхности гранул;
проведена систематизация активности углеродных восстановителей по шкале «графит - активированный уголь», разработана
методика определения активности углеродных восстановителей и ее корректировки;
идентифицированы максимумы процесса восстановления ангидрита графитом и активированным углем на термограммах, что имеет большое практическое значение;
впервые проведено исследование восстановления монокристаллов ангидрита; показано, что процесс восстановления ангидрита активированным углем и графитом имеют разные механизмы;
разработана методика количественного определения CaSO.4, CaS и СаО в их смесях рентгенофазовым анализом;
разработан спектрофотометрический дитизоновый метод определения тяжелых металлов в фосфогипсе, позволяющий определять одновременно все металлы дитизоновой группы с содержанием
до 1-10" % при постепенном повышении Рн раствора. Практическое значение работы
Предложена рациональная схема восстановительного разложения фосфогипса, которая позволяет получать сульфид или оксид кальция и сернистый газ (рис. 9). Процесс можно осуществить на действующих промышленных установках без их существенной реконструкции. Результаты проведенных исследований позволяют оптимизировать процесс и снизить температуру существующей технологии получения сернистого газа и оксида из фосфогипса с 1^73 К до 1373 К.
Предложен способ гранулирования фосфогипса для процессов восстановительного разложения с выдачей рекомендаций по оптимальному режиму работы гранулятора.
Апробация работы
Основные положения и результаты работы были доложены на 'следующих конференциях, семинарах и совещаниях:
конференция молодых ученых МГУ (г. Москва, 1987,1988 г.г.)
международная научно-практическая конференция: "Питьевая и сточные воды: проблемы очистки и использования" (г. Пенза, 1997 г.);
первая международная научно-практическая конференция "Безопасность транспортных систем" (Самара, 1998 г.);
конференция, посвященная 10-летию Государственного комитета по охране окружающей среды Самарской области: "Итоги тучных исследований, природоохранные технологии. Экологиче-
5 екая безопасность и устойчивое развитие Самарской области" (г. Самара, 1998 г.);
- региональный научно-практический семинар "НЕФТЬ. ХИМИЯ. ЭНЕРГЕТИКА. ЭКОЛОГИЯ" (г. Самара, 1998 г.);
Благодарности
Автор выражает свою искреннюю благодарность за помощь в завершении работы и обсуждении результатов В.Н. Рудину, СИ. Борисовой (ОАО НИУИФ), Е.С. Николиной (МГУ), В.П. Иванову, С. А. Виноградову, В.И. Варфоломееву, А.Л. Каплану (ТфВИТУ).
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из 5 глав: введения, литературного обзора, экспериментальной части, состоящей из 7 разделов, исследований по гранулированию фосфогипса, выводов, списка литературы из 169 наименований и приложения.
Работа содержит 119 стр. текста, 11 таблиц, 16 рисунков.
