Способ переработки сырья, содержащего сульфат кальция

Союз Советскик Социалнстическнк РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕИЬСТВУ(22) Заявлено 06,05.80 (21) 2925156/23-26с присоединением заявки йо -(51)М. Кл.З С 01 В 17/50 С 04 В 1/04 С 01 Е 11/18 Государственный ком нтет СССР по делан нзобретеннй н открытнй(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ, СОДЕРЖАЩЕГО СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ Изобретение относится к способам переработки отходов производств, содержащих сульфат кальция, и может быть использовано для получения извести и карбоната кальция.Известен способ переработки сырья, содержащего сульфат кальция, путем его восстановительного разложения, причем более 90 перерабатываемого сырья состоит иэ частиц диаметром102, 5-5 мкм 13Однако этот способ не исключает появление в твердых продуктах реакции сульфида кальция, что делает невозможным их использование. 15Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ пере" работки гипса путем термического разложения измельченного сырья при 1180- 20 1232 С в среде восстановительного газа с получением извести и сернистого газа, причем весовое соотношение .восстановительного газа к сульфату кальция равно 1:1 = 2:1, а размер 25 частиц исходного сырья равен 1,3 в 5 мм (23.Недостатком известного способа являются большие энергоэатраты, обусловленные высокой температурой про цесса обработки сырья, а также невозможность получения извести и сернойкислоты из сульфатного сырья, содержащего примеси, которые образуют в процессе разложения легкоплавкие соединения. Эти соединения плавятся при температуре ниже 1000 С и оплавляют частицы сырья, в результате чего интенсивность процесса снижается в 2 - 3 раза.Цель изобретения - обеспечение возможности переработки сырья, содержащего легкоплавкие соединения, и снижение энергозатрат.Поставленная цель достигается тем, что согласно. способу переработки сырья, содержащего сульфат кальция, включающему термообработку предварительно измельченного исходного сырья в среде восстановительного газа с получением сернистого ангидрида и соединений кальция, термообработку исходного сырья осуществляют при 400- 800 фС и весовом соотношении восстановительного газа к сульфату 1:(30- 70) в течение 5-120 с с последующим разложением образующегося при этом сульфита кальция, причем исходное сырье берут с размером частиц 5 200 мкм.С целью получения высокоактивнойизвести с содержанием окиси кальциявыше 95 сульфит кальция разлагаютпри 910 - 1100 ьС, а с целью полученийактивного карбоната кальция сульфиткальция разлагают в присутствии двуокиси углерода при 600 - 900 фС.Целесообразность проведения термообработки сырья в диапазоне 400 800 С подтверждается данными табл. 1.Весовое соотношение восстановительного газа к сульфату кальция оп" ределяется в зависимости от используемого восстановителя: для чистого водорода это соотношение равно 1:70, а для окиси углерода - 1:4 промежуточные значения относятся к смеси газовых восстановителей И+СО в различных пропорциях.В табл. 2 показано влияние на процесс размеров частиц сырья, подаваемого на термообработку.Таким образом, из соображений снижения пылеуноса из реактора и обеспечения высокого содержания СаСО в продукте целесообразно, чтобы размер частиц сырья, подаваемого на термообработку, был 5-200 мкм.В табл. 3 показано влияние времени проведения реакции при 750 С, размерах частиц сырья 2-50 мкм и при соотношении восстановительного газа к сульфату кальция, равном 1;45.Иэ данных табл. 3 видно, что оптимальное время термообработки сырья составляет 5-120 с.Для получения извести с концентрацией окиси кальция выше 95 с применением топочных газов в качестве восстановительного газа, нижний температурный предел стадии разложения сульфита кальция должен быть равен 910 С, т.е. выше температуры 907 фС, когда упругость диссоциации карбоната кальция по реакции (1) превышает ,1 атм.СаСО = СаО + СОь (1)При температуре ниже 910 фС в присутствии СО происходит обратная реакцияСао + Соь = Сасо (2), что приводит к снижению выхода извести и ее активностиРазложение сульфита кальция при температуре выше 1100 ьС приводит к оплавлению примесей, которые присут ствуют в исходном сырье, Оплавленные примеси капсулируют частицы сульфата кальция, препятствуя диффузии 50 в газовый поток в результате чего выход СаО падает и не превышает 75.В табл. 4 представлены данные, отражающие зависимость выхода СаО от температуры стадии разложения сульфита кальция.Для получения активного карбоната кальция сульфитф разлагают в присутствии двуокиси углерода при бООС.ь При темпетаруре ниже 600 ьС разложение сульфита практически не имеетместа, а при температуре выше 900 ьСне происходит образования карбонатакальция,Способ осуществляют следующимобразом.Сырье, содержащее сульфат кальция,предварительно сушат в диспергирован"ном состоянии. Высушенное диспергированное сырье с размером частиц 5200 мкм подают в реактор кипящегослоя, где осуществляют его термическое разложение при 400-800 фС при соотношении восстановительного газа ксульфату кальция 1:(30-70) в течение5-120 сек с образованием сульфита15 кальция. Полученный сульфит кальциягазовым потоком через пылеочистительные циклоны подают во второй реакторкипящего слоя с решеткой, состоящейиэ колпачков с тангенциальными свер 20 лениями, где его разлагают при 9101100 С, если ставится цель получениявысокоактивной изьести, или же приб 00-9000 С в присутствии двуокиси углерода, если ставится цель получения2 активного карбоната кальция.Из реактора готовый продукт поступает в холодильник, Сернистый газнаправляют на очистку отпыли, послечего он поступает в контактные аппараты на окисление до серного ангидрида, который направляют на получениесерной кислоты.П р и м е р 1, 1000 кг сырья,содержащего сульфат кальция, фракционного состава 5-100 мкм нагреваютдо 4000 С в потоЪе газов, содержащихводород, при весовом соотношении восстановительного газа (СО + Н) ксульфату кальция, равном 1;30, в течение 30 с. Полученный сульфит кальЩ ция осаждают в количестве 882 кг инаправляют на разложение в реакторс кипящим слоем, который обогреваетсятопочными газами с температурой1000 ьС. Продукт реакции СаО направляют в теплообменник, где он отдаеттепло воздуху, подаваемому на горение топлива. Иэ теплообменника 285 кгСаО с температурой 50 ьС поступает назатарку или силоса, а 320 кг двуокиси серы направляют в контактные аппараты для получения серной кислоты.П р и м е р 2. 1000 кг отходовпроизводства фосфорной кислоты - фосФогипса с размерами частиц 5-200 мкмнагревают до 700 ьС в потоке топочных55 газов при соотношении восстановителя(СОН) к сульфату кальция 1:48,Время нагрева составляет 15 с. Полученный сульфит кальция в количестве850 кг подают в реактор кипящегослоя, где в качестве топлива используют природный газ, сжигаемый при 810 ьС, 480 кг карбоната кальция и 42 кг окиси кальция направляют в теплообменник, где они охлаждаются воэдухом, подаваемым на горение топлива,891557 Таблица 1 Температура, фС 300 400 600 800 900 Содержание СаСО,10 65 78 99,5 0,5 120 60 . 35 20 1 Время завершенияреакции, с Таблица 2 Размеры частицсырья, мкм 50 250 300 1 5 Содержание СаСО впродукте, Ъ 100 100 100 96 50 Пылеунос из реактора, В 0,5 98 96 32 2 Таблица 3 2 5 50 120 180 Время, с Выход Са 50, Ъ Знергозатраты, кг у,т./кг 0,1 0,11 0,13 0,18 0,21 Са 0 Охлажденные продукты направляют на затарку. 324 кг двуокиси серы направЛяют в цех серной кислоты. П р и м е р 3. Отход производства плавиковой кислоты - фторогипс с размером частиц 80 мкм в количестве 1000 кг нагревают в эрлифте в течение 120 с потоком газов с температурой 800 фС, полученных от пропускания топочных газов через уголь, предварительно нагретый до 800 фС, Весовое соотношение восстановительного газа к сульфату кальция составляет 1:70. . Полученный сульфит кальция осаждают и направляют в реактор, описанный в примере 2, В качестве окислителя топлива используют воздух, обогащенный кислородом на 283. Температурав реакторе равна 900 фС. Время пребывания сульфита кальция в реакторесоставляет 25 с. 830 кг карбонатакальция с температурой 900 С поступает в холодильник и затем на эатарку.544 кг сернистого ангидрида направляют в цех для производства сернойкислоты.Предлагаемый способ позволяет снйзить энергозатраты до 0,1-0,12 кгу.т/кг СаО за счет снижения температурыпроцесса, а кроме того, дает воэможность получать высококачественнуюизвесть с содержанием СаО 95 и вы ше,21 85 98 99 99,5891557 Таблица 4 Температура, фС 800 900 1000 1100 1200 Выход СаО,0,5 87 92 99 100 Энергозатраты, кг у. т. /кгСаО 0,1 0,12 0,15 0,21 О, 35 Формула изобретения Составитель Л.ТемироваРедактор Т.Киселева Техред А.Савка Ео екто М.11 ожоРР Эакаэ 11126/28 Тирак 508 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раущская наб., д. 4/5Филиал ППП фПатентф, г, ужгород, ул. Проектная, 41 1. Способ переработки сырья, содержащего сульфат кальция, включающий термообработку предварительно измельченного исходного сырья в сре- ;щ де восстановительного газа с получением сернистого ангидрида и соединения кальция, о т л и ч а ю щ и й с я тер, что, с целью обеспечения возможности переработки сырья, содержащего легкоплавкие соединения, и снижения энергозатрат, термообработку исходного сырья осуществляют при 400-800 фС и весовом соотношении восстановительного газа к сульфату 1:(30-70) в течение 5-120 с с последующим разложением образующегося при этом сульфита кальция. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю"щ и й с я тем, что исходное сырьеберут с размером частиц 5-200 мкм,3. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью получения высокоактивной извести с содержанием свободной окиси кальция выше 95,сульфит кальция р.злагают при 910-1100 фС.4. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью получения активного кЬрбоната кальция,сульфит кальция разлагают в присутствии двуокиси углерода при 600-900 ОС.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ВеликобританииМ 1346659, кл. С 1 А, опублик. 1974.2, Патент США М 3087790,кл. 23-186, опублик, 1963.