Способ окускования фосфатного сырья

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ро 1 004261(У) М.Кл.з с присоединением заявки Нов С 01 В 25/О.У Госуларственный комитет СССР по лелам изобретениИ и открытий,М.П.Талхаев, Л.И.Борисова, С.Я.Гальперина, В,Я,Виувгин,Л.А.Полежаева и А.А.ЗотеевадЕМВолжский филиал Ленинградского государствен ого научно"исследовательского и.проектного института сановной":; ;.зхимической промышленности(54). СПОСОБ ОКУСКОВАНИЯ ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ Изобретение относится к термической подготовке фосфатного сырья для электротермической переработки на желтый фосфор и может быть использовано в химической и металлургической промыдленности, цветной металлургии и производстве стройматериалов.Известен способ подготовки шихтыдля электровозгонки фосфора, заключающийся в том, что фосфатную рудную мелочь совместно в кремнеземистым материалом фракции 3-.0 мм обжигают ,при, 750-950 фС, измельчают и смеши-, вают с восстановителем. Далее увлажненную шихту формуют и подвергают длительной водотепловой обработке. Полученные брикеты или окатыши име- з, ют прочность. на сжатие 260-380 кг/см, термостойки, транспортабельны, водо- устойчивы ( 1.Недостатком способа является применение для офлюсования нсырогон кремнеземистого материала, в котором свободная 510 з является одним иэ основных компонентов. При термообработ-. 25 ке такого сырья наблюдается его растрескивание, а при совместном обжиге кремнеземистого и фосфатного материата эа счет освобождения СаО и МЯО декарбонизация фосфатного 30 материала и связывания мх и окислов щелочных металлов с 50 флюса. происходит. образование легкоплавких эвтектических соединений, значительно снижающих температуру начала размягчения сырья. Кроме того, длительная водотепловая обработка увлажненных сФормированных тел при 80-.170 С при нормальном или повышенном давле нии (до 8 атм) экономически .невыгод- . на, малопроизводительна, а укаэанная прочность на сжатие может быть достигнута только для тел, Формованньвс с применением .значительных механических .усилий прессование и другие,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ агломерации, Фосфатного сырья включающий примейение фосфорной кислоты в качестве связующе- . го при азернении сырья с. последуюврца смешением полученных гранул с .квар-цитом Фракции 3-0 мм и коксом, окатыванием смеси и ее спеканием. Данный способ позволяет получать агломерат с прочностью 69 кг/см Выход, годного агломерата - 70-721,2.Недостатком способа явЛяется использование фсырогон Флюса. Растрескивание флюса в процесса термообра 100426125 ботки связано с тем, что кварц имеетразличные коэФФициенты линейногорасширения по направлениям и;1 раллельным и перпендикулярным главнойкристаллооптической оси, наряду срасширением кварца на процесс растрескинания влияет процесс дегидратации халцедона, Существует семь полиморфных разностей кремнезема, для которых известны температурные пределы их устойчивости при нормальномдавлении, н том числе неустойчивыеразновид 1 ости кремнезема наблюдаютсяпри 117-270 С, а полиморфные превращения нв ,.-кварц, тридимити кристобаллит от 575 С до плавлеония, Особенное значение имеет полиморфизм- и Р -кварца и тридиомита при температурах 575 С и 870 С,При переходе изодной полиморфнойразновидности н другую резко изменяются Физические свойства данногоминерала, В процессе термообработки кремнеземистых материалов происходят кристаллографические и полиморфные превращения: с изменениемобъема. Кварц в зависимости от значения вышеуказанных температур имеет ряд модиФикационных превращений,происходящих с изменением объема отсжатия на 0,4 до расширения на17,4 о. Расчеты показывают, что принагревании кварца до 543 С (объеглувеличивается на 2,4 Ъ ) в нем возникают напряжения параллельно оптической оси, равные 14,461.0 кг/см,перпендикулярно оптической оси7,34 10 кг/см."- Величина этих напряжений н 25,6-52 раза больше предела прочности кварца на сжатие,Дальнейшее повышение температурыспособствует увеличению напряженногосостояния, при переходе А-кварцан с -кристобаллит ( увеличение объема на 17,4";) напряжения н кварцедостигают 9,734 10 кг/см илив 768 раз превышают предел прочности кварца на сжатие.Термообработка офлюсованныхокатышей и офлюсованного агломерата сопровождается значительным изменением объема зерен кварца. Они выглядят трещиноватыми, корродиронанными, происходит уплотнение слоя, ухудшение газопроницаемости. Это оказывает отрицательное влияние на прочностные свойства окатышей и агломерата. Снижение прочности приводит к увеличению выхода возврата и снижению производительности процесса. Отрицательное влияние сырых флюсующих добавок на качество окускованного материалаособенно заметно при использовании фосфоритов с низким содержанием в них 50, когда для офлюсонания шихты трсбуется введение большого количества кремнезема. При этом наблюдается снижение на 7,8 и 2,0 абс.% по прочности на удари истирание соответственно, офлюсованной ших 1 ы за счет чего сокра"щается выход годного агломерата иувеличивается увеличивается количество возврата,Целью изобретения является повгшение выхода окускованного продукта,Поставленная цель достигается "ем, что согласно способу окускования ФосФатного сырья, включающему термообработку Флюсующей добавки при повышении температуры со скоростью 7-10 град/мин от 550 до 900 С, из . мельчение Флюсующей добавки до со,. ржания 70-80 вес. Ъ фракции 0,1-0 мм, смешение ее с Фосфатным сырьем и гермообработку шихты.Отличиями способа является режимы термообработки и измельчения Флюсующей добавки.В предлагаемом интервале температур 550-900 С начинаются и заканчиваются полиморфные превращения кварца, Если понизить температуру до 540 С, то выход годного продукта остается на уровне практически "сырого" флюса, т.е. полиморфные превращения кварца еще не начались и поэтому ниже температуры 550 С нецелесообразно применять предлагаемую скорость подъема температуры термзобработки флюса. Если повыситьтемпературу до 910 С, то выход окускованного продукта не увеличивается и остается неизменным, т.е. как при температуре 900 С; для окатышей 96,7-98,2, для агломерата - 74,8- 76,0. Поэтому перерасходовать энергию нецелесообразно.Если термообработку флюса начинать с меньшей скоростью подъема температуры (6 град/мин), то выход окускованного продукта остается ьа уровне скорости 7 град/мин и составляет для окатышей 97,7, для аглс - мерата 75,2. Таким образом, снижать скорость нагрева экономически нецелесообразно. Если увеличить скорост ь подъема температуры до 11 град/мн, то выход окускованного продукта уменьшается из-за недостаточного врем - ни обработки и составит для окаты - шей 93,0, для агломерата - 72,0, что также экономически невыгодно,Если уменьшить дисперсность предварительно обожженного флюса до фракции 0,08-0 мм, то выход окусо-, ванного продукта аналогичен прим- нению Фракции 0,1-0,мм и составля: - ет для окатышей 96,7-97,7, для гломерата - 74,8-75,2. Таким образм, нет необходимости в переизмельчении флюса и связанных с ним затратах, Если использовать флюс более грубого помола, а именно фракцию 0,12-0 мм, то выход годного продукта снижае.сяи составляет для окатышей 90,093,1, для .агломерата - 65,0-72,1.Если приМенять обожженный флюсдля окускования фосфоритной шихтыв количестве 69,0 то выход окускованного продукта сни;.,ается по сравнению с добавкой егр в количестве70 с 97,7 до 92,0 для окатышейи с 75,2 до 68,0 для агломерата.Если в состав шихты взять обожженно.го флюса более. 80, например 81, 10то выход окускованного продукта неувеличивается н составляет для окатышей 98,2 для агломерата - 76,1.Значит, перерасход флюса без увеличения выхода окускованного продукта не экономичен,П р и м е р 1,.Получение офлюсованных окатышей. Для составленияшихты берут 2,0 кг фосфатного сырьяместорождения Джанатас фракции 0,074"2 О0 мм не менее 60, добавляют 0,3 кгфлюса фракции 0,1-0. Модуль кислотности шихты 0,81. В качестве флюсаиспользуют кварцит фракции 10-50 мм,Перед смешиванием кварцит предварительно подвергают термообработкепо режиму: сушка 550 фС известнымспособом, подогрев в интервале от550 до 900 С ведут со скоростью .подъема 7 град/мин в течение 50 мин.Обожженный кварцит измельчают дофракции 0,1-0 мм, смешивают с фосфатным материалом. Полученную шихту налабораторном тарельчатом грануляторе увлажняют водой, окомковывают,и окатыши подвергают упрочняющему 35обжигу при температуре 1150 фС. Выход офлюсованных окатышей 97,7.П р и м е р 2. Шихту составляют,как в примере 1, Термообработку флюса ведут, как в примере 1, но ско- щ рость подъема температуры увеличивают до 10 град/мин в течение 35 мин. Обожженный кцарцит измельчают до фракции 0,1-0 мм, смешивают с фосфатным материалом., увлажняют и окомковывают. Полученные окатеаи подвергают упрочняющему обжигу при 1150 С,Ф Выход офлюсованных окатышей 96,7.П р и м е р 3. Получение офлюсованного агломерата, Для составления шихты берут 4,2 кг фосфоритной мело" чи меторождения Джанатас Фракции 10-0 мм, 3 кг возврата фракции 5-0 юе0,33 кг флюса фракции 0,1-0 мм, 0,48 кг металлургического кокса Фракции 3-0 мм. Ходуль кислотности.шихты 0,8. В качестве Флюса используют кварцит фракции 10-50 мм. Перед смешиванием кварцит предварительно подвергают термообработке по режиму: сушка до 550 С известным способом, подогрев от 550 до 900 С со скоростью подъема температуры 7 град/мин в течение 50 мин, Обожженный квар" цит измельчают до содержания Фракции 0,1-0 мм 70, смешивают с фосфатным материалом и коксом, увлажняют и окомковывают. Полученную оком. кованную шихту подвергают спеканию. Выход офлюсованного агломерата 75,2.П р и м е р 4. Шихту составляют, рак в примере 3. Термообработку Флюса ведут в режиме примера 3, но скорость подъема температуры составляет 10 град/мин в течение 35 мин. Обожженный кварцит измельчают до фракции 0,1-0 мк, смешивают с ФосФатиымматерйалом и коксом, увлажняют и окомковывают, затем шихту сиекают. Выход офлюсованного агломерата74,8.В таблице представлены результаты по окускованию фосфатного сырья.щьЮ1щсЬЮО 1 Р1 1 Х 1Э 1И 11 Ю,Д 1 СО 11 Ь 11 Ю 1 СЧ й 1 сОЬ сР цм Ъ 01 1 с Ю Ю Р Ь сч фс9 1004261 10 Составитель В. ГродэдвскаяТехред м.тепер . КорректорВ.Бутяга Редактор И,Товтин Тираж 469 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 аказ 1776/25 филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Как видно из таблицы, оптимальными параметрами, дающими наибольший выход окускованного продукта (окатышей - 96.,7-98,2, агломерата - 74,8- 76,1), являются: предварительная тер,мическая обработка Флюса. (кварцита) в.любом обжиговом агрегате при температуре от 550 до 900 фС при скорости подъема температуры 7-10 град/мин и дальнейшем использовании его для окускования шихты определенной дис персности с содержанием 70-80 вес., . фракции 0,1-0 мм.Проведение предварительной термообработки флюсующих добавок значительносократит объемы перерабаты ваемого в руднотермической печи сырья, снизит удельные расходные коэффициенты .по сырью, улучшит технологические свойства флюсующих добавок, предотвратит связывание 510 2 О кремнеэемнстых материалов с плавнями ( щелочными и щелочно-земельными металлами ) при последующем окусковании и повысит температуру начала размягчения сырья, Тонкодисперсное состояние флюса способствует образованию при термообработке окускованного продукта эвтектик, упрочняю" щих материал. Выход окускованного продукта при этом составляет для окатышей 97,7, для агломерата - 75,2. Формула изобретенияСпособ окускования фосфатного сырья, включающий смешевие его с Флюсующими добавками и термообработкушихты, о т л и ч а ю щ и й с я тем,:что, с целью повышения выхода окус-кованного продукта, Флюсующие добавкиперед смешением с сырьем подвергаюттермообработке, причем от 550 до900 С температуру повнвают со ско- .,ростью 7-10 град/мин,.а затем передсмешением измельчают до содержания70-80 вес. Фракции 0,1-0 вес.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свкдетельство СССРВ 230795, кл. С 01 В 25/01, 1967.2. Авторское свидетельство СССРФ 742376, кл. С 01 В 25/01, 1979.