ТЕХНОЛОГИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ОБЕЗМАГНИВАНИЯ ХУБСУГУЛЬСКОГО ФОСФОРИТА ДВУОКИСЬЮ СЕРЫ

Ранее проведенные исследования [1, 2] по обезмагнива - нию доломитизированных фосфоритов различных месторож­дений (Каратау, Кингисеппа и др.) двуокисью серы позво­лили определить оптимальные технические условия процесса взаимодействия БОг-содержащих газов с водными суспен­зиями магнийсодержащих фосфоритов.

Показано [2], что для достижения высоких показателей обезмагнивания фосфоритов и абсорбции двуокиси серы не­обходимо проведение процесса в условиях сульфатного ре­жима, обеспечивающего высокую скорость окисления SC>2 в жидкой фазе (стадии, лимитирующей процесс абсорбции в целом) и высокую селективность процесса обезмагнива - ния. Такими условиями являются: повышенная температура (>60°С), определенная концентрация кислорода в газовой смеси (выше 5—8%), норма подаваемой двуокиси серы — 90—100% от стехиометрической в расчете на карбонаты фосфорита, определенный интервал значений рН раство­ра— 3,0—4,5 и продолжительность обработки—20—40 мин. Процесс проводят в условиях высокоинтенсивного массооб - мена в пенном режиме, характеризующимся большой ско­ростью обновления поверхности контакта фаз.

Парциальное давление S02 не влияет на процесс, что позволяет работать на самых минимальных концентрациях S02, т. е. использовать разбавленные выхлопные газы раз­личных производств, в частности сернокислотного.

С целью определения возможности обезмагнивания фос­форитов хубсугульского месторождения отходящими сер­нистыми газами проведено лабораторное исследование по отработке технических условий различных вариантов про­цесса обезмагнивания.

Опыты по обезмагниванию хубсугульского" фосфорита двуокисью серы проводили в I—2-х полочном пенном аппа­рате диаметром 40 мм при температуре 75—90 °С, времени обработки суспензии 30—75 мин, скорости газа 1 м/с, кон­центрации двуокиси серы в газе 0,05—0,2%, норме S02 в расчете на карбонаты исходного фосфорита 100—150%, концентрации кислорода в газе 20%.

В качестве исходной применяли водную суспензию (Ж:Т=Зч-4:1) фосфорита хубсугульского месторождения, содержащего 21,8% Р205, 39,8% СаО, 7,2% MgO, 18,3% С02, 0,42% Fe203, 11% Si02, 1,48% F.

Полученные данные (табл. 1) свидетельствуют о том, что проведение процесса обезмагнивания двуокисью серы в пен­ном режиме на одной полке пенного аппарата при темпера­туре 75 °С, времени обработки суспензии 30—45 мин, норме подаваемой двуокиси серы 100% позволяет достигнуть 40—45%-ной степени обезмагнивания и 55—60%-ной сте­пени декарбонизации при высокой селективности процесса (рН раствора 4,0—4,6). Степень использования S02 при этом составляет 55—65%.

Увеличение нормы двуокиси серы до 120—150% и вре­мени обработки до 65—75 мин способствует достижению в конечном итоге почти полного обезмагнивания (при т=75 мин и норме S02 150% степень извлечения MgO со­ставляет 90,4%, карбонатов — 86%). Однако при этом на­

До

Таблица t

Чинается нежелательный процесс перехода фосфатной части сырья в жидкую фазу (рН = 3—3,5), при этом степень извле­чения Рг05 составляет ~5%. В обезмагненном фосфорите содержится лишь 15—17% Р2О5. Производительность фильт­рации суспензии обезмагненного фосфорита Jno сухому не - отмытому осадку) составляет 500—600 кг/м2ч в пересчете на промышленные условия.

Более эффективным является обезмагнивание в двухпо - лочном пенном аппарате.

Общая степень извлечения MgO при этом составляет 70— 75%, а степень декарбонизации — 80—85% (см. табл. 1). Величина рН раствора составляет 4,2—4,3, а извлечения Рг05 в жидкую фазу — 75—85%. Для достижения полного улавливания SO2 из газа суспензией фосфорита процесс не­обходимо проводить в 3—4-х полочном пенном аппарате.

Опыты с использованием комбинированного метода, т. е. с дообработкой суспензии после воздействия SO2 серной кис­лотой, показали, что увеличение нормы кислоты от 20 до 100% в расчете на оставшиеся карбонаты при времени кон­такта фаз 5—10 мин позволяет повысить степень извлечения MgO на стадии дообработки от 14 до 74% и С02 от 17 до 82% (табл. 2). При этом во всех случаях наблюдается высо­кая селективность процесса: извлечения Р205 в жидкую фазу не происходит.

Таблица 2

Общая степень обезмагнивания в комбинированном ме­тоде достигает 80—85%, декарбонизации — 90—93%. В ко­нечном фосфорите содержится 19—21% Р205, 39—40% СаОг 1,1—1,3% MgO, 1,2—1,5% С02, 13—15% S042-.

Таким образом, комбинированный метод позволяет зна­чительно повысить достигаемую степень обезмагнивания фосфорита, значительно сократить общую продолжитель­ность процесса и сохранить селективность процесса на уровне сернистокислотного метода. ,

Кроме того, при этом наблюдается улучшение (в 2— 2,5 раза) фильтрующих свойств суспензий обезмагненного - . фосфорита, что объясняется более интенсивным характером I процесса роста кристаллов гипса и гетерокоагуляции на них j шламистых частиц осадка [3].

Проведенные исследования дают возможность считать, что использование комбинированного метода является более эффективным и предпочтительным при переработке высоко­магнезиальных хубсугульских фосфоритов в удобрения.

Принципиальная технологическая схема переработки хубсугульского фосфорита может быть представлена следую­щим образом (рисунок).

Водная суспензия фосфорита направляется в двух-трех - полочный пенный аппарат, куда подаются отходящие газы

Фосфорит

SQ,

Лыльпа

Фильтрация

Фосфорит в цех ЭФК

Фильтрат обезмагнивания на Переработку в магниисодержащие продукты [МАФЦМдбО,, М§(0НЦ.

Принципиальная схема обезмагнивания хубсу­гульского фосфорита комбинированным мето­дом

Сернокислотного производства. Процесс протекает при тем­пературе 60—80 °С и рН = 4,0—4,5 в течение 30—45 мин, после чего фосфорит дообрабатывается серной кислотой в реакторе с мешалкой в течение 5—10 мин при 90 °С.

Суспензия обезмагненного фосфорита подается на ста­дию фильтрации, откуда влажный обезмагненный фосфорит направляется на дальнейшую переработку в удобрения.

Фильтрат обезмагнивания (3—6%-ный раствор сульфата магния) может быть переработан в различные ценные маг - нийсодержащие продукты — сульфат магния, гидроокись - магния, магнийаммонийфосфат.

Таким образом, показана возможность успешного исполь­зования методов обезмагнивания двуокисью серы и серной кислотой применительно к высокомагнезиальным фосфори­там хубсугульского месторождения.