Технологическая линия получения товарной продукции из техногенных отходов производства фосфорных и минеральных удобрений

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТОВАРНОЙ ПРОДУКЦИИ ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ФОСФОРНЫХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ(71) Заявитель Рашевский Александр Сергеевич Бабич Андрей Николаевич(72) Авторы Рашевский Александр Сергеевич Бабич Андрей Николаевич Старовыборная Мария Викторовна Санковский Олег Геннадьевич(73) Патентообладатель Рашевский Александр Сергеевич Бабич Андрей Николаевич(57) 1. Технологическая линия получения товарной продукции из техногенных отходов производства фосфорных и минеральных удобрений, включающая технологически взаимосвязанные друг с другом продуктопроводами загрузочный бункер, сушильный агрегат,мельницу, смеситель ингредиентов, вакуумный фильтр, бункеры-накопители и склады товарной продукции и вяжущего, отличающаяся тем, что линия смонтирована по дифференциальному принципу участков выдачи потоков товарной продукции участок товарной продукции и вяжущего на основе классификации продуктов фосфогипса фракции (0,08-0,2) мм 99822014.02.28 участок товарной продукции и смесевого вяжущего на основе классификации продуктов фосфогипса фракции (0,08-0,2) мм и обеспыленой гранитной крошки фракции (0,630,001) мм. 2. Линия по п. 1, отличающаяся тем, что на участке товарной продукции и вяжущего на основе классификации продуктов фосфогипса фракции (0,08-0,2) мм загрузочный бункер технологически связан с сушильным агрегатом посредством системы параллельно смонтированных, технологически взаимно связанных смесителя ингредиентов и ленточного вакуум-фильтра, входы смесителя ингредиентов соединены со средством подготовки воды для затворения техногенных отходов и со средством наддува газорекристаллизующей смеси, выходы смесителя соединены с накопителем отстоя ингредиентов смесителя и ленточным вакуум-фильтром, а выходы ленточного вакуум-фильтра, соответственно, соединены с участком мокрого производства товарной продукции и с сушильным агрегатом,снабженным рекуператором дымовых газов, выхлопной газовый патрубок которого введен в средство наддува газорекристаллизующей смеси, а один из выходов сушильного агрегата соединен продуктопроводом со складом затаривания сухого гипса. 3. Линия по п. 1, отличающаяся тем, что на участке товарной продукции и смесевого вяжущего на основе классификации продуктов фосфогипса фракции (0,08-0,2) мм и обеспыленой гранитной крошки фракции (0,63-0,001) мм сушильный агрегат соединен продуктопроводом с мельницей - средством помола сухого полупродукта, технологической обратной связью соединенной с многофракционным классификатором приготовления фракции (0,08-0,2) мм и тестирования домола переработки гипса, выход классификатора соединен продуктопроводом с участком производства вяжущего на основе фосфогипса,образованного системой параллельных дозаторов компонентов следующего состава дозатор сухой массы гипса фракции (0,08-0,2) мм и дозатор обеспыленой гранитной крошки фракции (0,63-0,001) мм, соединенные продуктопроводами с универсальным смесителем для приготовления сухого смесевого конгломерата товарной продукции и для производства вяжущего на основе фосфогипса. 4. Линия по п. 2, отличающаяся тем, что участок мокрого производства товарной продукции оснащен узлом для изготовления гипсокартона, узлом для изготовления облицовочной плитки и узлом для изготовления строительных блоков. 5. Линия по п. 2, отличающаяся тем, что средство подготовки воды для затворения техногенных отходов оснащено блоком воздействия на воду высокоэнергетических мод,преимущественно, путем омагничивания воды переменным или постоянным магнитным полем или ультразвуковым полем или путем озонирования и путем ультрафиолетовой обработки воды.(56) 1.2337879, МПК 01 11/46, 2008. 2. Андрианов А.М., Русин Н.Ф., Дейнека Г.Ф. и др. Получение из фосфогипса сульфата аммония, окиси кальция и концентрата редкоземельных элементов // Прикладная химия. - 1978. - Т. 51. -7. - С. 1441-1444. 3.2200714, МПК 04 11/26 01 11/46, 2003. 4.2389701, МПК 04 11/26, 2010. Полезная модель относится к промышленности строительных материалов и может быть использована при изготовлении гипсовых вяжущих и строительной товарной продукции на основе технологии комплексной переработки фосфогипса, получаемого из техногенных отходов сернокислотной переработки апатитового концентрата на минеральные и фосфорные удобрения. По известной сернокислотной переработке апатитового концентрата на минеральные удобрения образуется отвальный фосфогипс, в который попадает значительное количест 2 99822014.02.28 во лантаноидов. Известные способы и устройства переработки фосфогипса в рыночных экономических условиях оказались неэффективными из-за высокой энергозатратности и значительно возросших цен на энергоресурсы, что определяет более высокую стоимость получаемых из фосфогипса гипсовых строительных материалов по сравнению с производимыми из природного гипса 1. Резервом повышения конкурентоспособости фосфогипса может стать разработка комплексной высокоэкологичной технологии его переработки, предусматривающей повышение качества получаемого гипса, а также снижение энергетических затрат. Известна технология переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора и лантаноиды. Линия, реализующая технологию переработки фосфогипса, включает загрузочный бункер для подачи водозатворения фосфогипса в смеситель, обработку в смесителе фосфогипса карбонатом аммония в водной среде с получением осадка карбоната кальция и раствора сульфата аммония, разделение осадка в отстойнике и раствора, упаривание раствора в автоклаве сульфата аммония с получением товарного продукта, пригодного для использования в качестве минерального удобрения. Осадок карбоната кальция прокаливают при температуре 900 С с получением углекислого газа и загрязненного примесями оксида кальция, который обрабатывают в смесителе раствором хлорида аммония с получением концентрата лантаноидов, содержащего до 5,6 мас.23, и раствора. Раствор обрабатывают смесью аммиака и углекислого газа с получением оборотного раствора хлорида аммония и осадка карбоната кальция, который прокаливают в сушильном барабане при температуре 900 С, синтезируя очищенный от примесей оксид кальция и углекислый газ. Образующийся углекислый газ используют в обороте 2. Недостатками известной технологии являются ее многодельность, высокая энергоемкость агрегатов, обусловленная расходами энергии на упаривание раствора сульфата аммония и двукратную высокотемпературную прокалку карбоната кальция, сложность использования большого количества получаемого сульфата аммония, что ограничивает возможность реализации способа для переработки значительных объемов фосфогипса,потери фосфогипса с концентратом лантаноидов, составляющие не менее 7-9 . Наиболее близким техническим решением является технологическая линия получения товарной продукции из техногенных отходов производства фосфорных и минеральных удобрений, включающая технологически взаимосвязанные друг с другом продуктопроводами загрузочный бункер, сушильный агрегат, мельницу, смеситель ингредиентов, вакуумфильтр, бункеры-накопители и склады товарной продукции и вяжущего 3. Способ переработки техногенных отходов, содержащих фосфогипс, соединения фосфора, включает выщелачивание в смесителе ингредиентов фосфогипса 1024 в течение 1 ч при температуре 60 С с автоклавовым переводом фосфора в раствор выщелачивания и получением в циклоне-осадителе осадка гипса, отделение осадка гипса от раствора выщелачивания, отмывку гипса от остатка раствора выщелачивания репульпацией в воде, выделение концентрата из раствора выщелачивания путем аммонизации раствора выщелачивания до обеспечения 8-9 с осаждением гидроксидов и отделение осадка гидроксидов от маточного раствора. Подлежащий утилизации низкоконцентрированный раствор сульфата аммония, как правило, упаривают. Раствор обрабатывают смесью аммиака и углекислого газа с получением оборотного раствора хлорида аммония и осадка карбоната кальция, который прокаливают в сушильном барабане при температуре 900 С,синтезируя очищенный от примесей оксид кальция и углекислый газ. Образующийся углекислый газ используют в обороте 4. К недостаткам известной технологии следует отнести то, что сернокислый раствор выщелачивания не используется в обороте, а нейтрализуется аммиаком, что приводит к большому расходу серной кислоты и аммиака. Необходимость нагрева сернокислого раствора до 60 С и упаривания получаемого низкоконцентрированного раствора сульфата аммония приводит к большим энергетическим затратам. Кроме того, известный способ характеризуется относительно невысокой степенью извлечения оксида кальция. 3 99822014.02.28 В основу полезной модели поставлена задача, направленная на достижение технического результата, заключающегося в улучшении экологии и в повышении эффективности переработки техногенных отходов, содержащих фосфогипс, за счет снижения расхода и исключения из числа реагентов 1024, уменьшения энергоемкости процесса при одновременном увеличении степени извлечения гипсового вяжущего и производства товарной продукции строительных материалов. Технический результат достигается тем, что технологическая линия получения товарной продукции из техногенных отходов производства фосфорных и минеральных удобрений, включающая технологически взаимосвязанные друг с другом продуктопроводами загрузочный бункер, сушильный агрегат, мельницу, смеситель ингредиентов, вакуумный фильтр, бункеры-накопители и склады товарной продукции и вяжущего, согласно полезной модели, линия смонтирована по дифференциальному принципу участков выдачи потоков товарной продукции участок товарной продукции и вяжущего на основе классификации продуктов фосфогипса фракции (0,08-0,2) мм участок товарной продукции и смесевого вяжущего на основе классификации продуктов фосфогипса фракции (0,08-0,2) мм и обеспыленой гранитной крошки фракции (0,630,001) мм. В линии на участке товарной продукции и вяжущего на основе классификации продуктов фосфогипса фракции (0,08-0,2) мм загрузочный бункер технологически связан с сушильным агрегатом посредством системы параллельно смонтированных, технологически взаимно связанных смесителя ингредиентов и ленточного вакуум-фильтра, входы смесителя ингредиентов соединены со средством подготовки воды для затворения техногенных отходов и со средством наддува газорекристаллизующей смеси, выходы смесителя соединены с накопителем отстоя ингредиентов смесителя и ленточным вакуум-фильтром, а выходы ленточного вакуум-фильтра, соответственно, соединены с участком мокрого производства товарной продукции и с сушильным агрегатом, снабженным рекуператором дымовых газов, выхлопной газовый патрубок которого введен в средство наддува газорекристаллизующей смеси, а один из выходов сушильного агрегата соединен продуктопроводом со складом затаривания сухого гипса. В линии на участке товарной продукции и смесевого вяжущего на основе классификации продуктов фосфогипса фракции (0,08-0,2) мм и обеспыленой гранитной крошки фракции (0,63-0,001) мм сушильный агрегат соединен продуктопроводом с мельницейсредством помола сухого полупродукта, технологической обратной связью соединенной с многофракционным классификатором приготовления фракции (0,08-0,2) мм и тестирования домола переработки гипса, выход классификатора соединен продуктопроводом с участком производства вяжущего на основе фосфогипса, образованного системой параллельных дозаторов компонентов следующего состава дозатор сухой массы гипса фракции(0,08-0,2) мм и дозатор обеспыленой гранитной крошки фракции (0,63-0,001)мм, соединенные продуктопроводами с универсальным смесителем для приготовления сухого смесевого конгломерата товарной продукции и для производства вяжущего на основе фосфогипса. В линии участок мокрого производства товарной продукции оснащен узлом для изготовления гипсокартона, узлом для изготовления облицовочной плитки и узлом для изготовления строительных блоков. В линии средство подготовки воды для затворения техногенных отходов оснащено блоком воздействия на воду высокоэнергетических мод, преимущественно путем омагничивания воды переменньм или постоянным магнитным полем или ультразвуковым полем или путем озонирования и путем ультрафиолетовой обработки воды. Для лучшего понимания полезная модель характеризуется фигурой, где представлен общий вид структурной схемы способа получения товарной продукции из техногенных отходов производства минеральных и фосфорных удобрений и технологическая линия получения товарной продукции из техногенных отходов производства минеральных и фосфорных удобрений. 4 99822014.02.28 Способ получения товарной продукции из техногенных отходов производства минеральных и фосфорных удобрений реализован на примере конструктива и работы технологической линии получения товарной продукции из техногенных отходов производства фосфорных и минеральных удобрений, включающей технологически взаимосвязанные друг с другом продуктопроводами загрузочный бункер, сушильный агрегат, мельницу,смеситель ингредиентов - осадитель, ленточный вакуум-фильтр, бункеры-накопители и склады товарной продукции и вяжущего. Линия смонтирована по дифференциальному принципу выдачи потоков товарной продукции и смесевого вяжущего на основе классификации продуктов фосфогипса, при этом загрузочный бункер 1 с транспортирующим средством технологически связан с сушильным агрегатом 2 посредством системы параллельно смонтированных смесителя 3 ингредиентов и ленточного вакуумфильтра 4, входы смесителя 3 ингредиентов соединены со средством 5 подачи водозатворения техногенных отходов и со средством 6 наддува газорекристаллизующей смеси, выходы смесителя 3 соединены с накопителем 7 отстоя ингредиентов смесителя 3 и ленточньм вакуум-фильтром 4, а выходы ленточного вакуумфильтра 4, соответственно, соединены с участком 8 мокрого производства товарной продукции и с сушильным агрегатом 2, снабженным рекуператором 9 дымовых газов, выхлопной газовый патрубок которого введен в средство 6 наддува газорекристаллизующей смеси, а выход сушильного агрегата 2 соединен продуктопроводом 10 с мельницей 11 средством помола сухого полупродукта, технологической обратной связью 12 соединенной с многофракционным классификатором 13 приготовления фракции (0,08-0,2) мм и тестирования домола переработки гипса, выход классификатора 13 соединен продуктопроводом 14 с участком производства вяжущего на основе фосфогипса, образованного системой параллельных дозаторов компонентов следующего состава дозатор 15 сухой массы гипса фракции (0,08-0,2) мм и дозатор 16 обеспыленой гранитной крошки фракции(0,16-0,001) мм, соединенные продуктопроводами 17, 18 с универсальным смесителем 19 для приготовления сухого смесевого конгломерата товарной продукции 20 на основе гипс обеспыленная гранитная крошка и для производства вяжущего 21 на основе гипса. Участок 8 мокрого производства товарной продукции оснащен узлами для изготовления гипсокартона 22, облицовочной плитки 23 и строительных блоков 24. Средство 5 подготовки воды для затворения техногенных отходов оснащено блоком 25 воздействия на воду высокоэнергетических мод, например, блоками омагничивания переменным или постоянным магнитным полем, или ультразвуковым полем, или блоками озонирования и ультрафиолетовой обработки воды, или другими известными средствами подготовки воды. Один из выходов сушильного агрегата 2 соединен со складом 26 затаривания сухого гипса фракции (0,08-0,2) мм. Линия получения товарной продукции из техногенных отходов производства минеральных удобрений и фосфора работает в следующем технологическом режиме. Опытно-промышленные эксперименты проводились на производственной базе ООО Инжиниринговая компания РЕЦИКЛИНГ. При сернокислотной переработке концентрата Гомельского химического завода на минеральные удобрения образуются известьсодержащие отходы в составах сульфатно-шлаковых и ангидритовых композиций в виде отвального фосфогипса. Техногенные отходы производства фосфорных и минеральных удобрений, например фосфогипс, из загрузочного бункера 1 транспортирующим средством подают в смеситель 3 ингредиентов, в который одновременно средством 5 подают воду затворения техногенных отходов и средством 6 производят наддув газорекристаллизующей смеси в смеситель 3 при избыточном давлении подъем давления - изобарная выдержка при 0,25 МПа сброс давления. Неочевидным технологическим приемом является введение в средство 6 наддува газорекристаллизующей смеси на основе рекуперативных дымовых газов, например, через рекуператор 9 сушильного агрегата 2. 5 99822014.02.28 Рекуперативные дымовые газы могут быть использованы от любых известных нагревательных агрегатов, работающих на жидких или газообразных топливных смесях. Газорекристаллизующая смесь, включающая рекуперативные дымовые газы, содержащие тонкодисперсную сажу, играет роль сорбента, активного по отношению к вредным кислым примесям, содержащимся в фосфогипсе. В результате наддува упомянутой газорекристаллизующей смеси инициируются особенности структурообразования и перекристаллизационные процессы сульфатно-шлаковых композиций в зависимости от количественного соотношения этих фаз. В процессе механохимической рекристаллизующей реакции ингредиентов в смесителе 3 осуществляют очистку фосфогипса от кислых примесей из маточного раствора. Из гипсосодержащих промышленных отходов, содержащих фосфогипс, получают полупродукт гипсовых вяжущих. Из смесителя 3 кислые примеси направляют в накопитель 7 отстоя фосфоросодержащих солей для их дальнейшей переработки на специализированных предприятиях химической промышленности. Полученный полупродукт гипсовых вяжущих направляют в ленточный вакуумфильтр 4. Из ленточного вакуум-фильтра 4 часть полученного полупродукта гипсовых вяжущих в зависимости от потребителей направляют на участок 8 мокрого производства товарной продукции, оснащенный узлами для изготовления гипсокартона 22, облицовочной плитки 23 и строительных блоков 24. Основную массу полупродукта гипсовых вяжущих из ленточного вакуум-фильтра 4 по продуктопроводу направляют в трубчатый вращаемый сушильный агрегат 2, в котором при 150160 С производят термообработку полупродукта при этом он теряет часть химически связанной воды, превращаясь в полуводный сульфат кальция -модификации. Полученный в сушильном агрегате 2 полупродукт направляют в мельницу 11 - средство помола сухого полупродукта фракции (0,08-0,2) мм, технологической обратной связью 12 соединенной с многофракционным классификатором 13 приготовления фракции (0,08-0,2) мм. Обратная связь 12 между мельницей 11 и классификатором 13 работает по схеме недоклассифицированная фракция (0,08-0,2) мм из классификатора 13 возвращается в мельницу 11 на домолот. Далее из классификатора 13 фракцию (0,08-0,2) мм одним из продуктопроводов 14 подают в дозатор 15 сухой массы, а другим продуктопроводом 17 - в универсальный смеситель 19 на основе классифицированной фракции (0,08-0,2) мм классификатором 13. Упомянутые выше компоненты из дозатора 15 сухой массы фракции (0,08-0,2) мм и дозатора 16 обеспыленой гранитной крошки фракции (0,63-0,001) мм через продуктопроводы 17, 18 задают в универсальный смеситель 19 для приготовления строительной товарной продукции 20 в виде блоков и других строительных материалов и для приготовления сухого смесевого конгломерата вяжущего 21 на основе фосфогипса и гранитной крошки. Новый конструктив линии позволяет улучшить экологию, исключив из технологии серную кислоту, и расширить объемы применения гипсовых вяжущих и, соответственно,объемов утилизации фосфогипса для получения вяжущих, пригодных для изготовления материалов и изделий, продолжительное время стойких во влажных условиях эксплуатации, в т. ч. и при переменном замораживании и оттаивании. К таким изделиям относятся стеновые изделия, смеси для устройства монолитных оснований полов, материалы для тампонирования нефтяных и газовых скважин и др. Опытно-промышленное освоение объекта промышленной собственности готовится на территории Беларуси и за рубежом. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6