Спосіб одержання фосфоровмісних газів

Корисна модель відноситься до технології одержання фосфоровмісних газів, які використовуються для одержання фосфору, сіркофосфору, фосфорних солей, добрив і т.п. Відомий спосіб одержання фосфоровмісних газів шляхом нагрівання фосфатної сировини, коксу і флюсу в електропечах до 1500-1600°С [Позин М.Е. Технология минеральных солей. 1974, т.2, с.946-951]. Недоліками відомого способу є недостатня економічність за рахунок використання високого температурного режиму відновного процесу, екологічна небезпечність зумовлена наявністю значної кількості фосфошлаків, які накопичуються і не мають практичного використання. Відомий спосіб одержання фосфоровмісних газів відновленням фосфатної сировини природним газом при температурі 800-1100°С, в якому для зменшення температурного режиму природний газ розбавляють газоподібними сполуками сірки, сірчистим газом або сірководнем в мольному співвідношенні С вуглецю:S=(1:6)¸1 [А.С. 859291 СССР М. Кл. С01В25/02 - Опубл. в Б.И., 1981, №32]. Недоліками відомого способу є недостатня економічність за рахунок використання високого температурного режиму відновного процесу, висока собівартість фосфоровмісних газів через необхідність використання елементної сірки чи її летучих сполук та наявність окремих стадій одержання газоподібних сполук сірки, сірчистого газу, сірководню, що потребує додаткових економічних затрат. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб одержання фосфоровмісних газів шляхом відновлення фосфатної сировини в присутності флюсуючих добавок в апаратах шахтного типу природним газом при 1100–1350°С. При цьому 5-10% від загальної кількості природного газу вводять в початок реактора, а решту газу вводять рівномірно по всій довжині апарату. Природний газ, що подається на початок реактора, розбавляють на 70-90% відхідними газами до або після конденсації із них фосфору [А.С. 538985 СССР М. Кл. С01В25/02 Опубл. в Б.И., 1976, №46]. Недоліками відомого способу одержання фосфоровмісних газів є наявність значної кількості твердих відходів, які екологічно небезпечні для навколишнього середовища та високий температурний режим відновного процесу, який являється економічно невигідним. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу одержання фосфоровмісних газів, в якому за рахунок введення нового компоненту та нових температурних режимів досягається можливість отримання фосфоровмісних газів без використання летких сполук сірки, що призводить до зниження собівартості та підвищення екологічної безпеки. Поставлена задача досягається тим, що фосфатну сировину змішують з алунітом і глиноземом в мольних співвідношеннях: Са3(РО4)2:КАl(SО4)2:Аl2О3=1:2,5¸3:3¸8, шихту завантажують в реактор і відновлюють рівномірним пропусканням природного газу при температурі 500-850°С. Одержані газові продукти охолоджують і конденсують фосфор та його сульфіди. Відхідні гази допалюють нагріваючи фосфатно-сульфатну шихту. Приклад 1. Змішують 5г трикальційфосфату, 10,4г алуніту, 4,9г глинозему (співвідношення Ca3(PO4)2:KAl(SO4)2:Al2O3=1:2,5:3) завантажують в реактор і відновлюють природним газом при температурі 600650°С. В результаті рівномірного пропускання через шихту протягом 2год. 7л природного газу ступінь відновлення складає 70%. Оксиди лужних та лужноземельних металів в відновленому залишку зв'язуються в алюмінати. Ступінь відгонки фосфору складає 95-98%. Одержані газові продукти охолоджують і конденсують фосфор та його сульфіди. Приклад 2. Змішують 5г трикальційфосфату, 14г калій сульфату, 13,1г глинозему (співвідношення Са3(РО4)2:К2SО4:Аl2О3=1:5:8) завантажують в реактор і відновлюють природним газом при температурі 850°С. В результаті рівномірного пропускання через шихту протягом 2год. 7л природного газу ступінь відновлення складає 54%. Оксиди лужних та лужноземельних металів в відновленому залишку зв'язуються в алюмінати. Ступінь відгонки фосфору складає 95-98%. Одержані газові продукти охолоджують і конденсують фосфор та його сульфіди. Приклад 3. Змішують 5г трикальційфосфату, 9,2г алюміній сульфату, 2,2г глинозему (співвідношення Ca3(PO4)2:Al2(SO4)3:Al2O3=3:5:4) завантажують в реактор і відновлюють природним газом при температурі 500°С. В результаті рівномірного пропускання через шихту протягом 2год. 7л природного газу ступінь відновлення складає 56%. Оксиди лужних та лужноземельних металів в відновленому залишку зв'язуються в алюмінати. Ступінь відгонки фосфору складає 95-98%. Одержані газові продукти охолоджують і конденсують фосфор та його сульфіди. Приклад 4. Змішують 1000кг фосфориту родовища Джанатас, що містить (%, мас) 26,0 Р2О5; 24,1 SiO2; 42,8 СаО; 11,3 MgO; 1,7 Fe2O3; 0,9 Аl2О3 із 584,6кг алуніту, 256,4кг глинозему (співвідношення Са3(РО4)2:КАl(SО4)2:Аl2О3=1:2,5:3) завантажують в реактор шахтного типу і відновлюють при температурі 650750°С природним газом. Газову фазу охолоджують і конденсують 186,4кг сіркофосфоровмісних продуктів. З твердої фази вилуговують алюмінати лужних та лужноземельних металів, а нерозчинний залишок направляють у відвал. Запропонований спосіб одержання фосфоровмісних газів дозволяє знизити температурний режим процесу відновлення фосфатних руд на 400-500° в порівнянні з електротермічним методом, за рахунок чого знижуються енерговитрати на проведення процесу. Спосіб дозволяє застосувати в фосфатному виробництві невикористані в існуючих технологічних схемах алуніти, сульфати алюмінію та калію й вести їх комплексну переробку.