Спосіб одночасного одержання фосфорвмісних газів і скляних шихт

Винахід належить до галузі одночасного одержання фосфорвмісних газів і скляних шихт і може бути використаним для переробки висококремнистих та забалансових фосфатних р уд та сульфатних мінералів. Відомий спосіб одержання фосфорвмісних газів шляхом відновлення фосфатних р уд коксом в присутності діоксиду кремнію в електропечах при температурі 1450 - 1600ºC(Ершов В.А. Электротермическая обработка фосфоритов Каратау, M.: Химия, 1965). Недоліками відомого методу є висока енергоємність процесу, ви трати виисокоякісного коксу, особливі вимоги до фосфатної сировини, які передбачають використання фосфоритів з вмістом P2O5 не менше 21%, обмежують вміст в сировині сполук заліза, магнію, лужних металів, сульфат-іона оксиду алюмінію та інших компонентів. Відомий метод одержання фосфорвмісних газів шляхом відновлення фосфатів природним газом, до складу якого входять леткі сполуки сірки (Sg, SO2, H2S та інші), при температурі вище 900°С (А.с. СССР N859291. Способ получения фосфорсодержащих газов. -Опубл. в Б, И. N32 1981.). Недоліками відомого методу є висока його собівартість із-за використання фосфорвмісних газів та ускладнень в переробці твердофазних відходів із-за вмісту в них сульфідів металів. В основу винаходу поставлена задача розробки способу одночасного одержання фосфорвмісних газів і скляних ши хт, який дав би можливість зменшити собівартість виробництва, розширити сировинну базу та комплексно використати складові компоненти сировини. Поставлена задача вирішується шляхом відновлення природним газом сумішей фосфатної сировини з діоксидом кремнію та сульфатними солями в мольних співвідношеннях: CaO:Si02 - 1:5-7 і P2O5 :S03 - 1:3-4 при температурі вище 800°С. Спосіб реалізується таким чином. Дрібні фракції фосфатної сировини змішують з діоксидом кремнію і сульфатами лужних металів до досягнення мольних співвідношень: CaO:Si02 1:5-7 і Р2О5:SO3 1:3-4. Шихту нагрівають в обертовій печі до 1000-1300°С і нагріту ши хту подають в реактор шахтного, карусельного або іншого типу, де проводять відновлення фоcфатно-сульфатної ши хти природним газом або його сумішами з іншими газовими відновниками. Газові продукти процесу охолоджують до 450-500°С в теплообміннику, нагріваючи природний газ, який поступає в реактор. Із газової суміші конденсують фосфор-сірковмісні продукти або використовують для безпосереднього одержання фосфорних добрив чи солей та сірки згідно з відомими технологіями. Твердофазні продукти охолоджують в рекуператорі тепла до 100-50°С і направляють на склад готової продукції. При цьому отримані твердофазні продукти можуть бути використані для безпосереднього одержання скла або емалей після добавки відповідних компонентів. Приклад 1. 100г зразка висококремнистого фосфориту Ратнівського родовища складу: /% мас/ 15,6 Р2О5; 1,7 АІ 2О3 ; 52,5 SiO2 ; 0,1 ТІО2 ; 0,6 Na2 O; 0 ,5 К2О; 20,6 CaO; 0,6 MgO; 2,0 SO змішують з 80,7г діоксиду кремнію і 46,9г сульфату натрію (співвідношення CaO:SiO2 – 1:6; Р2О 5:SO3 - 1:3,1). С уміш загружають в реактор шахтного типу і при температурі 800-1000°С відновлюють природним газом. Після відновлення одержують 17,3г сульфідів фосфор у; 180г твердого продукту складу: /% мас/ 11,5 CaO; 74,3 SiO2; 0,1 ТІО 2; 1,0 АІ2О 3; 0,5 FeO; 0,2 Fe 2O 3; 0,3 MgO; 0,3 K 2O;11,8 Na 2O. Приклад 2. 100г фосфориту родовища Джанатас складу: /% мас/ 26,0 Р2О5; 24,1 SiO2; 42,8 CaO; 113 MgO; 1,7 Fe2 O3; 0,9 АІ2 О3 змішують з 76,7г сульфа ту натрію і 161,1г SiO2 (мольні співвідношення Р2О5 :SO3 - 1:3 і CaO:SiO2 - 1:5. Шихту загружають в реактор шахтного типу (розміщений в трубчатій електропечі) і відновлюють природним газом при 1000°С. В результаті одержують 28,5г сульфідів фосфор у і 268г твердого залишку із вмістом: /% мас/ 15,9 CaO; 68,9 SiO2; 12,5 Na2O, який повністю придатний для варки скла. Приклад 3. 1000кг висококремнистого фосфориту Ратнівського родовища, який вміщує: 15,6% Р2О5 ; 20,6% CaO; 52,5% SiO2; 1,7% АІ 2О 3; 1,1% (Na 2 O + К 2О); 0,8% (Fe 2O3+FeO); 0,5% MgO змішують з 6001000кг діоксиду кремнію (співвідношення CaO:SiO2 - 1:5-7) і 470-625КГ сульфату натрію (співвідношення Р2О5 :SO3 - 1:3-4) і суміш загружають в обертову піч, де нагрівають шихту до 1000-1200°С. Нагріту ши хту направляють в реактор шахтного, карусельного чи іншого типу, де відновлюють природним газом при температура х ви ще 800°С. З газових продуктів конденсують суль фіди фосфору. Тверді продукти охолоджують в рекуператорі і направляють на склад для відправки споживачу. В результаті одержують 170-215кг сульфідів фосфору і 1500-2100кг твердого залишку, який використовують для варки скла. Запропонований спосіб одночасного одержання фосфорвмісних газів та скляних ши хт дає можливість переробляти забалансові фосфорні руди, які не можуть перероблятись традиційними методами (електротермічним таекстракційним). Процес відноситься до енергозберігаючого, оскільки поєднує одночасно процеси відновлення фосфору, сірки і одержання сульфідів фосфору. Використання ж твердофазних продуктів в скляному виробництві зменшує витрату содових продуктів, що може покращити екологічну напругу, пов'я зану з проблемами содових виробництв.