Способ окускования фосфатного сырья

 

Oll ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (u)1 004261 ( ф

/ =e. X r (6i) Дополнительное к авт. свид-ву(22) ЗвявлeHо 280181 (21) 3287782/23-26!

Sf) e Кд з с присоединением заявим ¹ -.

С 01 В 25/OZ

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 150383 Бюллетень № Ip (33) УДК 661. 631 (088.8) .Дата опубликования описания 150383

1 м

М.П.Талхаев, Л.И.Борисова, С.Я.Гальперина, B,ß.Виуюгин, Л.A.Ïîëåæàåâà и А.А.Зотеева

t 4 Е

Е

М

Волжский филиал Ленинградского государствен ого научно -: исследовательского и проектного института основной : :..;. ;:;.з химической промышленности (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (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 промышленности, цветной металлургии и производстве стройматериалов. Известен способ подготовки шихты для электровозгонки фосфора, заключающийся в том, что фосфатную рудную мелочь совместно в кремнеземистым материалом фракции 3-.0 мм обжигают ,при, 750-950 С, 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, водоустойчивы fij.

Недостатком способа является применение для офлюсования "сырого" кремнеземистого материала, в котором свободная ЫОз является одним иэ основных компонентов. При термообработ-. 25 ке такого сырья наблюдается его растрескивание, а при совместном обжиге кремнеземистого и фосфатного материала эа счет освобождения СаО и Mqo (декарбонизация фосфатного 30 материала и связывания мх и окислов щелочных металлов с -Sip@ 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, формованных 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 связующего при азернении сырья с.последующим 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/си Выход. годного агломерата — 70-72% 1.2 .

Недостатком способа явЛяется использование "сырого" флюса. Растрескивание флюса в процесса термообра1004261

25 ботки связано с тем, что кварц имеет различные коэффициенты линейного расширения по направлениям параллельным и перпендикулярным главной кристаллооптической оси, наряду с расширением кварца на процесс растрескивания влияет процесс дегидрата ции халцедона. Существует семь полиморфных разностей кремнезема, для ко торых известны температурные пределы их устойчивости при нормальном давлении, в том числе неустойчивые разновид.ости кремнезема наблюдаются при 117-270 С, а полиморфные превращения в Q â€,. P -кварц, тридимит и кристобаллит от 575 С до плавлео ния, Особенное значение имеет полиморфизм — и Р -кварца и тридио мита при температурах 575 C и 870 С.

При переходе из одной полиморфной разновидности в другую резко изменяются физические свойства данного минерала. В процессе термообработки кремнеземистых материалов происходят кристаллографические и полиморфные превращения: с изменением объема. Кварц в зависимости от значения вышеуказанных температур имеет ряд модификационных превращений, происходящих с изменением объема от сжатия на 0,4% до расширения на

17,4%. Расчеты показывают, что при нагревании кварца до 543 " (объем увеличивается на 2,4Ъ ) в нем возникают напряжения параллельно оптической оси, равные 14,46 ° 1.0 кг/см, перпендикулярно оптической оси

7,34 10 кг/см."- Величина этих напряжений в 25,6-52 ра" à больше предела прочности кварца на сжатие.

Дальнейшее повышение температуры способствует увеличению напряженного состояния, при переходе А-кварца в с -кристобаллит (увеличение объема на 17,4;) напряжения в кварце достигают ?9,7 ° 34 10 icI /ñì или в 768 раз превышают предел прочности кварца на сжатие.

Термообработка офлюсованных окатышей и офлюсованного агломерата сопровождается значительным изменением объема зерен кварца. Они выглядят трещиноватыми, корродированными, 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 материала особенно заметно при использовании фосфоритов с низким содержанием в них 5!0, когда для офлюсования шихты трсбуется введение большого количества кремнезема.

При этом наблюдается снижение на

,0 абс.Ъ по прочности на удар и истирание соответственно, офлюсованной ших1ы за счет чего сокра-. щается выход годного агломерата и увеличивается увеличивается количество возврата.

Целью изобретения является пов ааение выхода окускованного продукта, Поставленная цель достигается "ем, что согласно способу окускования фосфатного сырья, включающему термоо »работку флюсующей добавки при повышении температуры со скоростью

7-10 град/мин от 550 до 900 С, измельчение 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 C нецелесообразно применять предлагаему:о скорость подъема температуры терм»обработки флюса. Если повысить температуру до 910 С, то выход окускованного продукта не увеличивается и остается неизменным, т.е. как при температуре 900 С; для окатышей

96,7-98,2Ъ, для агломерата — 74,876,0%. 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 аглсмерата 75, 2Ъ. Таким образом, сния.ать скорость нагрева экономически нег,елесообраэно. Если увеличить скорость подъема температуры до 11 град/м н, то выход oKóñêoâàííoão продукта уменьшается из-за недостаточного време— ни обработки и составит для окаты— шей 93,0Ъ, для агломерата — 72,03, что также экономически невыгодно, Если уменьшить дисперсность предварительно обожженного флюса до фракции 0,08-0 мм, то выход oxyci о-, 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 образом, 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. ся

1004261 и составляет для окатышей 90,093,1Ъ, для .агломерата — 65,0-72,1Ъ.

Если приМенять обожженный флюс для окускования фосфоритной шихты (B количестве 69,0% то выход окускованного продукта сни...ается по сравнению с добавкой егр в количестве

70Ъ с 97,7Ъ до 92,0Ъ для окатышей и с 75,2% до 68,0% для агломерата.

Если в состав шихты взять обожженного флюса более. 80Ъ, например 81%, 10 то выход окускованного продукта не увеличивается н составляет для окатышей 98,2% для агломерата — 76,1%.

Значит, перерасход флюса без увеличения выхода окускованного продук- 15 та не экономичен.

Пример 1..Получение офлюсованных окатышей. Для составления шихты берут 2,0 кг фосфатного сырья месторождения Джанатас фракции 0,074"2О

0 мм не менее 60Ъ, добавляют 0,3 кг флюса фракции 0,1-0. Иодуль кислотности шихты 0,81. В качестве флюса используют кварцит фракции 10-50 мм.

Перед смешиванием кварцит предварительно подвергают термообработке по режиму: сушка 550 C известным способом, подогрев в интервале от

550 до 900 С ведут со скоростью . подъема 7 град/мин в течение 50 мин.

Обожженный кварцит измельчают до фракции 0,1-0 мм, смешивают с фосфатным материалом. Полученную шихту на лабораторном тарельчатом грануляторе увлажняют водой, окомковывают, и окатыши подвергают упрочняющему 35 обжигу при температуре 1150 С. Выход офлюсованных окатышей 97,7Ъ °

Пример 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 окатмаи подвергают упрочняющему обжигу при. 1150 С.

О

Выход офлюсованных окатышей 96,7%.

Пример 3. Получение офлюсованного агломерата. Для составления шихты берут 4,2 кг фосфоритной мелочи меторождения Джанатас фракции

10-0 мм, 3 кг возврата фракции 5-0 юа

0,33 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 кварцит измельчают до содержания Фракции 0,1-0 мм 70%. смешивают с фосфатным материалом и коксом, увлажняют и окомковывают. Полученную окомкованную шихту подвергают спеканию.

Выход офлюсованного агломерата 75,2%.

Пример 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 фосфатиым матерйалом и коксом, увлажняют и окомковывают, затем шихту сиекают. Выход офлюсованного агломерата 74,8%.

В таблице представлены результаты по окускованию фосфатного сырья.

Г» СЧ с

1О ОО

Ch 01

I со о с с

С)1 1О

«» !

Ю х

lg

I а

«о

1 О о

Ки

««ч с LO СО

01 О«

«O -«

М» «о

« «

) ЭЬ.) — — 1 ! н с Ю

1 ««) «б I «« « l ! ouI л)

)>91

«О

РЪ

«О

1 Hф а

«))g I ь!

ИХ I I

I Е н I 1

ЭО)

)Еi «О 1 I

+-1

) I Ч I

) I «O «

1 1 (Н>

«б I 1

u)I ь! ф «Ю

1 Ю1 1-4 с-«1 о дю! ь

I Н 1 « их!

1 Ф Й 14

I I I

) Х Х I 1

I ),«б 1 01! и о и

1оа) о

% «

Ъ «Ч (»

I ь с

IA

Ю с

« 1Ъ

Ю

Ю

»

Ю

01 о

4 о х

1 о

Ц, о

1 ф

«Ч

tA!

« .0

Ъ Ф

«»

)

01

«

Ь

«О

% ь

1 Х

111$

l ..Э 1

1 И 1.

И )ь.

I Й ! ь с

l l

СЧ

«« «

I с)

) м

« »

|»

0\

«

М

Ю

О\

М

«Ч! ь

« 1Ъ

01«

1 1

I с.4 !

1 1 а-«1

1 у )-. ) «)) )ь 1

1 В«) )& I

I CK ) ! Й R Г 1

N I

«)НХ) 1 Н «б Х! uoz I

1 ОЭ ) 1 fh$WF 1

)«:«)) C4) 1

)иН) х (Ч

«Л

I «3 ,1 .1 х

° а

В и! о

1 Ы).««б оон х х цх

1О б (««

x««) o

) )оа

1 Ф М И

I

1 с

«б и

1 1

I 9

1 ! 1«)

) н ! и

) o

1

1 Ю 1 ф-«

Ch

1 l

1

Ю

ы .01 1

1, 1. C)

М ь

1

1-::;

1 1

1.

1 ь ,! 1

«-«1

1004261

««) н

««1 а

Э

Е о

Ц

).« с

1

1

«

1 !

«

«

|«

Э н

«)) ««) ,«) н

3 3 оо

N x о>

««) «б а) 9 1004261 10

Составитель В. Гродэдзская

Техред М.Тепер . - КорректорВ.Бутяга

Редактор И.Товтин

Тираж -469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 аказ 1776/25

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Как видно из таблицы, оптимальными параметрами, дающими наибольший выход окускованного продукта (окатышей — 96,7-98,2%, агломерата — 74,876,1%), являются: предварительная тер.мическая обработка флюса (кварцита) в-любом обжиговом агрегате при температуре от 550 до 900 С при скорости подъема температуры 7-10 град/мин и дальнейшем использовании его для окускования шихты определенной дис- IO персности с содержанием 70-80 вес.Ф, - фракции 0,1-0 мм.

Проведение предварительной термообработки флюсующих добавок значительно сократит объемы перерабаты- 15 ваемого в руднотермической печи сырья, снизит удельные расходные коэффициенты -по сырью, улучшит технологические свойства флюсующих добавок, предотвратит связывание SfOg 20 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, упрочняющих материал. Выход окускованного продукта при этом составляет для окатышей 97,7В, для агломерата — 75,2%.

Формула изобретения

Способ окускования фосфатного сырья, включающий смешение его с флюсующими добавками и термообработку шихты, отличающийся тем,: что, с целью повышения выхода окус- k кованного продукта, флюсующие добавки перед смешением с сырьем подвергают термообработке, причем от 550 до

900 С температуру повнвают со ско- ., ростью 7-10 град/мин,.а затем перед смешением измельчают до содержания

70-80 sec.% фракции 0,1-0 вес.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свкдетельство СССР

9 230795, кл. С 01 В 25/01, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

t> 742376, кл. С 01 В 25/Oii 1979.