Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УГЛЕЙ НА ГЛИНОЗЕМ И ГИПС - Патент РФ 2027669
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УГЛЕЙ НА ГЛИНОЗЕМ И ГИПС
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УГЛЕЙ НА ГЛИНОЗЕМ И ГИПС

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УГЛЕЙ НА ГЛИНОЗЕМ И ГИПС

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: при переработке золы энергетических углей на глинозем. Сущность: золу энергетических углей перерабатывают на глинозем и гипс путем обжига с фторидом кальция. Обожженную золу обрабатывают серной кислотой при 180-200°С. После обработки серной кислотой ведут спекание при 200-300°С при разрежении 0,2-0,3 кгс/см2 с отводом газов при 120-150°С, последующим поглощением их раствором аммиака и выщелачиванием спека. 4 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2027669
Класс(ы) патента: C01F7/26
Номер заявки: 5041606/26
Дата подачи заявки: 30.07.1991
Дата публикации: 27.01.1995
Заявитель(и): Институт металлургии и обогащения НАН Республики Казахстан (KZ)
Автор(ы): Хохлов Борис Георгиевич[KZ]; Ни Леонид Павлович[KZ]; Романов Владимир Львович[KZ]; Мананков Александр Александрович[KZ]
Патентообладатель(и): Институт металлургии и обогащения НАН Республики Казахстан (KZ)
Описание изобретения: Изобретение относится к способам получения из высококремнистого глиноземсодержащего сырья, например зол от сжигания энергетических углей, глинозема, белой сажи и гипса.
Известен способ переработки золы энергетических углей на глинозем и гипс путем предварительного обжига с известняком и последующей обработки серной кислотой.
Основными недостатками способа являются относительно невысокая степень извлечения глинозема (86-88%), невозможность получения белой сажи, так как SiO2 при сжигании угля в топках с дошихтовкой известняка связывается в различные соединения, затем переходит в раствор и твердый остаток при сернокислотном выщелачивании.
Целью изобретения является повышение степени извлечения глинозема и возможность получения белой сажи высокого качества.
Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки золы энергетических углей на глинозем и гипс, включающем обжиг с соединением кальция и обработку серной кислотой, в качестве соединения кальция используют фторид кальция, обработку серной кислотой ведут при 180-200оС, после обработки серной кислотой ведут спекание при 200-300оС при разрежении 0,2-0,3 кгс/см2 с отводом газов при 120-150оС с последующим поглощением их раствором аммиака и выщелачиванием спека.
Сущность способа заключается в том, что золу обжигают с фторидом кальция и обрабатывают серной кислотой при 180-200оС. При этом за счет тепла экзотермических реакций (1 и 2) температура в реакционной зоне мгновенно поднимается до рабочей (278-300оС - оптимальная температура процесса), т.е. не происходит связывания серной кислоты и флюорита, кроме того, в газовой фазе в основном будет SiF4, что благоприятно сказывается на качестве "белой сажи".
SiO2 + 2CaF2 + 2H2SO4 = SiF4 +
+ 2CaSO4 + 2H2O (1) где SiO2 - свободная кремневка алюмосиликата (золы);
CaF2, H2SO4 - компоненты шихты.
3Al2O3 . 2SiO2 + 4CaF2 + 13H2SO4 =
= 2SiF4 + 3Al2(SO4)3 + 4CaSO4 + 13H2O (2) где 3Al2O3 . 2SiO2 - муллит (основная алюминийсодержащая фаза алюмосиликата - золы).
Понижение температуры предварительного обжига менее 180оС приводит к снижению извлечения Al2O3, кроме того, дестабилизируется состав газовой фазы, т.е., кроме необходимого для получения качественной "белой сажи" тетрафторида кремния (SiF4), в газовой фазе появляются SO3, HSO3F, H2SO4, вредновлияющие на технико-экономические показатели процесса и качество "белой сажи".
Повышение температуры более 200оС приводит к непроизводительной трате тепловой энергии, частичному разложению серной кислоты, загрязнению продуктами ее разложения состава газовой фазы и резкому ухудшению качества "белой сажи".
При проведении после обработки серной кислотой спекания при 200-300оС при разрежении 0,2-0,3 кгс/см2 и непрерывном отводе газов реакции 1 и 2 сдвигаются вправо, т. е. протекают более полно, что приводит к повышению извлечения Al2O3 при выщелачивании, увеличению SiF4в газовой фазе (увеличение содержания SiO2 в целевом продукте - "белой саже") и подтверждается расчетными значениями (табл.1).
Таким образом, при непрерывном отводе газов в процессе спекания при разрежении 0,2-0,3 кгс/см2 с последующим выщелачиванием спека извлечение Al2O3 увеличивается в среднем на 10% по сравнению с прототипом. Разрежение в системе менее 0,2 кгс/см2 не приводит к заметному сдвигу реакций вправо, как следствие снижается извлечение Al2O3 и уменьшается выход SiF4 (в последующем "белой сажи"). Увеличение разрежения более 0,3 кгс/см2 приводит к чрезмерно быстрому отводу газовой фазы, т.е. HF не успевает полностью прореагировать с SiO2 золы, извлечение Al2O3снижается, кроме того, повышение разрежения приводит к механическому пылеуносу шихты, что сказывается на загрязнение целевого продукта (снижение качества) - "белой сажи".
При отводе газов при 120-150оС и барботировании их через раствор аммиака происходит следующее:
в газовой фазе
2HF + SiF4 = H2SiF6 (3)
в растворе
3SiF4 + 2H2O = 2H2SiF6 + SiO2 (4)
по мере насыщения раствора при достижении рН 9-10
H2SiF6 + 6NH4OH = 6NH4Fp-p +
+ SiO2 + 4H2O (5)
осадок
Осадок SiO2 подвергается промывке, фильтрации, сушке - "белая сажа".
Снижение температуры в отходящих газах при спекании менее 120оС приводит к снижению выхода SiO2 и ухудшению сорта (марочности) получаемой "белой сажи". Увеличение температуры более 150оС приводит к непроизводительному повышению энергозатрат с ухудшением дисперсного состава "белой сажи" (ухудшению качества).
В процессе водного выщелачивания спека твердая нерастворившаяся часть (после фильтрации и сушки) представляет собой безводную модификацию гипса-ангидрита (CaSO4 свыше 92%), который может использоваться для производства ангидритовых вяжущих, а также для получения Са(ОН)2 в зависимости от того, что экономически и технологически целесообразно.
Таким образом, предлагаемым способом можно перерабатывать золу энергетических углей на глинозем, белую сажу и гипс спеканием с CaF2 и H2SO4 путем подачи серной кислоты в предварительно подогретую шихту, состоящую из золы и фторида кальция, с отводом газовой фазы при разрежении и поглощении ее раствором аммиака, что позволяет повысить комплексность использования золы, степень извлечения глинозема и получить "белую сажу" со стабильно высокой удельной поверхностью, отвечающую по ГОСТу высоким маркам.
Способ поясняется примерами.
В качестве исходного высококремнистого глиноземсодержащего сырья использовали золу Экибастузских энергетических углей следующего состава, мас.%: Al2O3 28,38; SiO2 57,40; C 4,85; Fe2O3 2,95; TiO2 1,06; CaO 0,75; K2O 0,48; Na2O 0,16; MgO 0,13; п.п.п. 0,4.
Шихту, составленную из золы и фторида кальция в соотношении, равном 1,6, нагревали до 180-200оС, затем добавляли концентрированную серную кислоту в соотношении H2SO4/зола + CaF2, равном 1,89, при постоянном перемешивании и спекали в течение 2 ч. Спекание вели в замкнутом реакционном объеме с отбором газовой фазы при разрежении 0,2-0,3 кгс/см2. Газовую фазу барботировали через 15% -й раствор спека аммиака при подогреве отходящих газов 120-150оС. По окончании опыта, выпавший осадок SiO2 (по реакции 5) отфильтровывали, промывали, высушивали при 105оС и анализировали по химическому составу и по дисперсности на предмет качества получаемой "белой сажи".
Спек подвергали водному выщелачиванию при 60оС в течение часа и Ж:Т, равном 2: 1. Пульпа фильтровалась. Раствор сульфата алюминия направляли на получение глинозема - Al2O3, осадок промывали, просушивали и получали безводный гипс-ангидрит (свыше 90% по массе) на производство ангидритовых вяжущих.
П р и м е р 1. 26 г шихты следующего состава, мас.%: Al2O3 10,55; SiO2 18,33; Ca 30,69; F 27,53; C 1,89; Fe2O3 1,47; TiO2 0,375; Na2O 0,069; K2O 0,175; п.п.п. 8,03, подогревали до 190оС. Затем при постоянном перемешивании вводили концентрированную серную кислоту в количестве 48,07 г (26,73 мл) и проводили спекание при 270оС в течение 2 ч. Из закрытого реакционного объема отводили газовую фазу при разрежении 0,25 кгс/см2 через поглотительную емкость с 15% -ым раствором аммиака. Температура отходящих газов 130оС. Спекание и отвод газовой фазы вели в течение 2 ч.
Получено спека 52,09 г, мас.%: Al2O3 5,12; SiO2 0,96; Ca 13,13; F 0,17; C 0,83; Fe2O3 0,7; TiO2 0,175; Na2O 0,07; K2O 0,064; SO4-- 76,45; п.п.п. 1,71; остальное прочие примеси.
Al2O3 в спеке = = 2,67 г.
Спек подвергали водному выщелачиванию при Ж:T = 2:1, температуре 60оС в течение часа.
После фильтрации, промывки и сушки при 105оС получено осадка 27,59 г, мас. % : Al2O3 0,08; SiO2 2,21; Ca 27,15; F 0,14; C 1,45; Fe2O3 0,285; TiO2 0,02; Na2O 0,06; K2O 0,015; SO4-- 67,7; п.п.п. 0,72; остальное прочие примеси.
Al2O3 в осадке - 0,08 27,59/100 = 0,02 г;
CaSO4 -"- - (27,15 . 27,59/100) 136/40 = =25,47 г (92,31%) - на производство ангидритовых вяжущих.
Извлечение Al2O3 из спека - (2,67-0,02)x x 100/2,67 = 99,25%.
Из поглотительного раствора (улавливание газовой фазы) после фильтрации, промывки и сушки получено твердого осадка белого цвета - "белой сажи" 3,66 г в мас.%: SiO2 93,1; Fe2O3 0,02; Al2O3 0,05; SO4--0,31; CaO 0,3; F-- 0,05; H2O 5,17.
Удельная поверхность получаемой "белой сажи" по адсорбции фенола 130 м2/г.
Таким образом "белая сажа" поучается по предлагаемому способу из алюмосиликата (зол от сжигания энергетических углей) полностью соответствует по ГОСТу 18367-78 высококачественной "белой сажи" марки БС-120.
П р и м е р 2. 26 г шихты следующего состава, мас.%: Al2O3 10,55; SiO2 18,33; Ca 30,69; F 27,53; C 1,89; Fe2O3 1,47; TiO2 0,375; Na2O 0,069; K2O 0,175; п.п.п. 8,03, подогревали до 180оС. Затем при постоянном перемешивании вводили концентрированную серную кислоту (H2SO4) в количестве 48,07 (26,73 мл) и проводили спекание при 270оС.
Из закрытого реакционного объема проводили отвод газовой фазы при разрежении 0,3 кгс/см2 через поглотительную емкость с 15%-ым раствором аммиака. Температура отходящих газов 120оС. Спекание и отбор газовой фазы вели в течение 2 ч.
Получено спека 53,73 г, мас.%: Al2O3 5,09; SiO2 1,46; Ca 14,03; F 0,23; C 0,79; Fe2O3 0,65; TiO2 0,181; Na2O 0,037; K2O 0,074; SO4--75,47; п.п.п. 1,80; остальное прочие примеси.
Al2O3 в спеке = = 2,73 г.
Спек подвергали водному выщелачиванию при Ж:T = 2:1, температуре - 60оС в течение часа.
После фильтрации, промывки и сушки при 105оС, получено осадка 28,63 г, мас. % : Al2O3 0,38; SiO2 2,58; Ca 26,99; F 0,12; C 1,43; Fe2O3 0,27; TiO2 0,2; Na2O 0,05; K2O 0,012; SO4-- 66,23; п.п.п. 0,8; остальное прочие примеси.
Al2O3 в осадке - 0,38 28/63/100 = 0,11 г.
CaSO4 в осадке - (26,99 28,63/100)x x136/40 = 26,77 г (91,76%) - на производство ангидритовых вяжущих.
Извлечение Al2O3 из спека - (2,73-0,11) 100/2,73 = 95,97%.
Из поглотительного раствора (улавливание газовой фазы) после фильтрации, промывки и сушки получено твердого осадка белого цвета - "белой сажи" 3,53 г, мас. %: SiO2 87%; Fe2O3 0,01; Al2O3 0,08; SO4-- 0,9; CaO 0,35; F- 0,1; H2O 10,89; остальное прочие примеси.
Удельная поверхность получаемой "белой сажи" по адсорбции фенола 120 м2/г.
П р и м е р 3. 26 г шихты следующего состава, мас.%: Al2O3 10,55; SiO2 18,33; Ca 30,69; F 27,53; C 1,89; Fe2O3 1,47; TiO2 0,375; Na2O 0,069; K2O 0,175; п.п.п. 8,03, подогревали до 200оС. Затем при постоянном перемешивании вводили концентрированную серную кислоту (H2SO4) в количестве 48,07 (26,73 мл) и проводили спекание при 270оС.
Из закрытого реакционного объема проводили отвод газовой фазы при разрежении 0,20 кгс/см2 через поглотительную емкость с 15%-ым раствором аммиака. Температура газовой фазы 150оС. Спекание и отбор газовой фазы вели в течение 2 ч.
Получено спека 51,87 г, мас.%: Al2O3 5,06; SiO2 0,88; Ca 12,93; F 0,14; C 0,81; Fe2O3 0,6; TiO2 0,155; Na2O 0,06; K2O 0,054; SO4-- 75,15; п.п.п. 3,6; остальное прочие примеси.
Al2O3 в спеке = = 2,62 г.
Спек подвергли водному выщелачиванию при Ж:T = 2:1, температуре 60оС в течение часа.
После фильтрации, промывки и сушки при 105оС получено осадка 27,09 г, мас. % : Al2O3 0,19; SiO2 2,19; Ca 27,10; F 0,13; C 1,41; Fe2O3 0,27; TiO2 0,02; Na2O 0,07; K2O 0,016; SO4- 67,10; п.п.п. 0,85; остальное прочие примеси.
Al2O3 в осадке - 0,19 27,09/100 = 0,05 г.
CaSO4 -"- - 136/40 = =24,96 г (92,14%) - на производство ангидритовых вяжущих.
Извлечение Al2O3 из спека - (2,62-0,05)x x 100/2,62 = 98,09%.
Из поглотительного раствора (улавливание газовой фазы) после фильтрации, промывки и сушки получено твердого осадка белого цвета - "белой сажи" 3,95 г, мас. % : SiO2 90; Fe2O3 0,05; Al2O3 0,13; SO4-- 1,1; CaO 0,5; F- 0,45; H2O 7,51; остальное прочие примеси.
Удельная поверхность получаемой "белой сажи" по адсорбции фенола 140 м2/г.
Таким образом преимущества данного способа заключаются в следующем:
а) извлечение Al2O3 повышается в среднем на 10% (по сравнению с прототипом);
б) возможность получения ценного химического продукта - высококачественной "белой сажи" и гипса.
Способ может быть использован в глиноземной промышленности для получения Al2O3, строительстве для получения стройматериалов (гипса) и химической промышленности для получения SiO2 ("белой сажи") в качестве наполнителей при изготовлении резинотехнической продукции (шин, уплотнителей и т.д.).
Формула изобретения: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УГЛЕЙ НА ГЛИНОЗЕМ И ГИПС путем обжига с соединением кальция и обработки серной кислотой, отличающийся тем, что в качестве соединения кальция используют фторид кальция, обработку серной кислотой ведут при 180 - 200oС, после обработки серной кислотой ведут спекание при 200 - 300oС при разрежении 0,2 - 0,3 гкс/см2 с отводом газов при 120 - 150oС и последующим поглощением их раствором аммиака и выщелачиванием спека.