Способ переработки фосфогипса с получением извести и цветных металлов

Способ переработки фосфогипса с получением извести и цветных металлов

В настоящее время накоплено значительное количество фосфогипса, который, как правило, складируется в отвалы. Необходимость транспортирования и хранения фосфогипса заметным образом усложняет эксплуатацию предприятий и, даже при соблюдении всех требований экологического надзора ухудшает санитарное состояние площадки завода и экологическую обстановку прилегающей к нему территории. Фосфогипс отравляет почву и водоемы содержащимися в нем растворимыми примесями фтора и фосфорной кислоты. Исходя из этого, вопрос переработки гипсосодержащих отходов является особенно актуальным.

В этой связи исследование возможности комплексной переработки фосфогипса и бедного цинкового концентрата с выделением оксида кальция, возгонов цветных металлов и SO2 является своевременным. Для определения теоретических закономерностей предлагаемой технологии проведено термодинамическое моделирование рабочей системы  CaSO4-ZnS-PbS-C с использованием программного комплекса «Астра-4», основанного на принципе максимума энтропии. Осуществлен расчет распределения элементов в интервале температур 800, +100, 2000К при трех давлениях (р=0,1МПа, р=0,01МПа, р=0,001МПа). Составлены реакции описывающие данный процесс при каждой температуре. Полученные результаты и графические зависимости показывают, что восстановление сульфата кальция до его оксида полностью заканчивается уже при 1300К. Образование возгонов цветных металлов (свинца и цинка) при давлении 0,1МПа наблюдается при 1700К, степень их перехода превышает 98%.

Полученный оксид кальция рекомендуется направить на производство карбида кальция, а образующийся сернистый газ на производство серной кислоты.  

Технологические расчеты

Материальный баланс процесса

Состав исходных компонентов шихты:

Фосфогипс, %:

CaSO4 – 59,86

MgO – 3,1

Fe2O3 – 0,28

Al2O3 – 0,75

SiO2 -16,48

Р2О5 – 2,58

Прочее – 17

Концентрат цинковый, %:

ZnS – 64,02

PbS – 5,48

FeS – 3,63

CaO – 9,17

MgO – 4,51

Al2O3 – 0,31

SiO2 – 12,88

Углеродистый восстановитель, %:

С – 48,2

Зола – 1,68

(Влага, летучие) – 50,12

Расчет будем вести на 1000кг КЦ.

Статьи прихода:

1000кг КЦ содержат в себе, кг:

 ZnS= 0,6402*1000=640,2кг

PbS= 0,0548*1000=54,8кг

FeS=0,0363*1000=36,3кг

CaO= 0,0917*1000=91,7кг

MgO= 0,0451*1000=45,1кг

Al2O3= 0,0031*1000=3,1кг

SiO2=0,1288*1000=128,8кг

Суммарно процесс идет по базовой реакции:

6CaSO4 + ZnS + PbS + 2C = 6CaO + Zn + Pb + 8SO2 + 2CO               (1)

Базовую реакцию можно представить, как:

3CaSO4 + ZnS +C = 3CaO + Zn+ 4SO2 + CO                                         (2)

3CaSO4 + PbS +C = 3CaO + Pb +4SO2 + CO                                         (3)

По уравнению реакции 2:

Количество CaSO4 составит, кг:

[pic 1]

количество С составит, кг:

[pic 2]

По уравнению реакции 3:

Количество CaSO4 составит, кг:

[pic 3]

количество С составит, кг:

[pic 4]

[136, 97, 239, 12 – молекулярные массы соответственно CaSO4, ZnS, PbS, С]

Сульфид железа восстанавливается по реакции:

3CaSO4 + FeS +C = 3CaO + Fe +4SO2 + CO                                         (4)

По реакции (4) требуется, кг:

[pic 5]

количество С составит, кг:

[pic 6]

Общий приход CaSO4 составит, кг:

2692,8+93,55+168,3=2954,65кг