Файл: Розенберг Е.Х. Горючие, тепловые отходы и энерготехнологическое комбинирование в фосфорной промышленности.pdf

В новом способе по условиям технологии в качестве сырья используется смесь фосфоритной муки и кварцита в необходи­ мом соотношении с гранулометрическим составом 0 — 2 0 0 мк.

Указанная смесь перед подачей в печь обрабатывается до необходимой температуры в плавильном циклоне. Таким об­ разом электроэнергия ранее расходуемая на расплавление шихты, по энерготех'нолошческой схеме заменяется теплом сгорания топлива, что ведет к снижению расхода печной электроэнергии в среднем на 30% по сравнению с электротер­ мическим способом, и кроме того предусматривает полное ис­ пользование фосфоритного и кварцитного сырья. Если расход

ра, на печах фирмы ТѴА (США), работающих на высокока­ чественном сырье (Р2 б>5 = 30,4—31,1%) — 12 000 квт.ч'Іт Р2

в энерготехнологической схеме по предварительным расчетам эта величина составит — 9300 квтч/т Р2. При этом, на осно­ вании предварительных испытаний опытной установки имеет­ ся реальная возможность для еще большего снижения рас­ хода электроэнергии.

На рис. 15 представлена схема получения желтого фос­ фора энерготехнологическим-способом с выработкой электро­ энергии.

Поясним вкратце работу энерготехнологического агрегата. Кусковой фосфорит и его мелочь размалывают в фосфат­ ную муку, в которую дозируется в зависимости от состава фос­ форита и заданного модуля кислотности, необходимое коли­

чество кварцита той же тонины помола.

Готовая шихта подается в энерготехнологический плавиль­ ный циклон, отапливаемый природным газом или смесью при­ родного и печного газа.

В плавильном циклоне под воздействием высокой темпера­ туры и паров воды происходит плавление и гидротермическая переработка фосфорита, что приводит к полному или частич­ ному его обесфториванию в зависимости от режима работы циклона.

Как видно из рисунка, схема как бы разделена на две самостоятельные технологические нитки:

1.Плавильный циклон — энергетический котел.

2.Плавильный циклон — электропечь. Рассмотрим первую из них:

Отходящие дымовые газы содержащие фтор в виде (HF и SiF4) с г?== 1600— 1700°С поступают в энергетический котло-

53

*

агрегат. Таким образом одновременно с производством фос­ фора в комплексном энерготехнологическом агрегате выраба­ тывается электроэнергия, которая возвращается в процесс.

Расчеты показывают, что производительности котлоагре­ гата по пару хватает для выработки 80%' электроэнергии, по­ требляемой электротермической печью.

Дымовые газы из котлоагрегата поступают на очистку от фтористых соединений, после чего выбрасываются в атмосфе­ ру. Фтористые соединения поступают иа дальнейшую перера­ ботку, технология которой может быть различной в зависи­ мости от выбора конечного продукта. Наиболее перспектив­ ным в этом направлении представляется разработка схемы получения концентрированной плавиковой кислоты, имеющей наибольший спрос, промышленности.

Следует отметить,'что обесфторенный расплав сам по себе является готовым продуктом и используется в сельском хо­ зяйстве в качестве удобрения и кормовых добавок для скота. В настоящее время на Джамбулском суперфосфатном заводе проходят всестороннюю проверку две опытно-промышленные установки по гидротермической переработке фосфатов произ­ водительностью по обесфторенному расплаву —■7 г/час и ко­ тельным агрегатом производительностью но пару — 25 т/час каждая (рис. 1 ).

Освоение данного процесса позволит выдать рекомендации по конструктивному оформлению энергетического котла и тех­ нологической нитки получения фтористых соединений в ком­ плексной схеме получения фосфора энерготехнологическим способом с выработкой электроэнергии.

Рассмотрим вторую технологическую нитку. Обесфторен­ ный расплав с ^=1500°С из плавильного циклона поступает в нижнюю камеру, и затем через гидравлический затвор, не­ посредственно в электротермическую печь. Одновременно в расплав дозируют кокс в необходимом соотношении. Вос­ становление трикальцийфосфата происходит по известной суммарной реакции.

Гидравлический затвор служит для разделения окисли­ тельной среды плавильного циклона и восстановительной сре­ ды печи. Электрическая мощность в этом случае расходуется на эндотермику реакции восстановления и восполнение теп­ ловых потерь. Шлак и феррофосфор выпускаются через соот­ ветствующие летки.

Печные газы, проходя через теплообменник специальной конструкции, охлаждаются до температуры 400—500°С и по­

55

ступают на конденсацию паров фосфора. Схема конденсации фосфора аналогична схеме конденсации, принятой для элек­ тротермического метода.

Сравним использование тепла в энерготехнологическом способе получения фосфора с выработкой электроэнергии с использованием тепла в электротермическом способе, для чего рассмотрим диаграммы тепловых потоков рассматриваемых способов.

На рис. 16 представлена диаграмма тепловых потоков

Рис. 16. Диаграмма тепловых потоков при получении желтого фосфора электротермическим способом:

при получении фосфора электротермическим способом. Учитывая, что коэффициент полезного действия современ­

ных электрических станций равен примерно 35%', полный КПД использования тепла (топлива) в электротермическом способе равен

56

где — КПД использования тепла (топлива) при электро­ термическом способе;

Qmh. — полезно используемое в процессе тепло; <?затр. — тепло затрачиваемое в процессе;

<2 д — тепло на удаление влаги и декарбонизацию фос­ форита;

фэн. — тепло эндотермической реакции восстановления фосфора;

Qt —-тепло для выработки электроэнергии;

Qt — тепло на термическую обработку фосфорита.

На рис. 17 показана диаграмма тепловых потоков при по­ лучении фосфора энерготехнологическим способом с выработ-

Рис. 17. Диаграмма тепловых потоков при получе­ нии желтого фосфора энерготехнологическим спо­ собом с выработкой электроэнергии:

кой электроэнергии. В этом случае, несмотря на то, что КПД по производству электроэнергии будет ниже, чем в электро­ термическом способе за счет увеличения потерь с уходящими из котла газами, полный КПД использования тепла (топлива) будет выше, чем в электротермическом способе и равен

57