4.2 Производство дефторированного фосфата (ДФФ)

"ИТС 19-2016. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Производство твердых и других неорганических химических веществ" (утв. Приказом Росстандарта от 15.12.2016 N 1883)

Документ утратил силу или отменен

4.2 Производство дефторированного фосфата (ДФФ)

Производство фосфата дефторированного (кальция фосфата кормового) осуществляется методом гидротермокислотной переработки Ковдорского апатитового концентрата в присутствии фосфорной кислоты, едкого натра и кварцсодержащей добавки во вращающихся обжиговых печах (см. рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 - Производство дефторированного фосфата

Мощность производства фосфата дефторированного составляет 222 тыс. т/год натуры содержащей не менее 41% P2O5.

Количество технологических линий - 5.

В состав производства фосфата дефторированного входит установка получения гидрооксида аммония (аммиачной воды).

Производство фосфата дефторированного осуществляется методом гидротермокислотной переработки апатитового концентрата с добавкой фосфорной кислоты и каустической соды во вращающихся обжиговых печах.

Узлы приема сырья, его хранения, а также все технологическое оборудование, находящееся по технологической цепочке после обжиговых печей, являются общими для всего производства, включающее бункера для приема клинкера, его размола, рассева, затарки и отгрузки.

Сырьем для производства ДФФ являются:

- Экстракционная фосфорная кислота,

- Апатитовый концентрат,

- Каустическая сода.

4.2.1 Процесс производства дефторированного (кормового) фосфата

Процесс производства дефторированного (кормового) фосфата состоит из следующих основных стадий (см. таблицу 4.3):

- Прием и хранение апатитового концентрата, едкого натра, кварцсодержащей добавки и фосфорной кислоты;

- Дозирование апатитового концентрата, фосфорной кислоты, едкого натра и кварцсодержащей добавки, приготовление шихты в смесителях;

- Гидротермокислотная переработка шихты (обесфторивание);

- Классификация продукта после печи, фасовка готового продукта марки "6";

- Размол клинкера, охлаждение и фасовка готового продукта марки "P";

- Приготовление аммиачной воды;

- Очистка отходящих газов от пыли и фтористых соединений;

- Утилизация тепла и приготовление питательной воды для котлов-утилизаторов.

Таблица 4.3

Стадии процесса производства ДФФ

N подпроцесса

Вход

Подпроцесс

Выход

Основное оборудование

Эмиссии (наименование)

1.1

Апатитовый концентрат, едкий натр, кварцсодержащая добавка, фосфорная кислота, сжатый воздух

Прием и хранение сырья

Апатитовый концентрат, едкий натр, кварцсодержащая добавка, фосфорная кислота

Бункерные траншеи, конвейеры, бункера, пневмокамерные насосы, ц/б насосы, силосы, циклон, рукавный фильтр, вентилятор, хранилища

Пыль апатита

1.2

Газообразный аммиак, химочищенная вода

Приготовление аммиачной воды

Гидроксид аммония (аммиачная вода)

Теплообменник, абсорбер, емкости, насосы, дыхательные клапаны

Газообразный аммиак

1.3

Апатитовый концентрат, едкий натр, кварцсодержащая добавка, фосфорная кислота, сжатый воздух, вода

Смешение: дозирование сырья и приготовление шихты

Пульпа, шихта

Автоматический весовой дозатор, смесители, циклон, рукавный фильтр, вентилятор

-

1.4

Шихта, воздух для сжигания природного газа

Гидротермокислотная переработка шихты (обесфторивание)

Клинкер

Вращающаяся печь обжига, откатная горелка, рекуператоры

Печные газы

1.5

Клинкер

Классификация. Фасовка готовой продукции

Готовый продукт марки G

Бункера, питатели, конвейеры, силосы, инерционный грохот, двухситный грохот, циклон, рукавный фильтр, вентилятор, магнитный железоотделитель

Запыленный воздух

1.6

Клинкер

Размол клинкера

Очищенный воздух, готовый продукт марки P

Конвейеры, силосы, питатель, шаровая мельница, электромагнитный железоотделитель, циклон, рукавный фильтр, вентилятор

Пыль (запыленный воздух)

1.7

Клинкер

Охлаждение клинкера

Охлажденный продукт

Холодильный барабан

Пыль (запыленный воздух)

1.8

Продукт

Фасовка и хранение готового продукта

Продукт

Фасовочная машина

Пыль

1.9

Отходящие из вращающейся печи газы, ретурная пыль, сжатый воздух, аммиачная вода, оборотная вода

Очистка отходящих газов от пыли и фтористых соединений

Очищенные от пыли и фтористых соединений газы

Пыльная камера, котел-утилизатор, групповой циклон, пенный абсорбер, насосы, циркуляционные сборники, осевой брызгоуловитель, вентилятор

Пыль, фтористые соединения, аммиак

1.10

Отходящие газы, образовавшиеся в печи

Утилизация тепла с получением перегретого пара

Охлажденные отходящие газы, перегретый пар со сниженным давлением

Котел-утилизатор, пароперегреватели, экономайзер, редукционная установка

-

1.11

Вода из реки

Приготовление питательной воды

Питательная вода для котла-утилизатора

Механические фильтры, установка умягчения, емкости, насосы, подогреватель, деаэрационно-питательная установка

-

Подача апатитового концентрата осуществляется пневмотранспортом с давлением 0,4 - 0,7 МПа (4 - 7 кгс/см2), поступающего из компрессорной.

Воздух, транспортирующий апатит в силос, бункера очищается в циклонах, рукавных фильтрах и вентиляторами выбрасывается в атмосферу.

Песок кварцевый доставляется в цех автотранспортом.

Раствор каустической соды (едкого натра) поступает в цех в цистернах и раскачивается в хранилище.

Из хранилища раствор едкого натра подается на технологические нитки.

Экстракционная фосфорная кислота поступает в цех в железнодорожных цистернах и раскачивается в хранилище, из которого затем подается на технологические нитки.

Основное технологическое оборудование и оборудование, которое дает значительные эмиссии представлено в таблице 4.4.

Таблица 4.4

Оборудование производства ДФФ (основное технологическое

оборудование и оборудование, которое дает

значительные эмиссии)

Наименование оборудования

Модель (типоразмер)

Основное

Природоохранное

Назначение оборудования

Технологические характеристики

Фирма-производитель (проектировщик)

Конвейер ленточный

+

Предназначен для транспортировки апатитового концентрата в бункер перегрузочного узла

Q = 240 т/ч;

L = 156,7 м;

B = 800 мм;

Эл. двигатель:

N = 55 кВт;

n = 10 об/мин

Белохолуницкий машинный завод, г. Белая Холуница

Вентилятор

ВЦ4-75-6,3

+

+

Предназначен для системы аспирации

Q = 10000 м3/ч Напор - 2000 Па (200 кг/ м2)

Эл. двигатель:

N = 11 кВт;

n = 1460 об/мин

ОАО Дукс, г. Москва

Хранилище фосфорной кислоты

+

Предназначено для приема и хранения фосфорной кислоты

Диаметр - 9 м;

H = 6 м;

Vраб = 300 м3;

1 мешалка

Корпус: гумировка - "Полан-2М" Футеровка: керамическая плитка ПШ-1

Завод Химмаш, г. Дзержинск

Хранилище едкого натра

+

Предназначено для приема и хранения едкого натра

Ст. 20

Диаметр - 9 м; H = 6 м

Завод Химмаш, г. Дзержинск

Дозатор весовой автоматический

"Шенк" MTD - E1020

+

Предназначен для дозирования апатитового концентрата в двухвальный смеситель

Q = 20 т/ч;

Температура = 80 °C;

Эл. двигатель: SEW

N = 0,37 кВт

SCHENK, Германия

Смеситель шнековый одновальный

+

Предназначен для смешивания пульпы апатит - ЭФК с едким натром и водой

Q = 12 т/ч, диаметр шнека = 600 мм;

Эл. двигатель:

4А-160М-4,

N = 18 кВт,

n = 1500 об/мин

ООО КРСС, г. Кингисепп

Смеситель шнековый двухвальный

+

Предназначен для смешивания апатитового концентрата с фосфорной кислотой и кварцевым песком

Сборка

Корпус - 12X18Н10Т

Валы - 06ХН28МДТ

Q = 12 т/ч, диаметр шнека = 600 мм;

Эл. двигатель: АО2-82-4, N = 22 кВт,

n = 1500 об/мин

Завод горного оборудования, г. Усолье

Печь вращающаяся с пыльной камерой

+

Предназначена для гидротермокислотной переработки шихты обесфторивания шихты

Сборка

Корпус - ст. 3 Подрекуператорная обечайка - ст. 09Г2С-3; футеровка корпуса - кирпич шамотный и периклазохромитовый; футеровка пыльной камеры - кирпич шамотный

Q = 12 т/ч; диаметр = 3,6 м; L = 100 м;

Число оборотов от 0,647 до 0,43 об/мин

Волгацеммаш, г. Тольятти

Котел-утилизатор

РК-12/14-Ф

+

Предназначен для охлаждения отходящих газов и получения пара

Сборка корпус - ст. 25

Q по пару = 12 т/ч;

Температура на входе не более 830 °C

Давление 1,4 МПа;

Габариты: (6,0 x 4,8 x 13,5) м

г. Белгород, "Энергомаш"

Грохот инерционный

ГИТ 41-А

+

Предназначен для предварительной классификации готового продукта

Q = 70 т/ч;

Эл. двигатель 4А180М4УЗ

N = 15 кВт,

n = 730 об/мин

Рудгормаш, г. Воронеж

Абсорбер

К-50/4,5

+

+

Предназначен для очистки отходящих газов от фтористых соединений

Корпус - ст. 3 Футеровка

Диаметр = 4,8 м,

H = 16,7 м; Разряжение: 0,0350 - 0,065 кгс/см2

Завод Химмаш, г. Дзержинск

Брызгоуловитель осевой

+

Предназначен для отделения капель жидкости от газовой смеси

Корпус - ст. 3

Закручиватель - ст. 12Х18Н10Т

Гуммировка - резина ИРП-1390

Химзащита - грунт ХС-01 эмаль ХВ-124

Диаметр 1,6 м; высота 6 м

Уралхиммаш, г. Свердловск

Мельница шаровая

МЦ 2,6 x 13

+

Предназначена для размола клинкера

Q = 45 т/ч; диаметр = 2,6 м; L = 13 м

n главного привода = 18,53 об/мин;

n вспомогат. привода = 0,233 об/мин

Сборка корпус - ст. 3

Футеровка - бронеплиты ст. Г13 x 2Л

Волгацеммаш, г. Тольятти

Барабан холодильный

Б 2,2-204 У-02

+

Предназначен для охлаждения продукта перед подачей его в бункер готовой продукции

Диаметр = 2,2 м,

L = 20 м;

Q = 45 т/ч,

Химмаш, г. Бердичев

Упаковочная машина

HAVER ROTO-Packer

+

Предназначена для фасовки готового продукта

Q = 1200 - 1400 мешков/ч;

число штуцеров: 6

HAVER & BOECKER, Германия

Агрегат фильтровальный

Тип: AJN122

FH

+

Предназначен для улавливания пыли

Q = 1500 м3

P = 0,02 кгс/см2

N = 15 кВт

ЗАО "СовПлим", г. Санкт-Петербург

4.2.1.1 Приготовление шихты в смесителях

Из приемного бункера апатитовый концентрат подается в двухвальный смеситель.

Апатитовый концентрат смешивается в двухвальном смесителе с фосфорной кислотой.

Далее пульпа через слив поступает в установленный последовательно за двухвальным смесителем одновальный смеситель, в который подается раствор едкого натра, поступающий из хранилища по кольцевому трубопроводу. Сюда же весовым дозатором подается песок кварцевый.

Шихта после одновального смесителя поступает по загрузочному устройству во вращающуюся печь обжига.

4.2.1.2 Гидротермокислотная переработка шихты (обесфторивание)

Обжиг шихты осуществляется во вращающейся печи, представляющей собой металлический футерованный внутри огнеупорным материалом цилиндрический корпус (барабан) диаметром 3,6 м и длиной 100 м, установленный на шести роликоопорах с уклоном 3,5 град.

Выгрузочный участок печи снабжен рекуператорами, проходя через которые клинкер охлаждается, а воздух, поступающий в печь для сжигания природного газа, нагревается.

Холодная зона печи имеет свободный вход в пыльную камеру, через которую по загрузочной форсунке шихта поступает на обжиг.

Процесс обесфторивания протекает при температуре 1340 - 1400 °C.

Механизм процесса в общем виде описывается уравнением:

4Ca10(PO4)6FOH + 8H3PO4 + SiO2 + 16NaOH = 8Ca5Na2(PO4)4 + SiF4 + 22H2O

Получаемая пастообразная шихта направляется в прокалочные вращающиеся печи обжига. Для прокалки реакционной массы в печах сжигается природный газ. За счет вращения и наклона печи, загружаемая в печи шихта перемещается вдоль печи. Под действием высоких температур и раскаленного водяного пара происходит обесфторивание шихты.

Отходящие из вращающейся печи газы с температурой поступают в пыльную камеру, где за счет изменения скорости и направления движения газового потока происходит грубая очистка газа от пыли. Затем в котлах-утилизаторах газы охлаждаются с частичным пылеотделением и далее проходят тонкую очистку от пыли в групповом циклоне.

Очищенные от пыли газы после групповых циклонов поступают на очистку от фтористых соединений в два последовательно установленных пенных абсорбера. В первом улавливается основное количество фтористых соединений. Данный абсорбер орошается циркуляционным раствором из сборника, в котором за счет подачи гидроксида аммония (аммиачной воды) с массовой долей аммиака 10 - 25% поддерживается pH раствора в пределах 5,5 - 7,0. Гидроксид аммония подается с установки приготовления аммиачной воды. Во втором абсорбере улавливается оставшаяся часть фтористых соединений и аммиак, выделяющийся из циркуляционного раствора, орошающего первый абсорбер. Данный абсорбер орошается циркуляционным раствором, который подпитывается водой.

Очищенные газы проходят через осевой брызгоуловитель и с помощью вентилятора выбрасываются в атмосферу.

Отработанные абсорбционные стоки отправляются в цех нейтрализации и очистки промышленных стоков.

4.2.1.3 Отделение размола и фасовки готового продукта

Клинкер из печей обжига системой конвейеров транспортируется в отделение размола.

Клинкер транспортируется на классификатор, после чего в зависимости от крупности продукта поступает либо в силос для дальнейшей фасовки, либо на дополнительный помол в шаровые мельницы.

После шаровой мельницы продукт охлаждается в холодильных барабанах и пневмокамерными насосами измельченный продукт транспортируется в силос готового продукта.

Готовый продукт марки "P" с силоса подается в бункера и с помощью упаковочной машины затаривается в мешки.

Запыленный воздух, отходящий от мельниц, бункеров, узлов транспортировки, пересыпки и затарки подвергается двухступенчатой очистке сначала в циклонах, а затем в рукавных фильтрах.

Запыленный воздух от узла грохочения подвергается одноступенчатой очистке в циклонах.

4.2.1.4 Отделение химводоподготовки

В отделении химводоподготовки производится приготовление питательной воды для питания котлов-утилизаторов и установки приготовления аммиачной воды.

Осветление воды осуществляется на механических фильтрах; фильтрующим материалом является кварцевый песок. Умягчение воды производится в Na-катионовых фильтрах.

4.2.1.5 Установка приготовления аммиачной воды

На установке осуществляется приготовление аммиачной воды для отделения абсорбции цеха КОФ.

Сущность технологического процесса получения гидрооксида аммония (аммиачной воды) заключается в испарении жидкого аммиака и последующем растворении газообразного аммиака в воде.

Процесс испарения жидкого аммиака и превращение его в газообразный протекает в теплообменнике с поглощением тепла; процесс растворения газообразного аммиака в воде - в абсорберах с выделением тепла.

4.2.2 Расходные нормы сырья и энергоресурсов при производстве дефторированного фосфата

Расходные нормы сырья и энергоресурсов приведены в таблице 4.5.

Таблица 1.1

Материальный баланс производства ДФФ

Расход

Выход

Сырье, материалы, энергоресурсы

Продукция, полупродукты, побочные продукты, энергоресурсы

Наименование

Единица измерений

Расход на 1 т продукции <2>

Наименование

Единица измерений

Выход на 1 т продукции

Минимальное

Максимальное

Минимальное

Максимальное

Апатит, 100% P2O5

кг/т

318,1

318,1

Дефторированный фосфат

т натуры

1

1

ЭФК, 100% P2O5

кг/т

119

121

Сода каустическая 100%

кг/т

95

98

Аммиак, 100% NH3

кг/т

13,6

13,6

Электроэнергия

т. кВт. ч/т

0,056

0,058

Сжатый воздух

м3

700

790

Природный газ

т. м3

0,192

0,194