Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к переработке экологически вредных отходов сернокислого производства, а именно пиритных огарков с целью решения экологических задач очистки территории складирования отходов сернокислого производства и получения трихлорида железа при обработке этих огарков.
Известны линии по переработки пиритных огарков с получением из них благородных металлов, см., например, патент РФ №2394924, 20.07.2010. Данные линии малорентабельны и не позволяют переработкой пиритных огарков получать трихлорид железа.
Наиболее близким техническим решением является технологическая линия по производству железноокислых пигментов из пиритных огарков, см. патент РФ №59059, от 10.12.2006. Данная линия включает последовательно связанные между собой устройства просеивания, сушки, обжига и измельчения. При этом линия снабжена накопителем исходного сырья, выход которого соединен питателем со входом устройство просеивания, выход которого соединен питателем со входом устройства сушки, выход которой соединен питателем с первым промежуточным накопителем, выход которого соединен питателем с магнитным сепаратором, выход которого соединен питателем со вторым промежуточным накопителем, выход которого соединен питателем с устройством предварительного обжига, выход которого соединен с устройством основного обжига, выход которого соединен с устройством охлаждения-окисления, выход которого соединен питателем с третьим промежуточным накопителем, выход которого соединен со входом устройства измельчения, выход которого соединен питателем с устройством охлаждения конечного продукта, выход которого соединен питателем с, по меньшей мере, одним накопителем готовой продукции. Недостатком данного решения является сложность линии и невозможность переработкой пиритных огарков получать трихлорид железа.
Техническим результатом является упрощение процесса переработки пиритных огарков с переводом основной части железа в трихлорид железа.
Технический результат достигается тем, что по первому варианту технологическая линия производства трихлорида железа из пиритных огарков включает последовательно связанные между собой: устройство прокаливания, устройство хлорирования, устройство сублимации и устройство десублимации. При этом устройство прокаливания представляет собой печь кипящего слоя, устройство хлорирования выполнено в виде барабанной вращающейся печи с температурой нагрева до 250°C, в которую в качестве хлорирующего агента поступает твердый хлорид аммония, устройство сублимации представляет собой барабанную вращающуюся печь с температурой нагрева до 350°C.
В данном варианте устройство десублимации предпочтительно выполнять в виде водоохлаждаемого теплообменника типа «труба в трубе» или в виде водоохлаждаемого циклонного аппарата.
По второму варианту линия производства трихлорида железа из пиритных огарков включает последовательно связанные между собой: устройство прокаливания, устройство хлорирования, устройство сублимации, устройство десублимации. При этом устройство прокаливания, устройство хлорирования, устройство сублимации представляют собой печи кипящего слоя.
В данном варианте устройство десублимации также предпочтительно выполнять в виде водоохлаждаемого теплообменника типа «труба в трубе» или в виде водоохлаждаемого циклонного аппарата.
Предлагаемое техническое решение поясняется фиг. 1-2.
На фиг. 1 показан процесс получения трихлорида железа.
Стадия 1 - Прокаливание - барабанная вращающаяся печь - результат: перевод железа в трехвалентное состояние.
Стадия 2 - Хлорирование - барабанная вращающаяся печь - результат: перевод железа в форму трихлорида железа.
Стадия 3 - Сублимация - барабанная вращающаяся печь - результат: перевод трихлорида железа в газовую фазу.
Стадия 4 - Десублимация - десублиматор - результат: улавливание трихлорида железа в твердой форме.
На фиг. 2 показан пример выполнения линии производства трихлорида железа из пиритных огарков.
Процесс получения трихлорида железа, показанный на фиг. 1-2 включает прокаливание - подачу пиритных огарков из накопителя и воздуха в печь кипящего слоя, где происходит прокаливание при температуре 700-800°C с получением окисленных огарков в трехвалентном состоянии с последующим их накоплением в своем накопителе.
Затем хлорирование - окисленные огарки из своего накопителя и твердый хлорид аммония из своего накопителя поступают в барабанную вращающуюся печь, где нагреваются до 200-250°C с получением в своем накопителе хлорированного продукта и выводом в газовую фазу аммиака и воды в качестве побочных продуктов.
Далее сублимацию - хлорированный продукт в виде хлоридной формы железа (трихлорида железа) из своего накопителя попадает в барабанную вращающуюся печь, на сублимацию, посредством нагрева до 320-350°C где происходит его перевод в газовую форму трихлорида железа с выводом твердого остатка в виде шлама.
Последний этап - это десублимация, осуществляется в водоохлаждаемом теплообменнике типа «труба в трубе» или водоохлаждаемым циклонным аппаратом или иным известным устройством охлаждения пригодным для данной цели в которых трихлорид железа охлаждается с 320-350°C до 20-100°C где происходит его перевод в твердую фазу.
Вкратце процессы, протекающие на линии, можно описать следующим:
1. Прокаливание.
Пиритные огарки подвергаются окислительному обжигу с целью перевода железа в трехвалентное состояние:
4FeO+O2→2Fe2O3
2. Хлорирование.
Окисленные пиритные огарки обрабатываются твердым хлоридом аммония с переводом в хлоридную форму железа и выводом в газовую фазу аммиака и воды:
Fe2O3+6NH4Cl→2FeCl3+6NH3+3H2O
3. Сублимация.
При нагревании трихлорида железа выше 320°C происходит его перевод в газовую фазу.
FeCl3(тв)→FeCl3(газ)
4. Десублимация.
При охлаждении трихлорида железа ниже 320°C происходит его перевод в твердую фазу.
FeCl3(газ)→FeCl3(тв)
Во втором варианте предлагаемого технического решения предлагается на этапах хлорирования и сублимации вместо барабанных вращающихся печей использовать печь кипящего слоя в остальном процессы идентичны описанным выше.