ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТРИХЛОРИДА ЖЕЛЕЗА ИЗ ПИРИТНЫХ ОГАРКОВ

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.