УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ФОСФОГИПСА

Устройство относится к области химии и может быть использовано для переработки (обезвреживания) экологически опасного фосфогипса и промышленных отходов, содержащих токсичные органические вещества, в частности охлаждающих и гидравлических жидкостей (антифризов) на основе гликолей и фосфогипса в лабораторных условиях.
Известно устройство для переработки фосфогипса путем его высокотермического разложения в смеси с фосфатом и углеродсодержащей природной добавкой - каменного угля, нефтяного кокса или графитовой пыли, которое представляет собою стационарную термическую установку [а.с. СССР №1030310, опубл. Бюл. №2723.07.83 г.], аналогичную вращающейся печи для восстановительного обжига [а.с. СССР №698916, опубл. Бюл. №43, 25.11.79 г.. Обе печи обеспечиваюют нагрев до 1500°C. Из уровня известны вращающиеся печи, где зона отжига выполнена в виде усеченного конуса, меньшее основание которого расположено в зоне выгрузки материала [RU 2210042 C1].
Основным недостатком данного устройства является громоздкость конструкции, требующая большого расхода энергии на разогрев не только установки, но и окружающего пространства.
В качестве ближайшего аналога-прототипа выбраны кварцевый тигель и печь обжига, использующиеся для термообработки и обжига фосфогипса [Патент РФ №2 402 488, опубл. 27.10.2010, Бюл. №30]. Авторы предлагают использовать для смешивания фосфогипса и отработанного антифриза кварцевый тигель. Получают однородную массу и подвергают ее, при периодическом перемешивании, термообработке в этом тигле при 100-170°C до образования порошкообразного продукта. После охлаждения до комнатной температуры кварцевый тигель с продуктом помещают в лабораторную электропечь (в формуле изобретения названной «печь обжига») и обжигают при температуре 900-1200°C в течение 15-20 минут. После обжига полученный продукт охлаждают и используют, например, в качестве добавки к цементу.
К недостаткам этих устройств относятся:
- необходимость использования двух устройств (кварцевый тигель и печь обжига);
- излишний расход энергии на двойной разогрев с промежуточным охлаждением не только громоздкого оборудования (печи обжига), но и окружающего пространства (как внутри печи, так и снаружи), а также большая длительность процесса, включающая время охлаждения кварцевого тигля со смесью после термообработки при 100-170°C и время последующего разогрева кварцевого тигля в печи обжига до температуры 900-1200°C с последующей выдержкой при достигнутой температуре в течение 15-20 мин.
Задачей изобретения является создание устройства, позволяющего минимизировать расход энергии и времени на переработку фосфогипса, в процессе термообработки и высокотемпературного обжига.
Поставленная задача решается благодаря тому, устройство для термообработки фосфогипса состоит из термостойкого тигля и внешнего нагревательного элемента, который может быть выполнен в виде электрической спирали, размещенной на внешней цилиндрической поверхности тигля, покрытой теплоизоляционным материалом, соединенной с реле-регулятором и термопарой. Тигель может быть снабжен съемной крышкой с отверстием для термопары.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков является компактность, а также малые тепловые и временные потери.
Техническая сущность и принцип действия предложенной полезной модели поясняются чертежом (Фиг. 1).
На Фиг. 1 представлен общий вид обогреваемого термостойкого тигля.
Устройство включает тигель (1), съемную крышку (2), электрическую спиральную обмотку (3), реле-регулятор (4), теплоизоляционный материал (5), градуированную термопару (6), штатив (7).
Устройство для переработки фосфогипса состоит из тигля (1) со съемной крышкой (2), в котором ведут нагрев фосфогипса, нагревательного элемента, выполненного в виде электрической спирали (3), например, из нихрома, размещенной на внешней цилиндрической поверхности тигля (1). Концы спирали (3) соединены с реле-регулятором (4), а сама спираль (3) с внешней стороны покрыта теплоизоляционным материалом (5), например, минеральной ватой или асбестом. Нагрев тигля (1) контролируется градуированной термопарой (6), которая крепится на штативе (7). Термопара соединена с реле-регулятором (4). В крышке (2) имеется отверстие (8) для термопары. Вещество в тигле смешивают до получения однородной массы и подвергают, при периодическом перемешивании, термообработке при 100-170°C до образования порошкообразного продукта. Далее тигель закрывают крышкой, вставив в отверстие (8) термопару, и ведут обжиг при температуре 900-1200°C в течение 15-20 минут. Контроль температуры осуществляется с помощью термопары, подключенной к реле-регулятору температуры. После обжига содержимое тигля охлаждают.
Заявляемая конструкция обеспечивает эффективную термообработку и последующий обжиг композиции фосфогипса с углеродсодержащей добавкой.
Технико-экономический эффект обеспечивается за счет:
- меньшего количества времени, потраченного на обжиг фосфогипса по сравнению с прототипом;
- устранения энергопотерь по сравнению с прототипом из-за отсутствия процесса промежуточного охлаждения системы после термообработки и повторного нагрева для обжига;
- обеспечения тонкого автоматического контроля и регулирования температуры нагрева, используя контактную градуированную термопару и реле-регулятор.
4
2
2
Пример применения заявляемой полезной модели. Фосфогипс и отработанный антифриз в весовом соотношении 1:1 в пересчете на безводные компоненты (CaSO и CHOH-CHOH) смешивают в термостойком тигле до получения однородной массы, после чего подвергают ее, при периодическом перемешивании, термообработке в открытом тигле при 100-170°C до образования порошкообразного продукта и обжигают при температуре 900-1200°C в течение 15-20 минут. После обжига полученный продукт охлаждают. Полученный продукт пригоден к применению в народном хозяйстве, например, в качестве удобрения.