RU2736038C1 - Method of producing mineralizer based on calcium fluoride - Google Patents
Method of producing mineralizer based on calcium fluoride Download PDFInfo
- Publication number
- RU2736038C1 RU2736038C1 RU2020114235A RU2020114235A RU2736038C1 RU 2736038 C1 RU2736038 C1 RU 2736038C1 RU 2020114235 A RU2020114235 A RU 2020114235A RU 2020114235 A RU2020114235 A RU 2020114235A RU 2736038 C1 RU2736038 C1 RU 2736038C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calcium
- calcium fluoride
- main component
- containing reagent
- mineralizer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/20—Halides
- C01F11/22—Fluorides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
- C04B7/38—Preparing or treating the raw materials individually or as batches, e.g. mixing with fuel
- C04B7/42—Active ingredients added before, or during, the burning process
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической отрасли, а именно – к переработке отходов предприятий химической промышленности, в частности – к получению минерализатора на основе фторида кальция, используемого в качестве добавки к сырьевым смесям при получении цементного клинкера.The invention relates to the chemical industry, namely, to the processing of waste from chemical industry enterprises, in particular, to the production of a mineralizer based on calcium fluoride, used as an additive to raw mixes in the production of cement clinker.
Минерализаторы – вещества, которые активно участвуют в образовании клинкерных минералов при обжиге и сами частично входят в их состав. В качестве минерализаторов в цементной промышленности используют соединения на основе кальция – сульфат кальция (CaSO4), фосфорный кальций (CaP2O5), фторид кальция (CaF2). Максимальную эффективность и наибольшее промышленное применение нашел фторид кальция CaF2 (флюорит, плавиковый шпат).Mineralizers are substances that actively participate in the formation of clinker minerals during firing and are themselves partly part of their composition. Calcium-based compounds are used as mineralizers in the cement industry - calcium sulfate (CaSO 4), phosphorus calcium (CaP 2 O 5 ), calcium fluoride (CaF 2) . Calcium fluoride CaF 2 (fluorite, fluorspar) has found the maximum efficiency and the greatest industrial application.
Соединение CaF2 хорошо известно в природе как минерал, распространенный в горных областях. Месторождения этого минерала находятся на Дальнем Востоке, Забайкалье, Алтае, то есть достаточно далеко от европейской части страны, где сконцентрировано значительное количество цементных производств. Кроме того, стоимость природного флюорита CaF2 – 7.0 -10.0 тыс. рублей за тонну в местах добычи, а концентрат плавикового шпата ещё дороже – 20.0 - 25.0 тыс. рублей за тонну, что обусловлено высокой трудоемкостью дополнительного размола породы из-за наличия высокотвердых окислов кварца, топаза, турмалина.The CaF 2 compound is well known in nature as a mineral distributed in mountainous areas. Deposits of this mineral are located in the Far East, Transbaikalia, Altai, that is, quite far from the European part of the country, where a significant number of cement industries are concentrated. In addition, the cost of natural fluorite CaF 2 is 7.0-10.0 thousand rubles per tonne at the production sites, and fluorspar concentrate is even more expensive - 20.0-25.0 thousand rubles per tonne, which is due to the high labor intensity of additional grinding of the rock due to the presence of highly hard oxides. quartz, topaz, tourmaline.
Поэтому разработка новых дешёвых и простых методов получения искусственного фтористого минерализатора актуальна и злободневна. Therefore, the development of new cheap and simple methods for producing an artificial fluoride mineralizer is urgent and topical.
Известен способ получения синтетического флюорита, заключающийся во взаимодействии кальцийсодержащих соединений с фторидсодержащими растворами в присутствии сульфат-иона при нагревании и перемешивании, отделение осадка от маточного раствора фильтрацией, при этом сульфат кальция добавляют к раствору фтороводорода, взятого в 20-35%-ном избытке (см. патент РФ № 2472705 по кл. МПК С01F11/22, опубл. 20.01.2013).There is a known method for producing synthetic fluorite, which consists in the interaction of calcium-containing compounds with fluoride-containing solutions in the presence of a sulfate ion with heating and stirring, separating the precipitate from the mother liquor by filtration, while calcium sulfate is added to a solution of hydrogen fluoride taken in 20-35% excess ( see RF patent No. 2472705 for class MPK S01F11 / 22, publ. 20.01.2013).
Однако, получаемый синтетический флюорит применим для использования в качестве минерализатора только при производстве цемента мокрым способом,However, the resulting synthetic fluorite is applicable for use as a mineralizer only in the production of cement by the wet method,
Известен также способ переработки натрий-фтор-углеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, включающий обработку известьсодержащим реагентом при повышенной температуре при перемешивании и весовом соотношении количества фтора в отходах к количеству активного оксида кальция в известьсодержащем реагенте, составляющем 1: (1,40 ÷1,65), при этом обработку ведут в солевом растворе со шламового поля или в растворе из системы мокрой газоочистки алюминиевого производства. Переработанные по предлагаемому решению отходы электролитического производства алюминия могут быть использованы в цементной промышленности в качестве фторсодержащего минерализатора при обжиге портландцементного клинкера (см. патент РФ №2624570 по кл. МПК C22B7/00, опубл. 04.07.2017).There is also known a method of processing sodium-fluorine-carbon-containing wastes of electrolytic aluminum production, including treatment with a lime-containing reagent at elevated temperatures with stirring and the weight ratio of the amount of fluorine in the waste to the amount of active calcium oxide in the lime-containing reagent, which is 1: (1.40 ÷ 1.65 ), while the treatment is carried out in a saline solution from a sludge field or in a solution from a wet gas cleaning system of aluminum production. Waste from the electrolytic production of aluminum processed according to the proposed solution can be used in the cement industry as a fluorine-containing mineralizer during the firing of Portland cement clinker (see RF patent No. 2624570 according to class MPK C22B7 / 00, publ. 04.07.2017).
Однако, технология получения минерализатора сложна и трудозатратна, поскольку предусматривает использование многих компонентов, при этом качество получаемого минерализатора невысоко.However, the technology of obtaining a mineralizer is complex and labor intensive, since it involves the use of many components, while the quality of the resulting mineralizer is low.
Известен также способ получения искусственного плавикового шпата (СаF2), являющегося минерализатором, включающий очистку фосфогипса, полученного при производстве фосфорной кислоты, от водорастворимых остатков кислот посредством смешивания его с водой и интенсивного перемешивания до растворения остатков кислот в воде, после чего отжимают фосфогипс от воды и отводят полученную воду, которую затем смешивают с сырьем, содержащим кальция карбонат и используемым для производства цемента мокрым способом, при этом получают шлам, содержащий плавиковый шпат. После очистки фосфогипс гранулируют и сушат воздухом при температуре 20-80°С, в результате чего получают дигидрат сульфата кальция CaSO4·2Н2O, который используют в качестве добавки в измельченный клинкер, полученный при изготовлении цемента мокрым способом (см. патент РФ № 2604693 по кл. МПК C04B11/26, опубл. 10.12.2016). There is also known a method of producing artificial fluorspar (CaF 2 ), which is a mineralizer, including the purification of phosphogypsum obtained in the production of phosphoric acid from water-soluble acid residues by mixing it with water and intensive stirring until the acid residues are dissolved in water, after which the phosphogypsum is squeezed out of water and the resulting water is withdrawn, which is then mixed with the raw material containing calcium carbonate and used for the production of cement by the wet method, whereby a slurry containing fluorspar is obtained. After purification, phosphogypsum is granulated and air-dried at a temperature of 20-80 ° C, as a result of which calcium sulfate dihydrate CaSO 4 2H 2 O is obtained, which is used as an additive in crushed clinker obtained in the manufacture of cement by the wet method (see RF patent No. 2604693 according to class MPK C04B11 / 26, publ. 10.12.2016).
Недостатком данного способа, как и предыдущих аналогов, является его трудоёмкость, поскольку предусматривает два направления, которые происходят последовательно и независимо друг от друга, и где второе направление вытекает из первого. Первое направление предусматривает переработку фосфогипса, а второе – получение в составе рабочего шлама минерализатора CaF2. Плавиковый шпат образуется за счет реагирования CaCO3 в составе сырья с растворенными кислотными остатками воды. The disadvantage of this method, like the previous analogs, is its laboriousness, since it provides for two directions that occur sequentially and independently of each other, and where the second direction follows from the first. The first direction provides for the processing of phosphogypsum, and the second - production of CaF 2 in the working sludge. Fluorspar is formed due to the reaction of CaCO 3 in the composition of the raw material with dissolved acidic water residues.
Наиболее близким к заявляемому является способ получения минерализатора на основе фторида кальция, включающий взаимодействие кремнефтористоводородной кислоты с кальцийсодержащим реагентом в водной среде с последующим удалением жидкой фазы из реакционной массы, при этом в качестве кальцийсодержащего реагента используют отход производства ацетилена карбидным методом, содержащим 85-88% гидроксида кальция и 4-5% карбоната кальция. Взаимодействие осуществляют при 20-40оС в течение 0,5-2 часов при массовом соотношении жидкой и твёрдой фаз в конце взаимодействия (4,5-7,5):1, а удаление жидкой фазы ведут фильтрацией и декантацией, а затем сушкой продукта (см. а.с. СССР № 1824378 по кл. МПК C01F11/22, опубл. 30.06.93).Closest to the claimed one is a method of producing a mineralizer based on calcium fluoride, including the interaction of hydrofluorosilicic acid with a calcium-containing reagent in an aqueous medium, followed by the removal of the liquid phase from the reaction mass, while the waste of acetylene production by the carbide method containing 85-88% is used as the calcium-containing reagent calcium hydroxide and 4-5% calcium carbonate. The interaction is carried out at 20-40 about C for 0.5-2 hours at the mass ratio of the liquid and solid phases at the end of the interaction (4.5-7.5): 1, and the removal of the liquid phase is carried out by filtration and decantation, and then drying product (see AS USSR No. 1824378 according to class IPC C01F11 / 22, publ. 06/30/93).
Однако, способ получения достаточно трудоёмок. Кроме этого, отход производства ацетилена карбидным методом относится к 3-му классу опасности. However, the method of obtaining is quite time consuming. In addition, the waste of acetylene production by the carbide method belongs to the 3rd hazard class.
Технической проблемой заявляемого изобретения является разработка простого и дешёвого способа получения минерализатора на основе фторида кальция за счёт использования вторичного сырья. – отходов, образующихся при производстве фосфорной кислотыThe technical problem of the claimed invention is the development of a simple and cheap method for producing a mineralizer based on calcium fluoride through the use of secondary raw materials. - waste generated during the production of phosphoric acid
Техническим результатом является получение минерализатора на основе фторида кальция в виде пластической массы с нейтрализующими и дегидратирующими свойствами, обеспечивающими низкий класс опасности, и пригодной для гранулирования или окатывания.The technical result is to obtain a mineralizer based on calcium fluoride in the form of a plastic mass with neutralizing and dehydrating properties, providing a low hazard class, and suitable for granulation or rounding.
Техническая проблема и технический результат достигаются тем, что в способе получения минерализатора на основе фторида кальция, заключающемся в смешивании основного компонента с кальцийсодержащим реагентом, получении готового продукта, согласно изобретению, в качестве основного компонента используют шлам фторида кальция, являющийся отходом производства фосфорной кислоты, а в качестве кальцийсодержащего реагента используют либо негашёную известь, либо полугидрат или дигидрат сульфата кальция, при этом в процессе смешивания осуществляют перемешивание основного компонента с кальцийсодержащим реагентом до получения готового продукта в виде однородной пластической массы, причём соотношение основного компонента к кальцийсодержащему реагенту составляет 1:(0,5-1,0), а содержание в готовом продукте фторида кальция составляет не менее 20%, содержание воды не более 43%, а значение кислотности – не ниже 7,0.The technical problem and the technical result are achieved by the fact that in the method of producing a mineralizer based on calcium fluoride, which consists in mixing the main component with a calcium-containing reagent, obtaining a finished product, according to the invention, calcium fluoride sludge is used as the main component, which is a waste of phosphoric acid production, and as a calcium-containing reagent, either quicklime or hemihydrate or dihydrate of calcium sulfate is used, while in the mixing process the main component is mixed with a calcium-containing reagent until the finished product is obtained in the form of a homogeneous plastic mass, and the ratio of the main component to the calcium-containing reagent is 1: (0 , 5-1.0), and the content of calcium fluoride in the finished product is not less than 20%, the water content is not more than 43%, and the acidity value is not less than 7.0.
Шлам фторида кальция CaF2 является промышленным отходом 3-го класса опасности, образующемся при производстве фосфорной кислоты в едином цикле переработки апатитов при производстве фосфорных удобрений.Calcium fluoride sludge CaF 2 is an industrial waste of the 3rd hazard class, formed during the production of phosphoric acid in a single cycle of apatite processing in the production of phosphoric fertilizers.
Шлам фторида кальция представляет собой мелкодисперсную взвесь нерастворимых в воде кристаллов CaF2 размером 1-5 мкм и менее. Содержание воды не более 62%. Calcium fluoride sludge is a fine suspension of water-insoluble CaF 2 crystals with a size of 1-5 microns or less. The water content is not more than 62%.
Негашеная известь CaO, ГОСТ 8677-76, представляет собой порошок белого цвета без резких и характерных запахов.Quicklime CaO, GOST 8677-76, is a white powder without sharp and characteristic odors.
Полугидрат сульфата кальция CaSO4 * 0.5H2O – гипс технический, марка Б, ТУ 2141-693-00209438-2015, по внешнему виду представляет собой серо-белое порошкообразное вещество с наличием непрочных комков слипшегося порошка.Calcium sulfate hemihydrate CaSO 4 * 0.5H 2 O - technical gypsum, grade B, TU 2141-693-00209438-2015, in appearance it is a gray-white powdery substance with fragile lumps of stuck together powder.
Дигидрат сульфата кальция CaSO4 * 2H2O – гипс технический, марка А, ТУ 2141-693-00209438-2015, также представляет собой серо-белое порошкообразное вещество без резкого запаха с наличием непрочных комков слипшегося порошка.Calcium sulfate dihydrate CaSO 4 * 2H 2 O - technical gypsum, grade A, TU 2141-693-00209438-2015, is also a gray-white powdery substance without a pungent odor with the presence of fragile lumps of stuck together powder.
Применяемые ингредиенты конгруэнтны породообразующим элементам цементного сырья, кальцию и соединениям на его основе, они не изменяют физико-химический состав получаемой пластической массы, так как содержание кальция и его производных в портландцементных клинкерах доходит до 65-75%.The ingredients used are congruent to the rock-forming elements of cement raw materials, calcium and compounds based on it, they do not change the physicochemical composition of the resulting plastic mass, since the content of calcium and its derivatives in Portland cement clinkers reaches 65-75%.
Минерализатор получен в виде пластической массы, пригодной для гранулирования. После гранулирования на валковом грануляторе с давлением 1,2 МПа и получением гранул диаметром 25 – 30 мм и длинной 35 – 40 мм гранулы направляются на сушку в ленточную печь. Их остаточная влажность составляет 13-15%. Окатыши изготавливаются в наклонной печи, их остаточная влажность также составляет не более 10-12%. The mineralizer is obtained in the form of a plastic mass suitable for granulation. After granulation on a roll granulator with a pressure of 1.2 MPa and obtaining granules with a diameter of 25 - 30 mm and a length of 35 - 40 mm, the granules are sent for drying in a belt oven. Their residual moisture is 13-15%. The pellets are made in an inclined kiln, their residual moisture content is also no more than 10-12%.
Операция перемешивания решает три основные задачи:The mixing operation solves three main tasks:
- ускоряет химические процессы нейтрализации, снижая класс опасности, преобразует окислы в нейтральные соли и выравнивает рH смеси до значения 5-7 по шкале кислотности;- accelerates the chemical processes of neutralization, reducing the hazard class, converts oxides into neutral salts and equalizes the pH of the mixture to 5-7 on the acidity scale;
- уменьшает содержание воды до необходимого уровня, пригодного для дальнейшей переработки и ускоряя межфазовые переходы;- reduces the water content to the required level suitable for further processing and accelerates interphase transitions;
- насыщает технологическую массу шлама воздухом и равномерно распределяет частицы CaF2 по всему объему. Эти частицы становятся центрами реакций преобразования в портландцементных массах, что обеспечивает эффективность минерализующего процесса. - saturates the technological mass of sludge with air and evenly distributes CaF 2 particles throughout the volume. These particles become the centers of transformation reactions in Portland cement masses, which ensures the efficiency of the mineralizing process.
Время перемешивания определяется эмпирическим путем.The mixing time is determined empirically.
При промышленном производстве перемешивание основного компонента с кальцийсодержащим реагентом проводится на оборудовании, предназначенном для «тяжелых» бетонных смесей. Скорость вращения вала составляет не менее 30 об./мин. , время – не менее 60сек.In industrial production, mixing of the main component with a calcium-containing reagent is carried out on equipment designed for "heavy" concrete mixtures. The shaft rotation speed is at least 30 rpm. , time - not less than 60 sec.
Рассмотрим реакцию негашеной извести CaO со шламом фтористого кальция. Consider the reaction of CaO quicklime with calcium fluoride sludge.
CaF2 + H2O + CaO = CaF2 + Ca(OH)2 CaF 2 + H 2 O + CaO = CaF 2 + Ca (OH) 2
Учитывая то, что нерастворимые в воде окислы и частицы фтористого кальция в реакции не участвуют, то и реакция практически проходит как реакция гашения извести, то есть : CaF2 + H2O + CaO = CaF2 + Ca(OH)2 >>> H2O + CaO = Ca(OH)2 Given that water-insoluble oxides and particles of calcium fluoride do not participate in the reaction, the reaction practically proceeds as a lime slaking reaction, that is : CaF2 + H2O + CaO = CaF2 + Ca (OH)2 >>> H2O + CaO = Ca (OH)2
В результате, некристаллизованная вода шлама, реагируя с известью CaO, образует основание Ca(OH)2. В нашем случае это будет известковое тесто, так как реакция проходит в условиях дефицита H2O даже при интенсивном перемешивании, причем объем образовавшегося теста составит 1,32 части за счет экзотермической направленности реакции и образования пара.As a result, uncrystallized water of the sludge, reacting with lime CaO, forms the base Ca (OH) 2 . In our case, it will be a lime dough, since the reaction takes place under conditions of H 2 O deficiency even with vigorous stirring, and the volume of the dough formed will be 1.32 parts due to the exothermic direction of the reaction and the formation of steam.
Стехиометрическое соотношение, приведённое ниже, показывает, что содержание H2O в смеси уменьшилось на 320 единиц за счет связывания некристаллизованной воды.The stoichiometric ratio below shows that the H 2 O content in the mixture decreased by 320 units due to the binding of non-crystallized water.
CaF2 + 2H2O + CaO = CaF2 + H2O + Ca(OH)2 CaF 2 + 2H 2 O + CaO = CaF 2 + H 2 O + Ca (OH) 2
380 + 620 + 1000 = 380 + (620 – 320) + 1320 >>> 2000 = 2000380 + 620 + 1000 = 380 + (620 - 320) + 1320 >>> 2000 = 2000
Вторым вариантом нейтрализующего и дегидратирующего применяемого ингредиента является соединение CaSO4*0.5H2O - полуводный фосфогипс – метастабильный кристаллогидрат. Его гидрофильные свойства определяются свободными молекулярными связями для соединения с водой и восстановления до состояния CaSO4*2H2O – двуводный фосфогипс – стабильный кристаллогидрат.The second variant of the neutralizing and dehydrating ingredient used is the compound CaSO 4 * 0.5H 2 O - hemihydrate phosphogypsum - meta stable crystalline hydrate. Its hydrophilic properties are determined by free molecular bonds for connection with water and reduction to the state of CaSO 4 * 2H 2 O - phosphogypsum dihydrate - stable crystalline hydrate.
Дегидратационные свойства фосфогипса ниже, чем негашеной извести CaO, но полуводный фосфогипс имеет выраженную кислотную направленность: рH 2-3 и соединение со шламом фтористого кальция CaF2 «подтягивает» значение рH ближе к нейтральным значениям. The dehydration properties of phosphogypsum are lower than that of CaO quicklime, but semi-aqueous phosphogypsum has a pronounced acidic orientation: pH 2-3 and the combination of calcium fluoride CaF 2 with sludge "pulls" the pH value closer to neutral values.
Реакция соединения шлама фтористого кальция с полуводным гипсом будет выглядеть следующим образом:The reaction of the combination of calcium fluoride sludge with semi-aqueous gypsum will look like this:
CaF2 + 3H2O + 2CaSO4 * 0.5H2O = 2CaSO4 * 2H2O + CaF2 CaF 2 + 3H 2 O + 2CaSO 4 * 0.5H 2 O = 2CaSO 4 * 2H 2 O + CaF 2
Решая атомное уравнение, получаем, что дегидрационная способность полугидрата кальция равна 0,186.Solving the atomic equation, we find that the dehydration capacity of calcium hemihydrate is 0.186.
3 *(18) + 2 *(40 + 32 + 16 * 4) = 2*[(40 + 32 + (16 * 4) + 2 *(18)] >>> 344 = 3443 * (18) + 2 * (40 + 32 + 16 * 4) = 2 * [(40 + 32 + (16 * 4) + 2 * (18)] >>> 344 = 344
Третий предлагаемый вариант нейтрализующего ингредиента – это фосфогипс марки А - CaSO4 * 2H2O, основан на следующих моментах.The third proposed variant of the neutralizing ingredient is phosphogypsum grade A - CaSO 4 * 2H 2 O, based on the following points.
Дегидратирующие способности двуводного гипса значительно меньше, чем первых двух с известью CaO. The dehydrating capacity of gypsum dihydrate is significantly less than the first two with CaO lime.
Но есть несколько соображений, говорящих в пользу этого ингредиента:But there are several considerations in favor of this ingredient:
- дегидратирующее свойство двуводного гипса необходимо определять экспериментальным путем, так как гипс из технологического процесса Балаковского завода минеральных удобрений состоит из комбинации двуводного и полуводного гипсов, причем эта смесь метастабильна. Реакция идет в направлении восстановления полуводного CaSO4*0.5H2O в двуводный CaSO4*2H2O с образованием стабильного кристаллогидрата CaSO4. Причем недостающую влагу метастабильная смесь добирает из окружающей среды.- the dehydrating property of gypsum dihydrate must be determined experimentally, since gypsum from the technological process of the Balakovo Mineral Fertilizer Plant consists of a combination of dihydrate and semi-aqueous gypsum, and this mixture is meta stable. The reaction proceeds in the direction of reduction of semi-aqueous CaSO 4 * 0.5H 2 O into dihydrate CaSO 4 * 2H 2 O with the formation of stable crystalline hydrate CaSO 4 . Moreover, the metastable mixture picks up the missing moisture from the environment.
Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.
В основной компонент (шлам фторида кальция) добавляют кальцийсодержащий реагент (либо негашёную известь, либо полугидрат, либо дигидрат сульфата кальция) Перемешивают полученную смесь до получения однородной массы в течение заданного времени. Для ускорения скорости химической реакции возможно добавление воды, но не более 5%. Жидкая фаза за счет химических реакций превращается в тестообразную композицию и при перемешивании содержание влаги усредняется по всей пластической массе. A calcium-containing reagent (either quicklime, or hemihydrate, or calcium sulfate dihydrate) is added to the main component (calcium fluoride sludge). The resulting mixture is stirred until a homogeneous mass is obtained for a specified time. To accelerate the rate of chemical reaction, it is possible to add water, but not more than 5%. The liquid phase, due to chemical reactions, turns into a pasty composition and, with stirring, the moisture content is averaged over the entire plastic mass.
Ниже представлены примеры получения образцов минерализатора.Below are examples of obtaining samples of the mineralizer.
Пример 1. Получение минерализатора на основе смеси фторида кальция и негашёной извести при соотношении ингредиентов 1:1 в лабораторных условияхExample 1. Obtaining a mineralizer based on a mixture of calcium fluoride and quicklime with an ingredient ratio of 1: 1 in laboratory conditions
200 граммов шлама фторида кальция соединяли с 200 граммами негашёной извести, тщательно перемешивали в течение 3-х минут до однородного состояния. Полученная пластическая масса содержала 22,4 % фторида кальция, 37,8 %. воды, показатель рН составил 10,4.200 grams of calcium fluoride sludge was combined with 200 grams of quicklime, thoroughly mixed for 3 minutes until smooth. The resulting plastic mass contained 22.4% calcium fluoride, 37.8%. water, the pH was 10.4.
Минерализаторы на основе смеси фторида кальция и полугидрата сульфата кальция, а также смеси фторида кальция и дигидрата сульфата кальция в соотношении 1:1 получали аналогичным образом.Mineralizers based on a mixture of calcium fluoride and calcium sulfate hemihydrate, as well as a mixture of calcium fluoride and calcium sulfate dihydrate in a 1: 1 ratio were obtained in a similar manner.
В таблице 1 представлен сравнительный анализ полученных образцов минерализатора при соотношении компонентов 1:1.Table 1 shows a comparative analysis of the obtained samples of the mineralizer with a component ratio of 1: 1.
Таблица 1.Table 1.
0,5 H2O (образец 2)CaF 2 + CaSO 4 *
0.5 H 2 O (sample 2)
* Показатели даны в пересчёте на сухой продукт* Indicators are given in terms of dry product
Пример 2. Получение минерализатора на основе смеси фторида кальция и негашёной извести при соотношении ингредиентов 1:0,5 в лабораторных условиях.Example 2. Obtaining a mineralizer based on a mixture of calcium fluoride and quicklime with an ingredient ratio of 1: 0.5 in laboratory conditions.
200 граммов шлама фторида кальция соединяли со 100 граммами негашёной извести, тщательно перемешивали в течение 3-х минут до однородного состояния. Полученная пластическая масса содержала 33,4% фторида кальция, 40,9% воды, показатель рН составил 10,4.200 grams of calcium fluoride slurry was combined with 100 grams of quicklime, thoroughly mixed for 3 minutes until smooth. The resulting plastic mass contained 33.4% calcium fluoride, 40.9% water, the pH was 10.4.
Минерализаторы на основе смеси фторида кальция и полугидрата сульфата кальция, а также смеси фторида кальция и дигидрата сульфата кальция в соотношении 1:0,5 получены аналогичным образом.Mineralizers based on a mixture of calcium fluoride and calcium sulfate hemihydrate, as well as a mixture of calcium fluoride and calcium sulfate dihydrate in a ratio of 1: 0.5 were obtained in a similar manner.
В таблице 2 представлен сравнительный анализ полученных образцов минерализатора, полученных в соотношении 1:0,5.Table 2 shows a comparative analysis of the obtained samples of the mineralizer, obtained in a ratio of 1: 0.5.
Таблица 2.Table 2.
* Показатели даны в пересчёте на сухой продукт * Indicators are given in terms of dry product
Основным критерием эффективности минерализатора является содержание основного вещества CaF2. Образцы примера 2 имеют массовую долю фторида кальция значительно большую, чем образцы по примеру 1. The main criterion for the effectiveness of the mineralizer is the content of the basic substance CaF 2 . Samples of example 2 have a mass fraction of calcium fluoride significantly higher than the samples of example 1.
Второй важный для предлагаемого метода параметр – массовая доля воды. В обоих случаях значения воды (не более 43%) пригодны для технологических операций. The second important parameter for the proposed method is the mass fraction of water. In both cases, the water values (no more than 43%) are suitable for technological operations.
Соотношения компонентов были подобраны экспериментальным путём. The ratios of the components were selected experimentally.
Было установлено, что при соотношении компонентов более 1:1 (например, 1:1,5) пластическая масса была густая, что требовало дополнительного добавления воды, а это, в свою очередь, снижало концентрацию основного компонента (фторида кальция) в готовом продукте.It was found that when the ratio of components was more than 1: 1 (for example, 1: 1.5), the plastic mass was thick, which required additional addition of water, and this, in turn, reduced the concentration of the main component (calcium fluoride) in the finished product.
При соотношении компонентов менее 1:0,5 (например, 1:0,2) пластическая масса была жидкой, что снижало качество получаемых из неё гранул.When the ratio of components is less than 1: 0.5 (for example, 1: 0.2), the plastic mass was liquid, which reduced the quality of the granules obtained from it.
Полученные результаты иллюстрируют, что: The results obtained illustrate that:
- массовая доля фтористого кальция находится в пределах 31% + 8%; - the mass fraction of calcium fluoride is within 31% + 8%;
- массовая доля воды уменьшилась до значений не более 43%, что позволяет использовать опытные образцы в технологических переделах, а именно – для гранулирования.;- the mass fraction of water decreased to values of not more than 43%, which allows the use of prototypes in technological stages, namely, for granulation .;
- высокие показатели pH не мешают использовать пластические массы в дальнейших технологических операциях;- high pH values do not interfere with the use of plastics in further technological operations;
- колебания температуры в образцах хорошо заметны;- temperature fluctuations in the samples are clearly visible;
- наличие общих фосфатов P2O5 в объёме 6% + 2% в дальнейшем улучшает свойства искусственного минерализатора.- the presence of total phosphates P 2 O 5 in a volume of 6% + 2% further improves the properties of the artificial mineralizer.
Таким образом, заявляемый способ позволяет с высокой степенью вариативности просто и недорого получать минерализаторы на основе фторида кальция из шлама фторида кальция, являющегося отходом производства фосфорной кислоты, за счёт добавления дегидратирующих и нейтрализующих ингредиентов, обеспечивающих снижение класса опасности минерализатора до 5 и за счёт низкой стоимости используемого вторичного сырья (0,17 руб. за тонну).Thus, the inventive method allows, with a high degree of variability, to simply and inexpensively obtain mineralizers based on calcium fluoride from calcium fluoride sludge, which is a waste of phosphoric acid production, by adding dehydrating and neutralizing ingredients that reduce the hazard class of the mineralizer to 5 and at the expense of low cost used secondary raw materials (0.17 rubles per ton).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020114235A RU2736038C1 (en) | 2020-04-21 | 2020-04-21 | Method of producing mineralizer based on calcium fluoride |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020114235A RU2736038C1 (en) | 2020-04-21 | 2020-04-21 | Method of producing mineralizer based on calcium fluoride |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2736038C1 true RU2736038C1 (en) | 2020-11-11 |
Family
ID=73461148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020114235A RU2736038C1 (en) | 2020-04-21 | 2020-04-21 | Method of producing mineralizer based on calcium fluoride |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2736038C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2821274C1 (en) * | 2023-10-05 | 2024-06-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Сибирский федеральный университет | Method of producing alkali-free mineralizer for burning clinker from fluorine-containing wastes of aluminium production |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU929563A1 (en) * | 1980-11-05 | 1982-05-23 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт титана | Process for producing calcium fluoride |
| SU1498711A1 (en) * | 1986-08-08 | 1989-08-07 | Предприятие П/Я В-8469 | Method of separating fluorine as calcium fluoride from fluorine-bearing solutions |
| JP2005132652A (en) * | 2003-10-29 | 2005-05-26 | Morita Kagaku Kogyo Kk | Method for producing hydrogen fluoride using recovered calcium fluoride |
| US20080124267A1 (en) * | 2003-08-28 | 2008-05-29 | Seiko Epson Corporation | Chemical reprocessing method, chemical reprocessing apparatus, and method of manufacturing fluorite |
| RU2472705C1 (en) * | 2011-06-21 | 2013-01-20 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Method of producing synthetic fluorite |
| RU2604693C1 (en) * | 2015-09-02 | 2016-12-10 | Александр Николаевич Москаленко | METHOD OF PRODUCING ARTIFICIAL FLUORSPAR (CaF2) FROM PHOSPHORIC ACID PRODUCTION WASTES (PHOSPHOGYPSUM) FOR USE IN MAKING CEMENT |
| RU2624570C1 (en) * | 2016-08-23 | 2017-07-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Безотходные и малоотходные технологии" (ООО "БМТ") | Method of processing of sodium-fluorine-carbon-containing waste of electrolytic production of aluminium |
-
2020
- 2020-04-21 RU RU2020114235A patent/RU2736038C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU929563A1 (en) * | 1980-11-05 | 1982-05-23 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт титана | Process for producing calcium fluoride |
| SU1498711A1 (en) * | 1986-08-08 | 1989-08-07 | Предприятие П/Я В-8469 | Method of separating fluorine as calcium fluoride from fluorine-bearing solutions |
| US20080124267A1 (en) * | 2003-08-28 | 2008-05-29 | Seiko Epson Corporation | Chemical reprocessing method, chemical reprocessing apparatus, and method of manufacturing fluorite |
| JP2005132652A (en) * | 2003-10-29 | 2005-05-26 | Morita Kagaku Kogyo Kk | Method for producing hydrogen fluoride using recovered calcium fluoride |
| RU2472705C1 (en) * | 2011-06-21 | 2013-01-20 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Method of producing synthetic fluorite |
| RU2604693C1 (en) * | 2015-09-02 | 2016-12-10 | Александр Николаевич Москаленко | METHOD OF PRODUCING ARTIFICIAL FLUORSPAR (CaF2) FROM PHOSPHORIC ACID PRODUCTION WASTES (PHOSPHOGYPSUM) FOR USE IN MAKING CEMENT |
| RU2624570C1 (en) * | 2016-08-23 | 2017-07-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Безотходные и малоотходные технологии" (ООО "БМТ") | Method of processing of sodium-fluorine-carbon-containing waste of electrolytic production of aluminium |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2821274C1 (en) * | 2023-10-05 | 2024-06-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Сибирский федеральный университет | Method of producing alkali-free mineralizer for burning clinker from fluorine-containing wastes of aluminium production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0252099A4 (en) | Magnesium cement. | |
| JP4034982B2 (en) | Calcium carbonate production method, flue gas desulfurization method or sulfuric acid neutralization method | |
| US2474381A (en) | Concrete composition and process for production thereof | |
| CN109809723A (en) | A kind of phosphogypsum or building gypsum-based polycrystalline cement, preparation method and application | |
| RU2736038C1 (en) | Method of producing mineralizer based on calcium fluoride | |
| RU2604693C1 (en) | METHOD OF PRODUCING ARTIFICIAL FLUORSPAR (CaF2) FROM PHOSPHORIC ACID PRODUCTION WASTES (PHOSPHOGYPSUM) FOR USE IN MAKING CEMENT | |
| RU2626947C1 (en) | Phosphorus-potassuim-nitrogen-containing npk-fertiliser and method for producing granulated phosphorus-potassuim-nitrogen-containing npk-fertiliser | |
| JP3382202B2 (en) | Fluorine-insoluble gypsum composition and method for producing the same | |
| JP2004305833A (en) | Waste stabilization method | |
| US20160318798A1 (en) | Recovery of value added industrial products from flue-gas desulfurization waste waters at power plants | |
| Nazarenko et al. | Research on technology of complex processing of phosphogypsum | |
| JP2025066410A (en) | Flocculant, flocculant manufacturing method, and method for removing fluorine from wastewater | |
| AU570624B2 (en) | Process for rapid conversion of fluoroanhydrite to gypsum | |
| RU2832943C1 (en) | Method of producing artificial gypsum stone when processing phosphogypsum | |
| Valancius et al. | Influence of the technological parameters on the structure and properties of hemi-hydrate phosphogypsum | |
| RU2798658C1 (en) | Method for producing phosphoric acid and calcium sulfate of a quality suitable for the process of obtaining clinker for commercial and industrial use of calcium sulfate | |
| RU2299856C1 (en) | Granulated calcium carbonate production process | |
| KR100383074B1 (en) | Production method for coarse calcareous manure using waste lime | |
| Ivanchenko | of PhoSPhoGyPSuM | |
| RU2514306C1 (en) | Method of producing granular potassium phosphate fertiliser | |
| EA030576B1 (en) | Phosphor-potassium-nitrogen-containing npk-fertiliser and method of producing granulated phosphor-potassium-nitrogen-containing npk-fertiliser | |
| SU1724655A1 (en) | Process for producing granulated complex fertilizer | |
| CA1185070A (en) | Process for rapid conversion of fluoroanhydrite to gypsum | |
| PL245131B1 (en) | Method for producing sustainable organic-mineral fertilizer by stabilizing ammonia with phosphogypsum | |
| RU2167134C1 (en) | Method of production of phosphorus-potassium fertilizer |