[go: up one dir, main page]

RU2800449C1 - Integrated method of profitable and industrial utilization of calcium sulfate with obtaining rare earth elements in the production of phosphoric acid - Google Patents

Integrated method of profitable and industrial utilization of calcium sulfate with obtaining rare earth elements in the production of phosphoric acid Download PDF

Info

Publication number
RU2800449C1
RU2800449C1 RU2022121228A RU2022121228A RU2800449C1 RU 2800449 C1 RU2800449 C1 RU 2800449C1 RU 2022121228 A RU2022121228 A RU 2022121228A RU 2022121228 A RU2022121228 A RU 2022121228A RU 2800449 C1 RU2800449 C1 RU 2800449C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
calcium sulfate
production
rare earth
acid
earth elements
Prior art date
Application number
RU2022121228A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Штефан ХЕЛМЛЕ
Петер ШТОКХОФФ
Николай ДАХАЙМ
Original Assignee
Тиссенкрупп Индастриал Солюшнз Аг
Тиссенкрупп Аг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тиссенкрупп Индастриал Солюшнз Аг, Тиссенкрупп Аг filed Critical Тиссенкрупп Индастриал Солюшнз Аг
Application granted granted Critical
Publication of RU2800449C1 publication Critical patent/RU2800449C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemical industry.
SUBSTANCE: method of the production of sulfuric acid and cement clinker and the production of rare earth elements using calcium sulfate formed and separated as a solid by-product in the production of phosphoric acid by reacting phosphate raw materials with sulfuric acid to form phosphoric acid is proposed. The calcium sulfate separated from the phosphoric acid is treated with an inorganic acid to obtain a slurry containing purified calcium sulfate. Then the purified calcium sulfate in solid form is separated from the liquid phase of the resulting suspension and treated with water or an aqueous solution containing a salt and/or a chelate ligand to leach rare earth elements (REE) from calcium sulfate. The additionally purified calcium sulfate is separated in solid form from the liquid phase of the slurry with one or more REE present in the liquid phase. Purified calcium sulfate is mixed with additives, which are raw materials or compounds, including one or more oxides selected from oxides of Si, Al, Fe, and optionally Ca, or their precursors, and reducing agents, which are carbon and/or hydrocarbons, and/or elemental sulfur to obtain raw meal for the production of cement clinker. The raw meal is calcined to produce cement clinker, producing sulfur dioxide as an off-gas, which is fed as a raw material to the sulfuric acid plant to produce sulfuric acid.
EFFECT: invention makes it possible to reduce the impact of deposits and/or burials of phosphogypsum on the environment, providing its complex processing and extraction of REE with high yield and purity.
12 cl, 3 dwg, 12 ex

Description

Изобретение относится к интегрированному способу получения серной кислоты и цементного клинкера, и получения редкоземельных элементов с использованием сульфата кальция, образующегося при производстве фосфорной кислоты, и к установке для осуществления этого процесса.The invention relates to an integrated method for the production of sulfuric acid and cement clinker, and for the production of rare earth elements using calcium sulfate formed during the production of phosphoric acid, and to a plant for carrying out this process.

Сульфат кальция является отходом производства фосфорной кислоты и получается в виде дигидрата и/или полугидрата при вскрытии фосфатных руд серной кислотой. Сульфат кальция, образующийся при производстве фосфорной кислоты, также называют фосфогипсом.Calcium sulfate is a waste product of phosphoric acid production and is obtained in the form of a dihydrate and/or hemihydrate when phosphate ores are exposed with sulfuric acid. Calcium sulfate, which is formed during the production of phosphoric acid, is also called phosphogypsum.

Из-за наличия в сульфате кальция, образующегося при производстве фосфорной кислоты, таких примесей как фосфор, фтор, радиоактивные компоненты и тяжелые металлы, возможности использования сульфата кальция, например, в качестве добавки к цементу, удобрения, строительного раствора или материала для строительства дорог в настоящее время ограничены и по этой причине используется только 15% мирового годового производства сульфата кальция, образующегося при производстве фосфорной кислоты. Остальные 85% годового производства сульфата кальция либо складируются, либо сбрасываются в океан.Due to the presence of impurities such as phosphorus, fluorine, radioactive components and heavy metals in calcium sulfate, which is formed during the production of phosphoric acid, the possibility of using calcium sulfate, for example, as a cement additive, fertilizer, mortar or road construction material in are currently limited and for this reason only 15% of the world's annual production of calcium sulfate from the production of phosphoric acid is used. The remaining 85% of the annual production of calcium sulfate is either stockpiled or dumped into the ocean.

В связи со сложившейся экологической ситуацией создание хранилищ для отвалов фосфогипса или захоронение фосфогипса в океане либо разрешено только в соответствии с более строгими правилами, либо не разрешено вообще.Due to the current environmental situation, phosphogypsum dump storage facilities or phosphogypsum dumping in the ocean are either only permitted under stricter regulations or not permitted at all.

Качество фосфогипса, достигаемое в процессе производства фосфорной кислоты, зависит от таких факторов, как используемое фосфатное сырье и условия процесса вскрытия фосфатного сырья серной кислотой.The quality of phosphogypsum achieved during the production of phosphoric acid depends on such factors as the phosphate raw material used and the process conditions for opening the phosphate raw material with sulfuric acid.

Переработанное фосфатное сырье можно использовать для производства фосфогипса следующими операциями переработки с использованием возможных способов производства фосфорной кислоты: 1. прокаливание, 2. флотация, 3. переработка в монокальцийфосфат или дикальцийфосфат с помощью неорганических кислот. Упомянутые процессы известны специалистам в данной области техники и описаны, например, в Physical and thermal treatment of phosphate ores - An overview; Int. J. Miner. Process. 85 (2008) 59-84; Abdel-Zaher M. Abouzeid; The Fertilizer Manual 3rd Edition; published by UNIDO & IFDC, 1998 edition; ISBN: 0792350324 9780792350323; и Pyroprocessing for the minerals industry; Thyssenkrupp Polysius; identifier: 1625/D (1.0 12.11 Stu) Printed in Germany.The processed phosphate raw material can be used for the production of phosphogypsum by the following processing operations using possible methods for the production of phosphoric acid: 1. calcination, 2. flotation, 3. processing into monocalcium phosphate or dicalcium phosphate using inorganic acids. These processes are known to those skilled in the art and are described, for example, in Physical and thermal treatment of phosphate ores - An overview; Int. J. Miner. process. 85 (2008) 59-84; Abdel-Zaher M. Abouzeid; The Fertilizer Manual 3rd Edition; published by UNIDO & IFDC, 1998 edition; ISBN: 0792350324 9780792350323; and Pyroprocessing for the minerals industry; Thyssenkrupp Polysius; identifier: 1625/D (1.0 12.11 Stu) Printed in Germany.

На каждую метрическую тонну произведенной фосфорной кислоты в соответствии со способом производства образуется 4-5 тонн сульфата кальция. Из-за естественного разного качества/состава фосфатных руд и разных технологических параметров производства фосфорной кислоты также получают, соответственно, разного качества сульфаты кальция.For every metric ton of phosphoric acid produced, 4-5 tons of calcium sulfate is produced according to the production method. Due to the naturally varying quality/composition of the phosphate ores and the different technological parameters for the production of phosphoric acid, calcium sulphates of varying quality are also produced, respectively.

Повышенные требования к обращению с полученным сульфатом кальция или фосфогипсом создают сложные проблемы для производства фосфорной кислоты. Смета на бессрочное хранение фосфогипса для компаний-производителей достигает 25 долларов за тонну гипса.Increased handling requirements for the resulting calcium sulfate or phosphogypsum create difficult problems for the production of phosphoric acid. The estimate for indefinite storage of phosphogypsum for manufacturing companies reaches $25 per ton of gypsum.

Одним из примеров возможного коммерческого и промышленного использования сульфата кальция/фосфогипса, который много раз обсуждался в литературе, является превращение фосфогипса в цементный клинкер или цемент и SO2 или серную кислоту. Превращение гипса и фосфогипса в цемент и серную кислоту по процессу Мюллера-Кюне или по процессу OSW-Круппа известно давно; см., например, описание патента AT 284701 В или AT 292539 В.One example of a possible commercial and industrial use of calcium sulfate/phosphogypsum that has been discussed many times in the literature is the conversion of phosphogypsum to cement clinker or cement and SO 2 or sulfuric acid. The conversion of gypsum and phosphogypsum to cement and sulfuric acid by the Müller-Kuhne or OSW-Krupp process has long been known; see, for example, patent specification AT 284701 B or AT 292539 B.

DE 3222721 С2 описывает на основе процесса Мюллера-Кюне усовершенствованный способ, являющийся результатом первичного частичного обезвоживания гипса с помощью центрифугирования с последующим двухступенчатым высушиванием, в котором SO2-содержащий отходящий газ, выходящий на первой стадии высушивания, вводят непосредственно в скруббер сернокислотного завода. Описанный способ ничего не сообщает ни о качестве фосфогипса в отношении конкретных компонентов, ни о качестве отходящего газа SO2 для указанного последующего по схеме завода по производству серной кислоты.DE 32 22 721 C2 describes an improved process based on the Müller-Kühne process, resulting from the primary partial dehydration of gypsum by centrifugation followed by a two-stage drying, in which the SO 2 -containing off-gas from the first drying stage is introduced directly into the scrubber of a sulfuric acid plant. The method described does not report anything about the quality of the phosphogypsum with regard to specific components, nor about the quality of the off-gas SO 2 for said downstream sulfuric acid plant.

В Kandil et al., Journal of Radiation Research and Applied Sciences; 10; 2017, описан процесс производства сульфата аммония из фосфогипса, в котором на первой стадии используется серная кислота для выщелачивания Р2О5, F, лантанидов и других компонентов. Описанный процесс не имеет отношения к превращению фосфогипса в цементный клинкер и серную кислоту.In Kandil et al., Journal of Radiation Research and Applied Sciences; 10; 2017, a process for the production of ammonium sulfate from phosphogypsum is described, in which sulfuric acid is used in the first stage to leach P 2 O 5 , F, lanthanides and other components. The described process is not related to the conversion of phosphogypsum into cement clinker and sulfuric acid.

ЕР 0041761 А1, в связи с превращением фосфогипса в цементный клинкер и газообразный SO2, относится исключительно к перекристаллизации дигидрата сульфата кальция в ангидрит сульфата кальция. Можно добиться содержания Р2О5 менее 0,01% масс. и содержания фтора менее 0,05% масс. в ангидрите сульфата кальция. Компоненты - кальций и диоксид серы могут быть получены при высоких температурах из полученного таким образом ангидрита. Упоминается возможность повторного использования отработанной серной кислоты в процессе получения фосфорной кислоты, но не учитываются такие влияющие факторы, как размер зерен гипса и соотношение твердой и жидкой фаз (Т/Ж), которые непосредственно влияют на расход воды в фосфорнокислотном комплексе.EP 0041761 A1, in connection with the conversion of phosphogypsum to cement clinker and gaseous SO 2 , refers exclusively to the recrystallization of calcium sulfate dihydrate to calcium sulfate anhydrite. You can achieve the content of R 2 About 5 less than 0.01% of the mass. and a fluorine content of less than 0.05 wt%. in calcium sulfate anhydrite. The calcium and sulfur dioxide components can be obtained at high temperatures from the anhydrite thus obtained. The possibility of reusing spent sulfuric acid in the process of obtaining phosphoric acid is mentioned, but such influencing factors as the size of gypsum grains and the ratio of solid and liquid phases (S/L), which directly affect the water consumption in the phosphoric acid complex, are not taken into account.

В GB 120991 описано производство цемента по способу Мюллера-Кюне на основе полугидрата сульфата кальция, который получают перекристаллизацией дигидрата сульфата кальция при производстве фосфорной кислоты. В настоящее время этот тип процесса известен как процесс DHH (дигидрат-полугидрат). Дополнительно описано производство серной кислоты и портландцемента на основе полугидрата. Описание обработки сульфата кальция кислотой после отделения от фосфорной кислоты отсутствует.GB 120991 describes the production of cement by the Müller-Kuhne process based on calcium sulfate hemihydrate, which is obtained by recrystallization of calcium sulfate dihydrate in the production of phosphoric acid. This type of process is now known as the DHH (dihydrate-hemihydrate) process. Additionally, the production of sulfuric acid and Portland cement based on hemihydrate is described. There is no description of the treatment of calcium sulfate with acid after separation from phosphoric acid.

US 3547581 относится к способу переработки отфильтрованного гипса производства фосфорной кислоты, при котором гипс после добавления диоксида кремния и серной кислоты нагревают до температур 200-400°С и прокаливают до полугидрата или ангидрита. Полученный продукт промывают водой, что позволяет снизить содержание фосфатов и фторидов в гипсе. Из-за требуемых высоких температур это энергоемкий процесс, который включает несколько технологических стадий. Кроме того, способ согласно US 3547581 требует нагревания и добавления диоксида кремния по сравнению с представленной здесь концепцией процесса изобретения. Описание получения суспензии добавлением кислоты к сульфату кальция отсутствует.US 3547581 relates to a method for processing filtered gypsum from the production of phosphoric acid, in which the gypsum, after adding silicon dioxide and sulfuric acid, is heated to temperatures of 200-400°C and calcined to hemihydrate or anhydrite. The resulting product is washed with water, which reduces the content of phosphates and fluorides in gypsum. Due to the high temperatures required, this is an energy-intensive process that involves several process steps. In addition, the method according to US 3547581 requires heating and the addition of silicon dioxide in comparison with the process concept of the invention presented here. There is no description of the preparation of a suspension by adding acid to calcium sulfate.

DE 1671215 относится к способу производства серной кислоты и цемента из отходов сульфата кальция, таких как фосфогипс, в котором обсуждается производство сырьевой муки.DE 1671215 relates to a process for the production of sulfuric acid and cement from waste calcium sulfate such as phosphogypsum, which discusses the production of raw meal.

В DE 1912183 описан способ производства цементного клинкера с низким содержанием фтора из фосфогипса, в котором содержание фтора в фосфогипсе селективно снижается путем нагрева гипсовых отходов в тонкоизмельченном состоянии до температуры 500-900°С.DE 1912183 describes a process for the production of cement clinker with a low fluorine content from phosphogypsum, in which the fluorine content of phosphogypsum is selectively reduced by heating gypsum waste in a finely divided state to a temperature of 500-900°C.

US 4415543 описывает процесс, в котором содержание фторидов и фосфатов в фосфогипсе снижают путем промывки водой с последующим нагреванием.US 4,415,543 describes a process in which the fluoride and phosphate content of phosphogypsum is reduced by washing with water followed by heating.

В целом в литературе просто описаны соответствующие отдельные процессы, такие как переработка фосфогипса, термическое разложение фосфогипса до цементного клинкера и диоксида серы. Имеются лишь отдельные упоминания о возможных связях с предшествующими и/или последующими процессами.In general, the relevant individual processes are simply described in the literature, such as the processing of phosphogypsum, the thermal decomposition of phosphogypsum to cement clinker and sulfur dioxide. There are only sporadic references to possible links to upstream and/or downstream processes.

Кроме того, найдено, что в сульфате кальция присутствуют значительные количества редкоземельных элементов.In addition, it was found that significant amounts of rare earth elements are present in calcium sulfate.

Под редкоземельными элементами (обычно сокращенно РЗ) понимают собирательный термин для элементов: скандий (атомный номер 21), иттрий (39) и лютеций (71), а также четырнадцать лантаноидов: лантан (57), церий (58), празеодим (59), неодим (60), прометий (61), самарий (62), европий (63), гадолиний (64), тербий (65), диспрозий (66), гольмий (67), эрбий (68), тулий (69) и иттербий (70), ранее известные как лантаниды. Редкоземельные элементы - скандий, иттрий и лютеций находятся в 3-й группе Периодической таблицы и относятся к переходным металлам. Лантаноиды - это групповое название лантана и 13 редкоземельных металлов, которые следуют за лантаном с атомными номерами от 58 до 70.Rare earth elements (usually abbreviated as R3) is understood as a collective term for the elements: scandium (atomic number 21), yttrium (39) and lutetium (71), as well as fourteen lanthanides: lanthanum (57), cerium (58), praseodymium (59) , neodymium (60), promethium (61), samarium (62), europium (63), gadolinium (64), terbium (65), dysprosium (66), holmium (67), erbium (68), thulium (69) and ytterbium (70), formerly known as the lanthanides. Rare earth elements - scandium, yttrium and lutetium are in the 3rd group of the Periodic table and belong to the transition metals. Lanthanides are the group name for lanthanum and the 13 rare earth metals that follow lanthanum with atomic numbers 58 to 70.

Редкоземельные элементы используются во многих ключевых технологиях. Европий требовался, например, в электронно-лучевых трубках и плазменных экранах для красного компонента в цветовом пространстве RGB. Неодим используется, среди прочего, в сплаве с железом и бором для производства постоянных магнитов, и эти неодимовые магниты используются в электродвигателях с постоянным возбуждением, генераторах ветряных турбин, а также в электродвигателях, таких как гибридные силовые установки для автомобилей. Лантан требуется, например, для сплавов в аккумуляторах. Редкоземельные металлы также используются в глазури, в производстве специальных очков и в медицинской радиологической диагностике в качестве добавки к контрастному веществу при МРТ-исследованиях.Rare earth elements are used in many key technologies. Europium was required, for example, in cathode ray tubes and plasma screens for the red component in the RGB color space. Neodymium is used, among other things, in an alloy with iron and boron to produce permanent magnets, and these neodymium magnets are used in permanently excited electric motors, wind turbine generators, as well as electric motors such as hybrid power plants for cars. Lanthanum is required, for example, for alloys in batteries. Rare earth metals are also used in glazes, in the manufacture of special eyeglasses, and in medical radiological diagnostics as an additive to the contrast agent in MRI examinations.

В контексте дальнейшей переработки полученного сульфата кальция и учитывая значение редкоземельных элементов, существует необходимость извлечения редкоземельных элементов из сульфата кальция.In the context of further processing of the obtained calcium sulfate and considering the importance of rare earth elements, there is a need to extract rare earth elements from calcium sulfate.

Извлечение редкоземельных элементов из сульфата кальция, получаемого при производстве фосфорной кислоты, в принципе известно.The recovery of rare earth elements from calcium sulfate obtained in the production of phosphoric acid is known in principle.

Например, в CN 101186284 В описан способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса на заводе по производству фосфорной кислоты. Он включает выщелачивание фосфогипса, полученного на заводе по производству фосфорной кислоты, серной кислотой с концентрацией 5-30% (что соответствует ~0,5-3,7 М H2SO4) и при температуре 20-90°С. Раствор серной кислоты затем смешивают с ионами калия, натрия или аммония и «неорганической кислой солью» для получения труднорастворимых двойных солей редкоземельных элементов, которые затем можно отфильтровать и подвергнуть дальнейшей переработке.For example, CN 101186284 B describes a process for extracting rare earth elements from phosphogypsum in a phosphoric acid plant. It involves leaching phosphogypsum from a phosphoric acid plant with 5-30% sulfuric acid (corresponding to ~0.5-3.7 M H 2 SO 4 ) and at a temperature of 20-90°C. The sulfuric acid solution is then mixed with potassium, sodium or ammonium ions and an "inorganic acid salt" to produce sparingly soluble rare earth double salts, which can then be filtered and further processed.

В CN 101597687 A описан способ, в котором фосфогипс с завода по производству фосфорной кислоты выщелачивают серной кислотой. После фильтрации фильтрат концентрируют до 35-40% (~4,5-5 М) путем дополнительного добавления концентрированной серной кислоты. Полученный раствор, содержащий лантаноиды, затем смешивают с примерно 100-кратным избытком CaCl2, чтобы перевести лантаниды в легко растворимые хлориды в раствор или оставить их в растворе.CN 101597687 A describes a process in which phosphogypsum from a phosphoric acid plant is leached with sulfuric acid. After filtration, the filtrate is concentrated to 35-40% (~4.5-5 M) by additional addition of concentrated sulfuric acid. The resulting lanthanide-containing solution is then mixed with about a 100-fold excess of CaCl 2 to bring the lanthanides into readily soluble chlorides into solution or leave them in solution.

В ЕР 2455502 А2 описан комбинированный способ, состоящий из излечения редкоземельных элементов с помощью смеси серной и азотной кислот при одновременном использования ультразвука. Суспензию фосфогипса и раствора кислоты затем фильтруют, а редкоземельные элементы извлекают с помощью ионообменников.EP 2455502 A2 describes a combined method consisting of the recovery of rare earth elements with a mixture of sulfuric and nitric acids while using ultrasound. The suspension of phosphogypsum and acid solution is then filtered, and the rare earth elements are recovered using ion exchangers.

В способе, описанном в RU 2487834, фосфогипс смешивают с разбавленной серной кислотой и перемешивают при низких температурах. После фильтрации полученный фильтрат смешивают с щавелевой кислотой и доводят рН до 0,9-2,5 с помощью аммиачного раствора. Это осаждает оксалаты лантанидов в виде товарного продукта.In the method described in RU 2487834, phosphogypsum is mixed with dilute sulfuric acid and stirred at low temperatures. After filtration, the resulting filtrate is mixed with oxalic acid and the pH is adjusted to 0.9-2.5 using an ammonia solution. This precipitates the lanthanide oxalates as a salable product.

В способе, описанном в RU 2610186, смесь фосфорной кислоты (25%) и серной кислоты (15%) смешивают с фосфогипсом и перемешивают. Через 1 ч суспензию фильтруют и влажный фосфогипс смешивают с водой, снова перемешивают 15 мин. и фильтруют. Затем фильтраты совместно пропускают через комбинацию катионо- и анионообменников.In the method described in RU 2610186, a mixture of phosphoric acid (25%) and sulfuric acid (15%) is mixed with phosphogypsum and stirred. After 1 hour, the suspension is filtered and wet phosphogypsum is mixed with water, stirred again for 15 minutes. and filter. The filtrates are then passed together through a combination of cation and anion exchangers.

В патенте США 4312842 А описан способ получения фосфорной кислоты, включающий выделение побочных продуктов.US Pat. No. 4,312,842 A describes a process for the production of phosphoric acid, including isolation of by-products.

В ЕР 2455502 А2 описан способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса.EP 2455502 A2 describes a process for extracting rare earth elements from phosphogypsum.

База данных WPI, Week 201002, Thomson Scientific, London, GB: AN 2009-S54348 XP002802306. CN 101597687 A, 12.09.2009, раскрывает способ превращения сульфатов редкоземельных элементов из фосфогипса.WPI Database, Week 201002, Thomson Scientific, London, GB: AN 2009-S54348 XP002802306. CN 101597687 A, 09/12/2009, discloses a method for converting rare earth sulfates from phosphogypsum.

US 9631258 В2 раскрывает способ экстракции редкоземельных элементов из полугидрата фосфогипса.US 9631258 B2 discloses a process for the extraction of rare earth elements from phosphogypsum hemihydrate.

Эти известные способы имеют недостаток, заключающийся в том, что редкоземельные элементы выщелачиваются непосредственно на первой стадии, при этом выход лантанидов описывается как умеренный или плохой после выщелачивания серной кислотой или смесями серная кислота-азотная кислота.These known methods have the disadvantage that the rare earth elements are leached directly in the first stage, with the yield of lanthanides being described as moderate or poor after leaching with sulfuric acid or sulfuric acid-nitric acid mixtures.

В отличие от известных способов, в настоящем способе редкоземельные элементы на первой стадии сначала превращают в труднорастворимые соли, удаляют в твердой форме и выщелачивают только на второй стадии.In contrast to known methods, in the present method rare earth elements are first converted into sparingly soluble salts in the first stage, removed in solid form, and only leached in the second stage.

Одной из целей настоящего изобретения является создание способа использования сульфата кальция (фосфогипса), образующегося при производстве фосфорной кислоты, для производства ценных продуктов, которые можно использовать в промышленных масштабах для удовлетворения экологических и экономических требований.One of the objectives of the present invention is to provide a method for using calcium sulfate (phosphogypsum) generated during the production of phosphoric acid to produce valuable products that can be used on an industrial scale to meet environmental and economic requirements.

Другой целью настоящего изобретения является создание способа получения редкоземельных элементов из сульфата кальция (фосфогипса), образующегося при производстве фосфорной кислоты, который характеризуется максимальным выходом редкоземельных элементов с максимальной чистотой.Another object of the present invention is to provide a method for producing rare earth elements from calcium sulfate (phosphogypsum) formed during the production of phosphoric acid, which is characterized by the maximum yield of rare earth elements with maximum purity.

Эта цель достигается в соответствии с изобретением с помощью способа, заявленного в пункте 1 формулы изобретения. Более конкретно, цель достигается с помощью способа производства серной кислоты и цементного клинкера и получения редкоземельных элементов с использованием сульфата кальция, который образуется и отделяется в виде твердого побочного продукта при производстве фосфорной кислоты по реакции фосфатного сырья с серной кислотой для формирования фосфорной кислоты, в котором способ включает следующие стадии:This goal is achieved in accordance with the invention using the method stated in paragraph 1 of the claims. More specifically, the object is achieved by a method for producing sulfuric acid and cement clinker and producing rare earth elements using calcium sulfate, which is formed and separated as a solid by-product in the production of phosphoric acid by reacting phosphate raw materials with sulfuric acid to form phosphoric acid, in which the method includes the following steps:

a) сульфат кальция, отделенный от фосфорной кислоты, обрабатывают кислотой для получения суспензии, содержащей очищенный сульфат кальция,a) calcium sulfate separated from phosphoric acid is treated with acid to obtain a suspension containing purified calcium sulfate,

b) отделяют очищенный сульфат кальция в твердом виде от жидкой фазы полученной суспензии,b) separating the purified calcium sulfate in solid form from the liquid phase of the resulting suspension,

b1) очищенный сульфат кальция, полученный на стадии b), обрабатывают водой или водным раствором, содержащим соль и/или хелатный лиганд, для выщелачивания редкоземельных элементов из сульфата кальция,b1) the purified calcium sulfate obtained in step b) is treated with water or an aqueous solution containing a salt and/or a chelating ligand to leach the rare earth elements from the calcium sulfate,

b2) дополнительно очищенный сульфат кальция отделяют в твердой форме от жидкой фазы суспензии, полученной на стадии b1), с одним или несколькими редкоземельными элементами, присутствующими в жидкой фазе,b2) the further purified calcium sulfate is separated in solid form from the liquid phase of the suspension obtained in step b1), with one or more rare earth elements present in the liquid phase,

c) выделенный очищенный сульфат кальция смешивают с добавками и восстановителями для получения сырьевой муки для производства цементного клинкера,c) the isolated purified calcium sulfate is mixed with additives and reducing agents to obtain raw meal for the production of cement clinker,

d) сырьевую муку обжигают для получения цементного клинкера с образованием диоксида серы в виде отходящего газа,d) the raw meal is calcined to produce cement clinker with the formation of sulfur dioxide as off-gas,

e) образующийся диоксид серы подают в качестве сырья в производство серной кислоты для получения серной кислоты, при этом полученную серную кислоту можно использовать в качестве исходного материала в производстве фосфорной кислоты и/или направить ее на другое использование.e) the resulting sulfur dioxide is fed as a raw material to the production of sulfuric acid to produce sulfuric acid, while the resulting sulfuric acid can be used as a starting material in the production of phosphoric acid and / or sent to another use.

Способ изобретения представляет собой, в частности, интегрированный процесс. Комплексный подход, как общая концепция от фосфогипса до цементного клинкера и диоксида серы в интегрированном способе, позволяет сбалансировать зависимости/влияющие факторы для оптимального выбора способа в сочетании с соответствующей гибкостью технологического режима с возможностью включения в существующие комплексы заводов по производству фосфорной и серной кислоты. Таким образом, можно достичь взаимного баланса по всем технологическим параметрам и технологическим стадиям общего комплекса для достижения конкретного качества продукта, исходя из переменных характеристик реагентов, например, характеристик состава апатита, используемого в производстве фосфорной кислоты, или фосфогипса текущего производства или со склада. До настоящего времени такой подход не рассматривался. Комбинация признаков комплексного способа изобретения не может быть получена из известного уровня техники.The method of the invention is in particular an integrated process. An integrated approach, as a general concept from phosphogypsum to cement clinker and sulfur dioxide in an integrated process, allows you to balance the dependencies / influencing factors for optimal process selection, combined with the appropriate flexibility of the technological regime with the possibility of incorporation into existing complexes of plants for the production of phosphoric and sulfuric acid. Thus, it is possible to achieve a mutual balance in all technological parameters and technological stages of the overall complex to achieve a specific product quality, based on the variable characteristics of the reagents, for example, the characteristics of the composition of apatite used in the production of phosphoric acid, or phosphogypsum of current production or from stock. So far, this approach has not been considered. The combination of features of the complex method of the invention cannot be obtained from the prior art.

В связи с этим выражения «комплекс» и «установка» в дальнейшем используются взаимозаменяемо. Отделенная жидкая фаза, полученная на стадии b), может быть введена в качестве сырья в реакционную установку для производства фосфорной кислоты.In this regard, the expressions "complex" and "installation" are used interchangeably in the following. The separated liquid phase obtained in step b) can be introduced as raw material into a reaction plant for the production of phosphoric acid.

Специфические преимущества способа по изобретению, особенно интегрированного способа, могут включать следующие моменты:The specific advantages of the method according to the invention, especially the integrated method, may include the following points:

1. Использование полученного сульфата кальция/фосфогипса в качестве сырья для производства ценных продуктов.1. Using the resulting calcium sulfate / phosphogypsum as a raw material for the production of valuable products.

2. Превращение сульфата кальция/фосфогипса в цементный клинкер в качестве сырья для производства цемента и диоксид серы в качестве сырья для производства серной кислоты. 3. Снижение воздействия отложений и/или захоронения сульфата кальция/фосфогипса на окружающую среду.2. Converting calcium sulfate/phosphogypsum into cement clinker as raw material for cement production and sulfur dioxide as raw material for sulfuric acid production. 3. Reducing the impact of sedimentation and / or burial of calcium sulfate / phosphogypsum on the environment.

4. Извлечение и циркуляция серной кислоты, используемой в процессе получения фосфорной кислоты, и/или ее дальнейшее использование, просто вызывает необходимость в дополнительной сере для компенсации потерь в общем процессе. В последнем случае необходимо экспортировать серную кислоту, поскольку поставка фосфогипса из внешних источников, особенно из запасов, приводит к избытку серы в общем процессе. В последнем случае необходимо вывозить серную кислоту, так как поступление фосфогипса из внешних источников, особенно со складов, приводит к избытку серы в общем процессе. Поэтому необходимо сбалансировать баланс серы, особенно в отношении циркуляции серной кислоты.4. Recovery and circulation of sulfuric acid used in the production of phosphoric acid, and/or its further use, simply causes the need for additional sulfur to compensate for losses in the overall process. In the latter case, it is necessary to export sulfuric acid, since the supply of phosphogypsum from external sources, especially from stocks, leads to an excess of sulfur in the overall process. In the latter case, it is necessary to export sulfuric acid, since the supply of phosphogypsum from external sources, especially from warehouses, leads to an excess of sulfur in the overall process. Therefore, it is necessary to balance the balance of sulfur, especially with regard to the circulation of sulfuric acid.

5. Увеличение выхода фосфора из фосфатного сырья и, следовательно, более эффективное использование фосфатного сырья, применяемого для производства фосфорной кислоты.5. Increasing the yield of phosphorus from phosphate raw materials and, consequently, more efficient use of phosphate raw materials used for the production of phosphoric acid.

6. Снижение выбросов СО2 за счет использования сульфата кальция/фосфогипса в качестве сырья для производства цементного клинкера.6. Reducing CO2 emissions by using calcium sulfate/phosphogypsum as a raw material for cement clinker production.

7. Комплексное использование существующих установок комплекса производства фосфорной и серной кислот и, следовательно, снижение дополнительных капитальных затрат.7. Comprehensive use of the existing units of the complex for the production of phosphoric and sulfuric acids and, consequently, reduction of additional capital costs.

Описанный в заявке подход к интегрированному способу можно свести к 6 категориям производственных процессов:The integrated process approach described in the application can be summarized in 6 categories of manufacturing processes:

- производство фосфогипса подходящего качества для способа изготовления цементного клинкера на стадиях а) и b способа по изобретению,- production of phosphogypsum of suitable quality for the cement clinker manufacturing process in steps a) and b of the process according to the invention,

- производство сырьевой муки, специально для процесса производства цементного клинкера, на стадии с) способа по изобретению,- production of raw meal, especially for the cement clinker production process, in step c) of the process according to the invention,

- производство цементного клинкера на стадии d) способа по изобретению и, необязательно, дальнейшая переработка цементного клинкера в цемент,- production of cement clinker in step d) of the process according to the invention and, optionally, further processing of cement clinker into cement,

- производство газообразного диоксида серы с качеством, подходящим для способа получения серной кислоты на стадии d) способа по изобретению, и в этом случае при необходимости газообразный диоксид серы может быть подвергнут очистке отходящих газов перед подачей на стадию е),- production of gaseous sulfur dioxide with a quality suitable for the process for producing sulfuric acid in step d) of the process according to the invention, in which case, if necessary, gaseous sulfur dioxide can be subjected to an off-gas treatment before being fed to step e),

- получение серной кислоты на стадии е) способа по изобретению,- production of sulfuric acid in step e) of the process according to the invention,

- извлечение редкоземельных элементов с высоким выходом и высокой степенью чистоты.- extraction of rare earth elements with high yield and high purity.

Способ изобретения для производства серной кислоты и цементного клинкера с использованием сульфата кальция предпочтительно интегрируют в производство фосфорной кислоты. Производство фосфорной кислоты представляет собой обычный мокрый метод, при котором фосфатное сырье подвергается реакции/разложению с серной кислотой для формирования фосфорной кислоты (фосфорная кислота полученная разложением).The method of the invention for the production of sulfuric acid and cement clinker using calcium sulfate is preferably integrated into the production of phosphoric acid. The production of phosphoric acid is a conventional wet method in which the phosphate raw material is reacted/decomposed with sulfuric acid to form phosphoric acid (decomposed phosphoric acid).

Используемое фосфатное сырье представляет собой осадочные и магматические фосфатные породы, которые обычно обрабатывают перед использованием. Переработка обычно включает измельчение и концентрирование содержания фосфатов. Для переработки фосфатная руда или фосфатная порода, особенно апатит содержащая руда, могут быть подвергнуты, например, кальцинации, флотации и/или превращению в монокальцийфосфат или дикальцийфосфат с помощью неорганических кислот. Производство фосфорной кислоты мокрым способом хорошо известно специалистам в данной области техники. Общее описание метода можно найти, например, в Ullmann's Encyclopedia of industrial chemistry, 5th edition, 1991, vol. A19, "Phosphoric Acid and Phosphate", p. 465-505.The phosphate raw materials used are sedimentary and igneous phosphate rocks, which are usually treated prior to use. Processing usually involves grinding and concentrating the phosphate content. For processing, the phosphate ore or phosphate rock, especially an apatite-containing ore, can be subjected, for example, to calcination, flotation and/or conversion to monocalcium phosphate or dicalcium phosphate with inorganic acids. The production of phosphoric acid by the wet process is well known to those skilled in the art. A general description of the method can be found, for example, in Ullmann's Encyclopedia of industrial chemistry, 5th edition, 1991, vol. A19, "Phosphoric Acid and Phosphate", p. 465-505.

Завод по производству фосфорной кислоты предпочтительно включает установку для обработки фосфатной руды, реакционную установку для реакции неочищенного фосфата с серной кислотой и установку фильтрации для удаления сульфата кальция. Как правило, завод по производству фосфорной кислоты дополнительно включает установку по производству серной кислоты, в результате чего образуется комплекс производства фосфорной кислоты-серной кислоты.The phosphoric acid plant preferably includes a plant for processing phosphate ore, a reaction plant for reacting crude phosphate with sulfuric acid, and a filtration plant for removing calcium sulfate. Typically, the phosphoric acid plant further includes a sulfuric acid plant, resulting in a phosphoric acid-sulfuric acid production complex.

Для производства цементного клинкера и серной кислоты способом по изобретению можно, например, использовать сульфат кальция или фосфогипс из следующих существующих процессов, которые известны специалистам в области производства фосфорной кислоты: 1. процесс дигидрата (DH), 2. процесс полугидрата (НН), 3. процесс дигидрата-полугидрата (DHH), 4. процесс полугидрата-дигидрата (HDH) и 5. процесс разложения дигидрата-фильтрации полугидрата (DA-HF).For the production of cement clinker and sulfuric acid by the method according to the invention, for example, calcium sulfate or phosphogypsum can be used from the following existing processes, which are known to those skilled in the art of phosphoric acid production: 1. dihydrate process (DH), 2. hemihydrate process (HH), 3 a dihydrate-hemihydrate (DHH) process, 4. a hemihydrate-dihydrate (HDH) process, and 5. a dihydrate-hemihydrate decomposition-filtration (DA-HF) process.

Для настоящего изобретения следует использовать один из пяти вышеперечисленных процессов, при этом в случае способов с 3 по 5 (DHH/HDH/DA-HF) происходит перекристаллизация сульфата кальция, которая не требуется для способа изобретения.For the present invention, one of the five processes listed above should be used, with methods 3 to 5 (DHH/HDH/DA-HF) recrystallizing calcium sulfate, which is not required for the method of the invention.

В способе изобретения на стадии а) сульфат кальция, который был получен, например, одним из пяти вышеупомянутых способов, после удаления из технологического процесса производства фосфорной кислоты обрабатывают кислотой, которая увеличивает выход Р2О5.In the method of the invention in step a), calcium sulfate, which has been obtained, for example, by one of the five processes mentioned above, after being removed from the process for the production of phosphoric acid, is treated with an acid which increases the yield of P 2 O 5 .

Таким образом, сульфат кальция, удаленный из процесса производства фосфорной кислоты, предпочтительно не подвергают какой-либо перекристаллизации перед подачей на стадию а).Thus, the calcium sulfate removed from the phosphoric acid production process is preferably not subjected to any recrystallization before being fed to step a).

В процессе производства фосфорной кислоты реакция фосфатного сырья с серной кислотой для формирования фосфорной кислоты приводит к образованию сульфата кальция в качестве твердого побочного продукта, который отделяют от фосфорной кислоты. Разделение можно осуществить, например, центрифугированием, фильтрованием, отстаиванием или концентрированием, причем предпочтение отдается механическому разделению. Твердый сульфат кальция предпочтительно отделяют от фосфорной кислоты фильтрованием. Разделение включает или состоит из отделения образованного сульфата кальция от фосфорной кислоты (продукт кислоты) (первое отделение), предпочтительно путем фильтрации. В зависимости от способа, твердый сульфат кальция (предпочтительно осадок на фильтре), отделенный при первом отделении, необязательно подвергают одной или нескольким промывкам жидкостью, в частности, водой, с последующим удалением жидкости, предпочтительно путем фильтрации.During the production of phosphoric acid, the reaction of phosphate raw materials with sulfuric acid to form phosphoric acid results in the formation of calcium sulfate as a solid by-product, which is separated from phosphoric acid. Separation can be carried out, for example, by centrifugation, filtration, settling or concentration, mechanical separation being preferred. The solid calcium sulfate is preferably separated from the phosphoric acid by filtration. The separation comprises or consists of separating the calcium sulfate formed from the phosphoric acid (acid product) (first separation), preferably by filtration. Depending on the method, the solid calcium sulfate (preferably a filter cake) separated in the first separation is optionally subjected to one or more washes with a liquid, in particular water, followed by removal of the liquid, preferably by filtration.

Сульфат кальция, отделенный от фосфорной кислоты, который используют на стадии а), может быть сульфатом кальция, полученным непосредственно после первого отделения от фосфорной кислоты, поскольку необязательно требуется дополнительная промывка. Это позволяет уменьшить площадь фильтра в процессе производства фосфорной кислоты. Но сульфат кальция, отделенный от фосфорной кислоты, которая используется на стадии а), также может быть сульфатом кальция, который после первого отделения от фосфорной кислоты был подвергнут одной или нескольким промывкам жидкостью, предпочтительно водой, перед отправкой на стадию а).The calcium sulfate separated from the phosphoric acid used in step a) may be the calcium sulfate obtained immediately after the first separation from the phosphoric acid, since additional washing is not necessarily required. This makes it possible to reduce the filter area during the production of phosphoric acid. But the calcium sulfate separated from the phosphoric acid used in step a) can also be calcium sulfate which, after the first separation from the phosphoric acid, has been subjected to one or more washes with a liquid, preferably water, before being sent to step a).

Альтернативно, в качестве сульфата кальция, используемого на стадии а), можно использовать сульфат кальция, накопленный при производстве фосфорной кислоты. Может быть необходимым подвергнуть складированный сульфат кальция дополнительной предварительной механической обработке перед использованием на стадии а). Также можно промыть накопленный сульфат кальция перед использованием на стадии а) посредством одной или нескольких промывок жидкостью, предпочтительно водой.Alternatively, calcium sulfate accumulated during the production of phosphoric acid can be used as the calcium sulfate used in step a). It may be necessary to subject the stored calcium sulfate to further pre-machining prior to use in step a). It is also possible to wash the accumulated calcium sulfate before use in step a) with one or more washes with a liquid, preferably water.

Реакция фосфатного сырья с серной кислотой происходит в комплексе производства фосфорной кислоты в реакционной установке завода по производству фосфорной кислоты. Полученную реакционную смесь затем направляют в установку разделения, предпочтительно установку фильтрации завода по производству фосфорной кислоты, где фосфорную кислоту отделяют/отфильтровывают от сульфата кальция, образовавшегося на одной или нескольких стадиях разделения. Сульфат кальция для использования на стадии а) берут из установки разделения или установки фильтрации, предпочтительно с первой стадии разделения, и/или сульфат кальция, используемый на стадии а), представляет собой запасы сульфата кальция при производстве фосфорной кислоты.The reaction of phosphate raw materials with sulfuric acid takes place in the complex for the production of phosphoric acid in the reaction plant of the plant for the production of phosphoric acid. The resulting reaction mixture is then sent to a separation unit, preferably a filtration unit of a phosphoric acid plant, where the phosphoric acid is separated/filtered from the calcium sulfate formed in one or more separation steps. The calcium sulfate to be used in step a) is taken from the separation plant or filtration plant, preferably from the first separation stage, and/or the calcium sulfate used in step a) is the calcium sulfate stock in the production of phosphoric acid.

Отделенный сульфат кальция, который используют на стадии а), предпочтительно представляет собой сульфат кальция в форме дигидрата, полугидрата или их комбинации. На стадии а) способа по изобретению сульфат кальция, выделенный при производстве фосфорной кислоты, обрабатывают кислотой. Кислоту добавляют к сульфату кальция для проведения обработки. Таким образом, после обработки получают суспензию, включающую очищенный сульфат кальция. Полученная суспензия может быть, например, шламом или суспензией. Обработка может снизить содержание примесей в сульфате кальция, которые отрицательно влияют на последующий процесс производства цементного клинкера и качество цемента, до уровня, необходимого для последующего процесса производства цементного клинкера.The separated calcium sulfate which is used in step a) is preferably calcium sulfate in the form of a dihydrate, a hemihydrate or a combination thereof. In step a) of the process according to the invention, the calcium sulfate recovered from the production of phosphoric acid is treated with acid. The acid is added to the calcium sulfate to carry out the treatment. Thus, after treatment, a suspension is obtained, including purified calcium sulfate. The resulting slurry may be, for example, a slurry or a slurry. The treatment can reduce the content of impurities in calcium sulfate, which adversely affect the subsequent cement clinker production process and cement quality, to the level required for the subsequent cement clinker production process.

Для обработки сульфата кальция на стадии а) добавляют кислоту. Кислота предпочтительно представляет собой разбавленную кислоту. Разбавленные кислоты - это кислоты, разбавленные водой (водные кислоты). Кислота, предпочтительно разбавленная кислота, предпочтительно представляет собой неорганическую кислоту, т.е. соляную кислоту, азотную кислоту, сернистую кислоту и/или серную кислоту, причем особое предпочтение отдается сернистой кислоте и/или серной кислоте.For the treatment of calcium sulfate in step a), an acid is added. The acid is preferably a dilute acid. Diluted acids are acids diluted with water (hydrous acids). The acid, preferably a dilute acid, is preferably an inorganic acid, i.e. hydrochloric acid, nitric acid, sulfurous acid and/or sulfuric acid, with particular preference given to sulfurous acid and/or sulfuric acid.

На стадии а) кислоту предпочтительно добавляют в таком количестве, чтобы соотношение твердого вещества к жидкости (соотношение Т/Ж) в суспензии находилось в диапазоне от 1/10 до 1/1, более предпочтительно от 1/5 до 1/1, более предпочтительно от 1/5 до 1/1,3, еще более предпочтительно от 1/4 до 1/2. Соотношение твердого вещества к жидкости (соотношение Т/Ж) относится к массе твердого вещества в килограммах и к объему жидкости в литрах при стандартной температуре 20°С.In step a), the acid is preferably added in such an amount that the solid to liquid ratio (S/L ratio) of the suspension is in the range of 1/10 to 1/1, more preferably 1/5 to 1/1, more preferably 1/5 to 1/1.3, even more preferably 1/4 to 1/2. The solid to liquid ratio (S/L ratio) refers to the mass of the solid in kilograms and the volume of liquid in liters at a standard temperature of 20°C.

Концентрацию используемой кислоты здесь выбирают такой, чтобы концентрация кислоты, полученной в результате обработки на стадии а), находилась, например, в диапазоне 1-12 молярная, предпочтительно в диапазоне 3-10 молярная, более предпочтительно в диапазоне 5-8 молярная кислота, причем кислота представляет собой водную кислоту. Под 1 молярной кислотой в описании подразумевается 1 моль кислоты на 1 литр раствора при 20°С. Поскольку обрабатываемый сульфат кальция может содержать воду, концентрация добавляемой кислоты может быть выше, чем концентрация кислоты, образующаяся после добавления. Обычно молярность добавляемой кислоты предпочтительно находится в пределах диапазонов, указанных выше и далее для полученной кислоты.The concentration of the acid used here is chosen such that the concentration of the acid resulting from the treatment in step a) is, for example, in the range of 1-12 molar, preferably in the range of 3-10 molar, more preferably in the range of 5-8 molar acid, and the acid is an aqueous acid. By 1 molar acid in the description is meant 1 mol of acid per 1 liter of solution at 20°C. Since the calcium sulfate to be treated may contain water, the concentration of added acid may be higher than the concentration of acid formed after the addition. Generally, the molarity of the added acid is preferably within the ranges given above and below for the resulting acid.

Было установлено, что выход редкоземельных элементов при этих концентрациях кислоты, особенно сернистой кислоты и/или серной кислоты, особенно благоприятен, поскольку редкоземельные элементы на стадии а) образуют труднорастворимые соли и могут быть выделены в твердой форме. Это увеличивает возможный выход при выщелачивании редкоземельных элементов на стадии b2).It has been found that the yield of rare earth elements at these acid concentrations, especially sulfurous acid and/or sulfuric acid, is particularly favorable, since the rare earth elements in step a) form sparingly soluble salts and can be isolated in solid form. This increases the possible yield of rare earth leaching in step b2).

Кислота, полученная в результате обработки после стадии а), предпочтительно представляет собой 1-12-молярную, предпочтительно 5-8-молярную сернистую кислоту или 1-12-молярную, предпочтительно 5-8-молярную серную кислоту. Поэтому добавляемая кислота предпочтительно представляет собой сернистую кислоту или серную кислоту.The acid obtained from the treatment after step a) is preferably 1-12 molar, preferably 5-8 molar sulfuric acid or 1-12 molar, preferably 5-8 molar sulfuric acid. Therefore, the added acid is preferably sulfurous acid or sulfuric acid.

Обработку на стадии а) проводят, например, при температуре реакции в диапазоне от температуры окружающей среды до точки кипения реакционной смеси, например, при температуре в диапазоне 15-100°С, предпочтительно 30-80°С, более предпочтительно 45-75°С.The treatment in step a) is carried out, for example, at a reaction temperature in the range from ambient temperature to the boiling point of the reaction mixture, for example, at a temperature in the range of 15-100°C, preferably 30-80°C, more preferably 45-75°C .

Продолжительность обработки на стадии а) или время реакции для стабилизации содержания примесей в кислоте составляет, например, 5-120 минут, предпочтительно 15-100 минут, в частности 15-100 минут, в частности, 15-90 минут, особенно предпочтительно 20-60 минут.The treatment time in step a) or the reaction time for stabilizing the impurity content of the acid is, for example, 5-120 minutes, preferably 15-100 minutes, in particular 15-100 minutes, in particular 15-90 minutes, particularly preferably 20-60 minutes.

Во время обработки на стадии а) суспензию или реакционную смесь для корректировки содержания примесей предпочтительно приводят в движение, например, путем циркуляции, перемешивания или продувки газа.During the treatment in step a), the slurry or reaction mixture for adjusting the impurity content is preferably set in motion, for example by circulation, agitation or gas purge.

Для стадии а) сульфат кальция, полученный при производстве фосфорной кислоты, подают из установки разделения, предпочтительно установки фильтрации при производстве фосфорной кислоты, в установку реакции с сульфатом кальция, или сульфат кальция берут из складского запаса при производстве фосфорной кислоты. Сульфат кальция обрабатывают добавлением в него кислоты. Реактор с сульфатом кальция может представлять собой простое устройство для перемешивания, например сосуд с мешалкой. На стадии b) способа по изобретению очищенный сульфат кальция после обработки в твердой форме отделяют от жидкой фазы полученной суспензии. Полученная суспензия может быть шламом. Отделение твердых веществ или очищенного сульфата кальция от жидкой фазы суспензии представляет собой, в частности, механическое разделение и может осуществляться, например, центрифугированием или фильтрованием, предпочтительно фильтрованием.For step a), calcium sulfate from phosphoric acid production is fed from a separation plant, preferably a filtration plant from phosphoric acid production, to a calcium sulfate reaction plant, or calcium sulfate is taken from stock in phosphoric acid production. Calcium sulfate is treated by adding an acid to it. The calcium sulfate reactor may be a simple stirring device such as a stirred vessel. In step b) of the method according to the invention, the purified calcium sulfate, after treatment in solid form, is separated from the liquid phase of the suspension obtained. The resulting slurry may be a slurry. The separation of solids or purified calcium sulfate from the liquid phase of the suspension is in particular a mechanical separation and can be carried out, for example, by centrifugation or filtration, preferably filtration.

Очищенный сульфат кальция, полученный на стадии b), полученный после разделения, может представлять собой дигидрат, полугидрат, ангидрит или смесь, по меньшей мере, двух из указанных компонентов, причем предпочтение отдается сульфату кальция в форме ангидрита. Желаемый состав сульфата кальция зависит от требуемой (производитель цемента/клинкера) и/или желательной (производитель фосфорной кислоты) степени выделения Р2О5. Желаемый состав сульфата кальция зависит от требуемой и/или желаемой степени выделения Р2О5; производитель цемента/клинкера определяет требуемую степень выделения Р2О5, тогда как производитель фосфорной кислоты определяет желаемую степень выделения. Обработка кислотой и последующее отделение от жидкой фазы могут особенно снизить содержание фтора и фосфора в сульфате кальция, присутствующих в виде примесей. Удаляемая жидкая фаза обычно представляет собой кислотосодержащий водный раствор, включающий среди прочего воду и Р2О5.The purified calcium sulfate obtained in step b) obtained after separation may be a dihydrate, hemihydrate, anhydrite or a mixture of at least two of these components, preference is given to calcium sulfate in the form of anhydrite. The desired calcium sulfate composition depends on the desired (cement/clinker manufacturer) and/or desired (phosphoric acid manufacturer) recovery of P 2 O 5 . The desired composition of calcium sulfate depends on the required and/or desired degree of release P 2 O 5 ; the cement/clinker manufacturer determines the desired P 2 O 5 release, while the phosphoric acid manufacturer determines the desired release. Acid treatment and subsequent separation from the liquid phase can especially reduce the content of fluorine and phosphorus in calcium sulfate present as impurities. The liquid phase to be removed is typically an acidic aqueous solution including, inter alia, water and P 2 O 5 .

Согласно изобретению, очищенный сульфат кальция, выделенный на стадии b), содержит, по меньшей мере, 5% масс. ангидрита, предпочтительно, по меньшей мере, 30% масс., согласно изобретению, по меньшей мере, 50% масс. ангидрита в пересчете на сухой сульфат кальция.According to the invention, the purified calcium sulfate isolated in stage b) contains at least 5% of the mass. anhydrite, preferably at least 30% wt., according to the invention, at least 50% of the mass. anhydrite in terms of dry calcium sulfate.

Dv(50) гранулометрического состава сульфата кальция, полученного на стадии b), особенно ангидрита сульфата кальция, после очистки составляет, например, 0,5-100 мкм, особенно предпочтительно 1-50 мкм, в частности, 2-30 мкм. Dv(50) определяется как значение, при котором 50% об. частиц имеют больший диаметр, чем указанное значение.The D v (50) of the particle size distribution of the calcium sulfate obtained in step b), especially calcium sulfate anhydrite, after purification is, for example, 0.5-100 µm, particularly preferably 1-50 µm, in particular 2-30 µm. Dv(50) is defined as the value at which 50% vol. particles have a larger diameter than the specified value.

В предпочтительном осуществлении на стадии b) жидкая фаза, полученная после отделения твердых веществ, используется в качестве исходного сырья для производства фосфорной кислоты. Жидкую фазу или фильтрат можно использовать в существующем производстве фосфорной кислоты, особенно в существующем комплексе производства фосфорной кислоты и серной кислоты, в качестве «повторно используемой кислоты», которую можно подавать в реакционную установку для производства фосфорной кислоты для реакции с фосфатным сырьем.In a preferred embodiment in step b), the liquid phase obtained after the separation of the solids is used as a feedstock for the production of phosphoric acid. The liquid phase or filtrate can be used in an existing phosphoric acid plant, especially an existing phosphoric acid-sulfuric acid plant, as a "recycled acid" that can be fed to a phosphoric acid reaction plant for reaction with the phosphate feedstock.

Для стадии b) суспензию/взвесь, присутствующую в реакционной установке сульфата кальция, переводят в установку выделения сульфата кальция, в которой жидкость и образующиеся твердые вещества (очищенный сульфат кальция) могут быть отделены друг от друга. Установка разделения может быть, например, установкой фильтрации или установкой центрифугирования, причем предпочтительной является установка фильтрации.For step b), the slurry/slurry present in the calcium sulfate reaction unit is transferred to a calcium sulfate recovery unit in which the liquid and the resulting solids (purified calcium sulfate) can be separated from each other. The separation plant can be, for example, a filtration plant or a centrifugation plant, with a filtration plant being preferred.

Способ по изобретению предпочтительно характеризуется тем, что водный раствор, используемый для выщелачивания редкоземельных элементов из сульфата кальция на стадии b1), включает соль и/или хелатный лиганд в концентрации 1-50% масс., предпочтительно 1-20% масс., особенно предпочтительно 5-10% масс.The method according to the invention is preferably characterized in that the aqueous solution used for leaching the rare earth elements from calcium sulfate in step b1) comprises a salt and/or a chelate ligand at a concentration of 1-50% by weight, preferably 1-20% by weight, particularly preferably 5-10% wt.

Также возможно, что редкоземельные элементы на стадии b1) выщелачиваются из сульфата кальция путем добавления воды.It is also possible that the rare earth elements in step b1) are leached from the calcium sulfate by adding water.

Способ изобретения предпочтительно характеризуется тем, что соль, используемая для выщелачивания редкоземельных элементов из фосфогипса на стадии b1), включает хлорид и/или нитрат, и/или на стадии b1) используется хелатный лиганд.The method of the invention is preferably characterized in that the salt used for leaching rare earth elements from phosphogypsum in step b1) comprises chloride and/or nitrate and/or in step b1) a chelating ligand is used.

Хелатный лиганд в заявке в принципе не ограничивается, но включает все хелатные лиганды, которые образуют растворимый комплекс, по меньшей мере, с одним из редкоземельных элементов.The chelate ligand in the application is not limited in principle, but includes all chelate ligands that form a soluble complex with at least one of the rare earth elements.

Предпочтительные хелатные лиганды включают этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА), диэтилентриаминпентауксусную кислоту (ДТПА) и/или лимонную кислоту и/или их соответствующие соли.Preferred chelating ligands include ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA) and/or citric acid and/or their respective salts.

Пригодными солями являются, в частности, соли натрия, аммония, кальция, магния и калия с анионами хлорида, нитрата, ацетата, бромида, бромата, перхлората и йодида. Также найдено, что в отдельных случаях может быть благоприятным использование сульфата аммония.Suitable salts are in particular the sodium, ammonium, calcium, magnesium and potassium salts with chloride, nitrate, acetate, bromide, bromate, perchlorate and iodide anions. It has also been found that in some cases it may be advantageous to use ammonium sulfate.

При этом нитрат также может быть введен на стадии b1) в виде предпочтительно разбавленной азотной кислоты.In this case, the nitrate can also be introduced in step b1) in the form of preferably dilute nitric acid.

Способ изобретения характеризуется тем, что время выщелачивания редкоземельных элементов из фосфогипса на стадии b1) составляет от 20 минут до 80 часов, предпочтительно 1-76 часов или 2-72 часов, особенно предпочтительно 3-70 часов и очень предпочтительно 4-68 часов, в соответствии с изобретением 5-68 часов или предпочтительно 5-64 часов.The method of the invention is characterized in that the leaching time of rare earth elements from phosphogypsum in step b1) is from 20 minutes to 80 hours, preferably 1-76 hours or 2-72 hours, particularly preferably 3-70 hours and very preferably 4-68 hours, in according to the invention 5-68 hours, or preferably 5-64 hours.

Реакционную смесь предпочтительно поддерживают в движении на стадии b1) во время реакции.The reaction mixture is preferably kept in motion in step b1) during the reaction.

Реакционную смесь предпочтительно поддерживают в движении на стадии b1) во время реакции путем циркуляции, перемешивания или продувки газа.The reaction mixture is preferably kept in motion in step b1) during the reaction by circulating, stirring or blowing gas.

Реакцию предпочтительно проводят на стадии b1) при температуре 10-100°С, предпочтительно 15-80°С, особенно предпочтительно 20-75°С и, в частности, при температуре 20-60°С.The reaction is preferably carried out in step b1) at a temperature of 10-100°C, preferably 15-80°C, particularly preferably 20-75°C and in particular at a temperature of 20-60°C.

Реакцию на стадии b1) можно предпочтительно проводить даже при комнатной температуре без дополнительного нагревания или охлаждения.The reaction in step b1) can preferably be carried out even at room temperature without additional heating or cooling.

Способ по изобретению предпочтительно характеризуется тем, что массовое соотношение твердого вещества к жидкости (соотношение Т/Ж) для выщелачивания редкоземельных элементов из фосфогипса на стадии b1) составляет 1:1-1:10 и предпочтительно в диапазоне 1:2-1:5.The method according to the invention is preferably characterized in that the weight ratio of solid to liquid (ratio S/L) for leaching rare earth elements from phosphogypsum in step b1) is 1:1-1:10 and preferably in the range of 1:2-1:5.

Способ по изобретению предпочтительно характеризуется тем, что отделение дополнительно очищенного фосфогипса в твердой форме от жидкой фазы, включающей один или несколько редкоземельных элементов, на стадии b2) включает центрифугирование, фильтрацию, осаждение и/или выпаривание жидкой фазы.The method according to the invention is preferably characterized in that the separation of the further purified phosphogypsum in solid form from the liquid phase comprising one or more rare earth elements in step b2) comprises centrifugation, filtration, settling and/or evaporation of the liquid phase.

Способ по изобретению предпочтительно характеризуется тем, что редкоземельные элементы извлекают посредством экстракции растворителем, методами ионного обмена, осаждения в виде гидроксидов, оксалатов, карбонатов и/или фосфатов из раствора, содержащего один или несколько редкоземельных элементов, полученного на стадии b2). Подходящие способы ионного обмена здесь, в частности, включают способы катионного обмена или комбинацию катионообменника и ионообменника.The process according to the invention is preferably characterized in that the rare earth elements are recovered by solvent extraction, ion exchange methods, precipitation as hydroxides, oxalates, carbonates and/or phosphates from the solution containing one or more rare earth elements obtained in step b2). Suitable ion exchange methods here particularly include cation exchange methods or a combination of a cation exchanger and an ion exchanger.

Способ по изобретению предпочтительно характеризуется тем, что фосфогипс, выделенный на стадии b2), имеет содержание влаги 0-60% масс., предпочтительно 5-50% масс. и особенно предпочтительно 10-40% масс. и направляется на переработку в сырьевую муку в установке получения клинкера.The method according to the invention is preferably characterized in that the phosphogypsum isolated in step b2) has a moisture content of 0-60% by weight, preferably 5-50% by weight. and especially preferably 10-40% of the mass. and sent for processing into raw meal in the clinker production plant.

Однако также возможны режимы процесса, в которых суспензию или шлам сульфата кальция получают на стадии b2) и перерабатывают далее.However, process modes are also possible in which the calcium sulfate slurry or sludge is obtained in step b2) and processed further.

Очищенный сульфат кальция, выделенный на стадии b), можно использовать непосредственно в качестве выделенного очищенного и переработанного сульфата кальция. В качестве альтернативы возможно, чтобы очищенный сульфат кальция, полученный на стадии b), подвергали одной или нескольким дальнейшим стадиям очистки, особенно для удаления редкоземельных элементов и необязательно для удаления радиоактивных элементов и/или тяжелых металлов, например, Cd, Pb, Hg, прежде чем очищенный сульфат кальция будет направлен на стадию с). Необязательные дополнительные стадии очистки поясняются далее.The purified calcium sulfate isolated in step b) can be used directly as the isolated purified and processed calcium sulfate. Alternatively, it is possible that the purified calcium sulfate obtained in step b) is subjected to one or more further purification steps, especially to remove rare earth elements and optionally to remove radioactive elements and/or heavy metals, for example Cd, Pb, Hg, before than purified calcium sulfate will be sent to stage c). Optional additional purification steps are explained below.

Очищенный сульфат кальция, используемый на стадии с), предпочтительно имеет содержание Р2О5 менее 0,5% масс., предпочтительно менее 0,25% масс., более предпочтительно менее 0,05% масс. и содержание фторида менее 0,5% масс., предпочтительно менее 0,25% масс., более предпочтительно менее 0,15% масс. и еще более предпочтительно менее 0,05% масс. Очищенный сульфат кальция, имеющий уровень чистоты, указанный в отношении Р2О5 и фтора, предпочтительно получают непосредственно после стадии b). Стадия очистки на стадиях а) и b) и любая стадия очистки для удаления редкоземельных элементов также может полностью или частично удалять нежелательные тяжелые металлы и/или радиоактивные элементы, особенно радиоактивные элементы, которые присутствуют в сульфате кальция.The purified calcium sulfate used in step c) preferably has a P 2 O 5 content of less than 0.5 wt%, preferably less than 0.25 wt%, more preferably less than 0.05 wt%. and the fluoride content is less than 0.5% wt., preferably less than 0.25% wt., more preferably less than 0.15% wt. and even more preferably less than 0.05% of the mass. Purified calcium sulfate having the purity level indicated in relation to P 2 O 5 and fluorine is preferably obtained immediately after step b). The purification step of steps a) and b) and any purification step to remove rare earth elements can also completely or partially remove unwanted heavy metals and/or radioactive elements, especially radioactive elements that are present in calcium sulfate.

На стадии с) способа по изобретению отделенный очищенный и переработанный сульфат кальция смешивают с добавками и восстановителями для получения сырьевой муки для производства цементного клинкера. Сульфат кальция смешивают в соответствующем соотношении с необходимыми добавками для требуемого качества цементного клинкера. Как уже было сказано, давно известны процессы Мюллера-Кюне и процесса OSW-Круппа для реакции сульфата кальция с добавками и восстановителями для получения цементного клинкера и SO2 или серной кислоты.In step c) of the process according to the invention, the separated purified and processed calcium sulfate is mixed with additives and reducing agents to obtain a raw meal for the production of cement clinker. Calcium sulfate is mixed in the appropriate ratio with the necessary additives for the required quality of the cement clinker. As already mentioned, the Müller-Kuhne and OSW-Krupp processes for the reaction of calcium sulfate with additives and reducing agents have long been known to produce cement clinker and SO 2 or sulfuric acid.

Дальнейшие подробности в этом отношении можно найти в специальной литературе, например, в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemicals, 5th edition, 1986, vol. A5, "Cement and Concrete", p. 489-537, или описании патента AT 292539 В. Как правило, цементный клинкер получают из смеси сырьевых материалов, называемой сырьевой мукой, включающей оксид кальция, диоксид кремния и оксиды алюминия и железа.Further details in this regard can be found in specialist literature, for example Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemicals, 5th edition, 1986, vol. A5, "Cement and Concrete", p. 489-537, or patent specification AT 292539 B. As a rule, cement clinker is obtained from a mixture of raw materials, called raw meal, including calcium oxide, silicon dioxide and oxides of aluminum and iron.

Компонентами для получения сырьевой муки на стадии с), могут быть очищенный фосфогипс/сульфат кальция и известные специалистам в данной области техники, добавки к клинкерной композиции, которые смешивают с сульфатом кальция для формирования кальциевого компонента полностью из очищенного сульфата кальция, переведенного в сырьевую муку. «Полностью» здесь не исключает возможности присутствия кальция в небольших количествах или в виде примесей в добавках. «Полностью» здесь означает, что, по меньшей мере, 95%, более предпочтительно, по меньшей мере, 99%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 99,9% кальция, присутствующего в цементном клинкере, поступает из очищенного выделенного сульфата кальция. В результате используемые добавки не содержат или практически не содержат кальция. Добавки представляют собой, в частности, носители А1, например, бокситы, глины и тонштейны, сланцы и т.д., носители Fe, например, железные руды, латериты и т.д., и носители Si, например пески, песчаники, кварциты, глины и тонштейны, сланцы и т.д., т.е. сырье или соединения, включающие один или несколько оксидов, выбранных из оксидов Si, Al, Fe и необязательно Са или их прекурсоров, и один или несколько восстановителей, например, носитель углерода и/или углеводорода, т.е. древесный уголь, кокс, нефтяной кокс или древесный уголь/кокс, полученный из возобновляемого сырья (биодревесный уголь/кокс), и/или элементарная сера.Raw meal components in step c) can be purified phosphogypsum/calcium sulfate and clinker composition additives known to those skilled in the art, which are mixed with calcium sulfate to form a calcium component entirely from purified calcium sulfate converted into raw meal. "Totally" here does not rule out the possibility of calcium being present in small amounts or as impurities in supplements. "Totally" here means that at least 95%, more preferably at least 99%, even more preferably at least 99.9% of the calcium present in the cement clinker comes from purified precipitated calcium sulfate. . As a result, the additives used do not contain or practically do not contain calcium. The additives are, in particular, Al carriers such as bauxites, clays and thinners, shales, etc., Fe carriers, such as iron ores, laterites, etc., and Si carriers, such as sands, sandstones, quartzites. , clays and thinners, shales, etc., i.e. raw materials or compounds comprising one or more oxides selected from oxides of Si, Al, Fe and optionally Ca or their precursors, and one or more reducing agents, for example, a carbon and/or hydrocarbon carrier, i.e. charcoal, coke, petroleum coke or charcoal/coke derived from renewable raw materials (biocharcoal/coke) and/or elemental sulphur.

Очевидно, что тип и количество добавок выбирают таким образом, чтобы вместе с сульфатом кальция они давали сырьевую муку, имеющую химический состав, подходящий для цементного клинкера.Obviously, the type and amount of additives are chosen so that, together with calcium sulfate, they give a raw meal having a chemical composition suitable for cement clinker.

Подходящие виды топлива представляют собой твердое топливо, например, древесный уголь, кокс, нефтяной кокс, твердое вторичное топливо и т.д., и жидкое топливо, например, нефть, мазут, жидкое вторичное топливо и т.д. или газообразное топливо, например, природный газ, биогаз, водород или комбинации вышеупомянутых видов топлива.Suitable fuels are solid fuels such as charcoal, coke, petroleum coke, solid secondary fuels, etc., and liquid fuels, such as petroleum, fuel oil, liquid secondary fuels, etc. or gaseous fuels such as natural gas, biogas, hydrogen, or combinations of the above fuels.

Аналогичным образом могут быть добавлены добавки и/или минерализаторы для ускоренного разложения очищенного сульфата кальция и/или для улучшения образования клинкерных минералов.Similarly, additives and/or mineralizers may be added to accelerate the decomposition of purified calcium sulfate and/or to improve the formation of clinker minerals.

Сырьевая мука для производства цементного клинкера представляет собой смесь веществ, включающую сульфат кальция, все добавки, обычные для цемента, и добавки/минерализаторы, включая восстановители.The raw meal for the production of cement clinker is a mixture of substances, including calcium sulfate, all additives common to cement, and additives/mineralizers, including reducing agents.

Для приготовления сырьевой муки на стадии с) очищенный сульфат кальция предпочтительно сушат до необходимого содержания остаточной влаги, например, в барабанной сушилке, и/или сушилке с перемещающимся потоком, и/или в псевдоожиженном слое; содержание воды в высушенном сульфате кальция составляет, например, менее 22% масс., предпочтительно 12-14% масс., более предпочтительно менее 5% масс., еще более предпочтительно менее 1% масс. Содержание воды здесь относится исключительно к свободной воде; любая присутствующая гидратная вода не принимается во внимание.For the preparation of the raw meal in step c), the purified calcium sulfate is preferably dried to the desired residual moisture content, for example in a drum dryer and/or a moving flow dryer and/or in a fluidized bed; the water content in the dried calcium sulfate is, for example, less than 22 wt. -%, preferably 12-14 wt. -%, more preferably less than 5 wt. -%, even more preferably less than 1 wt. The water content here refers exclusively to free water; any water of hydration present is ignored.

Высушенный сульфат кальция и все обычные добавки направляют в обычный резервуар и/или смесительное устройство. Подходящие примеры, которые используются для этой цели, включают продольный смесительный слой, и/или округлый смесительный слой, и/или лотковый резервуар, и/или открытый резервуар и/или обычные бункеры, такие как тангенциальный смесительный бункер, многосекционный бункер, конический бункер или многокамерный бункер. Например, такой смесительный слой подробно описан в DE 10252585 или такие типы бункеров, описанные в DE 10118142 или DE 10344040.Dried calcium sulfate and all conventional additives are sent to a conventional tank and/or mixing device. Suitable examples that are used for this purpose include a longitudinal mixing bed and/or a rounded mixing bed and/or a trough tank and/or an open tank and/or conventional bins such as a tangential mixing bin, multi-section bin, conical bin or multi-chamber bunker. For example, such a mixing bed is described in detail in DE 10252585 or such types of hoppers are described in DE 10118142 or DE 10344040.

Сырье (сульфат кальция и добавки) измельчают отдельно или совместно до крупности, необходимой для производства клинкера. Это измельчение может выполняться как операция сушки в мельнице, при которой используется отходящее тепло процесса (например, предварительно нагретые газы) и/или специально подведенное тепло (например, отходящие газы из генератора горячего газа).Raw materials (calcium sulfate and additives) are crushed separately or together to the fineness required for the production of clinker. This grinding can be carried out as a mill drying operation using waste heat from the process (eg, preheated gases) and/or specially supplied heat (eg, waste gases from a hot gas generator).

Оборудование для измельчения, используемое для измельчения, представляет собой такое оборудование, как, по меньшей мере, одна вертикальная валковая мельница и/или валковый пресс и/или шаровая мельница с мешалкой и/или шаровая мельница и/или вертикальная валковая мельница и/или стержневая мельница и/или магнитная мельница. Соответствующее оборудование известно, например, из патентов DE 102012111217, DE 102014108334 или DE 102017114831.The grinding equipment used for grinding is equipment such as at least one vertical roller mill and/or roller press and/or agitated ball mill and/or ball mill and/or vertical roller mill and/or rod mill. mill and/or magnetic mill. Appropriate equipment is known, for example, from DE 102012111217, DE 102014108334 or DE 102017114831.

Измельченное сырье подается совместно или по отдельности в один или несколько бункеров для промежуточного хранения и/или гомогенизации.The crushed raw material is fed together or separately to one or more bins for intermediate storage and/or homogenization.

Химический состав сырьевой муки перед подачей в процесс производства клинкера постоянно контролируется и в случае отклонений от заданных значений корректируется путем изменения дозировок.The chemical composition of the raw meal is constantly monitored before being fed into the clinker production process and, in case of deviations from the set values, is corrected by changing the dosages.

Предварительно обработанную таким образом сырьевую муку подают в установку получения клинкера контролируемым образом, необязательно вместе с восстановителем. Восстановитель способствует удалению SO2 при термическом разложении очищенного сульфата кальция. Восстановитель измельчается или размалывается отдельно до необходимой крупности. Это измельчение может быть выполнено как комбинированная сушка и измельчение. Приготовленный таким образом восстановитель подают вместе с предварительно обработанной сырьевой мукой в клинкерную установку и/или отдельно в одной или нескольких точках в клинкерной установке.The raw meal thus pretreated is fed into the clinker plant in a controlled manner, optionally together with a reducing agent. The reducing agent contributes to the removal of SO 2 during thermal decomposition of purified calcium sulfate. The reducing agent is crushed or ground separately to the required fineness. This grinding can be carried out as a combined drying and grinding. The reducing agent thus prepared is fed together with the pretreated raw meal into the clinker plant and/or separately at one or more points in the clinker plant.

Альтернативно сырьевая мука может подаваться с содержанием жидкости в смеси 9 -22% масс., предпочтительно 12-14% масс., в формовочное устройство для производства агломератов. Эти агломераты могут быть высушены и временно храниться в отдельном устройстве. Агломерированная таким образом сырьевая мука затем подается в устройство предварительного нагрева и процесс обжига. Агломераты имеют размер более 250 мкм, предпочтительно более 500 мкм, вплоть до диапазона в несколько мм. Используемое формовочное оборудование может, например, представлять собой пресс и/или чашу и/или барабан и/или механический реактор с псевдоожиженным слоем и/или формовочную мешалку.Alternatively, the raw meal can be fed at a liquid content of 9-22% by weight of the mixture, preferably 12-14% by weight, into the agglomerate molder. These agglomerates can be dried and temporarily stored in a separate device. The raw meal thus agglomerated is then fed into the preheater and the roasting process. The agglomerates have a size of over 250 µm, preferably over 500 µm, up to a range of several mm. The forming equipment used may, for example, be a press and/or a bowl and/or a drum and/or a mechanical fluidized bed reactor and/or a forming mixer.

На стадии d) способа по изобретению сырьевая мука, полученная на стадии с), превращается в цементный клинкер с помощью термического процесса, особенно в установке для производства цементного клинкера с образованием диоксида серы в качестве отходящего газа. Цементный клинкер, полученный на стадии d), можно использовать для производства цемента.In step d) of the process according to the invention, the raw meal obtained in step c) is converted into cement clinker by a thermal process, especially in a cement clinker plant, with the formation of sulfur dioxide as exhaust gas. The cement clinker obtained in step d) can be used to produce cement.

На стадии d) сырьевую муку предпочтительно предварительно нагревают до температуры вплоть до 800°С технологическими газами процесса обжига или охлаждения для снижения энергозатрат, что удаляет налипшую поверхностную влагу и, по меньшей мере, частично прокаливает добавки.In step d) the raw meal is preferably preheated to a temperature of up to 800° C. with process gases from the roasting or cooling process to reduce energy costs, which removes adhering surface moisture and at least partially calcines the additives.

При дальнейшем предварительном нагреве выше 800°С большая часть сульфата кальция под действием восстановителя разлагается с образованием SO2.With further preheating above 800°C, most of the calcium sulfate under the action of the reducing agent decomposes with the formation of SO 2 .

Предварительный нагрев и разложение сырьевой муки можно проводить, например, в теплообменнике, предпочтительно в теплообменнике с перемещающимся потоком. Технологический SO2-содержащий газ предпочтительно отделяется с помощью системы разделения, расположенного после устройства предварительного нагрева, и направляется в процесс утилизации, например, на завод по производству серной кислоты.The preheating and decomposition of the raw meal can be carried out, for example, in a heat exchanger, preferably a moving flow heat exchanger. The SO 2 -containing process gas is preferably separated by a separation system downstream of the preheater and sent to a disposal process, such as a sulfuric acid plant.

На следующей стадии происходит окончательное разложения сырьевой муки и последующее образование цементного клинкера (обжиг клинкера); технологические газы с этой стадии направляются в теплообменник. Этот обжиг сырой муки осуществляется в печи, предпочтительно во вращающейся печи. Температура обжига при производстве цементного клинкера может, например, находиться в диапазоне 1200-1600°С, предпочтительно при температуре 1200-1500°С. Время обжига может, например, составлять 5-60 минут.The next stage is the final decomposition of raw meal and the subsequent formation of cement clinker (clinker firing); process gases from this stage are sent to the heat exchanger. This roasting of the raw flour is carried out in a kiln, preferably a rotary kiln. The firing temperature in the production of cement clinker may, for example, be in the range of 1200-1600°C, preferably at a temperature of 1200-1500°C. The firing time may, for example, be 5-60 minutes.

В предпочтительном осуществлении сырьевая мука обжигается обогащенным кислородом технологическим воздухом, содержащим более 21% об., предпочтительно более 45% об., более предпочтительно более 60% об. и до 100% об., кислорода. Соответствующий технологический воздух можно легко получить путем смешивания с кислородом. Это особенно предпочтительное осуществление кислород-топливного процесса. Подробности кислород-топливного процесса описаны, например, в ЕР 2449328 А1, ЕР 1037005 B1, WO 2019-211196 A1, WO 2019-211202 А1 или JP 2007-126328 А, и настоящее изобретение ссылается на них.In a preferred embodiment, the raw meal is calcined with oxygen-enriched process air containing more than 21% vol., preferably more than 45% vol., more preferably more than 60% vol. and up to 100% vol., oxygen. Appropriate process air can easily be obtained by mixing with oxygen. This is a particularly preferred implementation of the oxygen-fuel process. Details of the oxygen-fuel process are described, for example, in EP 2449328 A1, EP 1037005 B1, WO 2019-211196 A1, WO 2019-211202 A1 or JP 2007-126328 A and the present invention refers to them.

Использование обогащенного кислородом технологического воздуха может повысить концентрацию SO2 в технологическом газе; это облегчает извлечение серной кислоты из газов, содержащих SO2.The use of oxygen-enriched process air can increase the concentration of SO 2 in the process gas; this facilitates the extraction of sulfuric acid from gases containing SO 2 .

Вышеупомянутый технологический воздух мог быть использован заранее для охлаждения обожженного материала. Также этот технологический воздух может подаваться непосредственно в печь. Также технологический газ, по меньшей мере, частично может отводиться в байпасную систему и/или из реактора с перемещающимся потоком, затем обогащаться кислородом и возвращаться в процесс обжига.The above process air may have been used in advance to cool the calcined material. This process air can also be fed directly into the furnace. Also, the process gas may at least partially be diverted to the bypass system and/or from the moving flow reactor, then enriched with oxygen and returned to the roasting process.

Клинкер, выходящий из печи, предпочтительно охлаждают с помощью подходящей системы охлаждения до температуры ниже 120°С, предпочтительно ниже 100°С. Более холодный выходящий воздух может подаваться, по меньшей мере, частично на процесс обжига, и/или процесс предварительного нагрева, и/или производство сырьевой муки, и/или сушку сульфата кальция. Технологический воздух, подаваемый в систему охлаждения, может быть хотя бы частично обогащен кислородом. Также можно было бы использовать, по меньшей мере, часть более холодного выходящего воздуха для выработки электроэнергии. Материал, охлажденный в процессе охлаждения, после возможных дальнейших технологических операций направляется в емкостное оборудование и/или в упаковочный цех.The clinker exiting the kiln is preferably cooled by a suitable cooling system to a temperature below 120°C, preferably below 100°C. The cooler exhaust air may be fed at least in part to the roasting process and/or the preheating process and/or the production of raw meal and/or the drying of the calcium sulfate. The process air supplied to the cooling system may be at least partially enriched with oxygen. It would also be possible to use at least some of the colder exhaust air to generate electricity. The material cooled during the cooling process, after possible further technological operations, is sent to the tank equipment and / or to the packaging shop.

Полученный таким образом цементный клинкер можно далее перерабатывать в цемент. Цементный клинкер или цемент, произведенный этим способом, имеет меньший выброс СО2, чем обычный клинкер или цемент, произведенный на основе карбонатных пород. Вышеупомянутые процессы, например, использование фосфогипса в качестве сырья с нейтральным выбросом СО2 и использование кислород-топливного процесса, снижают выбросы СО2 на цементном заводе. Кроме того, использование, по меньшей мере, частично возобновляемой энергии для работы компонентов завода может еще больше снизить выбросы СО2.The cement clinker thus obtained can be further processed into cement. Cement clinker or cement produced by this method has a lower CO 2 emission than conventional clinker or cement produced from carbonate rocks. The processes mentioned above, such as the use of phosphogypsum as a CO2 neutral feedstock and the use of an oxygen-fuel process, reduce CO2 emissions in a cement plant. In addition, the use of at least partially renewable energy to operate plant components can further reduce CO 2 emissions.

На стадии е) способа по изобретению диоксид серы, образовавшийся на стадии d), подают в качестве сырья в производство серной кислоты для получения серной кислоты, например, одноконтактным или двухконтактным способом. Производство серной кислоты на основе SO2 хорошо известно специалистам в данной области техники. Подробности можно найти в технической литературе, например, в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemicals, 5th edition, 1994, vol. A25, "Sulfuric Acid and Sulfur Trioxide", p.635-705 or Handbook of Sulphuric Acid Manufacturing, by Douglas K. Louie, 2nd edition 2008, published by DKL Engineering.In step e) of the process according to the invention, the sulfur dioxide formed in step d) is fed as a raw material into the production of sulfuric acid for the production of sulfuric acid, for example in a one-way or two-way process. The production of sulfuric acid based on SO 2 is well known to those skilled in the art. Details can be found in the technical literature, for example Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemicals, 5th edition, 1994, vol. A25, "Sulfuric Acid and Sulfur Trioxide", p.635-705 or Handbook of Sulfuric Acid Manufacturing, by Douglas K. Louie, 2nd edition 2008, published by DKL Engineering.

Серная кислота, полученная на стадии е), может быть использована, например, в производстве фосфорной кислоты в качестве исходного материала для реакции с фосфатным сырьем. Альтернативно, полученную серную кислоту, по мере необходимости, можно направить на дальнейшее или другое использование. Обработанный газообразный диоксид серы можно необязательно подавать на установку по производству серной кислоты, существующую при производстве фосфорной кислоты, или на другой завод по производству серной кислоты.The sulfuric acid obtained in step e) can be used, for example, in the production of phosphoric acid as a starting material for the reaction with phosphate raw materials. Alternatively, the resulting sulfuric acid can be sent to further or other uses as needed. The treated sulfur dioxide gas may optionally be fed to a sulfuric acid plant existing in the production of phosphoric acid or to another sulfuric acid plant.

В предпочтительном осуществлении диоксид серы, который отводится на стадии d) в виде отходящего газа из установки по производству цементного клинкера, направляется на очистку отходящего газа с диоксидом серы перед подачей на производство серной кислоты на стадии е). Обработка отходящего газа предпочтительно представляет собой операцию по очистке отходящего газа для удаления твердых частиц и остаточной влаги из газообразного SO2.In a preferred embodiment, the sulfur dioxide which is removed in step d) as off-gas from the cement clinker plant is sent to a sulfur dioxide off-gas treatment before being fed to the sulfuric acid plant in step e). The off-gas treatment is preferably an off-gas scrubbing operation to remove particulate matter and residual moisture from the SO 2 gas.

В необязательном варианте осуществления способа по изобретению способ включает дополнительную стадию очистки сульфата кальция, полученного после стадии b), которую проводят перед смешиванием сульфата кальция с добавками и восстановителями на стадии с). На этой дополнительной стадии очистки можно отмыть все редкоземельные металлы, присутствующие в виде примеси, из сульфата кальция.In an optional embodiment of the method according to the invention, the method includes an additional step of purifying the calcium sulfate obtained after step b), which is carried out before mixing the calcium sulfate with additives and reducing agents in step c). In this additional purification step, all rare earth metals present as an impurity can be washed out of the calcium sulfate.

На необязательной дополнительной стадии очистки для удаления редкоземельных элементов из сульфата кальция перед подачей на стадию с) очищенный сульфат кальция, полученный на стадии b), предпочтительно обрабатывают жидкостью, предпочтительно водой или водным раствором, содержащим соль и/или хелатный лиганд. После обработки сульфат кальция отделяют в твердой форме от жидкой фазы полученной таким образом суспензии. Сульфат кальция, дополнительно очищенный и отделенный таким образом, затем подают на стадию с). Жидкая фаза содержит один или несколько редкоземельных элементов в виде растворенных ионов и может быть направлена на дальнейшую переработку для извлечения редкоземельных элементов. Например, эта операция обработки включает превращение труднорастворимых сульфатов редкоземельных элементов в растворимые формы.In an optional additional purification step to remove rare earth elements from calcium sulfate, before being fed to step c), the purified calcium sulfate obtained in step b) is preferably treated with a liquid, preferably water or an aqueous solution containing a salt and/or a chelating ligand. After treatment, the calcium sulfate is separated in solid form from the liquid phase of the suspension thus obtained. The calcium sulfate, further purified and thus separated, is then fed to step c). The liquid phase contains one or more rare earth elements in the form of dissolved ions and can be sent for further processing to recover the rare earth elements. For example, this processing operation includes the conversion of sparingly soluble sulfates of rare earth elements into soluble forms.

Способ изобретения может также служить для удаления радиоактивных элементов и/или тяжелых металлов. Полученный очищенный сульфат кальция после стадии b) при подходящем регулировании условий реакции (соотношение Т/Ж, время реакции, концентрация кислоты и температура) демонстрирует заметное извлечение радиоактивных элементов, например тория и урана. На дополнительной необязательной стадии очистки для извлечения редкоземельных элементов можно дополнительно удалить тяжелые металлы (и другие радиоактивные компоненты), например кадмий и свинец, за счет соответствующего выбора стадии обработки. Таким образом, очищенный сульфат кальция перед подачей на стадию с) может иметь пониженное содержание фосфора и фтора и, возможно, редкоземельных элементов, радиоактивных элементов и/или тяжелых металлов. Очевидно, что пониженное содержание соответствующего элемента относится к сравнению с содержанием соответствующего элемента в сульфате кальция, который подают на стадии а).The method of the invention may also serve to remove radioactive elements and/or heavy metals. The purified calcium sulfate obtained after step b) under suitable adjustment of the reaction conditions (S/W ratio, reaction time, acid concentration and temperature) shows a marked recovery of radioactive elements, eg thorium and uranium. In an additional optional purification step for the recovery of rare earth elements, heavy metals (and other radioactive components), such as cadmium and lead, can be further removed by appropriate selection of the processing step. Thus, the purified calcium sulfate may have a reduced content of phosphorus and fluorine and possibly rare earths, radioactive elements and/or heavy metals before being fed to step c). Obviously, the reduced content of the corresponding element refers to the comparison with the content of the corresponding element in the calcium sulfate, which is served in stage a).

Комплексный подход или интегрированный способ изобретения особенно характеризуется следующими признаками или преимуществами:The complex approach or integrated method of the invention is particularly characterized by the following features or advantages:

- процесс производства цементного клинкера или цемента, с учетом исходного качества фосфогипса, может осуществляться гибко и в сочетании с процессом получения фосфорной кислоты,- the process for the production of cement clinker or cement, taking into account the initial quality of phosphogypsum, can be carried out flexibly and in combination with the process for obtaining phosphoric acid,

- серная кислота, полученная из отходящего газа SO2, может быть введена в общий комплекс и использована, а также получена и, например, возвращена в цикл,- sulfuric acid obtained from the waste gas SO 2 can be introduced into the general complex and used, as well as obtained and, for example, returned to the cycle,

- следующие технологические операции могут быть объединены, например, полностью или частично для производства цементного клинкера/цемента и серной кислоты из сульфата кальция:- the following process steps can be combined, for example, in whole or in part to produce cement clinker/cement and sulfuric acid from calcium sulfate:

○ Химическая и термическая модификация процесса производства фосфорной кислоты для производства фосфогипса определенного качества, подходящего для процесса производства цементного клинкера.○ Chemical and thermal modification of the phosphoric acid production process to produce phosphogypsum of a certain quality suitable for the cement clinker production process.

○ Механическое удаление фосфогипса из действующего процесса производства фосфорной кислоты, например, путем центрифугирования, фильтрации, выпаривания или отстаивания/осаждения шлама сульфата кальция/фосфогипса.○ Mechanical removal of phosphogypsum from the existing phosphoric acid production process, eg by centrifugation, filtration, evaporation or sedimentation/sludge sedimentation of calcium sulfate/phosphogypsum.

○ Химико-термическое и механическое выделение фосфора из фосфогипса, например, путем химической конверсии, перекристаллизации, осаждения, флокуляции.○ Chemical-thermal and mechanical separation of phosphorus from phosphogypsum, eg by chemical conversion, recrystallization, precipitation, flocculation.

○ Химико-термическое и механическое выделение фтора из фосфогипса, например, путем химической конверсии, перекристаллизации, осаждения, флокуляции.○ Chemical-thermal and mechanical separation of fluorine from phosphogypsum, eg by chemical conversion, recrystallization, precipitation, flocculation.

○ Химико-термическое и механическое выделение радиоактивных компонентов из фосфогипса, например, путем химической конверсии с нагревом/охлаждением, перекристаллизацией, осаждением, флокуляцией.○ Chemical-thermal and mechanical separation of radioactive components from phosphogypsum, for example, by chemical conversion with heating/cooling, recrystallization, precipitation, flocculation.

○ Химико-термическое и механическое выделение тяжелых металлов из фосфогипса, например, путем химической конверсии с нагревом/охлаждением, перекристаллизацией, осаждением, флокуляцией.○ Chemical-thermal and mechanical separation of heavy metals from phosphogypsum, for example, by chemical conversion with heating/cooling, recrystallization, precipitation, flocculation.

○ Химико-термическое и механическое выделение редкоземельных элементов из фосфогипса, например, путем химической конверсии с нагревом/охлаждением, перекристаллизацией, осаждением, флокуляцией.○ Chemical-thermal and mechanical extraction of rare earth elements from phosphogypsum, for example, by chemical conversion with heating/cooling, recrystallization, precipitation, flocculation.

○ Химическое и/или термическое и/или механическое обезвоживание фосфогипса, например, путем нагрева/охлаждения, флокуляции и осаждения, фильтрации.○ Chemical and/or thermal and/or mechanical dehydration of phosphogypsum, eg by heating/cooling, flocculation and settling, filtration.

○ Механическая обработка сухого фосфогипса, например, путем измельчения, просеивания.○ Mechanical processing of dry phosphogypsum, eg by grinding, screening.

○ Смешивание фосфогипса с добавками для получения сырьевой муки для достижения специфических и товарных качеств цементного клинкера/цемента.○ Mixing phosphogypsum with raw meal additives to achieve specific and marketable qualities of cement clinker/cement.

○ Термическое и механическое выделение диоксида серы из сырьевой муки в процессе обжига в производстве цементного клинкера.○ Thermal and mechanical separation of sulfur dioxide from raw meal during the roasting process in the production of cement clinker.

○ Термическая и химическая конверсия сырьевой муки в цементный клинкер.○ Thermal and chemical conversion of raw meal into cement clinker.

○ Химическая и механическая конверсия цементного клинкера в цемент товарного качества.○ Chemical and mechanical conversion of cement clinker into commercial grade cement.

○ Сухая и мокрая химическая очистка отходящих газов, содержащих диоксид серы, например, электрофильтрацией, абсорбцией.○ Dry and wet chemical cleaning of off-gases containing sulfur dioxide, eg electrofiltration, absorption.

○ Химическая и термическая модификация процесса получения серной кислоты для включения и использования образующегося диоксида серы в установках для производства серной кислоты.○ Chemical and thermal modification of the sulfuric acid production process to incorporate and use the resulting sulfur dioxide in sulfuric acid plants.

○ Химическая конверсия очищенного отходящего газа, содержащего диоксид серы, в серную кислоту товарного качества, которая может быть повторно использована в процессе производства фосфорной кислоты, например, в одноконтактном или двухконтактном процессе.○ Chemical conversion of the treated off-gas containing sulfur dioxide into commercial grade sulfuric acid, which can be reused in the phosphoric acid production process, for example in a one-way or two-way process.

В зависимости от доступного качества используемого сульфата кальция производственные процессы должны выбираться гибко и согласовываться друг с другом с точки зрения выбора технологических процессов и параметров. Качество сульфата кальция, получаемого в процессе получения фосфорной кислотой, зависит от таких факторов, как используемое фосфатное сырье и условия процесса при разложении фосфатного сырья серной кислотой.Depending on the available quality of the calcium sulphate used, production processes must be chosen flexibly and coordinated with each other in terms of process selection and parameters. The quality of the calcium sulfate produced in the phosphoric acid production process depends on factors such as the phosphate feedstock used and the process conditions in the decomposition of the phosphate feedstock with sulfuric acid.

Степень очистки, особенно в отношении снижения содержания фосфора и/или фтора, сульфата кальция на стадии а) может регулироваться в зависимости от примесей, присутствующих в используемых добавках, и ориентировочных значений для фтора и фосфора, которые должны соблюдаться для цементного клинкера. Ориентировочные значения для фосфора предпочтительно составляют не более 1,0% масс., более предпочтительно не более 0,5% масс. и еще более предпочтительно не более 0,1% масс. Р2О5 и/или ориентировочные значения для фтора предпочтительно не превышают 0,5% масс., более предпочтительно не более 0,25% масс. и еще более предпочтительно не более 0,1% масс. F. Это возможно благодаря комбинированному подходу, поскольку все стадии процесса рассматриваются вместе с учетом их соответствующих требований. Степень очистки может быть установлена посредством регулирования параметров на стадии а), например, соотношения Т/Ж, концентрации кислоты, температуры и времени обработки.The degree of purification, especially with regard to the reduction of phosphorus and/or fluorine, calcium sulfate in step a) can be adjusted depending on the impurities present in the additives used and the indicative values for fluorine and phosphorus that must be observed for cement clinker. Approximate values for phosphorus are preferably not more than 1.0 wt. -%, more preferably not more than 0.5% of the mass. and even more preferably not more than 0.1% of the mass. P 2 O 5 and/or reference values for fluorine preferably do not exceed 0.5% wt., more preferably not more than 0.25% wt. and even more preferably not more than 0.1% of the mass. F. This is possible through a combined approach, as all stages of the process are considered together, taking into account their respective requirements. The degree of purification can be set by adjusting the parameters in step a), eg S/W ratio, acid concentration, temperature and treatment time.

Расход жидкости, особенно расход воды, при производстве фосфорной кислоты изменяется лишь незначительно, если вообще изменяется в интегрированном способе, тем более что расход жидкости, особенно расход воды, для очистки сульфата кальция в процессе на стадии а) может быть связан с расходом жидкости, особенно расходом воды, при производстве фосфорной кислоты. Расход жидкости или расход воды в производстве фосфорной кислоты включает жидкость или воду, подаваемую на производство, и жидкость или воду, сбрасываемую производством. Изменения расхода жидкости, особенно расхода воды, оказывают существенное влияние на эффективность технологических стадий производства фосфорной кислоты.The liquid consumption, especially the water consumption, in the production of phosphoric acid changes only slightly, if at all, in the integrated process, especially since the liquid consumption, especially the water consumption, for the purification of calcium sulfate in the process in step a) can be associated with the liquid consumption, especially water consumption in the production of phosphoric acid. The liquid flow rate or water flow rate in the production of phosphoric acid includes the liquid or water supplied to the production and the liquid or water discharged from the production. Fluid flow rate changes, especially water flow rate, have a significant impact on the efficiency of process steps in the production of phosphoric acid.

Изобретение также относится к установке по производству серной кислоты и цементного клинкера с использованием сульфата кальция, который образуется и отделяется в качестве твердого побочного продукта в производстве фосфорной кислоты при реакции фосфатного сырья с серной кислотой с образованием фосфорной кислоты, причем установка включает следующие устройства:The invention also relates to a plant for the production of sulfuric acid and cement clinker using calcium sulfate, which is formed and separated as a solid by-product in the production of phosphoric acid from the reaction of phosphate raw materials with sulfuric acid to form phosphoric acid, and the plant includes the following devices:

a) установка для проведения реакции с сульфатом кальция, пригодная для обработки сульфата кальция, отделенного от фосфорной кислоты, кислотой с целью получения суспензии, включающей очищенный сульфат кальция,a) a calcium sulfate reaction plant suitable for treating calcium sulfate separated from phosphoric acid with acid to form a slurry comprising purified calcium sulfate,

b) 1-я установка отделения сульфата кальция, пригодная для отделения очищенного сульфата кальция в твердой форме от жидкой фазы полученной суспензии,b) 1st calcium sulphate separation unit suitable for separating the purified calcium sulphate in solid form from the liquid phase of the resulting slurry,

b1) установка для извлечения редкоземельных элементов, подходящая для переведения редкоземельных элементов, присутствующих в сульфате кальция, в раствор,b1) a rare earth recovery unit suitable for bringing the rare earths present in calcium sulfate into solution,

b2) 2-я установка отделения сульфата кальция, подходящая для отделения очищенного сульфата кальция в твердой форме от жидкой фазы, включающей редкоземельные элементы,b2) 2nd calcium sulfate separation unit, suitable for separating purified calcium sulfate in solid form from a liquid phase containing rare earth elements,

c) установка смешивания сырьевой муки, подходящая для смешивания в ней очищенного отделенного сульфата кальция с добавками и восстановителями для получения сырьевой муки для производства цементного клинкера,c) a raw meal mixing plant suitable for mixing purified separated calcium sulphate with additives and reducing agents to obtain raw meal for the production of cement clinker,

d) установка для производства цементного клинкера, например, комбинация установки предварительного нагрева, установки обжига и, по меньшей мере, одной охлаждающей установки, которые подходят для предварительного нагрева, обжига и охлаждения смеси сырьевой муки с целью получения цементного клинкера с образованием диоксида серы в качестве отходящих газов, иd) plant for the production of cement clinker, for example, a combination of a preheater, a calciner and at least one cooling plant, which are suitable for preheating, calcining and cooling a mixture of raw meal in order to produce cement clinker with the formation of sulfur dioxide as exhaust gases, and

e) установка по производству серной кислоты, на которую в качестве сырья для производства серной кислоты подается отходящий газ диоксид серы, образовавшийся на установке по производству цементного клинкера и необязательно очищенный, при этом установка по производству серной кислоты может быть частью завода по производству фосфорной кислоты или внешнего завода по производству серной кислоты и/или для другого использования.e) a sulfuric acid plant, which is supplied as a raw material for the production of sulfuric acid with off-gas sulfur dioxide produced in a cement clinker plant and optionally purified, where the sulfuric acid plant may be part of a phosphoric acid plant, or an external sulfuric acid plant and/or for other uses.

Установка может быть использована для вышеописанного способа изобретения. Для получения подробной информации, относящейся к отдельным устройствам или блокам, делается ссылка на их вышеуказанные детали. Вышеуказанные детали процесса соответственно применимы к установке.The installation can be used for the above method of the invention. For detailed information relating to individual devices or units, reference is made to their above details. The above process details apply accordingly to the installation.

Предпочтительно, чтобы в установке по изобретению установка для отделения сульфата кальция была соединена по текучей среде, например, трубопроводом, с установкой производства фосфорной кислоты, чтобы можно было ввести жидкую фазу, полученную в установке выделения сульфата кальция, в качестве сырья для производства фосфорной кислоты.Preferably, in the plant according to the invention, the calcium sulfate separation plant is fluidly connected, for example, by a pipeline, to the phosphoric acid production plant, so that the liquid phase obtained in the calcium sulfate separation plant can be introduced as a raw material for the production of phosphoric acid.

Предпочтительно, чтобы в установке по изобретению сульфат кальция, отделенный на стадии а), мог подаваться с помощью установки разделения в производстве фосфорной кислоты, которая отделяет фосфорную кислоту от сульфата кальция, или из запаса сульфата кальция от производства фосфорной кислоты.Preferably, in the plant according to the invention, the calcium sulfate separated in step a) can be supplied by a separation plant in the production of phosphoric acid, which separates phosphoric acid from calcium sulfate, or from a stock of calcium sulfate from the production of phosphoric acid.

Изобретение описано ниже с помощью рабочих примеров, которые подробно поясняются фигурами. Рабочие примеры никоим образом не предназначены для ограничения объема заявленного изобретения.The invention is described below with the help of working examples, which are explained in detail by the figures. The working examples are in no way intended to limit the scope of the claimed invention.

Фиг. 1 представляет технологическую схема утилизации сульфата кальция производства фосфорной кислоты с помощью интегрированного комплекса по производству цементного клинкера и серной кислоты.Fig. 1 is a process flow diagram for the utilization of calcium sulfate in the production of phosphoric acid using an integrated complex for the production of cement clinker and sulfuric acid.

Фиг. 2 представляет технологическую схему утилизации сульфата кальция производства фосфорной кислоты с помощью интегрированного комплекса по производству цементного клинкера и серной кислоты по фиг. 1, дополнительно показывающую альтернативные или дополнительные стадии процесса.Fig. 2 is a process flow diagram for the utilization of calcium sulfate in the production of phosphoric acid using an integrated complex for the production of cement clinker and sulfuric acid according to FIG. 1 further showing alternative or additional process steps.

Фиг. 3 представляет технологическую схему извлечения редкоземельных элементов из сульфата кальция, полученного при производстве фосфорной кислоты.Fig. 3 is a process flow diagram for the recovery of rare earth elements from calcium sulfate obtained from the production of phosphoric acid.

На фиг. 1 представлена технологическая схема производства фосфорной кислоты (действующий комплекс) и интегрированный процесс производства цементного клинкера и серной кислоты из сульфата кальция, образующегося при производстве фосфорной кислоты (интегрированный комплекс). Фосфатная руда перерабатывается в перерабатывающей установке 1 для получения фосфатного сырья. Фосфатное сырье взаимодействует в реакционной установке 2 завода по производству фосфорной кислоты с серной кислотой, поступающей с завода по производству серной кислоты, для образования фосфорной кислоты и твердого сульфата кальция в качестве побочного продукта. Сульфат кальция, образующийся при производстве фосфорной кислоты, отделяют от фосфорной кислоты в фильтрационной установке 3 завода по производству фосфорной кислоты и направляют в реакционную установку 5 для получения сульфата кальция. Там сульфат кальция обрабатывают кислотой, так что после обработки получаю, например, 1-12 молярную кислоту, особенно 1-12 молярную серную кислоту. Например, для обработки можно добавить 1-12 молярную серную кислоту. Обработку можно проводить после добавления кислоты, например, при температуре 15-100°С в течение 5-120 мин, предпочтительно при движении полученной суспензии, например, при перемешивании. Это снижает уровень примесей в сульфате кальция, которые отрицательно влияют на последующий процесс производства цементного клинкера и качество цемента, до содержания, необходимого для процесса производства цементного клинкера. В установке 6 отделения сульфата кальция, которая предпочтительно является установкой фильтрации, жидкость и образующиеся твердые вещества отделяются друг от друга. Жидкость, особенно фильтрат, можно использовать в существующем комплексе производства фосфорной и серной кислот. Обработанный сульфат кальция направляют в установку 7 подготовки сырьевой муки перед процессом производства цементного клинкера. Сульфат кальция в ней смешивают с необходимыми добавками для требуемого качества цементного клинкера в соответствующем соотношении. Подготовленную сырьевую муку из цементного клинкера используют для загрузки установки 8 по производству цементного клинкера, предпочтительно с предварительным нагревом сырьевой муки в теплообменнике перед подачей в установку 8 (не показано). В установке 8 по производству цементного клинкера диоксид серы отделяется от сульфата кальция и подается в виде отходящего газа из установки по производству цементного клинкера в установку 9 очистки диоксида серы отходящего газа. Обработанный газообразный диоксид серы может необязательно подаваться на существующую установку 4 по производству серной кислоты. В качестве альтернативы, обработанный газообразный диоксид серы можно необязательно подавать на новый завод по производству серной кислоты (см. позицию 13 на фиг. 2). Кальций, остающийся в установке для производства цементного клинкера, реагирует с добавками, например, с образованием цементного клинкера. Температура обжига для производства цементного клинкера может, например, находиться в диапазоне 1200-1600°С, а время обжига составляет 5-60 минут. Полученный таким образом цементный клинкер охлаждается и может быть далее переработан в цемент.In FIG. 1 shows the process flow diagram for the production of phosphoric acid (operating complex) and the integrated process for the production of cement clinker and sulfuric acid from calcium sulfate formed during the production of phosphoric acid (integrated complex). Phosphate ore is processed in the processing plant 1 to obtain phosphate raw materials. The phosphate feed reacts in reaction unit 2 of the phosphoric acid plant with sulfuric acid coming from the sulfuric acid plant to form phosphoric acid and solid calcium sulfate as a by-product. Calcium sulfate generated during the production of phosphoric acid is separated from phosphoric acid in the filtration unit 3 of the phosphoric acid plant and sent to the reaction unit 5 to produce calcium sulfate. There, calcium sulfate is treated with acid, so that after treatment, for example, 1-12 molar acid, especially 1-12 molar sulfuric acid, is obtained. For example, 1-12 molar sulfuric acid can be added for treatment. The treatment can be carried out after the addition of the acid, for example at a temperature of 15-100° C. for 5-120 minutes, preferably while the resulting suspension is in motion, for example with stirring. This reduces the level of impurities in calcium sulfate, which adversely affect the subsequent cement clinker production process and cement quality, to the level required for the cement clinker production process. In the calcium sulfate separation unit 6, which is preferably a filtration unit, the liquid and the resulting solids are separated from each other. The liquid, especially the filtrate, can be used in an existing phosphoric and sulfuric acid plant. The treated calcium sulfate is sent to the raw meal preparation plant 7 before the cement clinker production process. Calcium sulfate in it is mixed with the necessary additives for the required quality of cement clinker in the appropriate ratio. The prepared cement clinker raw meal is used to charge the cement clinker plant 8, preferably with the raw meal preheated in a heat exchanger before being fed into the plant 8 (not shown). In the cement clinker plant 8, sulfur dioxide is separated from calcium sulfate and supplied as off-gas from the cement clinker plant to the off-gas sulfur dioxide purification plant 9 . The treated gaseous sulfur dioxide may optionally be fed to the existing plant 4 for the production of sulfuric acid. Alternatively, the treated sulfur dioxide gas may optionally be fed to a new sulfuric acid plant (see reference 13 in FIG. 2). The calcium remaining in the cement clinker plant reacts with the additives, for example to form cement clinker. The firing temperature for the production of cement clinker may, for example, be in the range of 1200-1600° C. and the firing time is 5-60 minutes. The cement clinker thus obtained is cooled and can be further processed into cement.

На фиг. 2 представлена технологическая схема утилизации сульфата кальция производства фосфорной кислоты с помощью интегрированного комплекса по производству цементного клинкера и серной кислоты по фиг. 1, дополнительно показывающая альтернативные или дополнительные стадии процесса. Далее следует обсуждение альтернативных или дополнительных стадий процесса; в противном случае делается ссылка на разъяснения, относящиеся к фиг. 1. На фиг. 2 показан альтернативный источник сульфата кальция, используемый на стадии а). Вместо сульфата кальция из установки 3 фильтрации завода по производству фосфорной кислоты можно использовать сульфат кальция из хранилища 10 сульфата кальция, используемого на стадии а), который представляет собой находящийся на хранении сульфат кальция из производства фосфорной кислоты. Кроме того, фиг. 2 представляет необязательную стадию обработки для удаления редкоземельных элементов, которая включает реакционную установку 11 для извлечения редкоземельных металлов из сульфата кальция и установку 12 выделения сульфата кальция для отделения жидкой фазы от очищенного сульфата кальция. На фиг. 2 также показано, что диоксид серы, полученный в результате обработки 9 газа SO2, можно использовать для получения серной кислоты на существующей установке 4 по производству серной кислоты и/или на новом заводе 13 по производству серной кислоты.In FIG. 2 shows a process flow diagram for the utilization of calcium sulfate in the production of phosphoric acid using an integrated complex for the production of cement clinker and sulfuric acid according to FIG. 1 further showing alternative or additional process steps. What follows is a discussion of alternative or additional process steps; otherwise, reference is made to the explanations relating to FIG. 1. In FIG. 2 shows an alternative source of calcium sulfate used in step a). Instead of calcium sulfate from the filtration unit 3 of the phosphoric acid plant, calcium sulfate from the calcium sulfate storage 10 used in step a) can be used, which is the stored calcium sulfate from the phosphoric acid production. In addition, FIG. 2 shows an optional processing step for removing rare earth elements, which includes a reaction unit 11 for extracting rare earth metals from calcium sulfate and a calcium sulfate recovery unit 12 for separating the liquid phase from purified calcium sulfate. In FIG. 2 also shows that the sulfur dioxide obtained from the SO 2 gas treatment 9 can be used to produce sulfuric acid in an existing sulfuric acid plant 4 and/or in a new sulfuric acid plant 13.

Фиг. 3 представляет технологическую схему извлечения редкоземельных элементов из сульфата кальция, полученного при производстве фосфорной кислоты. Сульфат кальция, образующийся при производстве фосфорной кислоты, подают из установки 3 фильтрации в реакционную установку 5 сульфата кальция завода по производству фосфорной кислоты. Там сульфат кальция обрабатывают кислотой. Это снижает уровень примесей в сульфате кальция, отрицательно влияющих на извлечение редкоземельных элементов, а также на последующий процесс получения клинкера и качество цемента. В 1-й установке 6 отделения сульфата кальция, которая предпочтительно представляет установку фильтрации, жидкость и образующиеся твердые вещества отделяются друг от друга. Жидкость, в частности, фильтрат, можно использовать в существующем комплексе по производству сульфата кальция и серной кислоты. В установке 14 извлечения сульфата кальция и редкоземельных элементов очищенный сульфат кальция обрабатывают водой или водным раствором, содержащим соль и/или хелатный лиганд, для перевода редкоземельных элементов в раствор. Во 2-ой установке 15 выделения сульфата кальция раствор, содержащий редкоземельные элементы, отделяют от оставшегося сульфата кальция. Сульфат кальция предпочтительно направляют в процесс изготовления клинкера.Fig. 3 is a process flow diagram for the recovery of rare earth elements from calcium sulfate obtained from the production of phosphoric acid. The calcium sulfate generated during the production of phosphoric acid is fed from the filtration unit 3 to the calcium sulfate reaction unit 5 of the phosphoric acid plant. There, calcium sulfate is treated with acid. This reduces the level of impurities in calcium sulfate, which adversely affect the extraction of rare earth elements, as well as the subsequent clinker production process and cement quality. In the 1st calcium sulfate separation unit 6, which is preferably a filtration unit, the liquid and the resulting solids are separated from each other. The liquid, in particular the filtrate, can be used in an existing complex for the production of calcium sulfate and sulfuric acid. In the calcium sulfate and rare earth recovery unit 14, the purified calcium sulfate is treated with water or an aqueous solution containing a salt and/or a chelating ligand to bring the rare earths into solution. In the 2nd calcium sulfate separation unit 15, the solution containing rare earth elements is separated from the remaining calcium sulfate. The calcium sulfate is preferably sent to the clinker manufacturing process.

ПримерыExamples

Ниже описаны некоторые примеры извлечения редкоземельных элементов и удаления радиоактивных элементов и тяжелых металлов. Содержание редкоземельных элементов, радиоактивных элементов и тяжелых металлов в образцах гипса определяют с помощью ИСП-ОЭС на приборе SPECTRO ARCOS с радиальным обзором плазмы производства SPECTRO Analytical Instruments. Для этого в каждом случае около 0,4 г соответствующего образца гипса подвергают микроволновому разложению при 190°С (время нагревания 8 минут и время выдержки 6 минут) в смеси 10 мл азотной кислоты и 3 мл соляной кислоты, а затем разбавляют водой - в соответствии с ожидаемым содержанием - и анализируют. Результаты анализа сравнивают со стандартной калибровкой с практически идентичной матрицей. Фильтраты - в соответствии с ожидаемым содержанием - разбавляют водой и аналогичным образом оценивают с помощью стандартной калибровки. Содержание редкоземельных элементов в образцах гипса и фильтрата указывается здесь и далее в сумме.Some examples of recovery of rare earth elements and removal of radioactive elements and heavy metals are described below. The content of rare earth elements, radioactive elements and heavy metals in gypsum samples is determined using ICP-OES on a SPECTRO ARCOS device with a radial view of the plasma manufactured by SPECTRO Analytical Instruments. To do this, in each case, about 0.4 g of the appropriate gypsum sample is subjected to microwave decomposition at 190°C (heating time 8 minutes and holding time 6 minutes) in a mixture of 10 ml of nitric acid and 3 ml of hydrochloric acid, and then diluted with water - in accordance with the expected content - and analyze. The results of the analysis are compared with a standard calibration with an almost identical matrix. The filtrates - in accordance with the expected content - are diluted with water and similarly evaluated using a standard calibration. The content of rare earth elements in gypsum and filtrate samples is indicated hereinafter in total.

Пример 1Example 1

На первом стадии 75 г гипса PG А перемешивают с помощью прецизионной стеклянной мешалки со 150 мл (S/L=0,5) 8 молярной серной кислоты при 60° С в течение 20 минут. По истечении времени суспензию быстро фильтруют и дважды промывают 86,3 мл воды при комнатной температуре. Фильтрат вместе с промывной водой (всего 320,9 d) собирают и сохраняют для дальнейших анализов. 1 г обработанного гипса, высушенного при 50°С не менее 24 ч, на 2-ой стадии смешивают с 10 мл (Т/Ж=0,1) 10% раствора NaNO3 и перемешивают при комнатной температуре в течение 18 ч. По завершении отделяют фильтрат со стадии 2. С помощью ИСП-ОЭС образцы гипса и фильтраты анализируют на содержание редкоземельных элементов. Концентрация редкоземельных элементов (в сумме) в исходном гипсе PG А составляет РЗ=430 мг/кг; что соответствует 0,430 мг редкоземельных элементов в 1 г исходного гипса. После 1-й стадии для обработанного гипса определена концентрация РЗЭ=548 мг/кг, что соответствует 0,548 мг редкоземельных элементов в 1 г обработанного гипса. Повышение концентрации в обработанном гипсе объясняется практически полным превращением дигидрата в ангидрит и связанными с этим потерями кристаллизационной воды в обработанном гипсе. В фильтрате (общее количество 320,9 d) после 1-й стадии определена концентрация 0,9 мг/кг, что соответствует 0,004 мг на г гипса. Таким образом, на первом стадии в раствор переходит только 0,9% редкоземельных элементов. На 2-ой стадии в фильтрате найдено общее количество редкоземельных элементов 0,194 мг. Это соответствует выходу 35,5%.In the first stage, 75 g of PG A gypsum are mixed with 150 ml (S/L=0.5) of 8 molar sulfuric acid at 60° C. for 20 minutes using a precision glass stirrer. After the time has elapsed, the suspension is rapidly filtered and washed twice with 86.3 ml of water at room temperature. The filtrate together with the wash water (total 320.9 d) is collected and stored for further analysis. 1 g of treated gypsum, dried at 50°C for at least 24 hours, is mixed in the 2nd stage with 10 ml (S/W=0.1) of 10% NaNO 3 solution and stirred at room temperature for 18 hours. the filtrate from step 2 is separated. Gypsum samples and filtrates are analyzed for rare earth elements using ICP-OES. The concentration of rare earth elements (in total) in the original gypsum PG A is P3=430 mg/kg; which corresponds to 0.430 mg of rare earth elements in 1 g of the original gypsum. After the 1st stage for the treated gypsum, the concentration of rare earth elements was determined = 548 mg/kg, which corresponds to 0.548 mg of rare earth elements in 1 g of treated gypsum. The increase in concentration in the treated gypsum is due to the almost complete conversion of the dihydrate to anhydrite and the associated loss of water of crystallization in the treated gypsum. In the filtrate (total amount 320.9 d) after the 1st stage, the concentration of 0.9 mg/kg was determined, which corresponds to 0.004 mg per g of gypsum. Thus, at the first stage, only 0.9% of rare earth elements enter the solution. At the 2nd stage, the total amount of rare earth elements 0.194 mg was found in the filtrate. This corresponds to a yield of 35.5%.

Пример 2Example 2

Такой же гипс из примера 1, предварительно обработанный в соответствии со стадией 1, обрабатывают на втором стадии в следующем эксперименте. 1 г предварительно обработанного гипса на втором стадии смешивают с 10 мл (S/L=0,1) 10% раствора NH4NO3 и перемешивают при комнатной температуре в течение 64 часов. По завершении отделяют фильтрат стадии 2. На 2-ой стадии в фильтрате найдено общее количество редкоземельных элементов 0,373 мг. Это соответствует выходу 68,1%.The same gypsum from example 1, pre-treated in accordance with stage 1, is processed in the second stage in the following experiment. 1 g of pre-treated gypsum in the second stage is mixed with 10 ml (S/L=0.1) of 10% NH solution4NO3 and stirred at room temperature for 64 hours. Upon completion, the filtrate of stage 2 is separated. At the 2nd stage, the total amount of rare earth elements of 0.373 mg was found in the filtrate. This corresponds to a yield of 68.1%.

Пример 3Example 3

Такой же гипс из примера 1, предварительно обработанный в соответствии со стадией 1, обрабатывают на втором стадии в следующем эксперименте. 1 г предварительно обработанного гипса на 2-ой стадии смешивают с 10 мл (S/L=0,1) 10% раствора NH4NO3 и 0,1 М раствора азотной кислоты и перемешивают при комнатной температуре в течение 64 часов. По завершении отделяют фильтрат со стадии 2. На 2-ой стадии в фильтрате найдено общее количество 0,414 мг редкоземельных элементов. Это соответствует выходу 81,3%.The same gypsum from example 1, pre-treated in accordance with stage 1, is processed in the second stage in the following experiment. 1 g of pretreated gypsum in the 2nd stage is mixed with 10 ml (S/L=0.1) of 10% NH 4 NO 3 solution and 0.1 M nitric acid solution and stirred at room temperature for 64 hours. Upon completion, the filtrate from stage 2 is separated. At the 2nd stage, a total of 0.414 mg of rare earth elements was found in the filtrate. This corresponds to a yield of 81.3%.

Пример 4Example 4

Такой же гипс из примера 1, предварительно обработанный в соответствии со стадией 1, обрабатывают на втором стадии в следующем эксперименте. 1 г предварительно обработанного гипса на 2-ой стадии смешивают с 10 мл (S/L=0,1) 10% раствора Na2EDTA и перемешивают при комнатной температуре в течение 3 часов. По завершении отделяют фильтрат со стадии 2. На 2-ой стадии в фильтрате найдено общее количество редкоземельных элементов 0,135 мг. Это соответствует выходу 24,7%.The same gypsum from example 1, pre-treated in accordance with stage 1, is processed in the second stage in the following experiment. 1 g of pre-treated gypsum in the 2nd stage is mixed with 10 ml (S/L=0.1) of 10% Na 2 EDTA solution and stirred at room temperature for 3 hours. Upon completion, the filtrate from stage 2 is separated. At the 2nd stage, the total amount of rare earth elements of 0.135 mg was found in the filtrate. This corresponds to a yield of 24.7%.

Пример 5Example 5

Для проверки возможности извлечения редкоземельных элементов непосредственно на 2-ой стадии даже без предварительной обработки (1-ая стадия) 1 г гипса PG А смешивают непосредственно с 10 мл (S/L=0,1) 10% NH4NO3. раствора и перемешивают при комнатной температуре в течение 18 часов. По завершении фильтрат отделяют. Всего в фильтрате найдено 0,001 мг редкоземельных элементов. Это соответствует - исходя из гипса PG А - выходу всего 0,1% и показывает, что предварительная обработка в соответствии со стадией 1 абсолютно необходима.To check the possibility of extracting rare earth elements directly in the 2nd stage, even without pre-treatment (1st stage), 1 g of PG A gypsum is mixed directly with 10 ml (S/L=0.1) of 10% NH 4 NO 3 . solution and stirred at room temperature for 18 hours. Upon completion, the filtrate is separated. In total, 0.001 mg of rare earth elements were found in the filtrate. This corresponds - based on gypsum PG A - to a yield of only 0.1% and shows that the pre-treatment according to step 1 is absolutely necessary.

Пример 6Example 6

На первом стадии 75 г гипса PG В перемешивают с помощью прецизионной стеклянной мешалки с 150 мл (S/L=0,5) 8 молярной серной кислоты при 60°С в течение 20 минут. По истечении времени суспензию быстро фильтруют и дважды промывают 86,3 мл воды при комнатной температуре. Фильтрат вместе с промывной водой (всего 346,7 d) собирают и сохраняют для дальнейших анализов. 4 г обработанного гипса, высушенного при 50°С в течение, по меньшей мере, 24 часов, на 2-ой стадии смешивают с 40 мл (S/L=0,1) воды и перемешивают при комнатной температуре в течение 5 часов. По завершении отделяют фильтрат со стадии 2. С помощью ИСП-ОЭС образцы гипса и фильтраты анализируют выход редкоземельных элементов. Концентрация редкоземельных элементов (суммарный параметр) в исходном гипсе PG В составляет РЗ=5,82 г/кг, что соответствует 5,82 мг редкоземельных элементов в 1 г исходного гипса. После 1-ой стадии для обработанного гипса найдена концентрация РЗЭ=6,26 г/кг, что соответствует 6,26 мг редкоземельных элементов в 1 г обработанного гипса. Повышение концентрации в обработанном гипсе объясняется практически полным превращением дигидрата в ангидрит и связанной с этим потерей кристаллизационной воды в обработанном гипсе. В фильтрате (общее количество 346,7 d) после 1-ой стадии определена концентрация 69,9 мг/кг, что соответствует 0,323 мг/г гипса. Таким образом, на первой стадии в раствор переходит только 5,5% редкоземельных элементов. На 2-ой стадии в фильтрате найдено общее количество редкоземельных элементов 2,24 мг. Это соответствует выходу 9%.In the first stage, 75 g of PG B gypsum are mixed with 150 ml (S/L=0.5) of 8 molar sulfuric acid at 60° C. for 20 minutes using a precision glass stirrer. After the time has elapsed, the suspension is rapidly filtered and washed twice with 86.3 ml of water at room temperature. The filtrate together with the wash water (total 346.7 d) is collected and stored for further analysis. 4 g of treated gypsum, dried at 50° C. for at least 24 hours, are mixed with 40 ml (S/L=0.1) of water in the 2nd stage and stirred at room temperature for 5 hours. Upon completion, the filtrate from step 2 is separated. Using ICP-OES, gypsum samples and filtrates are analyzed for the yield of rare earth elements. The concentration of rare earth elements (total parameter) in the original gypsum PG B is РЗ=5.82 g/kg, which corresponds to 5.82 mg of rare earth elements in 1 g of the original gypsum. After the 1st stage for the treated gypsum found the concentration of REE=6.26 g/kg, which corresponds to 6.26 mg of rare earth elements in 1 g of treated gypsum. The increase in concentration in the treated gypsum is due to the almost complete conversion of the dihydrate to anhydrite and the associated loss of water of crystallization in the treated gypsum. In the filtrate (total amount 346.7 d) after the 1st stage, the concentration of 69.9 mg/kg was determined, which corresponds to 0.323 mg/g of gypsum. Thus, at the first stage, only 5.5% of rare earth elements enter the solution. At the 2nd stage, the total amount of rare earth elements of 2.24 mg was found in the filtrate. This corresponds to a yield of 9%.

Пример 7Example 7

Такой же гипс из примера 6, предварительно обработанный в соответствии со стадией 1, обрабатывают на второй стадии в следующем эксперименте. 4 г предварительно обработанного гипса на 2-ой стадии смешивают с 40 мл (S/L=0,1) 10% раствора NaCl и перемешивают при комнатной температуре в течение 5 часов. По завершении отделяют фильтрат со стадии 2. На 2-ой стадии в фильтрате найдено общее количество редкоземельных элементов 4,39 мг. Это соответствует выходу 17,5%.The same gypsum from example 6, pre-treated in accordance with stage 1, is processed in the second stage in the following experiment. 4 g of pre-treated gypsum in the 2nd stage is mixed with 40 ml (S/L=0.1) of 10% NaCl solution and stirred at room temperature for 5 hours. Upon completion, the filtrate from stage 2 is separated. At the 2nd stage, the total amount of rare earth elements of 4.39 mg was found in the filtrate. This corresponds to a yield of 17.5%.

Пример 8Example 8

Такой же гипс из примера 6, предварительно обработанный в соответствии со стадией 1, обрабатывают на втором стадии в следующем эксперименте. 4 г предварительно обработанного гипса на 2-ой стадии смешивают с 40 мл (S/L=0,1) 5% раствора NH4NO3 и перемешивают при комнатной температуре в течение 5 часов. По завершении отделяют фильтрат со стадии 2. На 2-ой стадии в фильтрате найдено общее количество редкоземельных элементов 4,03 мг. Это соответствует выходу 16,1%.The same gypsum from Example 6, pre-treated in accordance with stage 1, is processed in the second stage in the following experiment. 4 g of pre-treated gypsum in the 2nd stage is mixed with 40 ml (S/L=0.1) 5% solution of NH 4 NO 3 and stirred at room temperature for 5 hours. Upon completion, the filtrate from stage 2 is separated. At the 2nd stage, the total amount of rare earth elements of 4.03 mg was found in the filtrate. This corresponds to a yield of 16.1%.

Пример 9Example 9

Такой же гипс из примера 6, предварительно обработанный в соответствии со стадией 1, обрабатывают на втором стадии в следующем эксперименте. 4 г предварительно обработанного гипса на 2-ой стадии смешивают с 20 мл (S/L=0,1) 10% раствора NH4NO3 и перемешивают при комнатной температуре в течение 5 часов. По завершении отделяют фильтрат со стадии 2. На 2-ой стадии в фильтрате найдено общее количество редкоземельных элементов 4,40 мг. Это соответствует выходу 17,6%.The same gypsum from Example 6, pre-treated in accordance with stage 1, is processed in the second stage in the following experiment. 4 g of pre-treated gypsum in the 2nd stage are mixed with 20 ml (S/L=0.1) of 10% NH 4 NO 3 solution and stirred at room temperature for 5 hours. Upon completion, the filtrate from stage 2 is separated. At the 2nd stage, a total amount of rare earth elements of 4.40 mg was found in the filtrate. This corresponds to a yield of 17.6%.

Пример 10Example 10

Такой же гипс из примера 6, предварительно обработанный в соответствии со стадией 1, обрабатывают на 2-ой стадии в следующем эксперименте. 4 г предварительно обработанного гипса на 2-ой стадии смешивают с 20 мл (S/L=0,2) 10% раствора NH4NO3 и перемешивают при комнатной температуре в течение 16 часов. По завершении отделяют фильтрат со стадии 2. На 2-ой стадии в фильтрате найдено общее количество редкоземельных элементов 7,26 мг. Это соответствует выходу 29,0%.The same gypsum from example 6, pre-treated in accordance with stage 1, is processed in the 2nd stage in the following experiment. 4 g of pre-treated gypsum in the 2nd stage is mixed with 20 ml (S/L=0.2) of 10% NH 4 NO 3 solution and stirred at room temperature for 16 hours. Upon completion, the filtrate from stage 2 is separated. At the 2nd stage, the total amount of rare earth elements of 7.26 mg was found in the filtrate. This corresponds to a yield of 29.0%.

Пример 11Example 11

Для определения эффективности в отношении удаления радиоактивных составляющих на 1-ой стадии описанного процесса анализируют предварительно обработанный по примеру 1 гипс PG А после 1-й стадии, исходный гипс PG А и собранный фильтрат после предварительной обработки, на содержание тория и урана. В исходном гипсе PG А найдены концентрации тория и урана соответственно 1,04 мг/кг и 10,0 мг/кг, что с учетом использованных 75 г гипса соответствует общему количеству 0,078 мг и 0,750 мг тория и урана соответственно. После предварительной обработки гипса оба значения были ниже предела установления. В фильтрате (320,9 d) найдена концентрация 0,208 мг/кг и 1,71 мг/кг тория и урана соответственно, что соответствует общему количеству 0,067 мг и 0,549 мг тория и урана соответственно или эффективности 85,8% и 72,8% соответственно.To determine the efficiency in terms of removing radioactive components in the 1st stage of the described process, the PG A gypsum pretreated in example 1 after the 1st stage, the original PG A gypsum and the collected filtrate after pretreatment, are analyzed for the content of thorium and uranium. In the original gypsum PG A, the concentrations of thorium and uranium were found to be 1.04 mg/kg and 10.0 mg/kg, respectively, which, taking into account the used 75 g of gypsum, corresponds to a total amount of 0.078 mg and 0.750 mg of thorium and uranium, respectively. After pre-treatment of the gypsum, both values were below the limit of establishment. In the filtrate (320.9 d), the concentration of 0.208 mg/kg and 1.71 mg/kg of thorium and uranium, respectively, was found, which corresponds to a total amount of 0.067 mg and 0.549 mg of thorium and uranium, respectively, or an efficiency of 85.8% and 72.8% respectively.

Пример 12Example 12

Для определения эффективности удаления тяжелых металлов, таких как Pb, на стадии 2 описанного процесса гипс PG А, предварительно обработанный в соответствии с примером 2 после 1-ой стадии, исходный гипс PG А и фильтрат после 2-ой стадии анализируют на содержание свинца. В исходном гипсе PG А найдена концентрация свинца 6,94 мг/кг. После предварительной обработки гипса содержание свинца составило 7,56 мг/кг, что соответствует 7,56 мкг на г обработанного гипса. Повышение концентрации в обработанном гипсе объясняется практически полным превращением дигидрата в ангидрит и связанной с этим потерей кристаллизационной воды в обработанном гипсе. Следы свинца в фильтрате удалось обнаружить только после 1-го стадии. В фильтрате со 2-ой стадии найдена концентрация свинца 0,71 мг/л, что соответствует общему количеству свинца 7,1 мкг или эффективности 94,2%.To determine the removal efficiency of heavy metals such as Pb in step 2 of the described process, the PG A gypsum pre-treated according to example 2 after the 1st step, the original PG A gypsum and the filtrate after the 2nd step are analyzed for lead. In the original PG A gypsum, a lead concentration of 6.94 mg/kg was found. After pre-treatment of the gypsum, the lead content was 7.56 mg/kg, which corresponds to 7.56 µg per g of treated gypsum. The increase in concentration in the treated gypsum is due to the almost complete conversion of the dihydrate to anhydrite and the associated loss of water of crystallization in the treated gypsum. Traces of lead in the filtrate were found only after the 1st stage. In the filtrate from the 2nd stage, a lead concentration of 0.71 mg/l was found, which corresponds to a total lead of 7.1 µg or an efficiency of 94.2%.

Список номеров позицийPosition number list

1 - Установка переработки фосфатной породы или фосфатной руды1 - Plant for the processing of phosphate rock or phosphate ore

2 - Реакционная установка завода по производству фосфорной кислоты2 - Phosphoric acid plant reaction plant

3 - Установка фильтрации завода по производству фосфорной кислоты3 - Phosphoric Acid Plant Filtration Plant

4 - Установка по производству серной кислоты (действующий)4 - Plant for the production of sulfuric acid (operating)

5 - Установка обработки сульфата кальция5 - Calcium sulfate treatment plant

6 - 1-ая установка отделения сульфата кальция6 - 1st calcium sulfate separation unit

7 - Установка приготовления сырьевой муки7 - Raw meal preparation plant

8 - Установка по производству цементного клинкера8 - Plant for the production of cement clinker

9 - Очистка диоксида серы отходящих газов9 - Purification of sulfur dioxide off-gases

10 - Сульфат кальция со склада (от производства фосфорной кислоты)10 - Calcium sulfate from stock (from phosphoric acid production)

11 - Извлечение редкоземельных элементов из сульфата кальция11 - Extraction of rare earth elements from calcium sulfate

12 - Установка выделения сульфата кальция12 - Calcium sulfate extraction unit

13 - Завод по производству серной кислоты (новый)13 - Sulfuric acid plant (new)

14 - Установка извлечения сульфата кальция/редкоземельных элементов14 - Plant for the extraction of calcium sulfate / rare earth elements

15 - 2-ая установка отделения сульфата кальция.15 - 2nd calcium sulfate separation unit.

Claims (19)

1. Способ производства серной кислоты и цементного клинкера и получения редкоземельных элементов с использованием сульфата кальция, который образуется и который отделяют в качестве твердого побочного продукта при производстве фосфорной кислоты при реакции фосфатного сырья с серной кислотой для формирования фосфорной кислоты, при этом способ включает следующие стадии:1. A method for producing sulfuric acid and cement clinker and producing rare earth elements using calcium sulfate, which is formed and separated as a solid by-product in the production of phosphoric acid, by reacting phosphate raw materials with sulfuric acid to form phosphoric acid, the method including the following steps : a) сульфат кальция, отделенный от фосфорной кислоты, обрабатывают неорганической кислотой для получения суспензии, содержащей очищенный сульфат кальция,a) calcium sulfate separated from phosphoric acid is treated with an inorganic acid to obtain a suspension containing purified calcium sulfate, b) отделяют очищенный сульфат кальция в твердом виде от жидкой фазы полученной суспензии,b) separating the purified calcium sulfate in solid form from the liquid phase of the resulting suspension, b1) очищенный сульфат кальция, полученный на стадии b), обрабатывают водой или водным раствором, содержащим соль и/или хелатный лиганд, для выщелачивания редкоземельных элементов из сульфата кальция,b1) the purified calcium sulfate obtained in step b) is treated with water or an aqueous solution containing a salt and/or a chelating ligand to leach the rare earth elements from the calcium sulfate, b2) дополнительно очищенный сульфат кальция отделяют в твердой форме от жидкой фазы суспензии, полученной на стадии b1), с одним или несколькими редкоземельными элементами, присутствующими в жидкой фазе,b2) the further purified calcium sulfate is separated in solid form from the liquid phase of the suspension obtained in step b1), with one or more rare earth elements present in the liquid phase, c) очищенный сульфат кальция, выделенный на стадии b2), смешивают с добавками, которые представляют собой сырье или соединения, включающие один или несколько оксидов, выбранных из оксидов Si, Al, Fe и необязательно Са, или их прекурсоров, и восстановителями, которые представляют собой углерод, и/или углеводороды, и/или элементарную серу для получения сырьевой муки для производства цементного клинкера, c) purified calcium sulfate isolated in step b2) is mixed with additives, which are raw materials or compounds comprising one or more oxides selected from oxides of Si, Al, Fe and optionally Ca, or their precursors, and reducing agents, which are is carbon and/or hydrocarbons and/or elemental sulfur for the production of raw meal for the production of cement clinker, d) сырьевую муку обжигают для получения цементного клинкера с образованием диоксида серы в виде отходящего газа, иd) the raw meal is calcined to produce cement clinker, producing sulfur dioxide as off-gas, and е) образующийся диоксид серы подают в качестве сырья в производство серной кислоты для получения серной кислоты, при этом полученная серная кислота пригодна для того, чтобы использовать ее в качестве исходного материала в производстве фосфорной кислоты и/или направить ее на другое использование, характеризующийся тем, что массовое соотношение твердого вещества к жидкости (соотношение Т/Ж) для выщелачивания редкоземельных элементов из фосфогипса на стадии b1) составляет 1:1-1:10, причем отделенный очищенный сульфат кальция, полученный на стадии b), содержит, по меньшей мере, 50% масс. ангидрита в расчете на сухой сульфат кальция и причем время реакции для выщелачивания редкоземельных элементов из фосфогипса на стадии b1) составляет 5-68 ч.e) the resulting sulfur dioxide is fed as a raw material to the production of sulfuric acid to obtain sulfuric acid, while the resulting sulfuric acid is suitable for use as a starting material in the production of phosphoric acid and / or direct it to another use, characterized by that the mass ratio of solid to liquid (ratio S/L) for the leaching of rare earth elements from phosphogypsum in step b1) is 1:1-1:10, and the separated purified calcium sulfate obtained in step b) contains at least 50% wt. anhydrite based on dry calcium sulfate and wherein the reaction time for leaching rare earth elements from phosphogypsum in step b1) is 5-68 hours. 2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что сульфат кальция, используемый на стадии а), представляет собой сульфат кальция, полученный в установке разделения при производстве фосфорной кислоты, предпочтительно с использованием твердого сульфата кальция, полученного после первого отделения от фосфорной кислоты, предпочтительно осадка на фильтре сульфата кальция, при производстве фосфорной кислоты непосредственно или после одной или нескольких промывок жидкостью, предпочтительно водой, и/или представляет собой сульфат кальция, накопленный при производстве фосфорной кислоты.2. The method according to claim 1, characterized in that the calcium sulfate used in step a) is calcium sulfate obtained in a separation unit in the production of phosphoric acid, preferably using solid calcium sulfate obtained after the first separation from phosphoric acid, preferably calcium sulfate filter cake, from the production of phosphoric acid directly or after one or more washes with a liquid, preferably water, and/or is calcium sulfate accumulated during the production of phosphoric acid. 3. Способ по п. 1 или 2, характеризующийся тем, что на стадии а) кислоту добавляют в таком количестве, чтобы массовое соотношение твердого вещества к жидкости (соотношение Т/Ж) в суспензии находилось в диапазоне 1/10-1/1, предпочтительно 1/5-1/1, и/или кислота, полученная в результате обработки после стадии а), представляет собой кислоту с молярной концентрацией 1-12 молей, предпочтительно 3-10 молей, более предпочтительно 5-8 молей, и/или в котором кислота выбрана из соляной кислоты, азотной кислоты, сернистой кислоты и/или серной кислоты, и/или в котором обработку на стадии а) проводят при температуре в диапазоне 15-100°С, предпочтительно 30-80°С, более предпочтительно 45-75°С, и/или в котором продолжительность обработки на стадии а) находится в диапазоне 5-120 минут, предпочтительно 15-90 минут, более предпочтительно 20-60 минут.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in step a) the acid is added in such an amount that the mass ratio of solid to liquid (S/L ratio) in the suspension is in the range of 1/10-1/1, preferably 1/5-1/1 and/or the acid obtained from the treatment after step a) is an acid with a molar concentration of 1-12 moles, preferably 3-10 moles, more preferably 5-8 moles, and/or wherein the acid is selected from hydrochloric acid, nitric acid, sulfurous acid and/or sulfuric acid, and/or wherein the treatment in step a) is carried out at a temperature in the range of 15-100°C, preferably 30-80°C, more preferably 45 -75°C, and/or in which the duration of treatment in step a) is in the range of 5-120 minutes, preferably 15-90 minutes, more preferably 20-60 minutes. 4. Способ по любому из пп. 1-3, характеризующийся тем, что Dv(50) гранулометрического состава сульфата кальция, полученного на стадии b), в частности, ангидрита сульфата кальция, находится в диапазоне 0,5-100 мкм, предпочтительно 1-50 мкм, особенно 2-30 мкм.4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the D v (50) of the particle size distribution of calcium sulfate obtained in step b), in particular calcium sulfate anhydrite, is in the range of 0.5-100 µm, preferably 1-50 µm, especially 2- 30 µm. 5 Способ по любому из пп. 1-4, характеризующийся тем, что водный раствор, используемый для выщелачивания редкоземельных элементов из фосфогипса на стадии b1), включает соль и/или хелатный лиганд с концентрацией 1-50% масс., предпочтительно 1-20% масс., особенно предпочтительно 5-10% масс.5 The method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the aqueous solution used for leaching rare earth elements from phosphogypsum in step b1) comprises a salt and/or a chelate ligand at a concentration of 1-50 wt%, preferably 1-20 wt%, particularly preferably 5 -10% wt. 6. Способ по любому из пп. 1-5, характеризующийся тем, что соль, используемая для выщелачивания редкоземельных элементов из фосфогипса на стадии b1), включает хлорид и/или нитрат, и/или хелатный лиганд, используемый на стадии b1), включает ЭДТА и/или цитрат.6. The method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the salt used to leach rare earth elements from phosphogypsum in step b1) includes chloride and/or nitrate and/or chelate ligand used in step b1) includes EDTA and/or citrate. 7. Способ по любому из пп. 1-6, характеризующийся тем, что время выщелачивания редкоземельных элементов из фосфогипса на стадии b1) составляет 5-68 ч, предпочтительно 5-64 ч, предпочтительно при этом реакционную смесь на стадии b1) поддерживают в движении во время реакции, в частности, путем циркуляции, перемешивания или продувки газа.7. The method according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that the leaching time of rare earth elements from phosphogypsum in step b1) is 5-68 hours, preferably 5-64 hours, preferably the reaction mixture in step b1) is kept in motion during the reaction, in particular by circulating, mixing or purging gas. 8. Способ по любому из пп. 1-7, характеризующийся тем, что массовое соотношение твердого вещества к жидкости (соотношение Т/Ж) для выщелачивания редкоземельных элементов из фосфогипса на стадии b1) составляет 1:2-1:5.8. The method according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that the mass ratio of solid to liquid (ratio S/L) for leaching rare earth elements from phosphogypsum in step b1) is 1:2-1:5. 9. Способ по любому из пп. 1-8, характеризующийся тем, что отделение дополнительно очищенного фосфогипса в твердой форме от жидкой фазы, включающей один или несколько редкоземельных элементов, на стадии b2) включает центрифугирование, фильтрацию, осаждение и/или испарение жидкой фазы.9. The method according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that the separation of additionally purified phosphogypsum in solid form from a liquid phase comprising one or more rare earth elements in step b2) includes centrifugation, filtration, precipitation and/or evaporation of the liquid phase. 10. Способ по любому из пп. 1-9, характеризующийся тем, что редкоземельные элементы получают посредством жидкостной экстракции, методов ионного обмена, осаждения в виде гидроксидов, оксалатов, фосфатов и/или карбонатов из раствора, содержащего один или несколько редкоземельных элементов, полученных на стадии b2).10. The method according to any one of paragraphs. 1-9, characterized in that rare earth elements are obtained by liquid extraction, ion exchange methods, precipitation in the form of hydroxides, oxalates, phosphates and/or carbonates from a solution containing one or more rare earth elements obtained in step b2). 11. Способ по любому из пп. 1-10, характеризующийся тем, что цементный клинкер, полученный на стадии d), пригоден для производства цемента.11. The method according to any one of paragraphs. 1-10, characterized in that the cement clinker obtained in step d) is suitable for the production of cement. 12. Способ по любому из пп. 1-11, характеризующийся тем, что степень очистки сульфата кальция на стадии а) определяют с учетом значений фосфора и фтора, которые должны соблюдаться для цементного клинкера, которые предпочтительно составляют не более 1,0% масс., более предпочтительно не более 0,5% масс., еще более предпочтительно не более 0,1% масс. Р2О5 и/или предпочтительно не более 0,5% масс., более предпочтительно не более 0,25% масс., еще более предпочтительно не более 0,1% масс. F.12. The method according to any one of paragraphs. 1-11, characterized in that the degree of purification of calcium sulfate in stage a) is determined taking into account the values of phosphorus and fluorine that must be observed for cement clinker, which are preferably not more than 1.0 wt. -%, more preferably not more than 0.5 % wt., even more preferably not more than 0.1% wt. R 2 O 5 and/or preferably not more than 0.5% wt., more preferably not more than 0.25% wt., even more preferably not more than 0.1% wt. F.
RU2022121228A 2020-01-08 2021-01-05 Integrated method of profitable and industrial utilization of calcium sulfate with obtaining rare earth elements in the production of phosphoric acid RU2800449C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020100249.1 2020-01-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2800449C1 true RU2800449C1 (en) 2023-07-21

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4312842A (en) * 1980-02-12 1982-01-26 Wilson Sr Eddie K Process of manufacture of phosphoric acid with recovery of co-products
CN101597687A (en) * 2008-06-03 2009-12-09 贵州光大能源发展有限公司 The sulfuric acid rare earth that goes out from the phosphogypsum leaching solution crystallization is converted into the method for rare earth chloride
RU2412265C1 (en) * 2009-07-16 2011-02-20 Закрытое Акционерное Общество "Твин Трейдинг Компани" Procedure for extraction of rare earth elements from phospho-gypsum
RU2471011C1 (en) * 2011-11-16 2012-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Уралхим" Extraction method of rare-earth metals from phosphogypsum
RU2630072C2 (en) * 2016-01-29 2017-09-05 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий" Method of providing environmental safety of production waste as phosphogypsum with production of two-component target product
RU2708718C1 (en) * 2019-06-13 2019-12-11 Общество с ограниченной ответственностью "ХАММЕЛЬ" Method of processing phosphogypsum wastes to obtain a concentrate of ree and gypsum plaster

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4312842A (en) * 1980-02-12 1982-01-26 Wilson Sr Eddie K Process of manufacture of phosphoric acid with recovery of co-products
CN101597687A (en) * 2008-06-03 2009-12-09 贵州光大能源发展有限公司 The sulfuric acid rare earth that goes out from the phosphogypsum leaching solution crystallization is converted into the method for rare earth chloride
RU2412265C1 (en) * 2009-07-16 2011-02-20 Закрытое Акционерное Общество "Твин Трейдинг Компани" Procedure for extraction of rare earth elements from phospho-gypsum
RU2471011C1 (en) * 2011-11-16 2012-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Уралхим" Extraction method of rare-earth metals from phosphogypsum
RU2630072C2 (en) * 2016-01-29 2017-09-05 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий" Method of providing environmental safety of production waste as phosphogypsum with production of two-component target product
RU2708718C1 (en) * 2019-06-13 2019-12-11 Общество с ограниченной ответственностью "ХАММЕЛЬ" Method of processing phosphogypsum wastes to obtain a concentrate of ree and gypsum plaster

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5787332A (en) Process for recovering tantalum and/or niobium compounds from composites containing a variety of metal compounds
Masmoudi-Soussi et al. Rare earths recovery by fractional precipitation from a sulfuric leach liquor obtained after phosphogypsum processing
US11912582B2 (en) Systems and methods to recover value-added materials from gypsum
US11845657B2 (en) Integrated method for producing sulphur dioxide quality suitable for a sulphuric acid process from calcium sulphate/phosphogypsum from phosphoric acid production
CN103534367A (en) Processes for recovering rare earth elements from aluminum-bearing materials
EP4087816B1 (en) Integrated method for producing a building material from phosphogypsum
CN114981208B (en) Integrated process for commercial and industrial utilization of calcium sulfate while obtaining rare earth elements from phosphoric acid production
CN116219203B (en) Method for recovering lithium rubidium cesium from lepidolite ore
RU2800449C1 (en) Integrated method of profitable and industrial utilization of calcium sulfate with obtaining rare earth elements in the production of phosphoric acid
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
RU2800415C1 (en) Integrated method for producing sulphur dioxide suitable in quality for use in the process of sulphuric acid production from calcium sulphate/phosphogypsum produced in the process of phosphoric acid production
DE102020100238A1 (en) Integrated process for the commercial and industrial utilization of calcium sulfate from phosphoric acid production
US20230373789A1 (en) Method for producing phosphoric acid and calcium sulphate quality suitable for a clinker process for the commercial and industrial utilization of calcium sulphate
US10988387B2 (en) Releasing impurities from a calcium-based mineral
EA049493B1 (en) PURIFICATION OF MnSO4 SOLUTIONS
Baudet A documentary study on alumina extraction processes
Gould Alumina from Low-Grade Bauxite.
Bengtson A Technological Comparison of Six Processes for the Production of Reduction-Grade Alumina from Non-Bauxitic Raw Materials
CZ73597A3 (en) Method of processing alumina alum
MXNL04000042A (en) Phosphoric rocks concentration.