The object of the study is iron(II) sulfate heptahydrate – the main solid waste product of titanium dioxide sulfate production, the accumulation of which poses a significant environmental threat. The problematic stage of its processing is the technological stage of dehydration in a fluidized bed to a monohydrate form, for which it is important to select an acceptable hydrodynamic regime and drying regime. Experimental studies included microscopic, sieve, pycnometric and titrimetric methods of analysis. The average equivalent particle diameter was found to be 0.50 mm, with a shape factor of 0.75. The bulk density of the material is 911 kg/m3, and the true density is 1888 kg/m3. The free moisture content was found to be 2.2%, and the crystallisation moisture content was 38.7%, which corresponds to the heptahydrate form of FeSO4 · 7H2O. Chemical analysis showed that the mass fraction of FeSO4 in the samples ranges from 48.8% to 51.7%, and the Fe2+ content is 18%. Free sulphuric acid is present in an amount of 0.3–1.3%. Granulometric analysis revealed significant polydispersity of the material, in particular the presence of agglomerates and fine fractions in samples No. 1–3 of the closed storage composition of iron(II) sulfate heptahydrate. For sample No. 4, which was characterised by the most uniform particle distribution, the minimum fluidization velocity of the largest particle fraction (0.7 m/s) and the fluidization velocity (0.97 m/s) for the equivalent particle diameter of the material were calculated. It was found that particles with a diameter of less than 0.207 mm will be carried out of the boiling layer, which requires additional measures to reduce material losses. The heat transfer coefficient for particles of intermediate fractions (0.315–1.6 mm) is 77.79–349.17 W/(m2 · K), which ensures efficient heat exchange during the drying process. Based on the data obtained, the choice of a horizontal sectioned fluidized bed apparatus is justified. The proposed design provides for the division of the process into independent zones with individual control and regulation of the drying agent parameters (temperature and flow rate). This makes it possible to obtain a stable hydrodynamic regime for polydisperse materials and reduce the influence of mixing on the driving force of the process. The results obtained allow predicting the behaviour of the material in the fluidized bed apparatus and calculating the fluidization and drying regimes.

Об’єктом дослідження є залізо(II) сульфат гептагідрат – основний твердий відхід сульфатного виробництва діоксиду титану, накопичення якого становить значну екологічну загрозу. Проблемним місцем його переробки є технологічна стадія дегідратації в киплячому шару до моногідратної форми, для якої важливим є вибір прийнятного гідродинамічного режиму та режиму сушіння. Експериментальні дослідження включали мікроскопічний, ситовий, пікнометричний та титрометричний методи аналізу. Встановлено середній еквівалентний діаметр частинок – 0,50 мм, коефіцієнт форми – 0,75. Насипна густина матеріалу складає 911 кг/м³, істинна густина – 1888 кг/м³. Вміст вільної вологи виявлено на рівні 2,2%, кристалізаційної вологи – 38,7%, що відповідає гептагідратній формі FeSO4 · 7H2O. Хімічний аналіз показав, що масова частка FeSO4 у зразках коливається від 48,8% до 51,7%, а вміст Fe2+ складає 18%. Вільна сірчана кислота присутня в кількості 0,3–1,3%. Гранулометричний аналіз виявив значну полідисперсність матеріалу, зокрема наявність агломератів та дрібних фракцій зразків № 1–3 закритого складу зберігання залізо(II) сульфат гептагідрату. Для зразка № 4, який мав характеристики найбільш рівномірного за розподілом частинок, розраховано критичну швидкість початку зважування найбільшої за розміром частинок фракції (0,7 м/с) та швидкість витання (0,97 м/с) для еквівалентного діаметру частинок матеріалу. Встановлено, що частинки діаметром менш як 0,207 мм будуть виноситись із киплячого шару, що потребує додаткових заходів для зменшення втрат матеріалу. Коефіцієнт тепловіддачі для частинок проміжних фракцій (0,315–1,6 мм) становить 77,79–349,17 Вт/(м² · К), що забезпечує ефективний теплообмін у процесі сушіння. На основі отриманих даних обґрунтовано вибір горизонтального секціонованого апарату киплячого шару. Запропонована конструкція передбачає поділ процесу на незалежні зони з індивідуальним контролем та регулюванням параметрів сушильного агента (температури та витрати). Завдяки цьому забезпечується можливість отримання стабільного гідродинамічного режиму для полідисперсних матеріалів та зниження впливу перемішування на рушійну силу процесу. Отримані результати дозволяють прогнозувати поведінку матеріалу в апараті киплячого шару, розраховувати режими зважування та сушіння.