Способ получения фосфорной кислоты

 

Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты из карбонатсодержащего сырья и может быть использовано в производстве минеральных удобрений. Способ включает обработку карбонатсодержащих фосфоритов в две стадии оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием пульпы , кристаллизацию осадка сульфата кальция, отделение продукта от осадка фильтрацией, его промывку и возврат промывных вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты , содержащей сульфат-ион. С целью повышения производительности фильтрации и исключения пенообразования при переработке сырья с массовым соотношением СО : P,,0j равным 1 : : (2-8), сырье разделяют на фракции -0,25 + 0,16; - 0,17 + 0,04 и -0,04+ + 0,001 мм, на первой стадии фракцию- 0,04 + 0,001 мм обрабатывают оборотной фосфорной кислотой, взятой в количестве , обеспечивающем поддержание в жидкой фазе пульпы концентрации сульфат-иона в пересчете на SO,,равной 0,1 - 1,0%, на второй стадии в образовавшуюся на первой стадии пульпу вводят остальные фракции сырья и все количество серной кислоты и процесс ведут при соотношении времени обработки сырья на первой и второй стадиях 1 : (10-20). Причем процесс ведут при массовом соотношении фракции - 0,25 + 0,16 к фракции - 0,04 + 0,001 мм, равном (3-9) : 1. Производительность фильтрации составляет - 1000 кг/м-ч. Кратность пены на 1-й стадии до 0,1 з.п. ф-лы,5 табл. i О)

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3 (51) С O 1 В 2 5 / 2 2

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .АВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3811867/23-26 (22) 15 ° 11.84 (46) 23, 12.86. Ьюл. ¹ . 7 (72) П.В.Классен, Л.И.Самигуллина, А.А.Новиков, А.b.Õàðèòîíoâ, 3.В.Хлебодарова, JI.È.Øëûêoâà, В.А.Зыков, В.Н.Шумейко и b.È.Øóá (53) 661.63ч.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 569533, кл. С 01 В 25/22, 19?5, Патент франции № 2468548, кл. С 01 В 25/223, опублик. 1975. (54) СПОСОЬ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСфОРНОИ КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты из карбонатсодержащего сырья и может быть использовано в производстве минеральных удобрений. Способ включает обработку карбонатсодержащих фосфоритов в две стадии оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием пульпы, кристаллизацию осадка сульфата кальция, отделение продукта от осадка фильтрацией, его промывку и возврат промывных вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты, содержащей сульфат-ион. С целью повышения производительности фильтрации и исключения пенообразования при переработке сырья с массовым соотношением СО : Р О равным 1

%т (2-8), сырье разделяют на фракции

-0,25 + 0,16; — 0,17 + 0,04 и -0,04+

+ 0,001 мм, на первой стадии фракцию0,04 + 0,001 мм обрабатывают оборотной фосфорнои кислотой, взятой в количестве, обеспечивающем поддержание в жидкой фазе пульпы концентрации сульфат-иона в пересчете на SO,ðàBной 0 1 — 1,OX на второй стадии в образовавшуюся на первой стадии пульпу вводят остальные фракции сырья и все количество серной кислоты и процесс ведут при соотношении времени обработки сырья на первой и второй стадиях 1 : (10-20). Причем процесс ведут при массовом соотношении фракции — 0,25 + 0,16 к фракции — 0,04 +

0,001 мм, равном (3 — 9) : 1. Производительность фильтрации составляет

1000 кг/и ч. Кратность пены на

1-й стадии до 0,1 з.п. ф-лы,5 табл.

1278298

Изобретение относится к способам получения фосфорной кислоты из карбонатсодержащего сырья и может быть использовано в производстве минеральных удобрении.

Целью изобретения является повышение производительности фильтрации и

Исключение пенооЬразования при переработке сырья с массовым соотношением СО : Р Од = 1 : (2-8).

Пример 1. 1 т фосмуки, садер жащей мас.Х: Р О 24,5; СаО 42,0;

Ng0 3,5; СОг 3,0 (массовое соотноше ние СО : Р 0 . = 1 : 8), делят на фракции и получают ЗОХ фракции 0,25

+ О, 16;60X — О, 16 + 0,04 и 1ОХ 0,04 +

+0,001 мм ° (ìàññîâîå соотношение грубой и тонкой фракций 3:1).

Химический состав фракций приведен в табл. 1.

Из данных таЬл. 1 видно чтс тонкая фракция сырья оЬеднена по фосфору и обогащена примесями, в частности СО что определяет подачу тонкой фракции на первую стадию, где при низком содержании свободной серной кислоты в реагенте разложение происходит без интенсивного вспенивания.

100 кг тонкой фракции на первой стадии обрабатывают всем количеством оборотной фосфорной кислоты (3740 кг, 16 — 17X Рг0 и 1,6Х 80.,) в течение 36 мин при 50ОС с образованием пульпы дикальцийфосфата в фосфорной кислоте, содержание сульфатиона в жидкой фазе пульпы 0,1Х. Образовавшуюся пульпу направляют на вторую стадию, куда вводят ос.тавшиеся фракции сырья (900 кг) и 798 кг

93Х-й серной кислоты. Обработку ведут 5 ч 24 мин. Соотношение времени обработки на первой и второй стадиях

1:9. Концентрация сульфат-ионов (S03 в жидкой фазе пульпы 1 5 3,0Х. Пуль.па поступает на фильтрацию, где полу чают 1090 кг фосфорной кислоты концентрацией 22Х Рг0 . Фосфогипс промывают на фильтре противотоком три раза промежуточными фильтратами. На последнюю промывку подают 1140 кг горячей воды. Отбросный фосфогипс в количестве 1970 кг, содержащий 40Х общей влаги, складируют. Удельный

2 съем фосфогипса 800 кг/м.ч. Выход

Р Oр в кислоту 98,5Х.

lIo известному способу сырье (2931Х Pz0 ) разлагают в две-три ста"дии, причем на первую стадию подают сырье с размером частиц 0,4 мм, а на вторую (третью) стадию подают 3-50Х от общего количества сырья с размером частиц 0,6 мм. Серную кислоту

5 подают на все стадии процесса. Выход

Р 0 в кислоту достигает 97,8Х, а производительность фильтрации фосфогипса 750 кг/м ч.

В табл. 2 отражено влияние массо1О вого соотношения C() /РгО в сырье на показатели процесса (при отношении фракций 1:5).

Из данных табл, 2 следует, что при соотношении СО /Р О более 1:2 15

z г 5

+ увеличивается пенообразование на вто2 рой стадии и уменьшаются (200 кг/м.ч) удельные съемы фосфогипса из-за того, что высокое содержание СО связано с другими вредными примесями в особенности М80 а также с увеличением общего количества фосфогипса.

При соотношении СОг/P О менее 1:8 пенообразование отсутствует при вы25 соком удельном съеме фосфогипса noi этому не возникает необходимости проводить процесс в две стадии и достаточно использовать традиционную технологию.

В предлагаемом интервале соотношение СОг /Рг0> разложение на второй стадии протекает без пенообразования, в результате чего создаются благоприятные условия для кристаллизации фосфогипса и увеличения габитуса его

35 кристаллов. На первую стадию подают часть сырья и весь раствор разбавления, т.е, разложение ведут при пониженных концентрациях Р205 и S03i что в свою очередь обеспечивает обра-.

4О зование крупнокристаллического осадка.

При соотношении СО : P О> более

) t:2 возрастает расход серной кислоты на получение фосфорной кислоты и уве45 личивается количество фосфогипса

Нереализуемого отхода от производства фосфорной кислоты, В табл. 3 представлено влияние содержания сульфат-иона в жидкой фа5О эе пульпы на первой стадии на показатели процесса (для соотношения фракций 1:3-9 соотношение СОг/Рг0 I:2-8).

Из данных табл. 3 следует, что при концентрации свободной SO> в жидкой

55 фазе пульпы менее 0,1Х ненообразование незначительно, однако появляется вероятность выпадения в осадок дикальцийфосфата и в связи с этим ухудшают3 12 ся фильтрующие свойства фосфогипса.

При содержании S() более 1 ОХ при хороших удельных съемах фосфогипса происходит интенсивное вспенивание, что снижает производительность процесса.

Влияние соотношения времени обработки на первой и второй стадиях на показатели процесса (для соотношения фракций 1:3-9 и соотношения СО /

/Р О 1:2-8) представлено в табл. 4.

Из данных табл. 4 следует, что при соотношении более 1:10 пенообразование незначительно, однако степень разложения крупных фракций уменьшается и возрастают потери Р О с одновременным снижением удельных съемов фосфогипса. При соотношении менее 1:20 высокий удельный съем фосфогипса далее не увеличивается, однако велико пенообразование из-за небольшого времени пребывания в первом реакторе.

Пример 2. 1 т мытого концентрата, содержащего мас.Х: Р О

17,5; СаО 27,0;Р О., 3,0;СО 3,5 (массовое соотношение СО : Р О =1:5),делят на фракции и получают 50Х фракций -0,25 + 0,16, 42,5Х -0,16+0,04 и 7,5 -0,04 + 0,001 мм (массовое соотношение грубой и тонкой фракций

6,7:1). На первой стадии 75 кг тонкой фракции (менее 0,04 мм) обрабатывают 2470 кг оборотной фосфорной кислоты (14 15Х PzOg и 1 7Х SO ) в течение 24 мин при 60 С с образованием пульпы дикальцийфосфата в фосфорной кислоте, при -этом содержание сульфат-иона в жидкой части пульпы 0,5Х. .Образовавшуюся пульпу направляют на вторую стадию, куда вводят оставшие.ся фракции сырья и 508 кг 93Х-ной серной кислоты. Обработку ведут

5 ч 36 мин. Соотношение времени обработки на первой и второй стадия i:

:14. Пульпа поступает на фильтрацию, где 1040 кг фосфорной кислоты концентрацией 16Х P 0 . Фосфогипс промывают на фильтре противотоком три раза промежуточными фильтратами, На последнюю промывку подают 1430 кг горячей воды. Отбросный фосфогипс в количестве 1930 кг, содержащий 40Х общей влаги, складируют. Удельный

78298

20

55 съем фосфогипса 900 кг/м ч. Выход

Р О в кислоту 98,5Х.

В табл. 5 показано влияние соотношения тонкой (-0,04 + 0,001 мм) и грубой (20,25 + О, 16 MM) фракций на показатели процесса (для соотношения CO . Р,Π—— 1:4,8) .

Из данных табл. 5 следует, что при соотношении крупнодисперсных фракций к тонкодисперсным менее 3:1 появляется пенообразование на второй стадии и снижаются удельные съемы фосфогипса, при соотношении крупнодисперсных фракций к тонкодисперсным более 10:1 ухудшается разложение сырья и увеличиваются потери

P О

Формула изобретения

1. Способ получения фосфорной кислоты из карбонатсодержащих фосфоритов, включающий обработку последних в две стадии оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием пульпы, кристаллизацию осадка сульфата кальция, отделение продукта от осадка фильтрацией, его промывку и возврат промывных вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты, содержащей сульфат-ион, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности фильтрации и исключения пенообразования при переработке сырья с массовым соотношением СО : P О = 1: (2-8), его разделяют на фракции -0,25 +

+О, 16; -0, 17+0, 04 и -О, 04+0, 001 мм,на первой стадии фракцию -0,04+0,001 мм обрабатывают оборотной фосфорной кислотой в количестве, обеспечивающем поддержание в жидкой фазе пульпы концентрации сульфат-иона в пересчете на SO> равной 0,1†- 1,ОХ, на второй стадии в образовавшуюся на первой стадии пульпу вводят остальные фракции сырья и все количество серной кислоты и процесс ведут при соотношении времени обработки сырья на первой и второй стадиях 1:(10-20).

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что процесс ведут при массовом соотношении фракции — 0,25 +0,16 к фракции -0,04+0,001мм, равном (3-9):1.

1278298

Таблица 1

Содержание компонентов, мас.7., в фракции, мм

Компоненты

-О, 25 + О, 16 -О, 16 + 0,04 -0,04 + 0,001

26,0-?8,0

22,5-23,0

2,0-2 5

6,7-7,6

СО

1, 3-1,8

И80

2,5-2,7

Таблица2

Соотношение Удельный съем Кратность пены

СО /Р О фосфогипса, на первой

2 кг/м.ч стадии

Расход серной кислоты, т/т P 0

5,5

200

4,5

400

1:2

3,4

500

0,5

1:3

1:4

600

0,3

3,3

1:5

3,2

800, 0,2

1:6

900

0,1

1000

0,1

1:7

1000

1:8

3,1

1000

3,0

1:10

Пенообразование отсутствует

Отношение высоты пены к высоте реакционной массы, 1

Таблица3

Кратность пены

0,1

450

0,1

800

800

0,2

0,1

0,2

800

Содержание свободной

S0 в жидкой фазе на первой стадии, Х

25,0-26,0

2,5-3 5

1,3-1,9

Удельный съем фосфогипса, кг/м .ч

1278298

Продолжение табл.3

0,60,3

900

0,4

0,8

900

1,0

0,5

1000

1,2

1000

1,0

Таблица 4

Выход P 0

Е

Соотношение време- Кратность Удельный съем ни обработки на пены фосфогипса, 1 и 2 стадиях кг/м ч

1:8

400

0,1

500

97,5

0,1

1:9

700

0,1

1:10

900

98,2

0,2

1:15

98,5

0,4

1000

1:20

1000

98,5

0,9

1:25

Таблица5

400

97

500

1:2

700

0 5

1:3

1:5

800

0,4

98,5

900

1:7

0,3

0,1

1000

1:9

0,1

1:10

1000

ВНИИПИ Заказ 6802/20 Тираж 450

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Соотношение Кратность фракций пены на второй стадии

Удельный съем Выход Р 0 в фосфогипса, кислоту, 7 кг СаО 2Н О/м.час