Способ получения фосфорной кислоты

 

Изобретение относится к производству экстракционной фосфорной кислоты (ФК) сернокислотным разложением фосфатного сырья и может быть использовано в производстве минеральных удобрений. Целью изобретения является повышение выхода фосфорной кислоты и производительности фильтрации осадка сульфата кальция. Фосфорную кислоту получают обработкой смеси фосфатного сырья и шлама от нейтрализации сточных вод производства минеральных удобрений оборотной фосфорной и серной кислотами с последующим отделением продукта от осадка сульфат кальция фильтрацией и его промывкой. Причем шлам предварительно смешивают с оборотной фосфорной и серной кислотами при начальном соотношении твердого и жидкого, равном 1:5, и начальной концентрации серной кислоты в жидкой фазе пульпы 2-7% и образовавшуюся пульпу вводят на стадию обработки сырья. Целесообразно использовать шлам следующего состава, мас.%: пентаксид фосфора 10-15, триоксид серы 4-16, оксид кальция 32-52, фтор 5-20, диоксид кремния 4-18, вода - остальное до 100% при его расходе 2-10% в пересчете на сухой от массы смеси его с фосфатным сырьем. Указанные отличия позволяют повысить выход фосфорной кислоты до 96,84- 98,05% и производительность фильтрации осадка до 1027-1441 кг/м2, ч. 2 табл. 2 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 01 В 25/225

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4410490/26 (22) 18.04.88 (46) 23.05.91. Бюл. М 19 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской Социалистической революции и Ровенское производственное объединение "Азот" (72) И.М. Астрелин, Н.М. Толстопалова, В;8. Буксеев, И.К. Дегтярев, Л.С. Степанюк, Г.А. Саенко; А.Е. Офутин, Е.В. Шебистая, Н.И. Воробьев и О.Б. Дормешкин (53) 661.634.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР hh 1323532, кл, С.01 В 25/225, 1984. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ

КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к производству экстракционной фосфорной кислоты (ФК) сернокислотным разложением фосфатного сырья и может быть использовано в производстве минеральных удобрений. Целью изобретения является повышение выхода фосфорной кислоты и производительности фильтрации осадка сульфата кальция. ФосИзобретение относится к производству экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) сернокислотным разложением фосфатного сырья и может быть использовано в произ-водстве минеральных удобрений.

Целью изобретения является повышение выхода фосфорной кислоты и производительности фильтрации осадка сульфата кальция.

Пример 1. В лабораторный смеситель емкостью 500 мл вводят 10,9 мл 93 -ной

HzSO4 и 228,2 мл 177ь-ной (по Р20в) оборотной фосфорной кислоты. Затем при непре„„SU, „1650576 А1 форную кислоту получают обработкой смеси фосфатного сырья и шлама от нейтрализации сточных вод производства минеральных удобрений оборотной фосфорной и серной кислотами с последующим отделением продукта от осадка сульфата кальция фильтрацией и его промывкой. Причем шлам предварительно смешивают с оборотной фосфорной и серной кислотами

flpN начальном соотношении твердого и жидкого; равном 1:5, и начальной концентрации серной кислоты в жидкой фазе пульпы 2-7ф, и образовавшуюся пульпу вводят на стадию обработки сырья, Целесообразно использовать шлам следующего состава, мас. $: пентаксид фосфора 10-15, триоксид серы 4-16, оксид кальция 32-52, фтор 5-20, диоксид кремния 4-18, вода — остальное до.

100 при его расходе 2-10 в пересчете на сухой от массы смеси его с фосфатным сырьем. Указанные отличия позволяют повысить выход фосфорной кислоты до 96,8498,057 и производительность фильтрации осадка до 1027-1441 кг/мм2. ч. 2 табл. 2 з.п. ф-лы. рывном перемешивании в смеситель вводят

105,8 г шлама станции нейтрализации сточных вод следующего состава, мас.ф,: РгОБ

9,45, СаО 26,62, F 7,26, S10z 8,75, С02 0,65, Н О 37,4. При этом массовое отношение Т:Ж в пульпе составляет 1:5, концентрация серной кислоты — 5 и 2ф> шлама (в пересчете на сухой) при получении дигидратной экстракционной фосфорной кислоты. Пульпу при

298-303 К выдерживают в смесителе при интенсивном перемешивании 1-1,5 ч, à 3атем часть ее в количестве 16 мл вводят в лабораторный экстракт емкостью 2000 мл, 1650576

15 куда одновременно подают 196 r апатитовОго концентрата, 103,3 мл 93%-ной НзР04 и

835 мл раствора разбавления в аиде 17Я,ной (по Р205) фосфсрноЙ кислОты (ВВОдится для создания в экстракторе соотношения

Т:Ж=1,3 с учетом 15,7 мл оборотной фосфорной кислоты, вносимой со шламовой пульnoA). Массовое соотношение апатит:шлам (в пересчете на сухой) в экстракторе равно

98 2 (2)(, шлама от массы смеси его с фосфатным сырьем).

Разложение смеси проводят при

75+2 С в течение 4 ч, Образовавшуюся пульпу разделяют на воронке Бюхнера(фильтровальная перегородка — промышленная фильтроткань арт. 217) при остаточном давлении под фильтром 72 кПа, осадок промывают на фильтре. Промывные воды в качестве оборотной фосфорной кислоты направляют на обработку шлама и его смеси с сырьем.

Получают фосфорную кислоту, содержащую 27,36 мас. $ Pg05. Выход фосфорной кислоты по Pz05 о анализируемом процессе

96,78, а с учетом однократного рецикла

Образующегося в производстве фосфорной кислоты шлама (20 — 100 кг в пересчете на сухой на 1 т апатитового концентрата, т.е. примерно 2 — 12;4 От массы фосфат;:Ого сырья) с повторной обработкой недоразложенного ранее его фосфатного компонента выход 98,80ф>. Степень выделения фтора в газовую фазу составила на стадии п риге, веления шламовой суспензии 6,90 g, и нэ ст:дии разложения смеси фосфатного сырья и шлама 40,99ф . Производительность «льтрации по сухому осадку 1027,46 кг/м ° ч по

Э Ф К 5,70 т/м ч„коэффициент фил ь грации кислоты 0,040 10 м/с, коэффициент отмывки осадка 99,937ь, коэффициент промывки

0,133 10 ч/с. Влажность осадка фосфогипса 41,07)ь.

По известному способу фосфорную кислоту получая г обработкой смеси шлама станции и мтрализации сточных вод производства минеральных удобрений и фосфатного сырья оборотной фосфатной и серной кислотами, отделением продукта от осадка сульфата кальция фильтрацией, промывкой осадка и направлением промывных вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты. Шлам используют в виде порошка или гранул при расходе 2-10$ от массы фоссырья. Состав шлама, мас. f: пентаксид фосфора 10-25, трехоксид серы 4,17-16,7, оксид кальция 35-50, фтор 5-20, диоксид кремния 4-18, вода — остальное до 100;ь.

Способ позволяет повысить выход фосфорной кислоты до 95,2-97,3 и производительность фильтрации осадка до 11251350 кгlм, ч, В табл. 1 приведены данные о влиянии концентрации серной кислоты и расхода шлама на показатели процесса, Иэ данных табл. 1 следует„что при концентрации серной кислоты в шламовой пульпе менее 2 показатели процесса ниже или аналогичны известному способу. При концентрациях более 7 )(показатели процесса также снижаются и, кроме того, повышается температура пульпы, что приводит к повышенному выделению фтора.

При расходе шлама более 10 показатели процесса ухудшаются вследствие. образования на зернах фосфата устойчивости пленки аморфной кремнекислоты как вводимой со шламом, так и образующейся при гидролизе гексафторсиликат-иона, Пленка тормозит диффузионное разложение сырья и замедляет формирование кристаллов дигидрата сульфата кальция, При Обработке шлама серной кислотой, которая реагирует прежде всего с легкорастворимьми компонентами, образуется и выкристаллизовывается осадок дигидрата сульфата кальция, который является затравкой для основной стадии разложения сырья.

В табл. 2 приведены показатели процесса в зависимости от массового соотношения

Г;Ж в пульпе шлама.

Из данных табл. 2 следует, что с повышением соотношения T:Æ возрастает вязкость пульпы, что затрудняет кристаллизацию затравки. В результатеснижа1отся показатели процесса. В более разбавленной пульпе содержание сульфата кальция в жидкой фазе пульпы ниже предела его растворимости. Поэтому он не выделяется в осадок, т.е. затравка не образуется, что также снижает показатели процесса. В присутствии затравки образующиеся кристаллы дигидрата сульфата кальция являются крупными — в 1,5-1,9 раза большем, чем в отсуствии шлама.

Добавка шлама позволяет также снизить расход серной кислоты (с 2,47 до 2,33 т моногидрата на 1 т Pz05) и повысить скорость процесса (4-5 вместо 6-7 ч).

Это объясняется гидролизом присутствующего в шламе и образующегося в реакционной среде гексафторсиликата кальция.

При этом образуется активная гексафторкремниевая кислота, при взаимодействии которой со фторапатитом получается фосфорная кислота и гексафторсиликэт кальция, Последний гидролизуется.

Формула изобретения

1. Способ получения фосфорной кислоты., включающий обработку смеси фосфат1650576

Зависимость показателей процесса от условий приготовлеия пульпы шла а (массовое отношечие Т:Ж = 1:5) Расход шлама, к смеси шлама и фосфатного сырья

Концентрация серной кислоты в пульпе шлама, Ф

Показатели г1роцесса

l Производительность фильтрации, по сухому осадку, кг/& v об

96,31

96,90

96,85

97,27

97,22

96,84

5

8

97

96,21

96 8l<

96,78

97,26

97,19

96,82

773,5

902,2

1053,2

1027,4

1183,7 о59

910,80

1125-1183

964,2

1342,2

1314,3

986,1

95 2

97., 57

97,61

98,05

97,49

5

5

95,30

97,60

97,63

98,09

97,53

2

97,17-97,39 97,15-97,30

97,26 97,17

96,81 96,75

97,82 97,80

97,78 97,76

97,77 97,73

1290-1310

1370,5

1383,6

1441,7

1428,5

1340,6

2

7

96,80

97,15

95, 14

94,28

96,65

96,92

94,95

94,11

12

12

1037,2

920,6

895,9

10 ного сырья и шлама от нейтрализации сточных вод производства минеральных удобрений оборотной фосфорной и серной кислотами с последуюшими отделением продукта от осадка сульфата кальция ф льтрацией, его промывкой и направлением .промывных вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты, о т л и ч а ющ и р с я тем, что, с целью повышения выхода продукта и производительности фильтрации осадка, предварительно шлам смешивают с оборотной фосфорной и серной кислотами при начальном соотношении

2

4

6

Прототип

9

11

Прототип

12

13

t4

16

Прототип

17

18

19 таердогоижидкого, равном1:5, и на альной концентрации серной кислоты в жи(4.-.сй фазе пульпы 2 — 7 и обраэовавшуюс: пу; r v вводят на стадию обоабатхи сырь;.

5 2. Способ по п. 1, отл и ч э ю ц и и с я тем, что используют aëà :, .:х:-. я;. .- из пейтэксида фосфора, триоксид: ".<м, ".хс да кальция, фтора, диоксида „ t. ì:.>

его с фосфатным сырьем.

Таблица 1

1650576

1 л Î >>> oe

1% l-Е0

1»>ООСО

>СО ОX»> е

- 1 LA CD

Ю СО О л л

М е 34 е4 ъО мъ

° °

М °

1

I

I !

1

Ф СО

М л л о с> м 0 л» л л с:> о

СР м л

СР

С4

° — 01 л °

0 01

-4 СО ъО

m ch

° ° °

ОЪ 01 0Ъ

01 01 Ol

У в

6;

Z

Э г л

4 СО

0 О

m м о сэ

° л

СЭ О м м

CD л

° .лО

О СО м м о о

° е о о с

О

С

0

Э

=г

О

CL м л

Cl C4 л л

- 3 EA

0 о 8 СМ -4 о

LA O

CD о« 0 ъО с4

С>>

»> с

З ъО С> О LA

С> ° °

О >-> СО

X CO Сс>

V С> =3

Э ° е»

С>»

-Ф л С сч о х

° Щ

Clе4 л м

>3Ъ

t«3 CD

00 °

CD МЭ

СО е л

33Ъ 3

0 Ш

CO ъО

1 ОЪ

Э с л с л

C л л

0Ъ

СО

CO л к» л

С>Ъ ОП

>т>

° « ъО

1 ОЪ

М

> О с:> м

° ° о

«ф м л

С>

° ф

° ° I е С>

Z

Э э

О т и

- 3 1.Г%

° \

° 4> >.Г\

° ° е

Э

X х

1 ! >о о

1 I

1»> 1 >3.

>r Э> С

>m r>

I 2i >Э п — — е

>а OI I

>а 1

I 1 >» © 1 о 1

1 > 1

1 > >>> I ,a CD е >- 0 !

Е Х л . 0

1 m э с s w

О S X X-6Х е I

I 1

I 1 1 I л I

>- I У 3

V1Е

О 1 С >> 1

1 > х > X I

>С> л> О с

1 =Т 1 Э 1 1 е а s 1

1 1- 1 cZ I л I

Л 1 O I

>С>m>0""т!

I x > о3 1 X Л ° I

I е 1 X >»r9 >

О 0сКX а»>>w >

1»:>00>-3

1»>:оr>

О. 1

I X Э 1

1 g >aý хне I

>ОXл Dm I

1 3

1 S I 1

Е>-Э >С 1 ех 1

>> e m Z CD oaii

ОХСЗЭ I

=С X >

1 л 1

l» л

I 0 л 1

ocv 1 х л 1

1 >е) W >>>

»: лc 1

СО >:

I —— 1

1 1 1 I

I l- Э 1

О ЗЭК 1 сох" 1 о х z. 1- 1

1 3

3 I 1

I l- >О

>.. Z Э I

I 9 >С С 1

D SOЛ l

1 Z ÃÈ (:,о I о ж >л 1 а",с с I с>

CD л м

С4

CD

К)

CO

Оъ

01

С:)

>л> м

CD л сР

CD

М\ ъО

CO м

CD

1

OO

СМ

Ю сО

СЧ