Способ получения фосфорной кислоты и сульфата кальция
Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты и сульфата кальция сернокислотным разложением фосфатного сырья. Цель изобретения - обеспечение возможности получения различных гидратных форм сульфата кальция , снижение содержания в нем примесей при сохранении высоких выхода и концентрации продукта. Оосфорную кислоту и сульфат кальция обработкой фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием осадка об -полугидрата сульфата кальция с последующим отделением фосфорной кислоты от осадка фильтрованием , перекристаллизацией -полугидрата в дигидрат сульфата кальция с последующей фильтрацией пульпы с отделением осадка дигидрата сульфата кальция перекристаллизацией дигидрата в растворах фосфорной н серной кислот либо в ui, -полу гидрат при поддержании следующего режима: температура 78- 100°С, концентрации в жидкой фазе пульпы 22-34% иентаксяда фосфора и 7-15% серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 24-34%, либо в ангидрид (II) при поддержании следующего режима: температура ЬО-75 С, концентрации п жидкой фазе пульпы 15- 18% пентоксида фосфора и 1ь-25% серной кислоты и концентрации твердого в пульпе 20-35%. либо в смесь Об-полугидрата и ангидрид,-) (II) при поддержании следующего режима: температура 70-85 С, концентрации в жидкой фазе пульпы 18-27% пентаксида фосфора и 13-17% серной кислоты н концентрация твердого в пульпе 20-30%, процесс ведут 0,5-3,0 ч, сульфат кальция отделяют фильтрованием. Указанные отличия позволяют получить в одном процессе сульфат кальция различной гидратности и осуществить его очистку от фосфора, фтора, натрия, калия и урана. Остаточное содержание в сульфате кальция составляет 0,11- 0,28%, извлечение Р%Од из сырья - 99,0-99,7%. Концентрация фосфорной кислоты 38-50% Р205. 2 табл. (Л О5 ел 00 СЛ Јъ
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ÄÄSUÄÄ 1653540 (Я)5 С 01 В 25/228
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 3891173/26 (86) РСТ BE 84/00008 (13.03.,84) (22) 24.04.85 (31) 84713 (32) 25.03.83 (33) LU (46) 30.05.91. Бюл. К> 20 (71) Прейон Девлоппман С„ A. (BE) (72) Арман Лоран Цавистер, Андре Робер
Дюбрек и Франсис Артур Тирьон (BE) (53) 661„634.2(088.8) (56) Патент Австралии 430860, кл. 08 ° 5; 08.2 (С 01 В), опублик.
1970. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ч>ОСФОРНОЙ IGICЛОТЫ И СУЛЬФАТА KAJIblglII (57) Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты и сульфата кальция сернокислотным разложением фосфатного сырья. Цель изобретения— обеспечение возможности получения различных гидратных форм сульфата кальция, снижение содержания в нем lIp»»Mp сей при сохранении высоких выхода и концентрации продукта. Фосфорную кислоту и сульфат кальция погучают обработкой фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием осадка об -полугидрата сульфата кальция с последующим отделением.фосфорной кислоты от осадка фильтрованием, перекристаллизацией ОС -полугидрата в дигидрат сульфата кальция с поИзобретение относится к способу получения фосфорной кислоты и сульфата кальция сернокислотным расложением фосфатного сырья с последующей
2 следующеГ» ф»»льтрац»»ей» пульпы с отделением осадка дигидрата сульфата кальция нерекристаллиэацией дигидрата в растворах фосфорной и серной кислот либо в Q-полуг»щрат при поддержании следующего режима: температура 78100 С, концентрации в »а»дкой фазе пульпы 22-34% пентаксида фосфора и
7-15% серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 24-34%, либо в ангидрид (II) нр»» иоддержани»» следующего реж»»>»а: температура 60-75 С, коно, центрации в жидкой фазе пульпы 1518%. пентаксид» фосфора и 1»>-25% серной кислоты и концентрац»»и твердого в пульпе 20-35%, либо в смесью-полугидрата и ангидрид» (Il) при подцержашш следующего режима: температура о
70-85 С, концентрац»»и в жидкой фазе пульп»> 13-27% пентаксида фосфора и
13-17% серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 20-30%, процесс ведут 0,5-3,0 ч, сульфат кальция отделяют фильтрованием. Указанные отличия позволяют получить в одном процессе сульфат кальция различной гидратности и осуцествить его очистку от фосфора, фтора, натрия, калия и урана. Остаточное содержание Р О в сульфате кальция составляет 0,110,28%, извлечение Р О> из сырья—
99,0-99,7%. Концентра»р»я фосфорной ,кислоты 38-50% Р О . 2 табл. перекристаливац»»ей образующегося сульфата кальция.
Цель изобретения - обеспечение возможности получения различных гид3 ратных форм сульфата .кальция, снижениее содержания в кем примесей при сохранении высоких выхода и концентрации продукта.
Пример. Смесь фосфатов i из месторождений Кола - Того в пропорции 1:f подают в первый реактор с серной кислотой в концентрации 99%, содержание твердых частиц в реакторе контролируют путем рециркуляции продукционной фосфорной кислоты, содержание Р О в жидкой фазе поддерживают гутем рециркуляции фильтрата, полученного ка третьем этапе (перекрис16535
15 таллизацил дигидрата) . Условия реакции в реакторе следующие: температура 85ОС, процентное содержание твердого в пульпе 25%, содержание Р О в жидкой фазе 43%, содержание серной
20 кислоты в жидкой фазе 1,27. Сульфат кальция выпадает в осадок в форме
Q-полугидрата CaS0< 1/2 Н О в виде двойных кристаллов хорошей фильтруемости. Степень разложения сырья составляет 96,5%, а полугидрат содержит
1% Р О в твердой фазе, что вычислено в сухом виде при 250 С.
Осадок полугидрата на фильтре содержит 257 сопутствующей жидкости и
30 ега направляют в резервуар конверсии
{второй этап) в дигидрат, где температуру в результате охлаждекия скио жают до 60 С. Содержание твердых частиц составляет 357. в результате рецнркулирования фнльтратав са второго
1, третьего этапов а содержание Р О в жидкой фазе доводят до 21,5% в результате рециркулирования фильтрата после третьего этапа, концентрацию серной кислоты поддерживают в интерчании гидратации пульпу фильтруют, -фильтрат направляют ка конверсию полугидрата (второй этап), а влажный осадок дигидрата сульфата кальция направляют в резервуар для дегидрататди (третий этап).
В резервуаре условия температуры, концентрации Н ЯО и Р О» регулируют так, чтобы получить в первом вариан5О те М -палуrидрат, ва втором вариантепреимущественно ангидрид (II), а в третьем варианте — смесь в определенной пропорции Ь -полугидрата и ангид,рида (П) . Температуру в резервуаре 5 регулируют подачей пара, концентрацию серной кислоты в жидкой фазе пульпы папдерживают подачей концентрированной серной кислоты,. а концент,вале 8,5-12,07., время 8-12 ч. По окон40 4 рацию Р О,„- и содержание твердых частиц в пульпе поддерживают подачей части продукционной фасфоркай кислоты и фильтратов с фильтра третьего этапа.
В первом варианте дигидрат превращают в палугидрат в результате по" вышения температуры до 85оС и увеличения концентрации серной кислоты до
9,5% при содержании твердых ч;:.стиц
307 и содержанки Р О в жидкой фазе
30,77.. Время дегидратации 0,5-1 ч.
Полученный ка выходе полугидрат сульфата кальция содержит 0,157. Р О, т.е. общий коэффициент извлечения Р О
2 5 иэ Фосфата составил 99,5%.
Благодаря благаприятньпч размерам и форме кристаллов„ влажность осадка доведена да 19%, а производительность
Фильтрации Р. О составила 99,8%.
Во втором вариакте дигидрат превращают в акгидрит (II) в результате повышения температуры да 73 С и увеличения концентрации серной кислоты до
167 при содержании твердью частиц 28% и содержании Р О» в жидкой фазе 18%.
Время дегипратации 1,5-3 ч.
Лнгкдрит содержит ке более 0,257.
Р.,О, что соответствует степени извлеченчя Р О из Фасфата, равной 997., Влажность осадка составляла 257., а праиэводителькость фильтрации Р О
2. » равнялась 99,2Х.
В третьем варианте дигидрат превращают в сульфат кальция, состоящий на 80% из о(-полугидрата и на 20% иэ ангидрита (II), С этой целью температуру повышают до 80 С, концентрацию серной кислоты доводят до 137, à содержание Р 0 поддерживают на уровне
27%, содержание твердого в пульпе
20-267.
В качестве варианта дегидратацхпо проводят при режиме: содержание Р О
23Х концентрация серной кислоты 157 о
О у температура 78 С. Эти условия позволяют получить сульфат кальция, состоящий на 40% иэ 06-полугидрата и на
60% из акгидрита (II).
Ба известному способу фосфорную кислоту получают путем обработки фосфарита оборотной фосфорной (36-44%
Р О-) и серной кислотами в течение
1-2,5 ч при 90-100оС с осаждением осадка полугидрата сульфата кальция, при этом концентрацию в жидкой фазе пульпы фосфорной и серной кислот поддерживают в интервале 40-55% Р О и
5 1653540
2-,37 соответственно. В результате фильтрации пульпы получают в качестве продукта фосфорную кислоту с содержанием 40-557. Р О . Полугидрат сульфата кальция промывают на фильтре промывным раствором с последующей стадией и получают оборотную фосфорную кислоту,,которую направляют на обработку фосфорита. Полугидрат суль- 10 фата кальция перекристаллизовывают в дигидрат обработкой в течение 2 ч о при 50-80 С раствором, содержащим по 10-15Х P О и серной кислоты. В процессе перекристаллизации содержание твердого в пульпе составляет 2045Х. Пульпу фильтруют, осадок дигидрата сульфата кальция промывают водой. Полученный основной фильтрат направляют на промывку полугидрата, 20 промывной фильтрат — на перекристаллизацию. Промытый дегидрат сульфата кальция содержит 0,15-0,187. Р О, и 0,03-0,04Х Р2056о4о асъи ere можно ис" пользовать в производстве гипсового 25 вяжущего и портландцемента после дополнительной обработки. Извлечение
Р О иэ фосфорита достигает 99,37.
Другие примеры согласно изобретению сведены в табл. 30
В табл. 2 представлены сравнительные данные по чистоте сульфата кальция согласно известному (получены заявителем) и предлагаемому изобретению. В обоих случаях сульфат кальция высушен при 250 С.
Из данных табл. 2 следует, что сульфат кальция, полученный предлагаемым способом чище по содержанию фос40 фора, фтора, натрия, кальция, урана.
Эти примеси являются наиболее агрессивными и благодаря их низкому содержанию полученный согласно предлагаемомУ изобретению сульфат кальция в . 45 виде g -полугидрата, ангидрида (II) или их смеси может быть непосредственно использован в различных областях техники без дополнительных обра. боток. 50
Формула изобретения
Способ получения фосфорной кислоты и сульфата кальция, включающий обработку фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами прн 70100ОС с образованием осадка ф-. полугидрата сульфата кальция при поддержании в жидкой фазе пульпы концентрации пентаксида фосфора и серной кислоты 38-50 и 0,25-2,57 соответственно с последующим отделением фосфорной кислоты от осадка фильтрованием, его промывку растворами с последующих стадий и направление промывных вод на обработку сырья, перекристаллизацию 06 -полугидрата в дигидрат сульфата кальция при 40-80 С в расто воре фосфорной и серной кислот при подцержании концентраций пентаксида фосфора и серной кислоты в жидкой фазе пульпы 15-35 и 0,5-17,5Х соответственно и концентрации твердого в пульпе 22-607 с последующей фильтрациец пульпы с отделением осадка дигидрата сульфата кальция и фильтрата, направляемого на перекристаллизацию М-полугидрата, отличающийся тем, что, с целью обеспечения получения различных гидратных форм сульфата кальция, снижения содержания в нем примесей при сохранении высоких выхода и концентрации продукта, дигидрат сульфата кальция подвергают перекристаллизации в растворах фосфорной и серной кислот либо в б -полугидрат при подцержании следующего режима: температура 78-100 С, концентрация в жидкой фазе пульпы 22-347. пентаксида фосфора и 7-15Х серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 24-347 либо в ангидрид (II) при поддержании следующего режима: температура 6075 С концентрация в жидкой фазе пульпы 15-187 пентаксида фосфора и
16-257 серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 20««35Х либо в смесь р(-.полугидрата и ангидрида (II) при поддержании следующего режима: температура 70-85 С, концентрация в жидкой о фазе пульпы 18-277 пентаксида фосфора и 13-17Х серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 20-30Х, процесс ведут 0,5-3,0 ч, сульфат кальция отделяют фильтрованием, промывают водой, фильтрат и промывные воды направляют на обработку сырья промывку оГ -полугидрата,и перекристаллизацию.
1653540
Таблица !
Параметры
Фосфорит количество
Кола>
100Х флорида, 1002
Раэлоиение
Температура, С время, ч
Концентрация в вилкой фазе пулвпы9 Р 09, Х
НХЯОб>х
Содериание твер
80
85 75
2-2,5 4,0
4,0
4>0
4,0
2,0
3,0
2,0
45 47
1ко 1,5
42 - 50
1,0 1,0
1>0
43
1,0
43
0,8
2,5
1,7
0,25
24
28
94,0
99,5
26 28
97,0 95
93 0
94,5
96,5
94,0
94,0
0,9 1 6
1>8
1,0
1>8
1,8
1,8
0,9
1,9
1,6
4-8
8-12
65 50
4-16 6
° 55
12.
50
80
20 22
0,25-18
22
8 5-12
16,5
32
7-15
17 5
1б
0 5
50 45
22
50
50 - 58
82
0,5-1, О
98 85
08 . 05
2,0
Вб
2,0
85 95
О 5 1)О 1 ° 0
0 5
0,5-1,0
12 Î
28 30
7,0 10 5
14,0
9,0
9>5
18
11>5
15 ° О
8>5
30 24
30 24 34
26
20>2
1В 20
22 19
23
6,0
0,12
6>!
0,12 О, !5
6,1
0,13
6,2
0,15
6 °
0>15
6,3
0,20
6,1
0,13
0,15
99,5 99> 5
99,5
99>5
99,5 дого в пульпе,Х
К рази,,х
Содерллние Рвов в ПГСК,Х
Гндратация ПГСК в ДГСК
Темпера« тура,ес
Время, ч
Концентрация в видной фазе пульпы: е а>
Набоб> Х
Содериание твердого в пульпе,l
Дегидратация
ДГСК
1.Деги» дратацня в
ПГСК
Температура,оС
Время, ч
Концепт« рация в пипкой фазе пуйьпы:
Раор>
Набоб >
Содериание твердого в пульпе,х
Содериание в
ДГСК влаги,х
Кристаллизацновцой воды, Х
О
Степень извлечения P Oy йэ сырья °
Х
Степень отмывки
2 3 4 5 6 7 В 9 10 11
Кола+ Марокко> Флорида, Фалабор- Диебел- Фалабор- Диебел- Кола+
Иарокко, 100Х 1ООХ ва, 1ООХ ОПК, ва, 100Х ОНК, Того, 7О+ЗОХ
1ООХ
7О+ЗОХ
1653540
Продолжение табл.1
Параметры
Примеры
2 3 э Г
ПГСК, Z
Дегидратация,в
АГСК (П)
Температура, С
Время,ч
Концентрация в яидкой фазе пульпы:
РО., Х 1804 Х
Содеряание тверЛого в пульпе,Х
Содеркаиие в
ЛГСК (II) влаги, I
Крнсталлизационной воды, 2
6,î„, Х
Степень извлечения РеОт иэ сырья °
Х
Степень отмывки
Рэоэ нз
ЛГСК (II)
Х
Дигидратация в смесь
ПГСК+
+АГСК(П)
Состав смеси
ПГСК, Х
AVCK Х
Темпера- . тура> С
Время,ч . Концентрация в лидкой фазе пульпы:
Рао э» эзоа> Х
Содеряаиие твердого в пульпе, Х
Содернание р си9сн влаги, Х
Кристаплиэационной воды, Х
Реоу>Х
Степень извлечения
ГеОВ из, сырья>
99,8
99,8
99,8
75 65
3,0 2,0
1,5-3
j 0-1,5
0,5-1>0
1,О
1,О
16
17
24
16
1б
18 15
18 25
28 "
30
30 20
26
23 24
0,25
0,28
0,0
0>23
0,20
0>05 0,30
0,26 О 25
0 9
0,12
98>6 98>б
98 5
99 ° О 99,0
99>7
99>0
99,2
99,0
99,3
99,1 99,0
90 70-90 80 60 85 75
10 10-30 20 40 15 25
5-10
90-95
30-80 . 20-70
70-80
85 70 78 74 75 78
1,О 1,0 1,0. 3 О 2,0 1>5
78
3,0
18
24 19 22 18 20 22
13 15-16 17 17 14 17
18-23
27-33
13-15
24 30 24 20 30 28
20 26
23 20 17
20 ° 1 20
21,4
5,0 3,2 4,8 4,6
О ° 11 022016 013
3,5
0,15
5 6
0,16
4,8
0,18
5 8
0,12
99>5 99>0 99;5 99> 7
99,4
П р и м е ч а н и е. ДГСК - дигндрат сульфата кальция, ПГСК - полугидрат сульфата кальция, АГСК П вЂ” ангидрид сульфата кальция (II).
1653540
Таблица 2
0>65 0,30 0,67 0>055 0>50 0,0146
31,3 49, 1 1,7 3,8 3,6
О, 003
0,32 0,0154
32,8 47,1
1,0 3,9 6,3
t 5 1,0 0,45 0,08t
0,004 0>00060>0010
Ыяолугндрат + (5-102) акгидрнд (и) (предлагае>аай). 5,8-6,2 О, 18-0> 25 39,9
Составитель Г.целищев
Редактор И.Недолуженко Техред Л.Сердюкова Корректор М.Самборская
Заказ 1783 Тираж 302 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Рау!Пская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат Патент, г.ужгород, ул. Гагари а,1
>l »
Г а ина 101
Фосфат амурби Га (Марокко)
Днтидрат сульфата кальднл (известный) !
6 Полугидрат + (5-108) ангидрид (И) (лрдлагае>аай)
Фосфат Флорида 70 72 ВРЬ
Вачщрат суль" фата кальцик (известный) 18-19 0,25-30 38,5 55 ° 3 0>7 2,5 О ° 055 0,010 0,39 0,10
5,8-6,1 0,15-0,20 40,7 58,4 0,07 1,2 0,073 0,013 0,088 0,019 0,005 ° 0,001
18-19 0,30 0,38 39,3 57,0 0,15-0,45 1,4 0,045 0,031 0,25 0,05
58,6 0,10 1,5 0,06 0,064 0,06 0>015 0,005 0,0005
