Способ получения фосфорной кислоты

 

Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты-сернокислотным разложением природных фосфатов и может быть использовано в производстве минеральных удобрений. Целью изобретения является повышение производительности фильтрации. Фосфорную кислоту получают обработкой фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием осадка сульфата кальция, введением коагулянта, в качестве которого используют гуминовые кислоты и/или их натриевые , калиевые или аммониевые соли при расходе 30-1000 г/т сырья, кристаллизацией сульфата кальция, отделением фильтрацией продукта от осадка, его промывкой и направление промывных водна обрЈ5от у в качестве оборотной фосфорной кислоты. Целесообразно в качестве коагулянта использовать смесь гуминовых кислот и их солей и вводить коагулянт в виде растворов в воде фосфорной и серной кислот Это позволяют повысить производительность фильтрации до 320 кг Р205/М2 ч 1 з.п.ф-лы, 13 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (I !) (5))5 С 01 В 25/22

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ! < еюзи (: с

«4

СО

1 (К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4601693/26 (22) 04.11,88 (46) 23.09.91. Бюл, М 35 (71) Научно-исследовательский институт по удобрениям и инсектофунгицидам им, проф.

Я.В. Самойлова Научно-производственного объединения "Минудобрения" (72) И.Е. Михеева, С.С. Крылов, М.Н. Смыслов, А.А.Новиков, П.В,Классен, В.В,Коряков, П.А.Бухман. Х,Д.Цой и Э,С,Аблялимов (53) 661.634,2 (088.8) (56) Патент Франции М 2160279, кл. С 01 В 25/00, опублик. 1973. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ

КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты.сернокислотным разложением природных фосфатов и может быть использовано в производстве минеральных удобрений, Целью иэобретеИзобретение относится к способу получения фосфорной кислоты сернокислотным разложением природных фосфатов и может быть использовано в производстве минеральных удобрений.

Целью изобретения является повышение производительности фильтрации.

Пример 1, В реактор подают 1000 кг кольского апатитового концентрата, 5057кг оборотной фосфорной кислоты (24 Р205)

4345 кг серной кислоты (56% H2S04) при

75 С и 1 -ный водный раствор гуминовой кислоты при расходе последней 100 г/т сырья на стадию разложения апатита. Образовавшуюся пульпу (11212 кг) отводят на фильтрацию, в результате которой получают ния является повышение производительности фильтрации. Фосфорную кислоту получают обработкой фосфатного сырья оборотной фосфорной L1 серной кислотами с образованием осадка сульфата кальция, введением коагулянта, в качестве которого используют гуминовые кислоты и/или их waтриевые, калиевые или аммониевые соли при расходе 30-1000 г/т сырья, кристаллизацией сульфата кальция, отделением фильтрацией продукта от осадка, его промывкой и направление промывных вод на обрьбот:у в качестве оборотной фосфорной кислот „, Целесообразно в качестве коагулянта использовать смесь гуминовых кислот и их солей и вводить коагулянт в виде растворов в воде фосфорной и серной кисло-.. Это позволяют повысить проиэводительноcòü фильтрации до 320 кг Р20 /м ч. 1 э.п.ф-лы, 2

13 табл.

3125 кг продукционной фосфорной кислоты (32% Р20 ) и 5880 кг влажного фосфогипса.

Фосфогипс промывают фи:,тратами и водой и промывание воды в колчестве 5057 кг (24% Р20 ) направляют на обработку сырья.

Производительность фильтрации составляет

250 xr P20g/м ° ч. При подаче коагулянта в

2 зону кристаллизации осадка или в зону дозревания пульпы производительность фильтрации составляет 260 и 240 кг P205/м2.ч соответственно.

По известному способу фосфорную кислоту получают разложением фосфатного сырья фосфорной и серной кислотами, введением на стадию разложения или до фильтрации полиакриламида (ПАА) в виде

1678761

10

0,05-1,0ф-ного водного раствора. При расходе ПАА 1,2-2,5 л/т сырья (0,6 — 25 г/т сырья) производительность фильтрации составляет

210 — 220 кг PzOg/м ч.

В табл. 1 — 12 приведены данные о влиянии расхода коагулянта и вида раствора его введения на производительность фильтрации.

Из данных таблицы следует, что при расходе коагулянта менее 30 г/т сырья производительность соответствует известному способу, при расходе коагулянта более

1000 г/т производительность фильтрации не повышается, Гуминовые соединения проявляют не только свойства коагулянтов суспензии при низких концентрациях в системе, но и воздействуют на размеры и форму образующихся кристаллов сульфата кальция при высоких концентрациях s системе, При дозировке предлагаемых гуминовых соединений в количестве 0,5 — 50 г основного вещества на 1 т фосфатного сырья наблюдается эффект коагуляции тонких взвесей без заметного изменения формы и размеров образующихся кристаллов (и роизводител ьность фильтрации 200-250 кг PzOg/м ч), а при увеличении нормы расхода выше указанного интервала вплоть до 1000 г на 1 т фосфатного сырья наблюдается дополнительный эффект, связанный с увеличением размера и формы частиц. Кристаллы заметно укрупняются (в 1,5 — 2 раза), становятся более однородными (исчезают мелкие час.тицы), у пластин дигидрата сульфата кальция в 2 — 3 раза увеличивается толщина, кристаллы дигидрата, полугидрата или агнидрита собираются в агрегаты правильной и неправильной формы, Производительность фильтрации достигает 320 кг Р205/м .ч.

Действие ПАА при расходе 0,6 — 25 г/т типичного коагулянта (флокулянта) суспензией позволяет повысить на 10 — 20 производительность фильтрации за счет коагуляции органических примесей и тонких взвесей, присутствующих в суспензии, состоящей из фосфорной кислоты и сульфата кальция.

Увеличение нормы расхода ПАА вызывает уменьшение величины производительности фильтрации, что связано с изменением знака заряда на поверхности частиц. Этот процесс способствует забивке пор фильтровальной ткани тонкодисперсными частицами, что вызывает снижение показателей фильтрации, ПАА не влияет на размеры и форму кристаллов сульфата кальция, образующихся в процессе получения ЭФК.

Пример 2, В реакторе подают 1000 кг кольского апатитового концентрата. 3904 кг

Оборотной фосфорной кислоты (34 рг0в)

965 кг серной кислоты (92,5 Н 0„) при

98 С и 25 -й водный раствор гумата натрия при расходе последнего 150 г/т в зону интенсивной кристаллизации, 5600 кг пульпы подают на фильтрацию, при этом получают

790 кг продукциОнной фосфорной кислоты (40 PgOs) и 1700 кг фосфополугидрата.

Фосфополугидрат промывают фильтратами и водой, Промывные воды направляют на обработку сырья в качестве оборотной фосфорной кислоты. Производительность фильтрации составляет 322 кг PzOg/м. ч, В табл. 13 представлены данные (в относительных единицах) о влиянии расхода смеси гуминовых соединений на производительность фильтрации.

Гуминовые кислоты и их соли представляют собой смесь низкомолекулярных и высокомолекулярных поверхностно-активных соединений, чем объясняется их положительное многостороннее воздействие на структуру пульпы, подвергаемой фильтрации

Гуминовые кислоты и их соли устойчивы в широком температурном интервале и не теряют свои свойства при изменении температуры от 0 до 130 С, что очень важно при использовании их в различных климатических районах, с одной стороны, и ведении процесса получения фосфорной кислоты при повышенных температурах, близких к температуре кипения пульпы, с другой стороны.

Гуминовые кислоты и их соли получают из отходов производства каменноугольных битумов или из торфа или сланца, поэтому они широко доступны для использования в промышленности минеральных удобрений.

Наибольшего эффекта в увеличении скорости фильтрации пульпы удается достичь при введении указанных веществ в виде водных растворов, а также растворов в фосфорной и серной кислотах или в смеси этих веществ.

Применение предлагаемых веществ в виде растворов различной концентрации позволяет достичь более равномерного распределения малых количеств вещества в объеме.

При напряженном водном балансе вместо воды в качестве растворителя следует использовать фосфорную и.серную кислоты, дозируя полученные растворы в различные точки реактора (или реакторов) в зависимости от технологической схемы получения фосфорной кислоты.

Для повышения скорости растворения гуминовых кислот и их солей в 2 —.5 раз реко1678761. мендуется готовить растворы при повышенной температуре от 60 до 120 С. При этом для достижения повышенной температуры можно испольэовать теплоту смешения серной и фосфорной кислот.

Таблица 1

Зависимость производительности фильтраци .;г расхода гуминовых кислот(1 -ный водный раствор) при подаче на стадию разложения =патита (1), в зону интенсивной кристаллизации (2) и в зону доз,"-ва; —...я пульпы (Э) Формула изобретения

1. Способ получения фосфорной кислоты, включающий обработку фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием осадка сульфата кальция, введение коагулянта, кристаллизацию сульфата кальция, отделение фильтрацией продукта от осадка, его промывку и направление промывных вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты, отличающийся тем, что, с целью

5 повышения производительности фильтрации, в качестве коагулянта используют гуминовые кислоты и/или их натриевые, калиевые или аммониевые соли в количестве

30 — 1000 r/ò сырья.

10 2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что гуминовые кислоты и их соли вводя в виде растворов в воде фосфорной и серной кислот.

1678761

Таблица 2

Зависимость производительности фильтрации От расхода Гуминовых кислот (1 $- ный pGcТВ0р В фосфорной кислОте с концентрацией 24fg РЯО5) при подаче HB стадию разложения апатита (1), в зону интенсивной кристаллизации (2) и в зону дозревания пульпы (3)

Таблица 3

Зависимость производительности фильтрации от расхода гуминовых кислот (1,- ный раствор в серной кислоте с концентрацией 567 Н2$О ) при подаче на стадию разложения апа.тита (1) и в зону интенсивной кристаллизации (2) 1678761

Таблица 4

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата натрия (17ь- ный водный раствор) при подаче на стадию разложения апатита (1), в зону интенсивной кристаллизации (2) и в зону дозревания пульпы (3) а блиц л

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата натрия (1 - ный раствор в фосфорной кислоте с концентрацией 24ь F20 ) при подаче на стадию разложения апатита (1}, в зону интенсивной кристаллизации (2) и а зону дозревания пульпы (3) 1678761

12

3йвисимость производительности фильтрации от расхода гумата натрия (1 {>-ный раствор в серной кислоте с концентрацией 56$ kaS0<) при подаче на стадию разложения апатита (1) и в зону интенсивной кристаллизации (2)

Таблица 7

3ависимость производительности фильтрации от расхода гумата калия (1$- ный водный раствор) при подаче на стадию разложения апатита (1), в зону интенсивной кристаллизации (2) и в зону дозревания пульпы (3) 13

1678761

Таблица 8

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата калия (1 - ный раствор в фосфорной кислоте с концентрацией 24 PgOg) при подаче на стадию разложения апатита (1), в зону интенсивной кристаллизации (2) и в зону дозревания пульпы (3) Таблица 9

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата калия (1$- ный раствор в серной кислоте с концентрацией 56 HgSQ4) при подаче на стадию разложения апатита (1) и в зону интенсивной кристаллизации (2) 15

1678761

16

Таблица 10

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата аммония (1$-ный водный раствор) при подаче на стадию разложения эпатита (1), в зону интенсивной кристаллизации (2) и в зону дозревания пульпы (3)

Таблица 11

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата аммония (1 -ный раствор в фосфорной кислоте с концентрацией 24 ) PzQs при подаче на стадию разложения апати- . та (1), в зону интенсивной кристаллизации (2) и в зону дозревания пульпы (3) !

1678761

Таблица 12

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата аммония (1 (,-ный раствор в серной кислоте с концентрацией 56 (Н2304 при подаче на стадию разложения апатита (1) и в зону интенсивной кристаллизации (2) Таблица 13

Сырье, режим

Коагулянт

Апатит.ди гидр ат н ы и режим

1,5

200

Апатит,полугидратный режим

1,6

250

Фосфорит Каратау, дигидратный режим

300

6. Смесь гуминовой кислоты и гуматов нат ия, калия, аммония 1:1:1:1

Составитель Г. Целищев

Редактор М.Кузнецова Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая

Заказ 3179 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2. Смесь гуминовых кислот и гумата натрия (1;1)

4. Смесь гуматов натрия, калия и аммония (1:1:1)

5, Расход основного ве цест ва(коагулянта), г/т

Относительная производительность фильтаии