Способ получения экстракционной фосфорной кислоты

 

Изобретение относится к способу получения из карбонатсодержащих фосфоритов экстракционной фосфорной кислоты, применяемой в производстве минеральных удобрений и других фосфатных солей. Целью изобретения является повышение производительности фильтрации и сокращение расхода серной кислоты. Фосфорную кислоту Изобретение относится к способу получения из карбонатсодержащих фосфоритов экстракционной фосфорной кислоты, применяемой в производстве минеральных удобрений и других фосфатных солей. Целью изобретения является повышение производительности фильтрации и сокращение расхода серной кислоты. П р и м е р 1. 1000 мае. ч. фосфорита Каратау, содержащего, мас.%: доломит 11,5; кварцит 6, фторкарбонатапатит 56,7

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 01 В 25/225

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4471055/26 (22) 01.08.88 (46).30,12.91. Бюл. ¹ 48 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета и Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической промышленности (72) В. H. Белов, Л, Н. Сыркин, Н. Г. Вашкевич, Л. В. Субботина, 3. Х, Марказен, Т. M. Даулбаев, Ю. В. Шкарупа и M. P. Барлыбаев (53) 661,634,2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1474081, кл. С 01 В 25/225, 1987. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к способу получения из карбонатсодержащих фосфоритов зкстракционной фосфорной кислоты, применяемой в производстве минеральных удобрений и других фосфатных солей. Целью изобретения является повышение производительности фильтрации и сокращение расхода серной кислоты. Фосфорную кислоту

Изобретение относится к способу получения из карбонатсодержащих фосфоритов зкстракционной фосфорной кислоты, применяемой в производстве минеральных удобрений и других фосфатных солей.

Целью изобретения является повышение производительности фильтрации и сокращение расхода серной кислоты, Пример 1. 1000 мас. ч. фосфорита

Каратау, содержащего, мас.7;: доломит

11,5; кварцит 6, фторкарбонатапатит 56,7 (20,3 РгОБ; 35,5 Са0; 2,5 М90; 6 SiOz), подвергают предварительной термической обработке при 1300 С 0,1-0,2 ч для перевода,, Ы,, 1701628 А1 получают с предварительной термической обработкой сырья при 900-1300 С в присутствии активного диоксида кремния, взятого в количестве 100 — 200;Д от стехиометрии для связывания карбонатов — доломита и кальцита в диопсид, с последующей обработкой оборотной фосфорной и серной кислотами, кристаллизацией осадка дигидрата сульфата кальция, отделением фильтрацией продукта от осадка, его промывкой и направлением промывных вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты. Целесообразно в качестве фосфатного сырья использовать сырье, содержащее доломит, кальций и активный диоксид кремния, в количестве 100 — 2007 от стехиометрии для связывания карбонатов в диопсид, в качестве активного диоксида кремния использовать кварцит или кремнистые фосфатные породы, Указанные отличия позволяют повысить производительность фильтрации до

3,4 — 4,7 т/м ч и сократить расход серной г, кислоты на 20ь. 1 з. и, ф-лы, 2 табл. магнийкарбонатной составляющей — доломита, а также кварцита (норма активного

Я!Ог в исходном сырье — 80 (, от стехиометрии на связывание доломита в диопсид) в кислотонерастворимый диопсид. При этом одновременно протекает процесс декарбонизации фторкарбонатапатита. В результате образуется 108 мас,ч, диопсида, а в газовую фазу выделяется 80 мас.ч. диоксида углерода. Полученный спек (920 мас.ч.) подвергают дроблению и грохочению и фракцию агломерата 8(5) — 0 мм (500 мас.ч.) направляют на получение зкстракционной фосфорной кислоты в качестве исходного

1701628 фосфатного сырья, имеющего состав, мас, : диопсид 11,7; фторапатит 58,9; оксиды кальция и магния 1,3 (38,6 СаО; 2,7 MgO;

22,1 Р205; 6,5 ЗЮ2).

Это фосфатное сырье обрабатывают при нагревании (70 — 90 С) смесью 327 мас.ч.

93 -ной серной кислоты (норма — 90 от стехиометрии на связывание всего СаО фосфатного сырья, поступившего на стадию экстрации) и 1218 мас.ч. оборотной фосфорной кислоты концентрации 20 PzOs. Образовавшуюся суспензию фосфогипса в фосфорной кислоте (2492 мас.ч., Ж:T=3,5:1) фильтруют, промывают осадок на фильтре

757 мас.ч. воды и отделяют 890 мас.ч. влажного (40 ) осадка дигидрата сульфата кальция, 384 мас.ч. продукционной кислоты концентрации 28 PzOg (степень извлечения PzOg в жидкую фазу составляет 97,5 ).

На стадию кислотного разложения фосфатного сырья возвращают 1218 мас,ч. фосфорной кислоты концентрации 20 PzOg. B процессе экстракции в газовую фазу удаляется

310 мас.ч, паров воды. Производительность фильтрации составляет 2,5 т/м .ч, По известному способу экстракционную фосфорную кислоту получают термообработкой фосфатного сырья, имеющего в своем составе фтор, железо и алюминий и плавящегося при 1300 — 1400 С, на 150—

200 С ниже его температуры плавления, с последующей обработкрй оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием суспензии, фильтрованием с выделением продукта, промывкой осадка сульфата кальция и направлением промывных вод на кислотную обработку, По этому способу перерабатывают сырье следующего состава,,: Р20в 18, СаО 27 Mg 0,78; SiOz 38, После прокаливания количество образующегося диопсида составляет 3,2 /, что не способствует сокращению расхода серной кислоты (он является стехиометрическим для связывания всего оксида кальция, содержащегося в сырье), и существенному повышению производительности фильтрации, которая составляет 1,4 — 1,8 т/м ч, Если

2. принять, что весь содержащийся в сырье диоксид кремния является активным, то его расход на связывание доломита превышает

1600О/ от стехиометрии, В этом случае показатели процесса снижаются из-за абразивного действия кварцитов иа фосфогипс.

Согласно изобретению при термообработке фосфатного сырья, содержащего доломит, кальций и активный диоксид кремния, образуется диопсид

CBMg(C0g)z+2 SI0z(gyp) - — - >

CaMg(SizOg)+2COz 1 (1) 5

Р

Диопсид является кислотостойким минералом. Температурный интервал термообработки объясняется тем, что 900 С вЂ” зто минимальная температура термической диссоциации карбонатных составляющих сырья, 1300 С вЂ” это начало плавления диопсида.

Наличие диопсида в фосфорнокислой пульпе позволяет фильтровать ее с высокой производительностью, что иллюстрирует данные табл. 1, Как видно из табл. 1, при увеличении содержания диопсида от 5 до 20 в фосфатном сырье, поступающем на экстракцию, в

1,15 — 1,5 раза улучшаются фильтрующие свойства еуспензий, как при фосфорнокислотной (опыты } — 5 и 11-15), так и при сернофосфорнокислотном (опыты 6-10 и 16-20) разложения фосфорита. Это связано с образованием крупнокристаллической подложки из нерастворившегося в кислоте диопсида, которая позволяет с удовлетворительными показателями разделять даже практически не фильтрующуюся суспензию дикальцийфосфата. При кристаллизации фосфогипса положительный эффект диопсида на фильтрующие свойства резко усиливается: при содержании 5 — 20 мас. диопсида величины производительности фильтрации возрастают в 2,7 — 4 раза, дальнейшее повышение доли диопсида до 30 приводит к уменьшению производительности фильтрации, что связано с абразивным действием частиц диопсида, При этом достигается наибольшее сокращение расхода серной кислоты (норма серной кислоты снижается в 1,2 раза).

Диоксид кремния присутствует в фосфатном сырье в виде кислоторастворимых (форстерит, опал, халцедон, кристобалит и др.) и кислотонерастворимых минералов (пироксены, кварц, кварциты, полевые шпаты и др.), Минеральный состав сырья в настоящее время однозначно определяется количественным рентгенофлюоресцентным и рентгенофазным анализом. Активный формой диоксида кремния являются кварциты и фосфатно-кремнистые породы..

В табл. 2 приведены данные о влиянии расхода активного диоксида кремния на показатели процесса, Как видно из табл. 2, оптимальное содержание кварцитов в исходном магнийкарбонатсодержащем фоссырье составляет

100 — 200 от стехиометрии на связывание доломита в диопсид, При снижении нормы

5 02 до 80 происходит ухудшение фильтрующих свойств (в 1,5-1,7 раза) фосфогипсовой суспенэии, что объясняется наличием в сырье после предварительной термообра1701628 вращают 1750 мас.ч. фосфорной кислоты концентрации 18% РгО . В процессе экстракции в газовую фазу удаляется 290 мас.ч. паров воды. Производительность фильтрации составляет 1,3 т/м ч. г

Пример 3.,1000 мас.ч. фосфорита

Каратау, содержащего мас.%; доломит 11,5; фторкарбонатапатит 56,7; кварцит 8 (20,3

Рг05, 35,5 СаО; 2,5 Mg0; 8 Я Ог), подвергают и редва рител ь ной термической обработке при 900ОС в течение 0,5 ч для перевода доломита и кварцита (норма активного SiOz в исходном сырье — 105% от стехиометрии

50 ботки оксидов кальция и магния, образующихся в результате термической диссоциации доломита, но не связавшихся в диопсид. Превышение нормы кварцитов более 200% от стехиометрии на связывание 5 доломита в диопсид сопровождается снижением производительности фильтрации, что объясняется абразивным действием кварцитов, Пример 2, 1000 мас.ч. фосфорита 10

Каратау, содержащего 27% доломита, 16% кварцитов и 51% фторкарбонатапатита (5,9% MgO, 37,6 СаО 18,6% Рг05, 16 $!Ог), смешивают с 192,2 мас.ч. кварцитов (для получения нормы активного диоксида крем- 15 ния, равной 200% от стехиометрии на связывание карбонатной составляющей в диопсид) и подвергают предварительной термической обработке при 1300 С в течение 0,1 —,0,2 ч, При этом в газовую фазу вы- 20 деляется 152,2 мас.ч, диоксида углерода, а

1040 мас.ч, спека, содержащего 30,5% диопсида, 16,9% кварцитов и 46,8 фторапатита (5,6% М90; 36,1% СаО; 17,9 РгОь;

16,9% SiOz), подвергают дроблению и гро- 25 хочению, после чего 500 мас. ч. мелкой (8(5) — 0 мм) фракции агломерата направля, ют на получение ЭФК в качестве исходного фосфатного сырья. Это фосфатное сырье обрабатывают при нагревании (70 — 30

90 С) смесью 265,9 мас,ч. 93%-ной серной (норма — 80% от стехиометрии на связывание всего Са0 фосфэтного сырья, поступившего на экстракцию) и 1750 мас.ч. оборотной фосфорной кислоты концентра- 35 ции 18% PzOg 2515,9 мас.ч. образовавшейся суспензии фосфогипса в фосфорной кислоте (Ж;Т=2,5:1) фильтруют, промывают осадок

1054,7 мас,ч, воды и отделяют 1167 мас.ч. влажного (40 ) осадка дигидрата сульфата 40 кальция, 363,5 мас.ч. продукционной кисло-ты концентрации 24% РгО (степень извлечения PzOs в раствор составляет 97,5%). На стадию кислотного разложения сырья возHG связывание доломита в диоксид) в кислотонерастворимый диоксид. При этом одновременно протекает декарбонизации фторкарбонатапатита. В результате получают 135 мас.ч. диоксида и в газовую фазу выделяется 80 мас,ч. диоксида углерода.

Полученный спек (920 мас.ч.) подвергают дроблению и грохочению, фракции 8(5)—

0 мм (500 мас.ч.) направляют на получение

ЭФК в качестве исходного сырья, имеющего в своем составе, мас,%: диоксид 14,7; фторапатит 58,9 (22,1 Рг05; 38,6 СаО 2,7

MgO; 8,6 SIOz). Это фосфатное сырье обрабатывают при нагревании (70 — 90 С) смесью 327 мас.ч. 93%-ной серной кислоты (норма — 90% от стехиометрии на связывание всего оксида кальция, поступившего с сырьем) и 1218 мас.ч. обработанной фосфорной кислоты концентрации 20% РгОв.

Образовавшуюся суспенэию фосфогипса в фосфорной кислоте (2492 мас.ч., Ж:T=3,5:1) фильтруют, промывают осадок на фильтре

757 мас,ч, воды и отделяют 890 мас.ч. влажного (40%) осадка дигидрата сульфата ràëüция и 384 мас,ч. продукционной кислоты концентрации 28% PzOg (степень извлечения Рг05 в жидкую фазу составляет 97,5 %).

На стадию разложения сырья возвращают

1218 мас.ч. фосфорной кислоты (20% PzOs).

В процессе разложения в газовую фазу выделяется.310 мас.ч. паров воды.

Производительность фильтрации составляет 4,2 т/м ч, г.

Формула изобретения

1. Способ получения экстракционной фосфорной кислоты из карбонатсодержащего фосфатного сырья, включающ его термическую обработку, последующук1 обработку оборотной фосфорной и серной кислотами, кристаллизацию осадка дигидрата сульфата кальция, отделение фильтрацией продукта от осадка, его промывку и направление промывных вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты, о т л ич а ю шийся тем. что. с целью повышения

q роиз водитель нос r и т," ил ьтра ции и сокрашения расхода серной кислоты, термическу о обработку проводят при 900 — 1300 С в присутствии диоксида кремния, взятого в количестве 100-200% от стехиометрии для связывания карбонатов — доломита и кальци1э в диопсид.

2. Спосо5поп. 1,отл ича ю щийся тем, что Б качестве диоксида кремния берут кварцит или кремнистые фосфатные Ilopo

ДЫ.

1701628

Таблица !

Влияние доли диопсида в фосфорите после предварительной термообработки на расход серной кислоты и фильтрующие свойства фосфогипса при получении зкстракционной фосфорной кислоты при 70 — 90 С (содержание SiOz в виде кварцитов в исходном фосфорите — 150, от стехиометрии на связывание доломита в диопсид) ьТаблица 2

Влияние содержания S|02 в виде квэрцитов в исходном фосфорите на фильтрующие свойства фосфогипса при получении 3ФК при 70-90 С (содержание %02 в исходном сырье 12,8%) Со роизводите ость фильт ции, т/м

2, СаМ ма

Концентрация продукционной кислоты 20, Р".05 со ич е ась терм

Са

72

94,0

92,5

92,5

92,5

92,5

2,8

4,3

4,2

4,1

1701628

Продолжение табл.2

Составитель Т. Целищев

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор М. Кучерявая

Редактор 3. Ходакова

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

Заказ 4507 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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