Способ получения кормового дикальцийфосфата

 

Изобретение относится к технике переработки экстракционной фосфорной кислоты на технические фосфаты, в частности кормовой дикальцийфосфат, с использованием отходов производства. Сущность изобретения заключается в способе получения кормового дикальцийфосфата, включающем обработку фосфогипса фосфатным раствором, фильтрацию и сушку готового продукта, причем процесс проводят в две стадии: на первой стадии предварительно прокаленный фосфогипс обрабатывают щелочным карбонатсодержащим реагентом до рН 9,15-10, на второй стадии полученную меловую пульпу смешивают с предварительно очищенной экстракционной фосфорной кислотой до pН 5,4 - 6. Изобретение позволяет сократить длительность процесса и повысить качество готового продукта до содержания P₂O_5усв 48,1-49% при снижении содержания F до 0,2%. 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к технике переработки экстракционной фосфорной кислоты на технические фосфаты, в частности кормовой дикальцийфосфат, с использованием отходов производства.

Известен способ получения дикальцийфосфата путем обработки гипса натриевыми, калиевыми или аммонийными солями фосфорной кислоты в присутствии гидроксида натрия или кальция (Патент США N 3359088, кл. 44-72, 1967).

Недостатком этого метода являются сложность процесса и необходимость использования дорогостоящих реагентов.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения дикальцийфосфата (A.C. СССР N 829559, С 01 В 25/32, Беремжанов Б.А. и др. Оп. 15.05.81. Бюл. N 18), включающий обработку фосфогипса фосфорной кислотой в присутствии гидроксида кальция или натрия при pH 7-11 и концентрации P₂O₅ 0,7-2,752 г/л до установления равновесия.

Недостатком известного способа являются использование разбавленных растворов фосфорной кислоты, использование фосфогипса, содержащего большое количество примесей, использование дорогостоящего натриевого гидроксида, длительность процесса (до установления равновесия 8-15 час) и низкое качество получаемого продукта - 32-41% P₂O₅ и 0,45-0,5% F. Такой продукт не может быть использован в качестве кормового из-за высокого содержания фтора.

Конверсия гипса в дикальцийфосфат в указанных условиях протекает по следующей реакции: CaSO₄ + H₂РO₄ + 2NaOH = СаНРO₄ + Na₂SO₄ + 2Н₂О через растворение гипса в щелочной среде и последующего осаждения дикальцийфосфата и образования сульфата натрия в растворе. Эта реакция протекает довольно медленно в связи с небольшой разницей в Произведении растворимости (ПР) этих солей (ПР_дкф= -6,71, ПР_гипса= -4,58). При этом полнота реакции будет зависеть от продолжительности процесса, для полной конверсии необходимо не менее 8-15 час. При меньшей продолжительности полученный продукт будут загрязнен гипсом.

Задачей данного изобретения является упрощение и удешевление процесса и повышение качества готового продукта.

Способ получения кормового дикальцийфосфата включает обработку фосфогипса фосфатным раствором, фильтрацию и сушку готового продукта, причем процесс проводят в две стадии: на первой стадии предварительно прокаленный фосфогипс обрабатывают щелочным карбонатсодержащим реагентом до pH 9,15-10, на второй стадии полученную меловую пульпу смешивают с предварительно очищенной экстракционной фосфорной кислотой до pH 5,4-6.

Изменение условий процесса достигается за счет введения вместо гидроксидов щелочных и щелочно-земельных металлов карбонатов щелочных металлов и проведения процесса конверсии гипса в мел на первой стадии, а осаждение дикальцийфосфата осуществляется путем взаимодействия фосфорной кислоты с полученной меловой суспензией на второй стадии, причем для получения качественного продукта используют предварительно прокаленный фосфогипс и очищенную карбонатами натрия (калия, кальция) экстракционную фосфорную кислоту концентрацией 19,6-28% P₂O₅.

Такое изменение условий ведения процесса позволяет ускорить процесс осаждения дикальцийфосфата за счет замены гидроксидов карбонатными солями и введения промежуточной стадии получения мела. Процесс протекает по следующим реакциям: CaSO₄ + К₂СО₃ = CaCO₃ + K₂SO₄, (1) CaCO₃ + H₃РO₄ = СаНРO₄ + H₂O. (2) Процесс перевода гипса в менее растворимую соль - карбонат кальция (ПР CaCO₃=7,61) протекает значительно быстрее, чем растворение плохо растворимого гипса в щелочной среде, а осаждение на второй стадии дикальцийфосфата из фосфорной кислоты мелом в слабокислой среде протекает с достаточно большой скоростью.

Сущность процесса поясняется примерами.

Пример 1. 1000 кг фосфогипса, прокаленного при 400^oC (термофосфогипс (ТФГ), имеющего состав 38% СаO, 53,2% SO₃, 1,17% P₂O₅, обрабатывается 1923 кг 47%-ного раствора поташа и 7143 кг воды. Процесс протекает в течение 1 час при температуре 50^oC до pH 9,15. Пульпа в количестве 10066 кг смешивается с 3143 кг предварительно очищенной мелом и поташом экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 19,6% P₂O₅, 2,66% СаО, 6,65% К₂O, 0,06% Fe₂О₃, 0,05% F, имеющей pH 3. Процесс осаждения дикальцийфосфата протекает в течение 30 мин при температуре 102^oC до pH 5,8. Затем пульпа в количестве 13209 кг фильтруется, осадок промывается и сушится. Производительность фильтрации сухого отмытого осадка составляет 1600 кг/м⁴·ч. Количество осадка составляет 1000 кг. Фильтрат в количестве 12209 кг, содержащий 2,1% P₂O₅, 6,5% K₂O, 0,68% СаO, 0,0047% Fe₂O₃, 0,003% фтора, направляется на производство сложных удобрений. Готовый продукт - дикальцийфосфат содержит 49% P₂O₅, 38,65% СаO, 0,13% Fe₂O₃, 0,12% F. Отношение P₂O_5усвк P₂O_5общ равно 99,9%.

Пример 2. 1000 кг ТФГ состава, указанного в примере 1, обрабатывается 1438 кг 50% раствора соды и 5943 кг воды. Процесс протекает в течение 1 час при температуре 55^oC до pH 9,5. Пульпа в количестве 8381 кг смешивается с 2679 кг предварительно очищенной содой экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 23% P₂O₅, 7% Na₂O, 0,08% Fe₂O₃, 0,086% F, с pH 3,5. Процесс осаждения дикальцийфосфата протекает в течение 48 мин при температуре 104^oC до pH 6. Затем пульпа в количестве 11060 кг фильтруется, осадок промывается и сушится. Производительность фильтрации сухого отмытого осадка составляет 1000 кг/м²·ч. Количество осадка составляет 1000 кг. Фильтрат в количестве 10060 кг, содержащий 1,33% P₂O₅, 6,% Na₂O, 0,008% Fe₂O₃, 0,003% F, направляется на производство фосфорных солей. Готовый продукт - дикальцийфосфат содержит 48,1% P₂O₅, 37,9% СаO, 0,13% Fe₂O₃, 0,2% F. Отношение P₂O_5усв к P₂О_5общ равно 99,8%.

Пример 3. 1000 кг ТФГ состава, указанного в примере 1, обрабатывается 3074 кг 30% раствора поташа и 5628 кг воды. Процесс протекает в течение 45 мин при температуре 60^oC до pH 10. Пульпа в количестве 9702 кг смешивается с 2200 кг предварительно очищенной поташом экстракционной фосфорной кислотой, содержащей 28% P₂O₅, 7% К₂О, 0,07% Fe₂O₃, 0,12 % F, с pH, равным 2,5. Процесс осаждения дикальцийфосфата протекает в течение 1,25 мин при температуре 107^oC до pH 5,4. Затем пульпа в количестве 11902 кг фильтруется, осадок промывается и сушится. Производительность фильтрации сухого отмытого осадка составляет 1300 кг/м²·ч. Количество осадка составляет 1000 кг. Фильтрат в количестве 10902 кг, содержащий 1,23% P₂O₅, 7,05% K₂O, 0,05% Fe₂O, 0,05% F, направляется на производство сложных удобрений. Готовый продукт - дикальцийфосфат содержит 48,5% P₂O₅, 38,25% СаO, 0,1% Fe₂O₃, 0,2% F. Отношение P₂O_5усв к P₂O_5общ равно 99,7%.

В таблице приведены сравнительные показатели заявляемого и известного способов.

Как видно из таблицы, замена длительного одностадийного режима с растворением гипса в щелочной среде на двухстадийный с использованием карбонатов и с промежуточным осаждением мела приводит к сокращению длительности процесса в 4-8 раз, использование прокаленного фосфогипса и очищенной экстракционной фосфорной кислоты приводит к улучшению качества продукта с 32-41% до 48,1-49% P₂O₅ при отношении P₂O_5усв к P₂O_5общ 99,7-99,9% вместо 73-96,8%.

Снижение pH на первой стадии процесса ниже 9,15 приведет к замедлению процесса конверсии гипса в карбонат кальция, увеличение pH выше 10 нецелесообразно в связи с необходимостью введения щелочных реагентов. Снижение pH ниже 5,4 на второй стадии процесса приведет к снижению скорости процесса осаждения дикальцийфосфата, повышение pH выше 6 приведет к образованию более щелочных солей фосфата кальция.

Формула изобретения

Способ получения кормового дикальцийфосфата, включающий обработку фосфогипса фосфатным раствором, фильтрацию и сушку готового продукта, отличающийся тем, что процесс проводят в две стадии: на первой стадии предварительно прокаленный фосфогипс обрабатывают щелочным карбонатсодержащим реагентом до pH 9,15 - 10, на второй стадии полученную меловую суспензию смешивают с предварительно очищенной экстракционной фосфорной кислотой до pH 5,4 - 6.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2