Способ кислотной переработки бедного фосфатного сырья



Способ кислотной переработки бедного фосфатного сырья
Способ кислотной переработки бедного фосфатного сырья
Способ кислотной переработки бедного фосфатного сырья

 


Владельцы патента RU 2634948:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ кислотной переработки бедного фосфатного сырья заключается в том, что сырье подвергают разложению 10÷40%-ным избытком 1,0÷5,6 молярной азотной кислоты, в которую предварительно добавляют 0,5÷50 мол.% сульфата калия по отношению к СаО, содержащемуся в исходном сырье; полученную при разложении суспензию фильтруют, нерастворимый осадок удаляют, при этом как процесс разложения, так и процесс фильтрования проводят при температуре 10÷35°C. Изобретение позволяет осуществлять переработку бедного фосфатного сырья с минимизированием примесей оксидов железа и алюминия в продукте за счет проведения процессов азотно-кислотного разложения и фильтрования кислотной суспензии при относительно низкой температуре окружающей среды. 3 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к технологии неорганических веществ, конкретно к получению минеральных удобрений с использованием кислотного разложения природного фосфатного сырья.

Использование предлагаемого способа позволяет в дальнейшем получать сложные и комплексные минеральные удобрения по энергосберегающей технологии.

Известен способ переработки вятско-камского фосфорита [RU 2174969], согласно которому фосфоритную муку вятско-камского месторождения непосредственно перед обработкой азотной кислотой подвергают обработке щелочным раствором, предпочтительно 3%-ным раствором едкого натра при 95-100°С и постоянном перемешивании в течение 2-4 ч, после чего щелочной раствор отделяют фильтрацией, осадок обрабатывают неконцентрированной азотной кислотой, отделяют нерастворимый остаток с применением фильтрации, полученный раствор перерабатывают в удобрение. Нерастворимый остаток промывают отработанным щелочным раствором, полученный при этом раствор, содержащий нитрат и гумат натрия, может быть введен в состав удобрения для повышения его питательной ценности. Способ позволяет перерабатывать вятско-камские фосфориты без предварительной прокалки сырья.

Недостатками известного способа являются необходимость предварительной щелочной обработки сырья, что усложняет технологическую схему переработки. Производительность фильтрования нерастворимого в кислоте остатка остается низкой, из-за чего требуется применение сложной и дорогостоящей аппаратуры - фильтр-прессов.

Также к недостаткам относится то, что, несмотря на удаление гуминовых кислот, сохраняется заметное пенообразование.

В известном способе получения сложного минерального удобрения [RU 2154045] авторы предлагают бедные фосфориты Вятско-Камского месторождения подвергать прокаливанию при температуре 850-1150°С, затем разлагать прокаленный фосфорит разбавленной азотной кислотой, разбавлять полученную суспензию водой в отношении 1-1,5:1, удалять отстаиванием нерастворимый остаток и упаривать добавленную воду.

Недостатками известного способа являются необходимость высокотемпературного прокаливания и разбавления суспензии с последующим упариванием фосфорно-кислотного раствора, что сопровождается повышенными затратами энергии, введением дополнительных стадий в процесс переработки, усиленной коррозией оборудования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ кислотной переработки бедных фосфоритов [RU 2389712], заключающийся в предварительном прокаливании при температуре 900-1100°С минерального сырья, его кислотном разложении, отделении фосфорно-кислотного раствора от нерастворимого остатка с последующей переработкой его в фосфорное или комплексное удобрение, после прокаливания минерального сырья производят его измельчение до частиц размером 3,1-5 мм, при этом кислотное разложение измельченного сырья проводят при комнатной температуре. Кислотное разложение измельченного сырья проводят соляной или азотной кислотами или смесью азотной и серной кислот, содержащей до 25 мас.% серной кислоты. Фосфорно-кислотный раствор отделяют от нерастворимого остатка фильтрованием при температуре 50-60°С. Для разложения используют соляную, азотную кислоты или смесь азотной и серной кислот, разложение проводят при комнатной температуре, после чего нерастворимый остаток отделяют фильтрованием при 50-60°С.

Основным недостатком данного способа является необходимость предварительного прокаливания сырья и его последующего измельчения, фильтрования азотно-фосфорно-кислотной суспензии его при 50-60°С, что повышает энергетические затраты и себестоимость производства минеральных удобрений и снижает конкурентоспособность продукта.

Кроме того, по причине повышенной температуры в процессе фильтрования, происходит относительно высокий и выход в раствор, от 10 до 25 мас.%, балластных примесей оксидов железа и алюминия.

Технической задачей является усовершенствование способа кислотной переработки бедных фосфоритов с суммарным содержанием балластных примесей оксидов алюминия и железа, не превышающим 4.0 мас.%, что дает возможность получения квалифицированных фосфорных и комплексных удобрений на базе фосфатных руд таких месторождений как, например, Полпинское, Кызылкумское, Коксу.

Изобретение направлено на изыскание способа переработки бедного фосфатного сырья с минимизированием примесей оксидов железа и алюминия в продукте за счет проведения процессов азотно-кислотного разложения и фильтрования кислотной суспензии при относительно низкой температуре окружающей среды.

Технический результат достигается тем, что предложен способ кислотной переработки бедного фосфатного сырья, заключающийся в том, что сырье подвергают разложению 10÷40%-ным избытком 1,0÷5,6 молярной азотной кислоты, в которую предварительно добавляют 0,5÷50 мол.% сульфата калия по отношению к СаО, содержащемуся в исходном сырье; полученную при разложении суспензию фильтруют, нерастворимый осадок удаляют, при этом как процесс разложения, так и процесс фильтрования проводят при температуре 10÷35°С.

Выбор концентрации азотной кислоты обусловлен тем, что при концентрации азотной кислоты свыше 5,6 моль/л увеличивается пенообразование, вязкость системы также повышается, что снижает скорость разложения фосфатного сырья и затрудняет отделение нерастворимого остатка. Использование азотной кислоты концентрацией ниже 1,0 моль/л приводит к избыточному разбавлению растворов, что снижает производительность оборудования.

Избыток азотной кислоты в пределах 10÷40% по отношению к стехиометрии реакции азотно-кислотного разложения фторапатита, содержащемуся в фосфатном сырье обеспечивает образование легкофильтруемых при температуре 10÷35°С дисперсных систем.

Добавка сульфат-ионов в азотную кислоту приводит к связыванию заданного количества кальция в системе, что позволяет регулировать соотношение водорастворимой и цитраторастворимой форм фосфора в сложных и комплексных удобрениях, получаемых в дальнейшем. Одновременно с этим в процессе образования дигидрата сульфата кальция происходит коагуляция глинистых примесей, содержащихся в суспензии, что приводит к укрупнению частиц твердой фазы и заметному увеличению скорости фильтрования. Введение ионов калия также приводит к образованию нитрата калия, более растворимого по сравнению с нитратом кальция, что уменьшает вязкость суспензии и также способствует увеличению скорости фильтрования.

Увеличение концентрации добавки сульфата кальция свыше 50 мас.% приводит к заметному снижению содержания цитраторастворимой формы и увеличению содержания водорастворимой формы фосфата. Концентрация добавки сульфата кальция ниже 0,5 мас.% не оказывает влияния на уменьшение вязкости суспензий.

Характеристика типичного бедного фосфатного сырья приведена в Таблице 1: «Фракционный состав фосфатной руды Полпинского месторождения».

Известное табличное значение содержания СаО дает возможность провести стехиометрический расчет количества азотной кислоты, необходимого для реализации заявленного технического решения.

Достижение заявленного технического результата подтверждается следующими примерами. Примеры иллюстрируют, но не ограничивают предложенное техническое решение.

Пример 1.

Была отобрана средняя проба полидисперсного состава образца фосфорита Полпинского месторождения, с содержанием P2O5 15,30 мас.% и СаО 27,42 мас.%. К 100 г фосфорита было добавлено 249 мл 5,6 молярной азотной кислоты, содержащей 0.435 г сульфата калия, что соответствовало 40% избытку кислоты от стехиометрии и содержанию сульфата калия 0,5 мол.% по отношению к СаО. В результате реакции, проведенной при температуре 20°С и перемешивании в течение 10 минут, получена подвижная суспензия, которая была отфильтрована в воронке Бюхнера площадью 0.0064 м2 при разряжении 550÷560 мм рт.ст., создаваемым водоструйным насосом, на промышленном тканевом фильтре до осушки осадка. Фильтрат анализировали на содержание фосфора (ГОСТ 20851.2-75), алюминия (ГОСТ 18165-2014), железа (ГОСТ 4151), кальция (ГОСТ 26428-85) и фтора (ГОСТ 24596.7-81). На основании анализа рассчитывали степень извлечения. Полученные значения приведены в Таблице 2: «Степень извлечения основных компонентов».

Пример 2.

По Примеру 1, с добавлением в азотную кислоту 21.75 г сульфата калия, что соответствовало его содержанию 25 мол.% по отношению к СаО. Результаты расчета степени извлечения приведены в Таблице 2.

Пример 3.

По Примеру 1, с добавлением в азотную кислоту 43.50 г сульфата калия, что соответствовало его содержанию 50 мол.% по отношению к СаО. Результаты расчета степени извлечения приведены в Таблице 2.

Пример 4.

К 100 г фосфорита состава по Примеру 1 было добавлено 1203 мл 1,0 молярной азотной кислоты, содержащей 0.435 г сульфата калия, что соответствовало 20% избытку кислоты от стехиометрии и содержанию сульфата калия 0,5 мол.% по отношению к СаО. Условия проведения реакции, дальнейшего разделения полученной суспензии и анализ фильтрата проводили в соответствии с Примером 1. Результаты расчета степени извлечения приведены в Таблице 2.

Пример 5.

По Примеру 4, с добавлением в азотную кислоту 21.75 г сульфата калия, что соответствовало его содержанию 25 мол.% по отношению к СаО. Результаты расчета степени извлечения приведены в Таблице 2.

Пример 6.

По Примеру 4, с добавлением в азотную кислоту 43.50 г сульфата калия, что соответствовало его содержанию 50 мол.% по отношению к СаО. Результаты расчета степени извлечения приведены в Таблице 2.

Как видно из Таблицы 2 концентрация азотной кислоты не оказывала существенного влияния на степень извлечения основных компонентов, при этом добавка сульфата калия связывала избыточное количество кальция, обеспечивая при этом заданное содержание растворимых фосфатов в получаемых в дальнейшем удобрениях, с минимизированием примесей оксидов железа и алюминия в продукте.

В Таблице 3 «Скорости фильтрования суспензии» приведены данные для каждого из шести примеров.

Как видно из Таблицы 3, наилучшая скорость фильтрования достигается по примерам 2 и 5, в которых параметры способа наиболее оптимальны для уменьшения вязкости суспензий за счет образования более растворимых солей калия.

Таким образом, заявленный способ обладает следующими преимуществами:

1. Предложен процесс разложения бедных фосфоритов и фильтрования полученной суспензии без дополнительного нагревания.

2. Увеличена скорость фильтрования полученной суспензии.

3. Уменьшен выход в жидкую фазу оксидов железа и алюминия.

4. Заявленный способ позволяет регулировать соотношение водорастворимой и цитраторастворимой форм фосфора в сложных и комплексных удобрениях, получаемых в дальнейшем.

5. При дальнейшем производстве сложных и комплексных удобрений заявленный способ позволяет уменьшить энергозатраты на стадии аммонизации за счет увеличения подвижности аммонизированных суспензий.

Предложенное изобретение позволяет осуществлять переработку бедного фосфатного сырья с минимизированием примесей оксидов железа и алюминия в продукте за счет проведения процессов азотно-кислотного разложения и фильтрования кислотной суспензии при относительно низкой температуре окружающей среды.

Способ кислотной переработки бедного фосфатного сырья, заключающийся в том, что сырье подвергают разложению 10÷40%-ным избытком 1,0÷5,6 молярной азотной кислоты, в которую предварительно добавляют 0,5÷50 мол.% сульфата калия по отношению к СаО, содержащемуся в исходном сырье; полученную при разложении суспензию фильтруют, нерастворимый осадок удаляют, при этом как процесс разложения, так и процесс фильтрования проводят при температуре 10÷35°C.



 

Похожие патенты:
Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Удобрение содержит массовую долю сульфата аммония коксохимического в порошкообразном виде, массовую долю доломитовой (известняковой) муки, причем дополнительно содержит массовую долю фосфоритной муки, массовую долю порошкообразного хлорида калия.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Сложное азотно-фосфорно-калийное удобрение (NPK) содержит нитрат аммония, сульфат кальция безводный, дигидрофосфат калия, причем массовая доля общего азота от 13-15%, массовая доля общих фосфатов в пересчете на P2O5 от 9-10%, массовая доля калия в пересчете на K2O от 13-15%.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Сложное азотно-фосфорно-калийное удобрение (NPK) содержит нитрат аммония, моноаммонийфосфат, сульфат кальция безводный, нитрат калия, хлорид аммония, причем массовая доля общего азота от 13-15%, массовая доля общих фосфатов в пересчете на Р2О5 от 11-15%, массовая доля калия в пересчете на К2О от 7-8%.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Комплексное гранулированное удобрение содержит минеральные составляющие, в качестве которых удобрение содержит обогащенный глауконит и минеральные удобрения, причем дополнительно содержит в качестве минеральных составляющих бентонит, диатомит, воду.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Минерально-органическое удобрение для подкормки садовых роз содержит органическое составляющее и минеральные компоненты, причем в качестве органического составляющего использован биогумус, а в качестве минеральных компонентов двойной суперфосфат, аммиачная селитра, медный купорос и сульфат калия.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Минерально-органическое удобрение для подкормки садовых роз содержит минеральные компоненты, причем в качестве минеральных компонентов использованы зола котельных на твердом топливе, двойной суперфосфат, аммиачная селитра, медный купорос и сульфат калия.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Минерально-органическое удобрение для подкормки садовых роз содержит органическое составляющее и минеральные компоненты, причем в качестве органического составляющего использован избыточный активный ил биологической очистки предприятий коммунального хозяйства, а в качестве минеральных компонентов - двойной суперфосфат, аммиачная селитра, борная кислота и сульфат калия.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Минерально-органическое удобрение для подкормки садовых роз содержит минеральные компоненты, причем в качестве минеральных компонентов оно содержит технический грунт, двойной суперфосфат, натриевую селитру, буру и сульфат калия.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Минерально-органическое удобрение для подкормки садовых роз содержит органическое составляющее и минеральные компоненты, причем в качестве органического составляющего использован перегной листьев, а в качестве минеральных компонентов - двойной суперфосфат, аммиачная селитра, бура и сульфат калия.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Состав мульчирующего покрытия содержит лигносульфонат, карбамид, причем он дополнительно содержит Na-карбоксиметилцеллюлозу, прошлогодний компост листьев и хвои, осадок сточных вод коммунального хозяйства и двойной суперфосфат.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ получения комплексных минеральных удобрений из фосфатной руды включает следующие стадии: a) обеспечение серной кислоты и хлорида калия, b) получение соляной кислоты из хлорида калия и серной кислоты, с выделением в качестве дополнительного продукта сульфата калия; c) разложение фосфатной руды соляной кислотой с получением твердых фосфатов; d) переработка твердых фосфатов со стадии с) и сульфата калия со стадии b), при необходимости совместно с другими источниками минеральных компонентов, в минеральные удобрения.

Изобретение относится к непрерывному способу производства зернистого, богатого фосфором/калием удобрения из базовых товарных химикатов, которое легко хранить и с которым легко обращаться.

Изобретение может быть использовано при получении фосфатных солей, таких как дикальцийфосфат и/или трикальцийфосфат, и сульфата калия. Установка для комбинированного получения фосфатных солей и сульфата калия включает блок получения сульфата калия и соляной кислоты из хлорида калия и серной кислоты.

Изобретения относятся к системам и способам для очистки и восстановления поташа. Способ очистки неочищенного поташа, полученного из любого источника управляемым сжиганием отходов сельскохозяйственного производства, включает этапы, на которых: выгружают неочищенный поташ в теплом водном растворе в зону выщелачивания, пропускают шлам поташного щелока по меньшей мере через одну зону сгустителей для получения загустевшего поташного щелока, частично испаряют загустевший поташный щелок в зоне испарения для получения концентрированного загустевшего поташного щелока, пропускают концентрированный загустевший поташный щелок через адсорбционную зону для получения очищенного концентрированного загустевшего поташного щелока, пропускают очищенный концентрированный загустевший поташный щелок через зону первого фильтра для получения концентрированного поташного щелока, карбонизируют концентрированный поташный щелок в зоне карбонизации для преобразования поташа в бикарбонат калия, кристаллизуют бикарбонат калия, отделяют кристаллы бикарбоната калия от маточного раствора в зоне второго фильтра и осуществляют регенерирование карбоната калия из бикарбоната калия в зоне нагревания для получения поташа с чистотой примерно 99%.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения гранулированного хлористого калия включает обеспыливание удобрения в кипящем слое, кондиционирование хлористого калия, содержащего хлориды щелочно-земельных металлов, соединениями минерального вещества, связывающими ионы металла в негигроскопические продукты, и охлаждение, причем кондиционирование ведут на стадии фильтрации суспензии хлористого калия промывкой осадка хлористого калия водными растворами минерального вещества, взятыми в количестве, обеспечивающем кратность промывки 0,5-1,5, при этом концентрацию щелочно-земельного металла в жидкой фазе после промывки осадка определяют по эмпирической формуле - Ск=Со·ℓ-Ax, по полученной концентрации хлорида щелочно-земельного металла в жидкой фазе отфильтрованного осадка и содержанию в нем воды определяют эквивалентный расход щелочной добавки по уравнениям реакции: Mg2++2OH-[CO3 2-]→Mg(OH)2[MgCO3], Ca2++2OH-[CO3 2-]→Ca(OH)2[CaCO3], щелочную добавку растворяют в промывной жидкости, которой промывают осадок при его выделении фильтрацией из суспензии хлористого калия, полученную твердую фазу сушат и гранулируют.
Изобретение относится к способам получения комплексного фосфорно-калийного удобрения с повышенным содержанием кальция и без нефтепродуктов. .
Изобретение относится к способу получения бесхлорных NPK-удобрений и может найти применение в химической промышленности. .

Изобретение относится к способам получения калийно-фосфорного удобрения путем термической обработки исходного сырья. .
Изобретение относится к способам получения азотно-калийных гранулированных удобрений на основе карбамида и хлорида калия. .
Изобретение относится к способам производства удобрений, содержащих калий, из отходов калийного производства. .
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения гранулированного минерального удобрения включает разложение апатита азотной кислотой, выведение из азотнокислотной вытяжки части кристаллов нитрата стронция и нерастворимого остатка в виде стронциевого концентрата, при этом количество выводимого нитрата стронция составляет 20-60% от содержащегося в азотнокислотной вытяжке, вымораживание нитрата кальция в непрерывном режиме в кристаллизаторах с выносным теплообменником, отделение кристаллов тетрагидрата нитрата кальция фильтрованием, переработку их в аммиачную селитру и мел, переработку маточного раствора в гранулированное минеральное удобрение, причем выведенный стронциевый концентрат добавляют к маточному раствору и направляют в производство сложных минеральных удобрений методом гранулирования в барабанном грануляторе сушилке.
Наверх