Способ получения карбоната кальция
Владельцы патента RU 2789944:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" (RU)
Изобретение относится к гидрометаллургической переработке минерального сырья и к защите окружающей среды и может быть использовано при комплексной переработке фосфогипса. Сначала фосфогипс промывают водой 1-2 ч при температуре от 60 до 70°С. Полученную суспензию фильтруют с получением раствора серной и фосфорной кислот и отмытого фосфогипса. Раствор серной и фосфорной кислот направляют в цикл производства фосфорной кислоты. Отмытый фосфогипс отправляют на конверсию раствором карбоната натрия с последующим отделением осадка от раствора. Твёрдая фаза представляет собой целевой продукт - обескисленный карбонат кальция, а жидкая фаза - раствор сульфата натрия, который отправляют на выпаривание с получением натриевой соли серной кислоты. Предварительная отмывка фосфогипса позволяет уменьшить содержание остаточных кислот в целевом продукте и увеличить его выход. 1 табл., 17 пр.
Изобретение относится к способам гидрометаллургической переработки минерального сырья, а именно к способам глубокой переработки промышленных отходов, и в частности к комплексной переработке фосфогипса.
Известен способ переработки фосфогипса (патент РФ № 2456358, опубл 20.07.2012) способ переработки фосфогипса включает обработку водным раствором, содержащим карбонат щелочного металла, при нагревании с последующим отделением карбонатов кальция и стронция. Предварительно перед обработкой фосфогипс подвергают биовыщелачиванию с использованием бактериальных комплексов, состоящих из нескольких видов ацидофильных тионовых бактерий в активной фазе роста, адаптированных к фосфогипсу. Биовыщелачивание ведут в чановом режиме при отношении Т:Ж=1:5-1:9, температуре 15- 45°С и аэрации в течение 3-30 суток с переводом в жидкую фазу редкоземельных элементов и фосфора. Полученный кек подвергают обработке водным раствором, содержащим в качестве карбоната щелочного металла карбонат калия.
Недостатком способа является то, что ацидофильные тионовые бактерии оказывают ускоряющее действие на процесс коррозии малоуглеродистой стали, за счёт своей высокой окислительной активности, что в дальнейшем приведёт к повышенному износу технологического оборудования.
Известен способ получения высокочистого углекислого кальция и азотно-сульфатного удобрения (патент РФ № 2509724, опубл. 20.03. 2014), проводят конверсию фосфогипса раствором карбоната аммония с получением раствора сульфата аммония и фосфомела. Фосфомел растворяют в азотной кислоте, отделяют нерастворимый остаток фильтрацией от раствора нитрата кальция. Далее проводят взаимодействие раствора нитрата кальция с карбонатом аммония с получением продукционной пульпы углекислого кальция в растворе нитрата аммония, осаждение из нее высокочистого углекислого кальция и переработку раствора нитрата аммония в азотно-сульфатное удобрение. Продукционную пульпу разделяют на две части, одну из которых подают на фильтрацию для отделения осадка высокочистого углекислого кальция, а вторую - на предварительное смешение с раствором карбоната аммония до концентрации карбоната аммония в жидкой фазе, равной 4,0-8,0%. В процессе осаждения высокочистого углекислого кальция поддерживают температуру 40-45°С и концентрацию избыточного карбоната аммония в жидкой фазе пульпы 0,5-1,0%. Раствор нитрата аммония, полученный после отделения осадка углекислого кальция, смешивают с раствором сульфата аммония, полученным после конверсии фосфогипса, смесь упаривают, гранулируют и сушат.
Недостатком способа является то, что для полноты протекания конверсии фосфогипса в углекислый кальций, согласно термодинамическим расчётам, необходим дополнительный подвод тепла, увеличение давления и времени протекания реакции, т.е. переход от реакторной системы к автоклаву. Кроме того, предварительная обработка фосфогипса азотной кислотой перед конверсией с карбонатом аммония для увеличения выхода готового продукта, углекислого кальция, усиления полноты протекания реакции и последующая двукратная противоточная промывка приводит к образованию сточных вод с повышенным содержанием аммиака.
Известен способ переработки фосфогипса на сложное удобрение, содержащее азот, кальций и серу (патент РФ № 2677047, опубл. 15.01.2019), включает конверсию фосфогипса с последующим отделением осадка от раствора, причем перед конверсией фосфогипса получают его суспензию с влажностью от 56 до 59%, которую разделяют на две части. Конверсию первой части суспензии фосфогипса проводят при температуре от 70 до 100°С путем ввода в нее при непрерывном перемешивании карбоната натрия с образованием смеси из карбоната кальция и раствора сульфата натрия. Во вторую часть суспензии фосфогипса вводят при непрерывном перемешивании карбамид при определенном соотношении компонентов, поддерживая температуру суспензии от 50 до 55°С, в результате чего получают суспензию химического соединения CaSO4∙4CO(NH2)2 и карбоната кальция, затем, полученный после конверсии первой части суспензии фосфогипса, смешивают с суспензией химического соединения CaSO4∙4CO(NH2)2, причем смешение карбоната кальция с химическим соединением CaSO4∙4CO(NH2)2 ведут при определенном соотношении компонентов. Полученную в такой последовательности суспензию сложного по составу удобрения направляют на сушку и грануляцию.
Недостатком способа является то, что технологический процесс является сложным, за счёт раздельного ввода сульфата натрия и карбамида. Такой способ переработки является многоступенчатым и энергозатратным, требующим использования значительного количества различных типов химического оборудования.
Известен способ переработки фосфогипса на сульфат аммония и карбонат кальция (патент РФ № 1296512, опубл. 15.03.1987), включает обработку суспензии фосфогипса в аммиачной воде при Т:Ж 1: (2,0-2,35) углекислым газом, подаваемым в зону реакции с приведенной скоростью 0,26-0,45 м/с в зависимости от стехиометрии. При этом разложение фосфогипса проводят в режиме непрерывного прямоточного пневмотранспорта реакционной пульпы. Степень разложения фосфогипса 95-98% достигается за 15-20 мин.
Недостатком способа является то, что после образования гидрокарбоната кальция в ходе реакции с углекислым газом и фосфогипсом после сбрасывания давления гидрокарбонат кальция распадается на карбонат кальция с бурным выделение углекислого газа, что приводит к выбросам избыточного углекислого газа в атмосферу, также реакция приводит к образованию накипи на стенках технологического оборудования.
Известен способ получения наноструктурированного гидроксиапатита и кристаллического сульфата кальция (патент CN 104495774, опубл. 08.04.2015), принятый за прототип, включает предварительную промывку фосфогипса водой, после которой получают суспензию фосфогипса. Далее суспензию фильтруют, где жидкая фаза - раствор кислот, а твердая фаза - отмытый фосфогипс. Отмытый фосфогипс направляют на конверсию карбонатом натрия и разделяют полученные в результате конверсии твёрдую фазу в виде карбоната кальция и жидкую фазу - раствор сульфата натрия. Карбонат кальция разлагают азотной или соляной кислотой, получают раствор содержащий ионы кальция с не растворимыми примесями, далее полученный раствор фильтруют, где жидкая фаза - раствор содержащий ионы кальция, а твердая фаза - нерастворимые примеси. Отфильтрованный раствор с ионами кальция используется для дальнейшего получения наноструктурированного гидроксиапатита и кристаллического сульфата кальция .
Недостатком способа является то, что основными продуктами переработки фосфогипса являются наноструктурированный гидроксиапатит и кристаллический сульфат кальция, что подразумевает собой сложный и дорогостоящий процесс. В то время как, получение карбоната кальция используется в виде промежуточного этапа, хотя может являться товарным продуктом, процесс получения которого менее сложный и энергозатратный.
Техническим результатом является получение обескисленного карбоната кальция из фосфогипса.
Технический результат достигается тем, что производят промывку фосфогипса водой при температуре от 60 до 70°С, в течение от 1 до 2 часов, после фильтрации, полученный раствор серной и фосфорной кислот направляют в цикл производства фосфорной кислоты, а отмытый фосфогипс отправляют на конверсию, которую проводят раствором карбоната натрия, с получением твердой фазы обескисленного карбоната кальция и жидкой фазы - раствора сульфата натрия, который отправляют на выпаривание с получением натриевой соли серной кислоты.
Способ осуществляется следующим образом. В качестве исходного сырья используют фосфогипс, в составе которого содержится масс.%: SiO2-1,62; SO3-58,72; CaO-36,41; SrO-2,43. Фосфогипс загружается в монореактор HEL и заливается водой. Отмывка фосфогипса проводится в диапазоне температур от 60 до 70 °С в течение от 1 до 2 часов при непрерывном перемешивании в режиме не менее 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получается суспензия. Полученная суспензия выгружается на вакуумный фильтр и разделяется на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивается в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направляется в цикл производства фосфорной кислоты.
Затем проводится конверсия отмытого фосфогипса в обескисленный карбонат кальция. Отмытый фосфогипс загружается в монореактор HEL с добавлением раствора карбоната натрия при непрерывном перемешивании в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой при температуре от 75 до 80°С. После завершения конверсии получается суспензия. Полученная суспензия выгружается на вакуумный фильтр и разделяется на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривается вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получается натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивается в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С.
Способ переработки фосфогипса поясняется следующими примерами.
Пример 1. Образец фосфогипса без предварительной промывки количеством 15 г подвергался конверсии фосфогипса в карбонат кальция с добавлением раствора Na2SO4. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75°С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 46,4 %.
Пример 2. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 50 °С в течение получаса с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 44,9 %.
Пример 3. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 50°С в течение 1 часа с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 46,2 %.
Пример 4. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 50 °С в течение 2 часов с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 45,3 %.
Пример 5. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 50 °С в течение 3 часов с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 44,6 %.
Пример 6. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 60 °С в течение получаса с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 59,8 %.
Пример 7. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 60 °С в течение 1 часа с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 64,7%.
Пример 8. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 60 °С в течение 2 часов с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 65,0 %.
Пример 9. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 60 °С в течение 3 часов с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 57,2 %.
Пример 10. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 70 °С в течение получаса с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 69,5 %.
Пример 11. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 70 °С в течение 1 часа с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 72,3 %.
Пример 12. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 70 °С в течение 2 часов с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 72,0 %.
Пример 13. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 70 °С в течение 3 часа с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 69,7%.
Пример 14. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 80 °С в течение получаса с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 54,6 %.
Пример 15. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 80 °С в течение 1 часа с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 56,5 %.
Пример 16. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 80 °С в течение 2 часов с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 56,2 %.
Пример 17. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 80 °С в течение 3 часов с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 52,9%, результат данного опыта представлен в таблице 1 и обозначен как образец 17.
В Таблице 1 представлены данные о зависимости режима отмывки кислого фосфогипса на выход карбоната кальция, полученные в ходе исследований.
| Таблица 1 - Зависимость выхода CaCO3 (%) от времени и температуры отмывки фосфогипса | |||
| Образец | t, мин | T, °С | CaCO3, % |
| 1 | - | - | 46,4 |
| 2 | 30 | 50 | 44,9 |
| 3 | 60 | 46,2 | |
| 4 | 120 | 45,3 | |
| 5 | 180 | 44,6 | |
| 6 | 30 | 60 | 59,8 |
| 7 | 60 | 64,7 | |
| 8 | 120 | 65,0 | |
| 9 | 180 | 57,2 | |
| 10 | 30 | 70 | 69,5 |
| 11 | 60 | 72,3 | |
| 12 | 120 | 72,0 | |
| 13 | 180 | 69,7 | |
| 14 | 30 | 80 | 54,6 |
| 15 | 60 | 56,5 | |
| 16 | 120 | 56,2 | |
| 17 | 180 | 52,9 |
Из представленных данных видно, что оптимальными параметрами отмывки фосфогипса для наибольшего выхода обезкисленного карбоната кальция после конверсии являются область температур от 60 до 70 °С и временной диапазон от 1 до 2 часов. Предварительная отмывка фосфогипса при оптимальных параметрах позволяет получить наибольший выход карбоната кальция.
Способ получения карбоната кальция, включающий предварительную промывку фосфогипса с получением суспензии и конверсию отмытого фосфогипса с последующим отделением осадка от раствора, конверсию отмытого фосфогипса ведут карбонатом натрия, отличающийся тем, что производят промывку фосфогипса водой при температуре от 60 до 70°С в течение от 1 до 2 часов, после фильтрации полученный раствор серной и фосфорной кислот направляют в цикл производства фосфорной кислоты, а отмытый фосфогипс отправляют на конверсию раствором карбоната натрия с получением твердой фазы обескисленного карбоната кальция и жидкой фазы - раствора сульфата натрия, который отправляют на выпаривание с получением натриевой соли серной кислоты.
