Способ переработки азотнокислот-ной вытяжки фосфоритов

 

ОПИСАпИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТИУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

«л823368 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 121277 (21) 2553270/23-26

К„з с присоедийением заявки ¹

С 05 В 11/06

Государственный комитет

ССС P ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230481, Бюллетень ¹ 15 (53) УДЫ 631. 8е (088. 8) Дата опубликования описания 230481

В.С. Сахаров, А.Л. Олифсон, Н.. Макс и Б. И. Верстин 1- .,, ;„,,„ (, " - -::.;:,„. 4 " :Ы (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АЗОТНОКИСЛОТНОй

ВЫТЯЖКИ ФОСФОРИТОВ

Изобретение относится к технологии переработки азотнокислотной вытяжки фосфоритов раствора, образующегося после разложения фосфоритов азотной кислоты, в частности, к технологии выделения из вытяжки кальция с использованием сульфата аммония.

Известен способ переработки азотнокислотной вытяжки, заключающийся в выделении всего или .части содержащегося в ней кальция при.помощи сульфата аммония. Последний . вводится в вытяжку либо в виде сухой соли, либо в виде раствора, являющегося отходом производства капролактама (1) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки азотнокислотной вытяжки фосфоритов, заключающийся в осаждении из раствора кальция 40Ъ-ным раствором сульфата аммония по реакции

Са(НОв) + (N114)g SO4 + 2 Н20 = — 2 NH4NO + CaSO> 2 Н<О

Реакция осаждения гипса протекает в двух реакторах, причем сульфат аммония подают в первый реактор куда поступает азотнокислотная вытяжка, полученная разложением фосфата 57%-ной азотной кислотой при

50-55ОС, во втором реакторе производится доагитация прореагировавшей пульпы, после чего она направляется на фильтрацию на карусельном вакуумфильтре и отмывку гипса от маточного раствора (2) .

Недостатком известного способа является невысокая производительность фильтрации гипса и, как следствие, значительные потери ценных компонентов вытяжки — азота и фосфора с гипсом. Кроме того, при получении сульфата аммония конверсионным способом из-за наличия в исход) ном гипсе неотмытого водораатворимого фосфора ухудшаются показатели процесса конверсии гипса, снижаетси фильтруемость меловой пульпы и выход сульфата аммония.

Цель изобретения — интенсификация процесса фильтрации гипса и сокращения, потерь фосфора и азота.

Указанная цель достигается тем, что осаждение кальция ведут путем последовательной подачи азотнокислотной вытяжки в полную норму раствора сульфата аммония в гри

823368 стадии до энЖений рН: на первой

5-6, на второй 2-3, на третьей 0,5- .

0,9 с выдерживанием пульпы на каждой стадии в течение 15-60 мин.

При таком ведении процесса создаются условия для образования крупных равномерных, хорошо фильтрующих кристаллов гипса, снижаются потери фосфора и азота с гипсом за счет повышения эффективности отмывки и улучшаются показатели .процесса углеаммонийной конверсии гипса.

Предлагаемый способ осаждения кальция, когда выделение гипса начинается при высоких значениях рН (рН исходного раствора сульфата аммониsj равен примерно 9), происходит через рН= 5-6, далее 2-3 и рН = 0,50,9, образуется другой тип кристаллов гипса, чем в известном способе (в последнем азотнокислотная вытяжка поступает в систему, содержащую азотнокислый аммоний, избыточную азотную кислоту, определяет улучшенные.фильтрующие свойства нитратно-фосфатной пульпы. Следует отметить, что промежуточные значения рН = 5-6 и рН = 2-3 выбраны не случайно, только при их использовании имеет место максимальный эффект предлагаемого способа. Применение одного промежуточного значения рН (например рН = 5-6 или рН = 2-3) с последующей подачей азотнокислотной вытяжки до рН = 0,5-0,9, ухудшает показатели процесса. Увеличение рН более 6 при последующем значении рН = 2-3 также ухудшает условия кристаллообразования, очевидно это связано с тем, что с рН = 9 до рН = 7 расходуется небольшое количество азотнокислотной вытяжки, коли чество зародышевых кристаллов незначитег.ьно и в этом случае определяющим будет осаждение кальция при рН = 2-3. Аналогичный эффект имеет место при снижении рН с 2-3 до 1,25 (при предыдущем значении рН = 5-6), хотя механизм кристалло. образования здесь другой, он определяется наличием в системе при рН = 1,5 значительных количеств фосфорной кислоты. Положительный результат предлагаемого способа обес печивается также в том, что для .осаждения кальция используется сульфат аммония, содержащий избыточный аммиак с рН = 8,5-9,5, что не1 и обходимо для обеспечения на перво стадии осаждения кальция значения

pH = 5-6. Сульфат аммония, полученный растворением сухой соли в воде имеет pH = 4, т.е., исходя

I е и з вышеизложенного, эффект при введ и нии азотнокислотной вытяжки в тако продукт будет значительно меньшим.

Пример. Исследования проводят в лабораторном каскаде, состоящем из 4-х последовательно соединенных реакторов объемом каждый по 1 л, снабженных перемешивающими устройствами, дозаторами: азотнокислотной вытяжки апатита, полученной разложением апатита 56Ъ-ной азотной о кислотой в течение 2 ч при 50 С (P O5 14Ъ, азот 9Ъ, СаО 18,3Ъ, 2 5 свободная азотная кислота 4,6Ъ) и

40Ъ-ного раствора сульфата аммония, полученного путем конверсии гипса углекислым газом и аммиаком (490 г/л сульфата аммония, 20 г/л карбоната аммония, 8 г/л аммиака, рН = 8,9), водяными банями с контактными. термометрами для поддержания температуры процесса осаждения 45-50 С. Во всех о

15 опытах в первый реактор непрерывно вводят все количество раствора сульфата аммония и в з висимости от условий эксперимента различные количества азотнокислотной вытяжки апатита при исследовании известного способа — всю вытяжку, в остальных опытах до значений рН, равных соответственно: 3-4, 7-7,5, 5-6. Пульпа перетекает во второй реактор, куда подают азотнокислотную вытяжку до

25, значений рН, равных соответственно г

0 5-0,9, 1-1,5, 2-3, 3-4. Остальное количество азотнокислотной вытяжки взаимодействует с пульпой в третьем реакторе до рН = 0,5-0,9. В четвертом реакторе происходит доагитация прореагировавшей пульпы при тех же параметрах, что и в предыдущем аппарате. Пульпа, вытекающая из последнего реактора, фильтруется на воронке Бюхнера, гипс отмывается водой в режиме трехкратного противотока с расходом воды 1 л/кг сухого гипса. Промывные воды объединяют с основным фильтратом (раствор

40 направляют на получение удобрений), гипс конвертируется углекислым газом и аммиаком, 40Ъ-ный раствор сульфата аммония возвращают на осаждение кальция из азотнокислотной

Вытяжки апатита»

Расход азотнокислотной вытяжки составляет 1 л/ч, расход сульфата аммония — 1 л/ч.

Отмытый гипс перед конверсией анализируют на содержание фосфора водорастворимого и азота, замеряют производительность фильтрации и влажность гипса и углекислого кальция. Результаты исследований

I процесса осаждения кальция иэ азотнокислотной вытяжки апатита

40Ъ-ным раствором сульфата аммония представлены в таблице.

Как следует из данных таблицы, оптимальный эффект достигается при введении азотнокислотной вытяж-. ки фосфорита (до подачи. всей ее нормы) в раствор сульфата аммония последовательно до рН = 5-6 и рН = 2-3. при этом производительность, I

2 фильтрации гипса 24,6 т/м сут, 823368

1%. Выбранный режим оптимальный, так как отклонение от него в ту или иную сторону ведет к ухудшению пока- зателей процесса (см. результаты, приведенные в табл.).

Значение рН Влажность, Ъ

Потери, Ъ

Производительность фильтрации, т/м сут

Р О азота з с мелом с гипсом

Номер реактора гипса мела

1 2 гипса мела

1,5 1,6

5,4 0,7

5,6 1,3

34,4 25,5 16,4 13,1

1,2

1,2

31г6 22г0 о19ю3 15ю9

1,0

1,3

5,6 2,4

1,1 0,8

26,2 18 3 24,6 18,7

0,8

30,1

2l 3 20,8 16,9

1,0 1,2 0,9

5,5 3,5

1,6

1,2

1,8

12,1

12,4

33,1 24,6

7,2 2,5

1,4 1,6 1,3

2,1 2,4 1,8

34,4

24,8

11 6 12,0

3,6 2,6

Известный

9,2

8,3

38,6 27,5

П р и м е ч а н и е. В таблице представлены средние результаты пяти параллельных опытов. В 3 и 4 реакторах значение рН изменилось от 0,5 до 0,9.

Формула изобретения 0 5-0,9 с выдерживанием пульпы на

1 каждой стадии в течение 15-60 мин.

1. Способ переработки азотнокис- 40 . 2. Способ по и. 1, о т л и ч а юлотной вытяжки фосфоритов, включаю- шийся тем,.что рН исходного щий осаждение кальция сульфатом сульфата аммония поддерживают в аммония, фильтрацию нитратно-фосфат- пределах 8,5-9,5. ной пульпы, отмывку гипса водой, Источники информации, отличающийся тем, что, с 45 принятые во внимание при экспертизе целью интенсификации процесса филь- 1, Новые исследования по технолотрации гипса и сокращения потерь гии минеральных удобрений. Под ред. фосфора и азота, осаждение кальция М.Е. Позина. Л., "Химия", 1970. ведут путем последовательной подачи с. 55-56, аэотнокислотной вытяжки в полную 50 2, соколовский А.A., Яшке е.В. норму раствора сульфата аммония в Технология минеральных удобрений три стадии до значений рН: на пер- и кислот. N., Химия, 1971, с.400 вой 5-6, на второй 2-3, на третьей :(403.

Составитель T. .Докшина

Редактор A. Химчук Техред М.Табакович Корректор С..Шекмар

Тираж 445 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела;. изобретений .и открытий

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

Заказ 1996/30

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 потери с фосфогипсом фосфора 0,8% азота 1,1Ъ, что в сравнении с известным способом дает воэможность повысить производительность фильтрации гипса в 3 раза, сократить потери азота и фосфора на, 1,3%.

Следует отметить, что при получении сульфата аммония углеаммонийной конверсией фоафогипса выбранный режим дает воэможность (в сравнении с Н3 е ТН М cIIoco6oM) повысить фильтрующие свойства; меловой пульпы в 2 раза и снизить потери азота (аммиачного) с отвальным мелом на

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа в сравнении с известным заключается в интенсификации процесса фильтруемости нитратно-фосфатной пульпы гипса о и снижении потерь фосфора и азота за счет повышения эффективности отмывки сульфата кальция.

I 4