Способ получения фосфорной кислоты
ОП ИСАЙ ИЕ
ИЗЬБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Соаетскнх
Соцналнстнческнх
Республик (ii)833485 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.80 (21) 2823726/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл з
С 01 В 25/22
Гееудеретееииые кемитет ле делам иэебретений и еткрмтий
Опубликовано 30.05.81. Бюллетень № 20 (53) УДК 661.634..2 (088.8) Дата опубликования описания 10.06.81 (72) Авторы (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ
Изобретение относится к получению фосфорной кислоты из фосфатсодержащих руд, которую используют для производства минеральных удобрений.
Известны способы . получения фосфорной кислоты из обогащенных фосфатсодержацгих руд, основанные на разложении фос. фатов серной кислотой и выделении сульфата кальция в присутствии раствора разбавления. В существующих схемах сернокислотной переработки фосфатов, разложение проводят в присутствии некоторого количества циркулирующей продукционной фосфорной кислоты и возвращаемых в процесс промывных растворов.
В результате образуется сульфат кальция, который может быть выделен в форме дигидрата, полугидрата или безводного сульфата кальция и продукционная фосфорная кислота.
Общими стадиями общеизвестных способов являются стадии разложения фосфатного сырья крепкой серной кислотой (50 — 98" -ной) в смеси с оборотной разбавленной фосфорной (раствором разбавления), при температуре реакционной массы
70 †1 С; выделения сульфата кальция; разделения получаемой пульпы и отмывки фосфорной кислоты от осадка (1).
Однако известные способы эффективны
S лишь применительно к богатым концентратам (28 — 41% Р Ое ), свободным от примесей окислов железа и алюминия, а для бедных по фосфату (20% Pa Os и ниже), включающих железо- и алюминийсодержащие минераль;, они не пригодны, вследствие большого раст© хода серной кислоты, затрачиваемой на вскрытие примесей (до 3 — 4 кратных количеств сверх стехиометрических), трудностей, связанных с удалением больших плохо фильтруемых объемов шламов (скорость фильтрации падает из-за гелеобразования), загрязнения примесями целевого продукта. Все это приводит к резкому повышению себестоимости и снижению эффективности процесса.
Известен также способ получения фосфорной кислоты путем разложения фосфорита слабой серной кислотой концентрацией
7 — 10% при 50 Си отношении твердой и жидкой фаз в пульпе 1:30 (2).
833485
55
Недостатками этого способа является неизбирательность процесса разложения— серная кислота при концетрации 7 — 10TP/p и температуре 50 С разлагает кроме фосфата кальция и другие минералы, составляющую руду, в особенности железо- и алюминийсодержащие. В результате продукционный раствор одержит большие количества соединений железа, алюминия (более 16О/p), значительно ухудшающие качество фосфорной кислоты. Поэтому становится необходимым удалять указанные примеси дополнительными трудоемкими, а порой и сложными операциями фракционного осаждения, ионного обмена, экстракцией. Коэффициент селективности (условный коэффициент, который равен отношению процента извлечения Р»0 к сумме процентов извлечения «вредных» примесей — FeaOд, Alд05 и т. д.) равен 4,0.
Цель изобретения — снижение содержания примесей в продукте.
Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения фосфорной кислоты из бедных ожелезненных., фосфоритов, заключающимся в разложении фосфоритов серной кислотой концентрации 2 — 4О/p при отношении твердого к жидкому в разлагающейся пульпе 1:10 — 1:25 и температуре
10 — 35 с.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что разбавленная серная кислота значительно быстрее разлагает бедные ожелезненные фосфориты, так как они имеют тонкодисперсную структуру и соответственно большую активную поверхность.
Причем разбавленная серная кислота, пассивируя поверхность сопутствующих фосфату минеральных веществ, влияет на скорость растворения основного вещества (Р»О«), зависящую от активности ионов водорода в растворе, времени контакта фаз, температуры и скорости диффузии образующихся соединений.
Ускорению реакции разложения способствует также присутствие в фосфоритах карбонатных соединений, которые при взаимодействии с кислотами разлагаются, образуя
CO@3. Это приводит к разрушению плотной корки фосфогипса на частицах фосфорита и дезинтеграции отдельных зерен фосфорита, что улучшает условия диффузии продуктов растворния из зоны реакции в раствор.
В целом, ведение процесса в указанных условиях приводит к резкому повышению селективности.
Селективность процесса разложения зависит от совокупности трех параметров, определяющих оптимальные условия выщелачивания. Рассматривая в отдельности каждый из параметров, можно сделать вывод о степени влияния каждого из них на процесс разложения.
4
Степень извлечения компонентов в зависимости от концентрации серной кислоты при постоянных температуре и соотношении фаз (t = 20 С; T:Æ = 1;10) отражена в табл. 1.
Из данных табл. 1 следует, что полнота извлечения полезного компонента (Рд Og) достигается при концентрации кислоты, равной 2,0О/р и дальнейшее увеличение концентрации ведет к понижению извлечения РдО и разложению «вредных» примесей (железа, алюминия), при этом увеличивается расход ценного растворителя и снижается селективность процесса.
Влияние температуры на степень извлечения компонентов при постоянном зьачении концентрации серной кислоты и соотношения фаз (С = 2 /О, Т:Ж = 1:1Î отражено в табл. 2.
Из табл. 2 видно, что полнота извлечения РхО достигается при t = 10 — 35 С, а дальнейшее увеличение температуры приводит к повышенному растворению «ВредныхФ примесей железа и алюминия» что сказывается на качестве целевого продукта и увеличении энергозатрат.
Зависимость степени извлечения веществ из руды от соотношения фаз, при постоянных концентрации кислоты и температуре (С = 2 /p, t = 20 С) отражена в табл. 3.
При увеличении соотношения фаз только частично извлекается Р О«, а при значительном уменьшении T:Æ кислота расходуется на растворение примесей железа и алюминия, при этом уменьшается селективность процесса и увеличивается расход кисл отьь
Во всех опытах, результаты которых представленых в табл .1 — 3, используются руды, содержащие, вес. /p.- РдОр- 6,0 — 15,0; А1 0э
2,0 — 10 и ЕедО«5 — 13,0. Навеска руды составляет 25, г, время вышелачивания
30 мин, крупность руды — 1 мм. Оптимизация процесса выщелачивания оценивается по показателю селективности.
Предлагаемый способ позволяет снизить содержание примесей в кислоте более чем в 4 раза при коэффициенте селективности равном 18,6.
Пример. 100 r руды Верхнекамского месторождения помещают в реактор емкостью
2 л,, приливают 1000 мл 2О/p-ной Н ЯО (Т:Ж = 1:1(0), перемешивают в течение
30 мин и фильтруют. Фильтрат и осадок замеряют и анализируют. Затем фильтрат аммонизируют.
Извлечение в раствор, /p. РОк 98,6;
ГедО 2,71 и Al О 2,61. Коэффициент селективности — 18,6.
Проведение процесса при других параметрах дает аналогичные результаты (табл.
1 — 3).
833485
Таблица 1
13,5
2,24
2,62
2,36
62,2
1,0
2,0
2,71
18,6
98,7
2,81
2,98
17,3
98,6
3;0
96,8
2,97
3,08
16,0
12,8
4,0
3,04
3,33
79,3
5,0
Таблица 2
78,5
2,54
2,59
93,3
96,4
2,64
2,62
98,6
18,5
2,73
2,91
3,08
3,13
37
Таблица 3
13,8
2,14
2,2
59,3
1:5
18,6
2,70
98,6
2,61
1:10
98,7
2,83
1:15
2,97
98,7
1:20
1:25
3,12
98,8
1:30
3,13 14,5
3,58
98,8
98,7 98,8
98,8
98,7
2,46
2,48 .2,51
2,74
2,80
2,84
3,48, 3,12
2,67
2,78
2,86
15,2
18,0
18,45
17,8
l7,4
17,2
15,0
18,10
17,4
16,9
833485
Составитель В. Кириленко
Редактор В. Матюхина Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко
Заказ 3880/16 Тираж 505 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Формула изобретения
Способ получения фосфорной кислоты из бедных ожелезненных фосфоритов путем разложения их серной кислотой, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания примесей в продукте разложение ведут серной кислотой концентрации 2 — 4% при отношении твердого к жидкому в разлагающей пульпе 1:10 — 1:25 и температуре
10 — 35 С.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Позин М. Е. Технология минеральных
5 солей. Л., «Химия», 1974, с. 904 — 932.
2. «Журнал неорганической химии», 1, 1956, № 7, с. 1519 (прототип).
