Способ получения очищенных фосфатов аммония
К.Гафуров, В.К.Панов, К.Г.Садыков,, С.В.Хрящев, P.ß.ßêóáîâ и А.S.Ãðèíåâè÷ (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЧИЩЕННЫХ ФОСФАТОВ
АММОНИЯ
Изобретение относится к способу получения очищенных фосфатов аммония, используемых в качестве минеральных удобрений.
Известен способ получения очищенных фосфатов аммония, заключающийся в обработке зкстракционной Фосфорной кислоты солями или гидроокисями ще-. лочных металлов с выделением в осадок кремнефторидов щелочных металлов и последующей аммонизацией очищенной кислоты. при котором возникают затруднения при отфильтровывании осадка, так как образуется мелкокристаллическая фаза, легко проходящая через фильтр. Степень обесфторивания при . исгользовании солей или гидроокисей щелочных металлов составляет лишь
60Ф (>).
Наиболее близок к поеалагаемомч по технической спешности и аостигаеМоМУ оез льтатч способ получения очишенных ФосФатов, по которому экстракционную фосфорную кислоту обесфтори- .
2 вают путем обработки ее гидроокисью, карбонатом или хлоридом щелочного.металла с отделением осадка кремнефторида; обесфторенную кислоту аммонизируют в две стадии: на первой до рН 6 и на второй под давлением 0-4,2 ати и температуре выше 54оС до рН 3,5-6,0
Выделившийся гептааммонийтрифосфат сушат либо в атмосфере аммиака до получения диаммонийфосфата, либо воздухом с температурой 38-190оС до полу чения мойоаммонийфосфата. Продукт гранулируют (2 1.
Недостатки способа состоят в большой потере готового продукта при аммонизации ЭФК за счет соосаждения с фосфатами металлов фосфата аммония (до 25-333 в пересчете на Р О )» сложности технологического процесса, связанной с наличием многократных стадий фильтрации H затруднениями в отделении мелкодисперсных кристаллов кремнефторидов от раствора кислоты, и малой интенсивности процесса, тре- ° содержание фтора до 0,2-0,65 Внесение кремнийсодержащего реагента на первой стадии нецелесообразно, так как значительная часть его была
/ бы выделена с нелетучими примесями.
Введение нитрата аммония обусловлено необходимостью снижения вязкости смеси. Введение в экстракционную фосфорную кислоту перед второй стадией упарки нитрата аммония в мольном соотношении NH4NOg ..MgО меньше 0,2 малоэффективно, так как снижение вязкости незначительно, а больше 1,0 экономически нецелесообразно в связи с тем, что вязкость кислоты остается практически постоянной.
При введении в экстракционную фосфорную кислоту перед второй стадией упарки активной двуокиси кремния в количестве менее 1001 от стехиометрически необходимого для перевода фтора, присутствующего в виде иона йS1F, в тетрафторид кремния, степень Ус обесфторивания кислоты ниже 803, а увеличение нормы свыше 2003 не приводит к дальнейшему выделению фтора в газовую фазу.
Упаривание кислоты на !1-îé ста дии до концентрации ниже 453 РпО не позволяет снизить содержание фтора s очищенном фосфате аммония менее ,0,654, а упаривание до концентрации выше 603 Ря О приводит к получению фосфорной кислоты, загустевающей при охлаждении до 15-20 Ñ.
Пример . 1. 100 кг экстракционной фосфорной кислоты, полученной из фосфоритов Каратау и содержащей, вес.r.: Pq0g 22,3; F 1,6; SOg 2,86;
СаО 0,21; И90 2,58; Al@0o 0,87
Fe<0> О, 77; 510 0 «56 и взвесей 0 7 делят на две части. Одну из них в количестве 380,5 жг подают на первую стадию упариэания, после чего получают 438 кг кислоты концентрацией 4Я
Рп О . Упаренную кислоту смешивают с оставшейся частью {119,5 кг) исходной кислоты. После смешения получают
557 5 кг 403 по Р О кислоты. В процессе смешения кислот присутствующие примеси выпадают в осадок, для отделения которого фосфорная кислота поступает в отстойник. Шлам в количестве 50 кг направляют в экстрактор или подмешивают к основному потоку аммофосной пульпы, идущей на сушку и грануляцию, а осветленную часть (507,5 кг),,содержащую 39,М Р О5, подают в приемный сборник второй стадии концент3 939433 4 бующего больших затрат времени на получение и последующее разложение гептааммонийфосфата. При переработке магнийсодержащего сырья этот способ становится еще более трудоемким в связи с загустеванием фосфорной кислоты при ее обесфторивании.
Цель изобретения - повышение выхо да продукта, упрощение и интенсификация процесса при обработке магний- щ содержащего сырья.
Поставленная цель достигается в способе, включающем обесфторивание экстракционной фосфорной кислоты аммонизации аммиаком, сушку и грануляцию продукта экстракционную кислоту упаривают в две стадии, на первой из которых до 40-454 Р<Р5, смешивают ее с оставшейся частью исходной кислоты, нерастворимые соединения отделяют, щв добавляют нитрат аммония и активную двуокись кремния и упаривают на второй стадии до 45-604 °
Аммонизацию ведут непрерывным контактированием аммиака с поверхностью движущего слоя фосфорной кислоты с одновременной сушкой и грануляцией продукта.
Целесообразно на первую стадию упаривания подавать 80-903 исходной фосфорной кислоты.
С целью снижения вязкости кислоты при ее обесфторивании, нитрат аммония вводяf в кислоту в мольном соотношении NH+8(4 М90=0,2-1,0, а активную двуокись кремния - в количестве 1003S
200 ot стехиометрически необходимогоо.
Упаривание íà 1-ой стадии .80-901 исходной фосфорной кислоты до концентрации 40-454 Р1О5 и смешение- ее с о
40 оставшейся част be исходней кислоты позволяет выкристаллизовать присутствующие примеси и осадить их в донную фазу. Упаривание кислоты на 1-ой стадии до концентрации ниже 403 Р 0 нецелесообразно, так как после смешения с исходной кислотой концентрация ее снижается ниже 3Я Р0 05 в ре"
t зультате чего не достигается необходимая полнота выделения примесей.
Упаривание до концентрации выше 453
Р О5 нежелательно вследствие значительного повышения ее вязкости и снижения скорости испарения воды.
Введение кремнийсодержащего реагента после первой стадии упаривания в сочетании с высокой концентрацией кислоты позволяет снизить остаточное.461 кг кислоты, концентрацией 45> Р<О>.
На !-ой стадии концентрирования ЭФК в газовую фазу выделяется 4,88 кг фтора, а на вторую I I-ой стадии5,97 кг. Общее количество фтора, выделившегося в газовую фазу, составляет 10,85 кг. Фтор улавливается в системе абсорбции водой с получением 114 кг 123 H SIF<, 46I кг упаренной ки слоты, содержащей, кг: HgPO4
286; SO 4 30 5: Са 0,96; Иа 13,6;
Al 3,86; Fe 0,27; S i: 0,79; F 2.95; йа 0,35е K 0,15; МН4МО 51,6 и НоО
69,96, направляют на аммониэацию, где 42,2 кг аммиака подают на слой. фосфорной кислоты со скоростью12.м/с.
После аммонизации пульпа поступает для распыления в форсунку, расположенную в верхней части башни, где за счет тепла реакции нейтрализации происходит испарение 55,92 кг воды.
8 процессе аммонизации получено
409 кг гранулированного Фосфата аммония, содержащего 50,6 ь PgOg
10,723 Н„„; O,Д F и 1,63 HqO.
Пример 3. 1000 кг экстракционной фосфорной кислоты аналогично. го примеру 1 состава делят íà 2. ч..
Одну из них в количестве 900 кг подают на первую стадию -упаривания, после чего получают 467 кг кислоты концентрацией 433 Р 05. Упаренную кислоту смешивают со 100 кг исходной кислоты и из полученной 39,43-ной кислоты выделяют шлам в количестве
65,0 кг. К 502 кг осветленной кис-, лоты концентрацией 41,73 Р20 добавляют 5,78 кг киэельгура, содержащего
72,8Ж SION (1003 от стехиометрической нормы) и 10,32 кг нитрата аммония
НН4иа . (ноаьнае соотнавенне — — т 0,2).
518 кг раствора, содержащего 40,53
Р О, направляют на !!-ую стадию +H центрирования, где получают 351 кг 603-ной по Р О5 кислоты.
На !-ой стадии концентрирования
ЭФК в газовую фазу выделяется 4,,6 кг фтора, а на второй - 7,2 кг. Общее количество фтора, выделившегося в газовую фазу, составляет 11,8 кг.
Фтор улавливается в системе абсорбции водой с получением 125 кг 123
H SiF . 351 кг упаренной кислоты, содержащей, кг: Н РО4 289, 804 18,85;
Ь .Са 0,30; Hg 11,6; Аl 2;75; F 0 07;
SION 0,4р !!а 0,4; KO 0,15; NHpN0g 10в32 направляют на аммониэацию, где
50 кг аммиака подают на слой фосфор5,939433 6 рирования кислоты. В этот же сборник добавляют 8,0 кг киэельгура, содержащего 72,8r, основного вещества (1503 от стехиометрической нормы) и 15 кг нитрата аммония (мольное соотношение
ИН N O
"- --"= 0,29) . Раствор фосфорной кисHgO лоты, содержащей 37,4 I @Op(535,5 Kr) подают на вторую стадию упарки, где получают 387 кг кислоты концентрацией 1о
51,84 РпО . На I-ой стадии концентри-. рования ЭФК выделяется 5,34 кг фтора, . а на второй — 6,36 кг. Суммарный выход фтора .а газовую фазу составляет
11,7 кг. Фтор улавливают в системе 15 абсорбции водой с получением 123 кг
Н,Рг РЬ.
387,0 кг упаренной кислоты, содержащей, кг: РяО 200 или Н РО, 276; SO4 35,6; HgO 12,75; Са 0,6;. 2О
F 1,55; Fe 4,65; Al 3,6; ИН4МОз 15
SION 1,4; Na 0,35; K 0,15; Н20 34 направляют в реактор на аммониэацию, где 46,8 кг аммиака подают на слой фосфорной кислоты тангенциально со скоростью 5 м/с. При этом температуIра повышается до 150-200ОС. После аммонизации пульпа поступает для распыливания в форсунку, расположенную в верхней части башни, где за счет тепла реакции нейтрализации происходит испарение 31 4 кг воды. При этом продукт высушивается.и за счет создания кипящего слоя (подачей воздуха снизу} гранулируется.
ЗЗ
В процессе аммониэации получено ,398 кг очищенного фосфата аммония, содержащего 50,23 Р О, 114 и „, 0,403 F и 0,94 Н О.
Пример 2. 1000 кг экстракционной фосфорной кислоты аналогичного примеру 1 состава делят на 2 ч.
Одну из них в количестве 800 кг подают на первую стадию упаривания, после чего получают 397 кг кислоты концентрацией 454 Р<05. Упаренную кислоту смешивают с оставшимися 200 кг исходной кислоты и из полученной
37,44-ной кислоты выделяют шлам в количестве 40 кг. К 557 кг осветленной ЭФК концентрацией 37,24 РлОс добавляют 11,56 кг кизельгура, содержащего 72,83 SIO (200 от стехиометрической нормы) и 51,6 кг нитрата
Н4 МОф аммония (мольное соотношение у м о
=1,0). 618,56 кг раствора, содержащего 33,5Ф.РпО, направляют на !!-ую стадию упаривания, где получают
7 9394 ной кислоты со. скоростью 20 м/с. После аммониэации пульпа поступает для распыления в форсунку, расположенную в верхней части башни, где за счет тепла реакции нейтрализации испаряется 15,64 кг воды.
В процессе аммонизации получено
380 кг очищенного гранулированного фосфата аммония, содержащего 584 P O ., 11ь034 Нд 1; 0,183 F и 0 34 H@0 ° 10
Пример 4. 1000 кг экстракционной фосфорной кислоты, полученной иэ фосфоритов Каратау, аналогичного примеру-1 состава делят на 2 ч. Одну из них в количестве 800 кг подают íà ts первую стадию упаривания, после чего получают 562 кг кислоты концентрацией 404 Р О . Упаренную кислоту смешивают с оставшимися 200 кг исходной кислоты и из полученной 29,33-ной 2о кислоты выделяют шлам в количестве
30 кг. К 732 кг осветленной кислоты концентрацией 29,2/ Р О g добавляют
11,56 кг кизельгура, содержащего
72,84 SIO (2004 от стехиометричес- 2s кого количества) и 25,8 кг NANO
NH4NOw (мольное соотношение ----- =0,5) °
М9
769,36 кг раствора ЭФК, содержащего
284 Рп05, направляют íà 11-ую стадию щ упаривания, где получают 428 кг кис- лоты концентрацией 504 Р 05. На I-ой стадии концентрирования ЭФК в газовую фазу выделяется 0,40 кг фтора, а на
11-ой - 12,41 кг. Общее количество фтора, выделившегося в газовую фазу, составляет 12,81 кг. Фтор улавливается в системе абсорбции водой с получением 135 кг 124 H SIFg . 428 кг упаренной кислоты, содержащей, кг; Н РО 4
296; SO4 32; 1; Mg 14,4; Al 4,13; Fe ,2,72; Na 0,15; К 0,04; S1 1,74; Са
0,83; F 1, 72; нн, ио 25,8 и н О 45,22, направляют на аммониэацию, где
50,9 кг аммиака подают на слой фосфорной кислоты со скоростью 15 м/с.
После аммонизации пульпа поступает для распыления в форсунку, расположенную в верхней части башни,где за счет тепла реакции нейтрализации происходит испарение 38,32 кг воды.
В процессе аммонизации получено
430 кг гранулированного фосфата аммония, содержащего 49,73 Р О о,ц, 10,83 N „., 0,43 F и 1,64 н, О.
Пример 5. Для получения ЭФК используют рядовые руды месторождения Каратау, содержащие 23,03 P 33 8 фосфорной кислоты, содержащей, sec. 4 Р О 20,3; F 1,72; SION 0,50; 509 3,11 А1 0 0,8; Ге,2ОЭ 1,2; СаО 0,40; Nag0 0,35; KqO 0,20; MgO 3,8 и вэвесей 1,0, делят на две части. Одну из них в количестве 900 кг подают на первую стадию упаривания, после чего получают 406 кг кислоты концентрацией 45 Р О . Упаренную кислоту смешивают с оставшейся частью (100 кг) исходной кислоты. После смешения получают 506 кг 40,14 по Р О кислоты. В процессе смешения кислот присутствующие примеси выпадают в осадок, для отделения которого фосфорная кислота поступает в отстойник. Илам в количестве 53,6 кг направляют в экстрактор или подмешивают к основному потоку аммофосной пульпы, идущей на сушку и грануляцию, а осветленную част ь (452, 4 кг) содержащую 40, 493 Р О, подают в приемный сборник второй стадии концентрирования кислоты. В этот же сборник добавляют 10 кг кизельгура, содержащего 78 кг основного вещества (1504 от стехиометрической нормы) и 34,2 кг нитрата аммо. йЯ МО ния (мольное соотношение м о=0,5) Раствор фосфорной кисЛоты (496,6 кг) ° содержащий MgO 36 89kp р О, подают на I I-ую стадию упарки, где получают 366,39 кг фосфорной кислоты концентрацией 501 Р 105. На 1-ой стадии концентрирования ЭФК выделяется 2,2 кг, а на 11-ой - 10,39 кг Фто ра. Суммарный выход фтора в газовую фазу составляет 12,59 кг. Фтор улавливается в системе абсорбции .водой с получением 132,5 кг 123 H 366, 39 кг упаренной кислоты, содержащей, кг: Р 20 ; 183,2 или Н РО4 252,8; SO@ 20,28; F 2,01; Н О 8,67; S! Оq 2,05; AIgOg 6,76; Feg0g 9,32; СаО 1,32; Na O 2,98; К О 0,65; MgO 34,24; йНДМОВ 34,2, направляют в реактор на аммонизацию, где подают 36,59 кг аммиака. После аммониэации в вертикальной башне за счет тепла нейтрализации происходит испарение 6,66 кг воды. При этом продукт высушивается и за счет создания кипящего слоя (подачей воздуха снизу) гранули рует ся. В процессе аммонизации получено 396, 32 кг аммония, содержащего 46,22., Р 10, 9 114 ндм1 0 f51 F 0,51Ф Н 01 О, 523 S I Og" 5, 1 1 1 0 3; 1, 70 о А1<0 > 8,633 MgО; 8,624 МндНОе 9 9394 При этом выход продукта (Р О ) составляет 90,23, а степень обесфторивания ЭФК вЂ” 88,313. Такое ведение процесса позволяет достичь 90-954-ного (в пересчете на Р 10 ) выхода готового продукта, повысить до 80 953 степень его обесфторивания, упростить процесс эа счет исключения многократных стадий фильтрации и аммониэации, а также 10 снизить энергозатраты, интенсифицировать процессы обесфторивания и аммонизации. Кроме того, способ дает возможность испольэовать бедные магнийсодержащие руды.и получать фосфа- д ты аммония высокого качества. И, наконец, способ позволяет получить дополнительные продукты высокого качества (например H Формула изобретения Составитель Т.Докшина Редактор Л.Пчелинская Техред И. Гайду Корректор 6 Макаренко Заказ 4584/34 Тираж 440 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 1. Способ получения очищенных фосфатов аммония, включающий обесфторивание экстракционной фосфорной .кис- у лоты, ее аммонизацию, сушку и грануляцию продукта, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения вы хода продукта, упрощения и интенсификации процесса при обработке магнийсодержащего фосфатного сырья, а также повышения степени обесфторивания, 33 10 экстракционную кислоту предварительно упаривают в две стадии, на первой из которых кислоту упаривают до 40453 Р О>, смешивают ее с оставшейся частью исходной кислоты и отделяют нерастворимие соединения, а перед второй стадией упаривания-добавляют нитрат аммония н активную двуокись кремния, аммонизацию ведут непрерывным контактированием аммиака с повер. хностью движущегося слоя фосфорной кислоты с одновременной сушкой и грануляцией продукта. 2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что на первую стадию упаривания подают 80-903 исхоДной . фосфорной кислоты. 3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и " с я тем, что, с целью снижения вязкости кислоты при ее обесфторива ии, нитрат аммония вводят в кислоту в мольном соотношении МН МО ИЯО-0 2- 1 0 а активную дву окись кремния - в количестве l00-2001 от стехиометрически необходимого, затем кислоту упаривают до 45-603 РвОу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании И 1219002, кл. С 1 А, 05.04.68. 2. Патент C6N и 3420623 . 23-106, 01.01.68.
