Способ обогащения природных фосфатов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено31.12.81 (21) 3369202/23-26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23.02,83, Бюллетень ¹ 7

И11М.К .

С 05 В 11/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК631.85 (088.8) Дата опубликования описания 23.02.83

Е.А. Назаров, Б.А. Копылев, Т .Е . Загародск

-1 ;-. „

Ленинградский государственный науййО-,:исследовательский и проектный институт основной химйчеадой промышленности (72) Авторы изобретения (71 ) 3a явит ель (54 ) СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ПРИРОДНЫХ ФОСФАТОВ

Изобретение относится к способам аэотнокислотного обогащения природных фосфатов и может быть использовано в производстве сложных удобрений из высокомагнезиальных природных фосфатов.

При предварительной обработке высокомагнезиальных природных фосфатов кислотами содержащиеся в них примеси (карбонаты кальция и магния) переходят в раствор.

Известен способ обогащения природных фосфатов 55-57%-ной азотной кислотой, взятой.в стехиометрическом количестве относительно карбонатов кальция и магния, с разбавлением реакционной смеси водой с последующей фильтрацией полученной суспензии и упариванием жидкой Фазы f1 j, Недостатками указанного способа являются низкая производительность фильтрации суспензии, низкая селективность процесса, большой расход электроэнергии на упаривание жидкой фазы, а также применение крепкой азотной кислоты.

Известен способ получения магнийаммонийфосфатного удобрения путем обработки магнийсодержащего карбониэированного фосфорита серной кислотой с концентрацией 20-93% в коли-честве 120-130Ъ от стехиометрического на содержание карбонатов с последующей фильтрацией суспензии фосфорита и аммонизацией раствора Г2 .

Недостатком этого способа является большой расход дефицитного серосодержащего сырья.

Наиболее близким к.изобретению по техническОй сущности и достигаемому эффекту является способ обогащения . природных фосфатов, включающий обра+ ботку природных фосфатов кислой смесью, содержащей 30-70% нитрата кальция, 1,1-3,2% азотной кислоты и

0,15-3% Фосфорной кислоты. Для приготовления кислого раствора нитрата кальция используют кристаллы нитрата кальция, выделенные из азотнокислотного раствора вымораживанием.

Полученную суспензию после обработки отфильтровывают. Фильтрат, представляющий собой раствор нитрата кальция, перерабатывают в жидкое удобрение или конвертируют с получением аммиачной селитры. Отделение твердой фазы от жидкой путем фильтрации осуществляют со скоростью 82 кг/м

% влажного осадка. При этом в раствор

998443

Показатели процесса

Предлагаемый способ

Известный способ

Кислая смесь, В са(й(@ 4н<0

30-70

0 15-3,4

5-25

Н P0

1,1-3,2

Серная кислота

710-1060

44, 9-67, 3

100

100 извлекается 67,3Ъ-MgО, 56% Fе ОЗИ . 43, 6% А lg О f33.

Недостатками известного способа являются низкие производительность фильтрации суспензии и степень извлечения магния.

Цель изобретения — повышение производительности фильтрации суспензии и повышение степени извлечения кальция и магния.

Поставленная цель достигается !О тем, что согласно способу обогащения природных фосфатов, включающему обработку последних смесью азотной кислоты и нитрата кальция с последующей Фильтрацией суспензии и перера- 15 боткой полученного раствора обогащения и обезмагненного концентрата в удобрения, в смесь вводят серную кис-. лоту в количестве 20-100% от стехиометрического на карбонат кальция 20 природного фосфата, а азотную кислоту берут в количестве 100-225% от стехиометрического на карбонат магния природного фосфата, раствор нитрата кальция берут концентрацией 5-25%.

При этом азотную кислоту берут концентрацией 4-10% °

Указанные отличия позволяют повысить производительность фильтрации суспензии до 1060 кг/м влажного осадка .и добиться полного извлечения карбонатных кальция и магния.

Кроме того, введение серной кислоты снижает содержание солей кальция в фильтрате, а регенерация фильт-35 рата с полной утилизацией фосфора в удобрения с выделением гидроокиси магния, которая находит применение в различных ртраслях промышленности, делает процесс безотходным и более ,экономичным

Производительность фильтрации суспензии, кг/м ч влажного осадка

Степень извлечения И90, Ъ

Степень извлечения карбо натного кальция, Ъ

Использование оборотного раствора нитрата кальция после регенерации упрощает технологическую схему, так как обогащение можно проводить независимо от аэотнокислотной переработки концентрата.

Природный фосфат обрабатывают раствором нитрата кальция, подкисленного азотной кислотой и серной кислотой. Полученную суспензию фильтруют.

Фильтрат, представляющий собой раствор нитрата кальция и магния, регенерирует известковым молоком с целью получения оборотного раствора нитрата кальция и сложного удобрения с выделением гидроокиси магния.

Оборотный раствор направляют на обогащение фосфатов, разбавляя промывными водами или водой до нужной концентрации нитрата кальция. Обезмагненный фосфорит может быть перерабо-тан в фосфорные удобрения известными способами.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что серная кислота, введенная при обработке природного фосфата в расчете на карбонатный кальций, способствует увеличению производительности фильтрации осадка эа счет адсорбции частиц фосфорита на поверхности кристаллов сульфата кальция. Кроме того, фосфогипс способствует увеличению селективности процессаz что дает воэможность полностью извлекать карбонаты из природных фосфатов при минимальном затрагивании фосфатной части фосфорита.

В табл. 1 приводится сравнительная характеристика предлагаемого и известного способов.

Т а б л и ц а 1

4-10 (100-225В в расчете на Mg О ) 20-100Ъ стехиометрического количества на карбонатный кальций

998443

Как видно из табл. 1, введение серной кислоты и увеличение нормы азотной кислоты повышает производительность фильтрации суспенэии в

:9-13 раз и повышает степень извлечения карбонатов до 100Ъ. 5

Пример 1. 100 масч. фосфоритов, состава, Ъ: Р О 23, 2,. М90

2;9; СаО 36,8 и СО 8,2, обрабатывают при постоянном перемешивании 10

25Ъ-ным раствором нитрата кальция, подкисленного азотной кислотой (концентрация в растворе HN+ 4,0Ъ, коли.чество азотной кислоты 100% от стехиометрического на NgO) и серной кис-15 лотой в количестве 100% от стехиометрического на карбонатный кальций; Соотношение Т:Ж = 1:3. Полученную суспензию после.обоаботки отфильтровываloT c0 cKopocTbIo 1060 Kr/M BIIGRHoro 2O осадка. Твердую фазу .(обеэмагненный: фосфорит) в количестве 125,6 мас.ч. с влажностью 20% направляют на переработку в фосфорные удобрения известными методами. Степень извлечения

MgO и карбонатного кальция составляет 100%, степень перехода в раствор

Р 0 - 3,8Ъ. Фильтрат (220 мас.ч.), представляющий собой раствор нитрата кальция и нитрата магния, регенерируют известковым молоком с полной утилизацией фосфора в удобрения в количестве 6,,2 мас.ч. с выделением гидроокиси магния(2,3 мас.ч.), используемой в качестве полупродукта для получения окиси магния средней степени чистоты. 170 мас.ч. раствора разбавления без примесей Р О 5 используют для обработки природного . фосфата, смешивая с водой или промывными водами до нужной концентрации нитрата кальция.

Пример 2. 100 мас.ч ° фосфоритов обрабатывают 15Ъ-ным раствором нитрата кальция, подкисленного азотной кислотой. в количестве 162,5% от стехиометрического íà Mg0- (концентрация HNOI составляет 7,0%) и серной кислотой в количестве 60% от стехиометрического на карбонат ка. льция. Соотношение Т:Ж = 1:2,5. Полученную суспензию фильтруют со скоростью фильтрации 950 кг/м ч влажного осадка. Обезмагненный фосфорит . и фильтрат перерабатывают аналогично примеру 1. Степень извлечения карбонатных кальция и магния составляет

100Ъ, степень перехода в раствор

Р 0 - 2,9Ъ.

Пример 3. 100 мас.ч. фосфоритов обрабатывают 5%-ным раст-» вором .нитрата кальция, подкисленного 10%-ной НМ05 (количество азотной кислоты составляет 225% от стехиометрического на И90) и серной кислотой в в количестве 20% от стехиометрического на карбонатный кальций. Соотношение Т:Ж = 1:2. Полученную суспенХ зию фильтруют со скоростью 710 кг/м ч влажного осадка. Обезмагненный фосфорит и фильтрат направляют на переработку аналогично примеру 1. Степень извлечения карбонатного кальция — 100Ъ, степень извлечения NgO

100Ъ, степень перехода в раствор

Р 0 составляет 2,4Ъ.

В табл. 2 представлены примеры ведения процесса в предлагаемых .пределах значений параметров (примеры

1-3), а также при значениях, выходящих за эти пределы (примеры 4-9/

998443 аа

9 О

Ц !!! он 1„ х vo+

Ф Ф а аo, 1 Х

1 9

1 4

1 Э (Ч CO с с ч» и ч о ч

\ с с

CO СЧ о

1 1 4 с

9аок

Id Х М э хн 1<В

Ц Id д и Ix. Х 1

mao мхах (Ч Ф с с о î е о в а

СО Ю с с сч м

Ol О1

Э о

О) е z

1= dP и ! м м х а оо с с О

О\ C7l (О m Q о а сп "! о

О с 4 а м ое номе хх д md%é

Ц М Хха хм 944v

ЕМКИХ IdO

О х д ланд х э >но мц2 о о о

Ю e IO

<ч -» %» о о т3 Р4

Ch О1 о о о О IA т1 о а г с-! и и ех о

X IC! Pc ом х а

«! о м

%-»

Ф а

9 о н

ХО! м она

Фон х Ф м ее

4оо ,о =- .м g x

Л IA с

Чс! <Ч

1О \О -! %-! о

4 ю о

Х

vQ

9 су)

g X л сп о сч сп

СЧ

1 О

1 ф Н

i нне

l VOZ

О!

4 О оа а ха м мсср

o,х х х о о е о о о ч-!

Х «1-Х хо х

1 л 9

О r4I. ххо

Ы х

Щ о

Ц

I òü

1

К о х 4 ф а н х Ф

9 <3

gz х о

;х о

Cli 1

91 р х

cell(ы

1 9 " И

1 4

Э

1 Н

I m

1 ф

1 Х о

9 о о

1 Э ! о а

И х х х

i Ф

1 Ц

1 !!! и о

1 Ф

Ф

И

Ф н о

A х

Ф

1»

Э

00 О «й с с с

1 м (Ч (Ч

1

1

I

Q о о о

1 т-! -! с

I

1 !

l

1 о о о

I О Ю Q

1 с-! !с-!

1 г- о ! %-!

1 !

I

1

1 й! с

Ю (Ч ul

Е Сс!

1 -! -! с!

О Q О Q О

D Ю СЧ EO Ч)

»-»

tA IA ICl LO «й сч н СЧ

1 !

1 !

1

I c-I w м сР о 1 ю

998443

Формула изобретения

Составитель T. Докшина

Редактор Г. Везвершенко Техред И,Тепер Корректорй. Шароши ююе « «е«а««е еееаа««

Заказ 1064/42 Тираж 432 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

«юю «ю«, «тем ««««юлю «юавюмар«

Филиал ППП "Патент", г.уМгород, Ул.Проектная, 4

Как видно из. табл. 2, увеличение концентрации нитрата кальция выае

25% (пример .4) и понижение концентрации нитрата кальция ниже 5% (пример 5) повьааает степень перехода в раствор и снижает степень извлечения карбонатов. . Повыаение количества серной кислоты выае 100% стехиометрического на карбонат кальция (пример 6) резко увеличивает степень перехода в раствор +0>, а понижение количества серной кислоты ниже 20Â (пример 7) резко снижает производительность фильтрации и уменьшает степень извлечения карбонатов. 15

Понижение количества азотной кислоты ниже 100% от стехиометрического íà Ng0 (пример 8) резко снижает степень извлечения карбонатов и ведет за собой снижение концентрации 2О

ННОЕ ниже 43, а повыаение количества азотной кислоты выше 225% (пример 9) повъваает концентрацию ННОГО выше 10В и резко снижает селективность пРоцесса ttpH низкой скорости 25 фильтрации суспензии.

Экономический эффект от реализации изобретения достигается за счет экономии серосодержащего сырья при переработке рядовой Руды Каратау с содержанием 23-23,5% Р 06 и. 3-3,5%

MgO а также повышения степени извлечения карбонатов с получением гидроокиси магния как побочного продукта и эа счет утилизации ФосФоРа в Удоб- 35 рения при регенерации раствора обогащения.

1. Способ обогащения природнщх фосфатов, включающий обработку последних смесью азотной кислоты и нитрата кальция с последующей фильтра-. цией суспензии и переработкой полученного раствора обогащения и обезмагненного концентрата в удобрения, о т л н ч а ю шийся тем-; что, с целью увеличения производительиос ти фильтрации суспенэии и повыаения степени извлечения кальция и магния, в смесь вводят серную кислоту в количестве 20-100% от стехиометрическо. го на карбонат кальция природного фосфата, азотную кислоту берут в количестве 100-225% от стехиометрического на карбонат магния природного фосфата, а нитрат кальция берут. концентрацией 5-25%.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что азотную кис-, лоту берут концейтрацией 4 ЩВ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 340644, кл. С 05 В 11/06,.1967.

2 ° Авторское свидетельство СССР

Р 743982, кл. С 05 В 11/08, 1976..

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 735583, кл. С 05 В 11/04, 1978.