СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВЯТСКО-КАМСКОГО ФОСФОРИТА Российский патент 2001 года по МПК C05B11/06 

Изобретение относится к производству минеральных удобрений, а именно сложных удобрений, путем азотнокислотного разложения фосфоритов.

Известен способ переработки фосфатного сырья неконцентрированной (54-58%-ной) азотной кислотой, удаление из полученной суспензии нерастворимого остатка путем сгущения отстаиванием и фильтрования сгущенного продукта и переработку полученного раствора в удобрение путем удаления нитрата кальция, фтора, редкоземельных элементов, аммонизации раствора, упарки образующейся суспензии, гранулирования и сушки [Гольдинов А.Л. и др. Комплексная переработка апатита. "Химическая промышленность", N 9, 1977, с. 33-35]. Указанный способ эффективен при переработке в удобрение апатитового концентрата, но он непригоден для переработки в удобрение фосфоритной муки, например, вятско-камского фосфорита, поскольку последний содержит значительное количество неорганических и органических примесей (карбонаты, соединения железа, гуминовые соединения), разложение которых азотной кислотой сопровождается выделением значительного количества оксидов азота, вспениванием реакционной массы, образованием мелкодисперсного осадка, ухудшающего фильтрацию.

Известен способ переработки фосфоритов Вятско-Камского месторождения по азотнокислотной технологии, наиболее близкий к предлагаемому по совокупности существенных признаков. Известный способ включает предварительное прокаливание фосфоритов при температуре 900-1000^oC, обработку фосфоритной муки неконцентрированной азотной кислотой, отделение нерастворимого остатка с применением фильтрации и переработку полученного раствора в удобрение [Кармышов В. Ф. Химическая переработка фосфоритов. М.: Химия, 1983, с.64-67]. Предварительное прокаливание фосфоритов позволяет снизить дисперсность нерастворимого остатка, что способствует повышению скорости его фильтрации и седиментации. Кроме того, предварительное прокаливание фосфатов приводит к переходу железосодержащих соединений в менее растворимую кислотой форму и к окислению органических веществ и закисного железа, что позволяет снизить выделение оксидов азота и соответственно снизить расход азотной кислоты.

Недостатком известного способа является необходимость предварительного прокаливания фосфоритного сырья, что существенно осложняет технологический процесс.

Техническая задача настоящего изобретения состоит в упрощении технологического процесса за счет исключения стадии высокотемпературной обработки (прокалки) фосфоритного сырья.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе переработки вятско-камского фосфорита по азотнокислотной технологии, включающем обработку фосфоритной муки неконцентрированной азотной кислотой, отделение нерастворимого остатка с применением фильтрации и переработку полученного раствора в удобрение, фосфоритную муку перед обработкой азотной кислотой обрабатывают щелочным раствором при перемешивании и отделяют от щелочного раствора фильтрацией.

В качестве щелочного раствора используют 3%-ный (по массе) раствор едкого натра.

Обработку щелочным раствором лучше всего проводить при температуре 95-100^oC в течение 2-4 ч.

Отработанный щелочной раствор можно использовать для промывки нерастворимого остатка от обработки фосфоритной муки азотной кислотой.

Полученный при промывке раствор, содержащий нитрат натрия и гуматы натрия, можно вводить в технологический поток производства удобрения, например, на стадии упарки, для повышения питательной ценности удобрения.

Способ проверен в лабораторных условиях.

Пример 1
Для опытов использована фосфоритная мука из вятско-камского фосфорита, содержащая, мас.%: P₂O₅ 21,6; Ca 31,8; Fe 3,4; Al 1,2; Mg 0,6 и другие примеси. Навеску сухой фосфоритной муки в количестве 60 г помещают в термостатированный реактор, снабженный обратным водяным холодильником и мешалкой. Туда же заливают 80 мл 3%-ного раствора едкого натра. Смесь выдерживают при перемешивании в течение 3 ч, поддерживая в реакторе температуру 95-100^oC с помощью водяной бани (кипящая вода). Затем смесь охлаждают до температуры 60^oC и отделяют осадок фосфоритной муки фильтрованием на лабораторном термостатированном фильтре при 60^oC. Фильтрование осуществляют под давлением 3 ат, создаваемом путем нагнетания газообразного азота в зону фильтрации. Площадь фильтрования 17,2 см², фильтровальная ткань - полипропилен. Материал корпуса фильтра - хромоникелевая сталь. Температуру поддерживают подачей горячей воды в рубашку фильтра из термостата. Время фильтрования составило 5 мин. Объем фильтрата 70 мл.

Для промывки осадка в фильтровальную камеру заливают 30 мл 3%-ного раствора едкого натра и снова отделяют осадок под давлением 3 ат. Время фильтрации - 5 мин.

Промытый влажный осадок в количестве 68 г переносят в термостатированный реактор с мешалкой и обратным холодильником. Туда же добавляют 128 мл (178 г) 44%-ной азотной кислоты. Полученную суспензию выдерживают в течение 1,5 ч при температуре 60^oC и интенсивном перемешивании, затем к суспензии добавляют 3 мл 0,1%-ного водного раствора полиакриламида и продолжают перемешивание при указанной температуре еще в течение 1 ч. Суммарное время обработки фосфоритной муки азотной кислотой 2,5 ч. По истечении заданного времени суспензию направляют на фильтрацию под давлением. Продолжительность фильтрования суспензии - 30 мин. Получают 126 мл (185 г) фильтрата, содержащего, г/л: P₂O₅ 98,0; Ca 117,0; Fe 9,6; Al 4,0. Удельная производительность фильтрования (по количеству фильтрата, без учета вспомогательных операций) 145,7 л/м²•ч.

Нерастворимый остаток промывают на фильтре отработанным щелочным раствором, полученным на предыдущей операции, и взвешивают. Вес влажного нерастворимого остатка 23,0 г, толщина слоя на фильтре - 10 мм. Нерастворимый остаток высушивают при температуре 110^oC и анализируют. Вес высушенного остатка 15,2 г, он содержит, мас. %: P₂O₅ 4,4; Ca 8,7. Степень вскрытия P₂O₅ (перехода в раствор) - 95% отн.

Примеры 2-4. Опыты проводят как в примере 1, но с другой продолжительностью обработки фосфоритной муки щелочным раствором. Результаты опытов по примерам 1-4 сведены в таблицу.

Пример 5 (контрольный).

Опыт проводят без предварительной обработки фосфоритной муки щелочным раствором. Сухую фосфоритную муку в количестве 60 г обрабатывают в условиях, аналогичных условиям примера 1. Результаты опыта - в таблице.

Пример 6 (контрольный, по прототипу).

Навеску фосфоритной муки в количестве 67 г прокаливают в муфельной печи при температуре 970^oC в течение 1 ч. Масса продукта после прокалки 60 г. Прокаленную фосфоритную муку обрабатывают неконцентрированной азотной кислотой и отделяют нерастворимый остаток в условиях, аналогичных примеру 1. Результаты опыта приведены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ по сравнению с известными характеризуется повышенной скоростью фильтрования в процессе отделения нерастворимого остатка. Этим устраняется основное затруднение при переработке фосфоритной муки в удобрение азотнокислотным методом без применения сложной операции высокотемпературной обработки, тем самым существенно упрощается технологический процесс.

Изобретение относится к производству сложных минеральных удобрений из фосфоритов по азотнокислотной технологии. Фосфоритную муку вятско-камского фосфорита перед обработкой азотной кислотой обрабатывают при перемешивании щелочным раствором, предпочтительно 3%-ным раствором едкого натра при 95-100^oC в течение 2-4 ч, отделяют от щелочного раствора фильтрацией, затем обрабатывают неконцентрированной азотной кислотой, отделяют нерастворимый остаток с применением фильтрации, полученный раствор перерабатывают в удобрение. Нерастворимый остаток промывают отработанным щелочным раствором, полученный при этом раствор, содержащий нитрат и гумат натрия, может быть введен в состав удобрения для повышения его питательной ценности. Способ позволяет перерабатывать вятско-камские фосфориты без предварительной прокалки сырья с повышением удельной производительности фильтрации при отделении нерастворимого осадка. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ переработки вятско-камского фосфорита по азотнокислотной технологии, включающий обработку фосфоритной муки неконцентрированной азотной кислотой, отделение нерастворимого остатка с применением фильтрации и переработку полученного раствора в удобрение, отличающийся тем, что фосфоритную муку перед обработкой азотной кислотой обрабатывают щелочным раствором при перемешивании и отделяют от щелочного раствора фильтрацией. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве щелочного раствора используют 3%-ный по массе раствор едкого натра. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что обработку щелочным раствором проводят при температуре 95-100^oC в течение 2-4 ч. 4. Способ по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что отработанный щелочной раствор используют для промывки нерастворимого остатка от обработки фосфоритной муки азотной кислотой.