СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ФОСФОРА ИЗ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ВЯТСКО-КАМСКИХ ФОСФОРИТОВ Российский патент 2009 года по МПК C05B11/06 C01B25/30 

Изобретение относится к утилизации отходов, образующихся при переработке фосфоритов по азотнокислотной технологии, а именно к выделению фосфора из отходов, образующихся при переработке вятско-камских фосфоритов в удобрения.

В настоящее время актуальна задача расширения сырьевой базы для производства фосфорсодержащих удобрений, но фосфориты разведанных месторождений и, в частности, фосфориты Вятско-камского месторождения содержат много вредных примесей, особенно окислов железа и алюминия, поэтому они малопригодны для переработки. Химический состав вятско-камских фосфоритов: Р₂O₅ - 23,5-25,0; СаО - 36,1-39,5; Fе₂O₃ - 3,8-5,5; Аl₂O₃ - 2.8-3.5; СO₂ - 4,4-5,0; MgO - 0,8; фтор - 2,5-3,0; нерастворимый остаток - 15,6 (Позин М.Е. Технология минеральных солей. 4.2, Л., Химия, 1974, с.811).

Известен способ получения азотно-кислотной вытяжки из вятско-камских фосфоритов, при котором фосфоритную муку Вятско-Камского месторождения обрабатывают азотной кислотой при температуре 20°С. Способ позволяет снизить содержание железа и алюминия в азотнокислотной вытяжке. (Пат. РФ №2288906, С05В 11/06, опубл. 10.12.2006).

Недостаток способа заключается в неполном извлечении фосфора из фосфоритной муки, т.к. в отход в виде нерастворимого осадка вместе с окислами железа и алюминия уходит до 28% соединений фосфора в пересчете на Р₂O₅. Способы извлечения фосфора из отходов азотнокислотной переработки вятско-камских фосфоритов в литературе не описаны.

Техническая задача настоящего изобретения состоит в извлечении фосфора из указанного выше осадка.

Поставленная техническая задача решается тем, что согласно изобретению отходы азотнокислотной переработки вятско-камских фосфоритов обрабатывают смесью азотной и серной кислот для перевода всех компонентов в раствор, отделяют полученный сульфат кальция фильтрованием, затем добавляют раствор щелочи, доводят рН до значений не менее 12, отделяют осадок гидроокиси железа (III) фильтрованием, а оставшийся раствор, содержащий фосфат натрия, возвращают в процесс получения удобрений.

Способ проверен в лабораторных условиях.

Пример

Нерастворимый осадок, полученный при аммонизации азотнофосфорнокислого раствора аммиаком до рН=0,9, отделяют от раствора фильтрованием. Осадок имеет следующий состав, %:

Р₂O₅ - 28,0 Fe - 5,5 Са - 14,0 Al - 1,2 Нерастворимый осадок - 40

Для опытов берут 16 г железосодержащего осадка, обрабатывают смесью НNО₃ (20%) и Н₃SO₄ (20%). Количество серной кислоты берут из стехиометрического расчета перевода кальция в сульфат кальция, а количество азотной кислоты из расчета перевода в раствор фосфатов железа и алюминия с избытком до 10%. Обработку осадка смесью кислот проводят при t=60°C в течение 30 мин. Суспензию фильтруют под вакуумом. Осадок промывают 130 мл Н₂O (t=60°C).

Полученный раствор обрабатывают 40%-ым NaOH в количестве 10,5 г (4,2 г NaOH 100%). При указанной обработке общее количество добавляемой щелочи было таким, чтобы рН раствора достигала значения 12. Полученную суспензию нагревают до t=90°C и выдерживают при этой температуре в течение 30 мин, после чего фильтруют под вакуумом. Осадок промывают 180 мл Н₂O (t=90°С).

Результаты опытов сведены в таблице 1.

Таблица 1
Переработка железосодержащего осадка. № оп. рН Содержание Р₂O₅, Fe, Al в осадке, % от взятого для опытов Содержание P₂O₅, Fe, Al в растворе, % от взятого для опытов Р₂O₅ Fe Al Р₂O₅ Fe Al 1 12,0 5,5 - - 94,5 нет - 2 12,2 3,0 98,7 2,2 97,0 нет - 3 12,5 6,2 99,3 2,2 93,8 нет 97,8 4 11,0 17,0 99,0 - 83,0 1,0 - 5 9,0 40,0 98,0 80,0 60,0 2,0 20,0 6 7,0 40,0 97,0 48,0 60,0 3,0 52,0 7 5,3 45,0 94,0 100 55,0 6,0 нет

Во всех опытах, где значение рН было не менее 12, в фосфорсодержащем растворе соединений железа не обнаружено, а с осадком, который представлял собой гидроокись железа (III), потери Р₂O₅ составили около 5% от его содержания в перерабатываемой пробе.

Способ утилизации фосфора из железосодержащих отходов, образующихся при азотнокислотной переработке вятско-камских фосфоритов, в удобрения по азотнокислотной технологии, включает обработку отходов смесью азотной и серной кислот, отделение полученного сульфата кальция фильтрованием, введение в оставшийся раствор раствора NaOH, доведение рН до значений не менее 12, отделение осадка гидроокиси железа (III) фильтрованием и возвращение оставшегося раствора, содержащего фосфат натрия, в процесс получения удобрений. Полученный раствор содержит фосфат натрия без соединений железа, а осадок представляет собой гидроксид железа, содержащий соединения фосфора в количестве 1-1,5% от взятого для переработки. Способ позволяет извлекать фосфор из отходов азотнокислотной переработки вятско-камских фосфоритов с получением полезного продукта, пригодного для использования в процессах получения удобрений. 1 табл.

Способ извлечения фосфора из железосодержащих отходов азотнокислотной переработки вятско-камских фосфоритов, включающий обработку железосодержащих отходов смесью азотной и серной кислот, отделение полученного сульфата кальция фильтрованием, введение в оставшийся раствор раствора NaOH, доведение рН до значений не менее 12, отделение осадка гидроокиси железа (III) фильтрованием и возвращение оставшегося раствора, содержащего фосфат натрия, в процесс получения удобрений.