СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОНАТА КАЛЬЦИЯ Российский патент 2023 года по МПК C01F11/18 C01B25/18 C01D5/00 B09B3/00 B09B101/00 

Изобретение относится к способам гидрометаллургической переработки минерального сырья, а именно к способам глубокой переработки промышленных отходов, и в частности к комплексной переработке фосфогипса.

Известен способ переработки фосфогипса (патент РФ № 2456358, опубл 20.07.2012) способ переработки фосфогипса включает обработку водным раствором, содержащим карбонат щелочного металла, при нагревании с последующим отделением карбонатов кальция и стронция. Предварительно перед обработкой фосфогипс подвергают биовыщелачиванию с использованием бактериальных комплексов, состоящих из нескольких видов ацидофильных тионовых бактерий в активной фазе роста, адаптированных к фосфогипсу. Биовыщелачивание ведут в чановом режиме при отношении Т:Ж=1:5-1:9, температуре 15- 45°С и аэрации в течение 3-30 суток с переводом в жидкую фазу редкоземельных элементов и фосфора. Полученный кек подвергают обработке водным раствором, содержащим в качестве карбоната щелочного металла карбонат калия.

Недостатком способа является то, что ацидофильные тионовые бактерии оказывают ускоряющее действие на процесс коррозии малоуглеродистой стали, за счёт своей высокой окислительной активности, что в дальнейшем приведёт к повышенному износу технологического оборудования.

Известен способ получения высокочистого углекислого кальция и азотно-сульфатного удобрения (патент РФ № 2509724, опубл. 20.03. 2014), проводят конверсию фосфогипса раствором карбоната аммония с получением раствора сульфата аммония и фосфомела. Фосфомел растворяют в азотной кислоте, отделяют нерастворимый остаток фильтрацией от раствора нитрата кальция. Далее проводят взаимодействие раствора нитрата кальция с карбонатом аммония с получением продукционной пульпы углекислого кальция в растворе нитрата аммония, осаждение из нее высокочистого углекислого кальция и переработку раствора нитрата аммония в азотно-сульфатное удобрение. Продукционную пульпу разделяют на две части, одну из которых подают на фильтрацию для отделения осадка высокочистого углекислого кальция, а вторую - на предварительное смешение с раствором карбоната аммония до концентрации карбоната аммония в жидкой фазе, равной 4,0-8,0%. В процессе осаждения высокочистого углекислого кальция поддерживают температуру 40-45°С и концентрацию избыточного карбоната аммония в жидкой фазе пульпы 0,5-1,0%. Раствор нитрата аммония, полученный после отделения осадка углекислого кальция, смешивают с раствором сульфата аммония, полученным после конверсии фосфогипса, смесь упаривают, гранулируют и сушат.

Недостатком способа является то, что для полноты протекания конверсии фосфогипса в углекислый кальций, согласно термодинамическим расчётам, необходим дополнительный подвод тепла, увеличение давления и времени протекания реакции, т.е. переход от реакторной системы к автоклаву. Кроме того, предварительная обработка фосфогипса азотной кислотой перед конверсией с карбонатом аммония для увеличения выхода готового продукта, углекислого кальция, усиления полноты протекания реакции и последующая двукратная противоточная промывка приводит к образованию сточных вод с повышенным содержанием аммиака.

Известен способ переработки фосфогипса на сложное удобрение, содержащее азот, кальций и серу (патент РФ № 2677047, опубл. 15.01.2019), включает конверсию фосфогипса с последующим отделением осадка от раствора, причем перед конверсией фосфогипса получают его суспензию с влажностью от 56 до 59%, которую разделяют на две части. Конверсию первой части суспензии фосфогипса проводят при температуре от 70 до 100°С путем ввода в нее при непрерывном перемешивании карбоната натрия с образованием смеси из карбоната кальция и раствора сульфата натрия. Во вторую часть суспензии фосфогипса вводят при непрерывном перемешивании карбамид при определенном соотношении компонентов, поддерживая температуру суспензии от 50 до 55°С, в результате чего получают суспензию химического соединения CaSO₄∙4CO(NH₂)₂ и карбоната кальция, затем, полученный после конверсии первой части суспензии фосфогипса, смешивают с суспензией химического соединения CaSO₄∙4CO(NH₂)₂, причем смешение карбоната кальция с химическим соединением CaSO₄∙4CO(NH₂)₂ ведут при определенном соотношении компонентов. Полученную в такой последовательности суспензию сложного по составу удобрения направляют на сушку и грануляцию.

Недостатком способа является то, что технологический процесс является сложным, за счёт раздельного ввода сульфата натрия и карбамида. Такой способ переработки является многоступенчатым и энергозатратным, требующим использования значительного количества различных типов химического оборудования.

Известен способ переработки фосфогипса на сульфат аммония и карбонат кальция (патент РФ № 1296512, опубл. 15.03.1987), включает обработку суспензии фосфогипса в аммиачной воде при Т:Ж 1: (2,0-2,35) углекислым газом, подаваемым в зону реакции с приведенной скоростью 0,26-0,45 м/с в зависимости от стехиометрии. При этом разложение фосфогипса проводят в режиме непрерывного прямоточного пневмотранспорта реакционной пульпы. Степень разложения фосфогипса 95-98% достигается за 15-20 мин.

Недостатком способа является то, что после образования гидрокарбоната кальция в ходе реакции с углекислым газом и фосфогипсом после сбрасывания давления гидрокарбонат кальция распадается на карбонат кальция с бурным выделение углекислого газа, что приводит к выбросам избыточного углекислого газа в атмосферу, также реакция приводит к образованию накипи на стенках технологического оборудования.

Известен способ получения наноструктурированного гидроксиапатита и кристаллического сульфата кальция (патент CN 104495774, опубл. 08.04.2015), принятый за прототип, включает предварительную промывку фосфогипса водой, после которой получают суспензию фосфогипса. Далее суспензию фильтруют, где жидкая фаза - раствор кислот, а твердая фаза - отмытый фосфогипс. Отмытый фосфогипс направляют на конверсию карбонатом натрия и разделяют полученные в результате конверсии твёрдую фазу в виде карбоната кальция и жидкую фазу - раствор сульфата натрия. Карбонат кальция разлагают азотной или соляной кислотой, получают раствор содержащий ионы кальция с не растворимыми примесями, далее полученный раствор фильтруют, где жидкая фаза - раствор содержащий ионы кальция, а твердая фаза - нерастворимые примеси. Отфильтрованный раствор с ионами кальция используется для дальнейшего получения наноструктурированного гидроксиапатита и кристаллического сульфата кальция .

Недостатком способа является то, что основными продуктами переработки фосфогипса являются наноструктурированный гидроксиапатит и кристаллический сульфат кальция, что подразумевает собой сложный и дорогостоящий процесс. В то время как, получение карбоната кальция используется в виде промежуточного этапа, хотя может являться товарным продуктом, процесс получения которого менее сложный и энергозатратный.

Техническим результатом является получение обескисленного карбоната кальция из фосфогипса.

Технический результат достигается тем, что производят промывку фосфогипса водой при температуре от 60 до 70°С, в течение от 1 до 2 часов, после фильтрации, полученный раствор серной и фосфорной кислот направляют в цикл производства фосфорной кислоты, а отмытый фосфогипс отправляют на конверсию, которую проводят раствором карбоната натрия, с получением твердой фазы обескисленного карбоната кальция и жидкой фазы - раствора сульфата натрия, который отправляют на выпаривание с получением натриевой соли серной кислоты.

Способ осуществляется следующим образом. В качестве исходного сырья используют фосфогипс, в составе которого содержится масс.%: SiO₂-1,62; SO₃-58,72; CaO-36,41; SrO-2,43. Фосфогипс загружается в монореактор HEL и заливается водой. Отмывка фосфогипса проводится в диапазоне температур от 60 до 70 °С в течение от 1 до 2 часов при непрерывном перемешивании в режиме не менее 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получается суспензия. Полученная суспензия выгружается на вакуумный фильтр и разделяется на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивается в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направляется в цикл производства фосфорной кислоты.

Затем проводится конверсия отмытого фосфогипса в обескисленный карбонат кальция. Отмытый фосфогипс загружается в монореактор HEL с добавлением раствора карбоната натрия при непрерывном перемешивании в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой при температуре от 75 до 80°С. После завершения конверсии получается суспензия. Полученная суспензия выгружается на вакуумный фильтр и разделяется на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривается вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получается натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивается в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С.

Способ переработки фосфогипса поясняется следующими примерами.

Пример 1. Образец фосфогипса без предварительной промывки количеством 15 г подвергался конверсии фосфогипса в карбонат кальция с добавлением раствора Na₂SO₄. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75°С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 46,4 %.

Пример 2. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 50 °С в течение получаса с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 44,9 %.

Пример 3. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 50°С в течение 1 часа с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 46,2 %.

Пример 4. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 50 °С в течение 2 часов с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 45,3 %.

Пример 5. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 50 °С в течение 3 часов с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 44,6 %.

Пример 6. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 60 °С в течение получаса с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 59,8 %.

Пример 7. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 60 °С в течение 1 часа с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 64,7%.

Пример 8. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 60 °С в течение 2 часов с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 65,0 %.

Пример 9. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 60 °С в течение 3 часов с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 57,2 %.

Пример 10. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 70 °С в течение получаса с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 69,5 %.

Пример 11. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 70 °С в течение 1 часа с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 72,3 %.

Пример 12. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 70 °С в течение 2 часов с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 72,0 %.

Пример 13. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 70 °С в течение 3 часа с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 69,7%.

Пример 14. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 80 °С в течение получаса с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 54,6 %.

Пример 15. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 80 °С в течение 1 часа с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 56,5 %.

Пример 16. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 80 °С в течение 2 часов с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 56,2 %.

Пример 17. Образец фосфогипса количеством 60 г загружался в монореактор HEL и заливался дистиллированной водой в количестве 1 л. Отмывка фосфогипса проводилась при температуре 80 °С в течение 3 часов с непрерывным перемешиванием в режиме 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения процесса отмывки фосфогипса получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде отмытого фосфогипса и жидкую фазу в виде раствора серной и фосфорной кислот. После отмытый фосфогипс высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С, раствор направлялся в цикл производства фосфорной кислоты. После отмытый фосфогипс количеством 15 г подвергался конверсии в карбонат кальция с добавлением раствора карбоната натрия. Процесс конверсии проводился в монореакторе HEL, в течение 1 ч, при температуре от 70 до 75 °С и режиме перемешивания 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. После завершения конверсии получалась суспензия. Полученная суспензия выгружалась на вакуумный фильтр и разделялась на твердую фазу в виде обескисленного карбоната кальция и жидкую фазу в виде раствора сульфата натрия. Далее из раствора сульфата натрия выпаривалась вода в сушильном шкафу при температуре от 80 до 90 °С и получалась натриевая соль серной кислоты. Обескисленный карбонат кальция высушивался в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 °С. Выход карбоната кальция составил 52,9%, результат данного опыта представлен в таблице 1 и обозначен как образец 17.

В Таблице 1 представлены данные о зависимости режима отмывки кислого фосфогипса на выход карбоната кальция, полученные в ходе исследований.

Таблица 1 - Зависимость выхода CaCO₃ (%) от времени и температуры отмывки фосфогипса Образец t, мин T, °С CaCO₃, % 1 - - 46,4 2 30 50 44,9 3 60 46,2 4 120 45,3 5 180 44,6 6 30 60 59,8 7 60 64,7 8 120 65,0 9 180 57,2 10 30 70 69,5 11 60 72,3 12 120 72,0 13 180 69,7 14 30 80 54,6 15 60 56,5 16 120 56,2 17 180 52,9

Из представленных данных видно, что оптимальными параметрами отмывки фосфогипса для наибольшего выхода обезкисленного карбоната кальция после конверсии являются область температур от 60 до 70 °С и временной диапазон от 1 до 2 часов. Предварительная отмывка фосфогипса при оптимальных параметрах позволяет получить наибольший выход карбоната кальция.

Изобретение относится к гидрометаллургической переработке минерального сырья и к защите окружающей среды и может быть использовано при комплексной переработке фосфогипса. Сначала фосфогипс промывают водой 1-2 ч при температуре от 60 до 70°С. Полученную суспензию фильтруют с получением раствора серной и фосфорной кислот и отмытого фосфогипса. Раствор серной и фосфорной кислот направляют в цикл производства фосфорной кислоты. Отмытый фосфогипс отправляют на конверсию раствором карбоната натрия с последующим отделением осадка от раствора. Твёрдая фаза представляет собой целевой продукт - обескисленный карбонат кальция, а жидкая фаза - раствор сульфата натрия, который отправляют на выпаривание с получением натриевой соли серной кислоты. Предварительная отмывка фосфогипса позволяет уменьшить содержание остаточных кислот в целевом продукте и увеличить его выход. 1 табл., 17 пр.

Способ получения карбоната кальция, включающий предварительную промывку фосфогипса с получением суспензии и конверсию отмытого фосфогипса с последующим отделением осадка от раствора, конверсию отмытого фосфогипса ведут карбонатом натрия, отличающийся тем, что производят промывку фосфогипса водой при температуре от 60 до 70°С в течение от 1 до 2 часов, после фильтрации полученный раствор серной и фосфорной кислот направляют в цикл производства фосфорной кислоты, а отмытый фосфогипс отправляют на конверсию раствором карбоната натрия с получением твердой фазы обескисленного карбоната кальция и жидкой фазы - раствора сульфата натрия, который отправляют на выпаривание с получением натриевой соли серной кислоты.