Способ получения обесфторенных фосфатов аммония Советский патент 1983 года по МПК C01B25/28 C05B7/00 

Изобретение относится к области производства чистых обесфторенных фосфатов аммония на основе экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). Чистые фосфаты аммония широко применяются в пищевой и медицинской промышленности, сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства.

Известен способ получения фосфата аммония с низким содержанием фтора путем смешения ЭФК с растворимой солью кальция, аммофосом и суперфосфатом, аммонизации полученной -змеей и отделения осадка l Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения обесфторенных фосфатов аммония из ЭФК путем ее периодической аммонизации в несколько стадий: разбавление ЭФК водой до концентрации 20-28%, введение аммиака в ЭФК в,три приема с различной скоростью до рН 6,0-6,6i отделение осадка после второй или третьей аммонизации с помощью отстойников-декантеров и переработка чистых растворов на фосфаты аммония. Переведение примесей железа, алюминия, кальция

в негелеобразный и легко отделяемый осадок и, следовательно, получение чистого раствора фосфата аммония осуществляют следующим образом: разбавленную ЭФК подают в Т реактор с одновременной быстрой аммонизацией ее до рН 2,в (скорость подачи аммиака составляет 244-815 ). Затем скорость подачи аммиака в

10 тот же реактор снижают до 32-72 кг/м. ч и доводят рН до 4,0-4,2. Пульцу направляют во LL реактор и доаммонизируют до рН 6,06,6 со скоростью подачи аммиака 15 244-815 кг/м%ч. Образовавшуюся

пульпу направляют в отстойник-деканTejj с последующим разделением фаз. Полученный чистый раствор фосфата аммония представляет собой прозрач20ное жидкое удобрение следующего состава, %: N - 8,3, P, - 24,9 2. Недостаток данного способа заключается в том, что реализация способа дает возможность очистить ЭФК

25 только от примесей полуторных окислов и кальция, тогда как полное обесфторивание при этом не достигается вследствие хорошей растворимости фторида- и кремнефторида ам30мония в системе NHj- Р. .

ЖИДКИЙ продукт типа 8-24-0, получаемый по этому способу, содержит не менее 0,2% фтора и может быть использован только в качеств в удобрения или антипирена. Выведение примесей и получение чистых растворов фосфатов аммония достигается трвхступенчат ой аммонизацией ЭФК с подачей аммиака в разные реакторы с переменной скоростью и в двухэтапном отделении осадка, что свидетель ствует о сложном и трудно управляемом технологическом процессе, т.е. необходимо очень точно контролировать скорость аммонизации, температуру и Н пульповых растворов.

Целью изобретения является упрощение технологического процесса и повышение степени обесфторивания продукта.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения обесфторенных фосфатов аммония, включающим аммонизацию разбавленной эк.стракционной фосфорной кислоты газообразным аммиаком и отделение осадка, для .чего в разбавленную до 16-1 фосфорную кислоту вводят кальцийсодержащую добавку со скоростью 35-40 кг СаО /м-ч и сульфатсодержащую добавку со скоростью 24-30 кг 30 . Полученную смесь выдерживают при перемешивании в течение 20-30- мин, и аммонизируют со. скоростью подачи аммиака 120-130 кг ЫНз/м.ч до рН 5,1-5,5.,

Отличиями предлагаемого способа являются предварительное введение в фосфорную кислоту кальцийсодержащей добавки со скоростью 35-40 кг СаО ч, сульфатсодержащей добавки со скоростью 24-30 кг 80з/м«ч, выдержка смесипри перемешивании перед аммонизацией и одностадийная аммонизация со скоростью подачи аммиака 120-130 кг МНз/мЗ. ч до рН 5,1-5,5. Дополнительными отличиями являются степень разбавлейия фосфорной кислоты до 16-18% PiOj и время выдержки смеси при перемешивании 20-30 минут.

Это, позволяет упростить технологический процесс, т.е. проводить очистку раствора ЭФК не в три, а в одну стадию, получать продукционные растворы с низким содержанием фтора 0,02-0,04%, и использовать фосфаты аммония, полученные из этих растворов в качестве кормовых средств.

Технология йпособа состоит в сле дующем.

В реактор одновременно дозируют экстракционную фосфорную кислоту и воду до получения разбавленной кислоты, содержащей 16-18% , туда же кальцийсодержащая дс

бавка (например, известковое молоко) со скоростью 35-40 кг СаО на. м ЭФК в 1 ч и сульфатсодержащая добавка (например, серная кислота) со скоростью 24-30 кг SO-j на . Смесь выдерживают при перемешиваний 20-30 мин и подают в следующий реактор, куда дозируется аммиак со скоростью 120-130 кг до рН до 5,1-5,5. Полученную пульпу

0 подают в отстойник-декантер для разделения твердой и жидкой фаз.

Чистый раствор фосфата аммония перерабатывают упаркой и сушкой в необходимый продукт, например гра5 нулированный моноаммонийфосфат.

Твердая фаза выводится из отстойника, и направляется на получение твердого удобрения марки 14-50-0.

Исследованиями установлено, что

0 последовательность и скорость подачи реагентов на первую фазу нейтрализации оказывает существенное влияние на формирование бысаро коагулируемых и легко отделяемых от жидкой

5 фазы осадков, на степень очистки ЭФК от нежелательных примесей. Это можно объяснить тем, что при введении в разбавленную фосфориую кислоту кальций- и сульфатсодержащих добавок получают фторид и сульфат

кальция. При их выдерживании в течение 20-30 мин происходит рост кристалловJ главным образом, сульфата кальция, которые обладают адсорбционной способностью по отношению

59 к тонкодисперсным частицам фторида кальция и др. примесей. При этом размер кристаллов сульфата кальция составляет 0,19-0,22 мм. При заданной относительно высокой скорости

0 аммонизации размер этих кристаллов уменьшается до 0,07-0,10 мм вследствие их растворения в аммиачной среде при 100-105 С.

Кристаллы сульфата кальция имен5 но такого размера очень активно адсорбируют на своей поверхности тонкодисперсный шлам. При этом меняются электрокинетическиё свойства частиц шлама, и происходит быстрая

их коагуляция и седиментация. Увеличение или уменьшение времени пребывания суспензии после введения кальций- и сульфатсодержащих добавок приводит к снижению адсорбционной способности кристаллов сульфата кальция, и, следовательно, к ухудшению седиментации осадка. Больиее разбавление ЭФК по сравнению с известным способом требуется с целью предотвращения повышения вязкости

аммонизированной пульпы и более полного поглощения аммиака при введении в ЭФК добавок. Таким образом, аммонизация ЭФК и выделение примесей полуторных окислов и фтора из

технологического процесса осуществляются 6 одну стадию, что значительно упрощает технологический процесс и облегчает управление им. При этом получаются чистые растворы фосфата аммония: F 0,02-0,04%, F. - отс, Аа.О отс. Чистые растворы могут быть исполыованы для получения кристаллических или гранулированных фосфатов аммония.

Пример 1.В реактор одновременно дозируют; 1000 кг ЭФК (. .- 37%) , 622 кг воды со скоростью 850 кг/м,ч. При этом получается разбавленная кислота, содержащая 16% Р ОуССаО - 26 кг), 192 кг известкового молока со скоростью 35 кг СаО/м, 29 кг серной кислоты со скоростью 24 кг ЗО.ч и перемешивают в течение 20 мин. Смесь подают в следующий реактор и одновременно дозируют 88 кг газообразного аммиака со скоростью 120 кг .4 до рН 5,1. 1924 кг пульпы подают в отстойник-декантер, где происходит разделение жидкой и твердой фаз со скоростью 4,2 м/ч. 1450 кг полученной жидкой фазы представляет собой обесфторенный фосфат аммония, содержащий 0,04% фтора. После упарки и сушки этого жидкого продукта можно получить 500 кг твердого обесфторенного фосфата аммония марки 12-56-0 с содержанием фтора 0,14%. Твердая фаза выводится из отстойника и направ- ляется на получение твердого удобрения марки 12-50-0.

Пример2. В реактор одновременно дозируют 1000 кг ЭФК, 430 кг воды со скоростью 850 кг/м.ч (при этом получается кислота, содержащая 18% ) , 192 кг известкового молока (СаО - 29 кг) сЪ скоростью 40 кг СаО/м . ч, 27 кг серной кислоты со скоростью 30 кг SOa/M ч и перемешивают в течение 30 мин. Смесь подают в следующий реактор и аммонизируют 95 кг аммиака со скоростью 130 кг/м-.ч до рН 5,5, 1744 кг пульпы подают в отстойник-декантер, где происходит разделение фаз со скоростью 4,5 м/ч.

технологический процесс . осуществляют аналогично примеру 1. Содержание фтора в жидкой фазе составляет 0,03% и после сушки и упарки твердый обесфторенный фосфат аммония содержит 0,10% фтора.

Пример З.В реактор одно временно дозируют 1000 кг ЭФК, j 518 кг воды со скоростью 850 кг/мЧ (при этом получают кислоту, содержащую 17% , 192 кг известкового молока (СаО - 27 кг) со скоростью 37 кг СаО/м-ч, 24 кг серной кислоты со скоростью 27 кг SQ/м «ч и перемешивают Б течение 20-30 мин

Смесь подгиот в следующий реактор и нейтрализуют 91 кг аммиака со скоростью 125 кг .ч до рН 5,3, 1825 кг пульцы подают в отстойникдекантер, где происходит разделе5 ние фаз со скоростью 6,8 м/ч. Далее технологический процесс осуществляют .аналогично примеру 1.

Содержание фтора в жидкой фазе составляет 0,02%, а в твердом фос0 фате С1ММОНИЯ - 0,07%.

В таблице дается оборнование выбранных интервалов парамет ов.

Из таблицы видно, что выбранные интервалы параметров (примеры 1-3) 5 позволяют при меньших размерах

отстойника-декантера добиться увеличения скорости седиментации осадка до 4,2-6,8 м/ч и снижения содержания фтора в жидкой (осветленной) п части пульпы, что дает возможность получить жидкий обесфторенный продукт, содержащий не более 0,04% F, переработать его в твердый фосфат аммония с низким содержаиием фтора 5 (не более 0,2%), КОТОЕ ЛЙ можно использовать в сельском хозяйстве кормового средства.

Уменьшение и увеличение скорости подачи аммиака (примеры 4,- 5) способствуют получению тонкодисперсно го осадка, что ведет к уменьшению скорости седиментации шлама и увеличению содержания Р в продукте.

Уменьшение скорости подачи кальцийсодержащей добавки (пример 6) 5 приводит к нехватке иона Са, являющегося осадителем F, вследствие чего возрастает содержание F в готовом продукте. Увеличение скорости подачи СаО (пример 7) BejqeT коб0 разованию дикальцийфосфата, что резко снижает скорость седиментации шлама и приводит к дополнительным потерям со шламом. Уменьшение скорости подачи SOj(пример 8).ве5 дет к уменьшению количества получаемого гипса, который играет роль адсорбента тонкодисперсных частиц фторида кальция. При этом резко падает скорость седиментации шлама и Q увеличивается содержание F в продукте..

Увеличение скорости подачи 80з (пример 9) нецелесообразно, так как ведет к перерасходу этого реагента, с не способствуя увеличению положительного эффекта.

Уменьшение концентрации (пример 10) нецелесообразно, так как ведет к последующему увеличению энергетических затрат на выпарку. 0

Уменьшение разбавления (увеличение концентрации P-ipg) ведет к увеличению вязкости получаемой в дальнейшем пульпы (пример 11). При 5 уменьшении рН раствора (пример 12)

и увеличении его (пример 13) иэмевеется состав шлама. При атом умень шается скорость его седиментации и увеличивается содержание F в коиеч,ном продукте.

Уменьшение времени перемешивания (пример 14) не дает возможности соосадить примеси, увеличение времени (пример 15) ведет к разрушению структурированного осадка, снижению адсорбционной способности кристгшлов сульфата кгшьция и значительному уменьшению скорости седиментации. В таблице приведен пример(16) осуществления способа пс прототипу. Расчет ожидаемого экономического

5 эффекта произво;цился иа основании раз ници в отпускных ценах на аммофос .и кормовой моноаммонийфосфат с учетом затрат на разработку и внедрение .

10 Ожидаемый экономический эффект составил 1317 тыс. рублей.

Формула изобретения

отличающийся, тем, что, 60 с целью увеличения степени обесфторирования продукта при одновременном упрощении процесса, в разбавленную фосфорную кислоту предв.арительно вводят кальцийсодержащую добавку 65 со скоростью 35-40 кг СаО /м-ч. 910022 а затем сульфатсодержащую добавку со скоростью 24-30 кг SOj/M. ч с последующим вьздерживанием смеси при перемешивании, а г1ммониэацию ведут со скоростью подачи аммиака 120-. 130 кг НН) до рН 5,l-5v5. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю1ц и И с я тем, что фосфорную кисло-ту раэба&ляют до 16-18% . 3610 3. Способ по пп. 1 и 2, о . л ичающийся 1ем, что смесь йыдерживают при перемешивании 2030 мин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 172525, .15.05.78. 2. Патент США 3264087, 02.08.66 (прототип).