Способ получения фосфорной кислоты Советский патент 1985 года по МПК C01B25/229 

1 Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты из бед ного фосфатного сьфья и может быть использовано в производстве минерал ных удобрений. Известен способ получения фосфорной кислоты путем обработки ее шламом нейтрализации сточных вод в количестве 1-5% от веса кислоты. В результате такой обработки примеси магния и алюминия осаждают на 80-95%, снижается содержание фтора в кислоте и повышается концентрация j. Данньй способ предусматривает выделение РЛ 0 из шлама fl J. Недостатком данного способа явля ется невысокая степень вьщеления Р 0 из шлама. Наиболее близким к изобретению п технической сущности и достигаемому результату является способ получения фосфорной кислоты, заключающийся в обработке фосфатного сырья серной и оборотной фосфорной кислотами при 80-105°С с последующей перекристаллизацией полугидрата су;1ьфата кальция в дигидрат при 40-65 с в растворе фосфорной кислоты. При этом на стадию перекристаллизации вводят 5-25% исходного фосфатного сырья L2J. Недостатками известного способа являются невысокая степень использования Р205 (92-96%) , повьшгенное содержание фтора в продукте (1%) и относительно невысокая скорость фильтрации дигидрата сульфата кальция (2,3-3,9 ). Цель изобретения - снижение содержания фтора в продукте и повышение производительности фильтрации. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу на стадию обработки фосфатного сьфья вводят шлам от нейтрализации сточных вод производства минеральных фосфорных удобрений состава, мас.% 5-16 ,- 15-20 CaOi 3-10 F 10-15 SiO, , остальное - вода при массовом соотношении шлама и фосфатного сырья 1:(0,8-2) и оборотнзпо фосфорную кислоту подают на стадию перекристаллизации полугидрата сульфата кальция. Отличиями изобретения являются прием обработки смеси фосфатного сырья и шлама, весовое соотношение сьфья и шлама в смеси, а также 7 состав шлама, температура обработки серной кислотой и прием перекристаллизации обработкой оборотной фосфорной кислотой. Указанные отличия позволяют снизить содержание фтора в продукте до 0,38-0,72% и повысить производительность фильтрации дигидрата сульфата кальция до 4,2-5,5 т/ч-м. Зависимость показателей процесса получения фосфорной кислоты от весового соотношения шлам:фосфатное сырье представлена в таблице. Из таблицы видно, что при соотношении шлам:фосфатное сьфье вьш1е 1:0,8, производительность фильтрации недостаточно высокая (аналогично известному способу), кроме того получают разбавленную кислоту с невысоким выходом. При соотношении менее 1:2 содержание фтора в продукте повьш1енное и выход PoOj. низкий. При смешении шлама и фосфатного, сырья в указанных соотношениях получают смесь влажностью 20-35%. При обработке такой смеси концентрированной серной кислотой за счет автотермичности процесса достигается температура 120-130С. Такая температура способствует более полному разложению сырья и выделению фтора в газовую фазу, который может быть уловлен с получением кремнефтористоводородной кислоты. Высокой степени выделения фтора в газовую фазу способствует, также наличие в шламе диоксида кремния. Шлам в смеси является наиболее легкорастворимым компонентом, образ пощиеся при его растворении в серной кислоте кристаллы полугидрата сульфата кальция являются затравкой для основной массы кристаллов полугидрата, образуюш;ихся при растворении фосфорита. Образующийся при перекристаллизации дигидрат сульфата кальдйя имеет размеры в 1,5-2 раза больше, чем при разложении фосфорита без добавки шлама. Пример 1. В круглую колбу емкостьЮ250 мл, находящуюся в термостате при 80°С, вводят 40 г фосфорита месторождения Каратау состава, мас.%: Р 0 д5ш24,5; СаО 39,0; MgO 2,5j RjOj 2,6; F 3,0; Si02l4,07, COj 14,33, где R AI, Fe; 50 г шлама станции нейтрализации сточных 3 вод Алмалыкского химического завод состава, мас,%: . 5,7; SiO 13 СаО 18,7; F 3,16; остальное, при этом влажность исходной смеси составляет 36 мас.% и соответствие шлам:фосфат , далее при интен сивном перемешивании в течение 3 с вводят 26,4 мл 93%-ной (3%-ный избыток от стехиометрии). Температура смеси поднимается до и одновременно с разложением фосфатного сырья происходит интенсивное вьщеление фтористых газов, затем проводят перекристаллизацию для чего через 5 мин вводят в колбу раствор разбавления, в виде 15%-ной по 2. фосфорной кислоты в количестве 186 мл, т.е. при соот ношении исходная пульпа: раствор разбавления 1:1,5. Разложение продолжают при еще 2,5 ч. Образовавшуюся пульпу разделяют на воронке Бюхнера при остаточном разряжении под фильтром 0,2 атм, осадок промывают на фильтре. Пример 2, Осуи1ествляют в условиях примера 1. Смешивают 26 г шлама с 40 г фосфорита. Влажность смеси составляет 25%, соотношение шлам:фосфорит 1:1,54. В течение 3 при интенсивном перемешивании ввод в смесь 22 мл 93%-ной серной кисло ты (3%-ньй избыток от стехиометрии) . Температура смеси поднимается до 130°С. Через 5 мин в пульпу вводят 141 мл оборотной 15%-ной по фосфорной кислоты и разложение продолжают при 70С еще 2,5 ч. Пульпу разделяют фильтрованием, осадок дигидрата сульфата кальция промывают на фильтре. Получают фосфорную кислоту, содержащую 24% Pi05 и 0,56% F. Выход 74 составляет 99%. Степень выделения фтора в газовую фазу 71,2%. Козффициенты фильтрации кислоты и промывки осадка составляют 0,038-10 и 0,098-10 м/с соответственно. Пример 3. Осуществляют в условиях примера 1. 20 г шлама смешивают с 40 г фосфорита, т.е. соотношение шлам:фосфорит 1:2. Влажность полученной смеси составляет 20. В течение 3 с вводят 20,9 мл 93%-ной серной кислоты (3%-ный избыток от стехиометрии). Температура смеси поднимается до . Через 5 мин для перекристаллизации полугидрата в дигидрат сульфата кальция вводят 130,4 мл оборотной 15%-ной по фосфорной кислоты и разложение проводят еще 2,5 ч при . Пульпу разделяют на фильтре и осадок дигидрата сульфата кальция промьшают. Получают фосфорную кислоту с концентрацией 24,5% и 0,72% F. Выход составляет 99,3%, а степень вьзделения фтора в газовую фазу 66,3%. Козффициенты фильтрации кислоты и промывки осадка составляют 0,04040 и 0,107-10 м/с. Изобретение позволяет вовлечь в переработку фторфосфатньй шлам, которьш в настоящее время сбрасывается в отвал, повысить общее , . извлечение фосфора из сырья до 98,6-99,3%. Предлагаемый способ также позволяет повысить степень выделения фтора в газовую фазу и тем самым повысить качество получаемой кислоты, увеличить производительность фильтрации.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ, включакидий обработку фосфатного сырья серной кислотой при повышенной температуре, перекристаллизацию образовавшегося полугидрата сульфата кальция в диггщрат в растворе фосфорной кислоты с последующим отделением продукта от осадка сульфата кальция фильтрацией, его i промьшкой и направлением промьтных вод в качестве оборотной фосфорной кислоты в процесс, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания фтора в продукте и повьш1ения производительности фильтрации, на стадию обработки фосфатного сырья вводят шлам от нейтрализации сточных вод производства минеральных фосфорных удобрений состава, мас.%: 5-16 P2.0j-, 15-20 СаО; 3-10 F; 10-15 Si02, остальное - вода при массовом (Л соотношении шлама и фосфатного сырья 1:

1:0,67 42 130 18,0 0,28 98,0 1:0,80 35 120 22,80,38 98,6 86,0 3,9 0,035 10 0,130 10 80,0 4,2 0,037 10 0,121 10 125 24,0 0,56 99,0 1:1,54 25 130 24,5 0,72 99,3 20 110 22,0 0,82 94,0 1:2,25 15

Продолжение таблицы 71,2 5,0 0,038 10 0,098 10 66,3 5,5 0,040 10 0,107 10 55,0 5,0 0,040 10 0,096 10