Способ извлечения фосфора из шлама Советский патент 1989 года по МПК C01B25/27 

1

(21)А3076Д5/23-26

(22)18.09.87

(46) 30.to.89. Бюп. № 40 (7t) Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической промвш- ленности и Ленинградский технологический институт им.Ленсовета (72) В.Д.Гольдман, В.Н.Ковалев, Н.А.Смирнова, В.П.Шебалина, Н.Ф.Федоров, Л.Б.Севрюгов и Т.Л.МоскБитиня (53) 661.631 (088.8) (56) Патент США 4457845, :ai. 210-651, 1982.

(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ФОСФОРА ИЗ ШГ1АШ

(57) Изобретение относится к технология переработки фосфорного шлама и может быть использовано в фосфорной промышленности. Целью изобретения является повышение выхода продукта и обеспечение возможности переработки шплмов с размером частиц 10-20 мкм. Способ заключается в контактировании п пама с пористой годрофильной поверхностью с объемом пор размером 3- 220 нм, равном 20-70% от общего объема пор. 2 табл .

Изобретение относится к технологии переработки фосфорного шлама и может быть использовано в фосфорной промышленности. Целью изобретения является повышение выхода продукта и обеспечение возможности переработки шламов с размером частиц 10-20 мкм. Способ заключается в контактировании шлама с пористой гидрофильной поверхностью с объемом пор размером 3-220 нм, равном 20-70% от общего объема пор. 2 табл.

Изобретение относится к технологии переработки фосфорного шлама, образующегося в процессе электротермического получения фосфора.

Целью изобретения является повышение степени извлечения фосфора из шлама и обеспечение возможности переработки яшама с размером частиц 10-20 нм.

Пример 1. Шлам, содержащий 53,3 Р, 2,8% минеральных частит;, 43,9% воды, со средним размером капель 40-50 10 м в количестве 61 г подавали при температуре 60-65 С в стакан с 48 г силикагеля марки КСК (преимущественный ралиус пор 6 нм, их объем от общего объема пор i:oc- тавлял 70%). При перемешивании шлама с силикагелем наблюдалось выделение из черного шлама желтых капелек фосфора, скатьгаакяцихся на дно стакана между кусочками сорбента. Сорбент

приобретал темно-серый цвет. Всего вьщелилось 23 г фосфора, т.е. степень вьщапения фосфора составила

±1 . too 71%.

61-0,533

R 4 осфоре (визуально чистом) определили нерастворимый остаток в количестве 0,8%, почти целиком представленный

SiO.

Пример 2. Тот же шлам, что и в примере 1, в количестве 32,6 г перемепмвали с 48 г силикагеля МСА, имеющего преимущественный радиус пор 38 км и очень однородного по пористости; объем пор составлял не менее /П от общего объема пор. При этом вьаелилось 17,4 г Фосфора (фактически 100%) с содержанием нерастворимого остатка 0,9%, представленного почти целиком SiO.

ел

00 N3

СО

о

и м It

ер 3, Тонкодисперсный ишам с размером капель

П Р

илистьпГ

9-10-10 м, представляющий собой дымящуюся вязкую черную массу, богатую фосфором ((S7,3% Р, 4,2% минеральных частиц, 28,5% воды), перемешивали в количестве 57,2 г с 48 с силикагеля мел (см.пример 2). Сорбент приобрел черный цвет. Получено 35,8 г фосфора (степень извлечения 93%) с содержанием нерастворимого остатка 1,0%.

Из известных методов разделения фосфорных шламов подобные шпамы разделяются только методом термического разложения.

Пример 4. Шлам того же состава, что и в примере 1, перемешивал в тех же условиях с силикагелем марк кем с преимущественным радиусом пор 1 нм и тоже весьма однородным по пористости (объем таких пор составлял от общего объема пор не менее 70%). При этом выделение фосфора бьшо незначительным (степень извлечения фосфора составляла 11 % от исходного

Пример 5. Шлам того же состава, что и в примере 1, в количестве 18,4 г перемешивали в тех же ус- лов 1ях с 48 г сорбента на основе глины Константиновского месторождения (основной размер пор порядка 400 нм, объем таких пор не менее 70% от общего объема пар). Выделения фосфора не наблкадалось.

Пример 6. Шлам того же состава, что и в примере 1, в количеств 12,2 г смепгивали с 48 г природнь.х молекулярных сит с преимущественным размером пор 0,4-1,2 нм, при этом на поры размером порядка 1 нм приходилось 15% общего объема пор.

Выделение фосфора было незначительным (степень извлечения фосфора составляла 29% от исходного).

Пример 7. При использовании механического давления частички используемых материалов увлекаются в фосфор, увеличивая содержание нерастворимого остатка, поэтому ряд опытов проводили на отмытых от пыли сорбентах в условиях, исключающих их механическое разрушение.

( иликагель марки КСК с преимущественным радиусом пор 6 нм (при этом объем пор составлял не менее 70% от общего объема пор) помещали в колонку высотой 150 мм, диаметром 35 мм, снабженную рубашкой с горячей -«одой

0

0

5

(темперлтурл В(.)ды ) . Колонку соединяли с водоструйным насосом, разрежение замеряли ртутным манометром.

1 1лам такого же качества, что и в примере 1 , непрер1,1вно загружали при разрежении около Ю мм рт.ст. в колонку до тех пор, пока вьщелялся ЧИСТ1.ГЙ фосфор. Па 76 г cиJп кaгeля бьшо выделено 180 г фосфора. Выход фосфора составил 64%. содержание нерастворимого остатка 0,06%.

Аналогичные опыты были проведены при различном разрежении. Так, при разрежении 30 мм рт.ст. выход фосфора составил 80%, содержание нерастворимого остатка - 0,06%. Таким образом, по предлагаемому способу может быть получен фосфор в1 1сшей по существующим техническим требованиям чистоты (марка А по ГОСТ 8986-72).

Пример 8. Силикагели, использованные в предыдущих примерах, достаточно дефицитны. Были проведены опыты с использованием природного сорбента на основе вермикулита, ха- рактеризуЮ1цегося более пологой кривой распределения пор по размерам, однако объем мезопор (радиус пор 3-220 нм) составлял 20-50% от общего объема пор. Разложение шлама проводили на колонке в условиях, описанных в примере 7.

Степень извлечения фосфора при разложении 17 г шлама составила 95%, содержание нерастворимого остатка 0,18%.

Пример 9. Илистый шлам, описанный в примере 3, помещали в колонку, заполненную вермикулитом с размером пор 3-220 нм (пример 8). Опыт проводили в условиях, описанных в примере 7. На 51 г вермикулита было переработано 192 г шлама. Степень из- влечения фосфора составила 64%, содержание нерастворимого остатка - 0,22%.

Зависимость степени извлечения фосфора от характеристик активной поверхности представлена в табл.1.

Разрушение оболочки из тонкодис- персных частиц, удерживающих структуру шлама, может быть осуществлено

0

5

0

0

не только ее срезыванием или механическим раздавливанием капель, как это описано в прототипе, но и приложением к частицам сил, направленных от поверхности капли и достаточных для вытягивания их в фазу воды.

515

Такой э({)фект достигается при контактировании шлама с гидрофильной пористой поверхностью, при этом на входе в капилляры активной гидрофильной поверхности обеспечивается давление

2С cos 0 .- , Р , где Ь - коэффициент

поверхностного натяжения; 9 - угол смачивания; г - радиус капилляров.

Как видно из приведенного уравнения, силы, вытягивающие тонкодисперсные частицы в фазу воды, зависят от степени гидрофильности поверхности (чем ближе cos б к 1, тем они больше) и от радиуса капилляров г, а число капилляров на единицу поверхности должно быть таким, чтобы выполнялась работа адсорбции. Экспериментально доказано, что оптимальная степень выделения фосфора из шлама достигается на мезопористых поверхностях с размером пор 3-220 нм, в том случае, если количество таких пор составляет 20-70% от общего числа. Требуемыми характеристиками обладают

82966

крупнопористые силикагели и подобные им материалы, а также ряд природных сорбентов. Хорошие результаты, например, получены с помощью сорбентов на основе вермикулита. Степень извлечения фосфора из пшамов при использовании сорбентов с указанными характеристиками составляет 58-100%,

Q при зтом могут быть переработаны шла- мы любой дисперсности,

В табл.2 представлены сравнительные данные по разложению шлама разной дисперсности.

Ig Формула Изобретения

Способ извлечения фосфора из шлама, отличающийся тем, что, с целью повьппения выхода продукта и обеспечения возможности переработки шлама с размером частиц 10-20 мкм, извлечение фосфора ведут путем контактирования шлама с кремнеземе од ержащим гидрофильным сор- 5 бентом, 20-70% пор которого имеют радиус 3-220 нм.

0

Т а б л и ц а 1

Степень выделения фосфора, %:

шлам со средней

дисперсностью

50 мкм

шпал со средней

дисперсностью

10-20 мкм

Таблица 2

До 100 (пример 2)

93 (пример 3)