Способ получения фосфорной кислоты Советский патент 1989 года по МПК C01B25/226 

(21) 053999/3 - 6

,22) 10,.03.86

) 23 J 2,89 Бюл . t« );7

(70 Ленинградский тех -юг -; Ki-n

иис гчтут и-,, Пенг.ог:с;ТгТ и Воск;.-JCEHг кий филиал Научио-исг.лп/доРЗсЭТг- ;i:,.гк . Jго ИНСТИ1УГО пи уДОбре .-11-1ЯЬ - ИН Г ч Г; ;.1УНГИЦИД-ЗМ ПрОф л с .,: . СП- fiOfia

( V) PJ3, Зиикя;. И,А. Шапки;..

Б, Д., .11ер. (гА, Др:инов.,,

:,П : ласоп, ДЛ с ,

Ю.Д. I KjipcBano :., ПЛ. Длексеег,

А : Г; Гр :не :;ич , В „ Е , ь опот ков.-

г5,Л Boooujii i Т,Г., PeiicHKObd

-1 АОi i.i Нсэза1:юв

(33) Ьб1 ,.2(l)88:,8)

; 5 Ь) А и т о р с i з е с ; ,i е т - - ь с- (:Т - С ь Р

гГ 12HSBib, кл С П1 ; , ISBS

Авторское ср .иц-. гел -.стро ССГ.Р IGSAZSo, кл, С -i Ь ;:5/2Zh, i9H2

Гь О споьог; ПОЛУЧЕНИЯ ЮОС ЮРНПЙ киС по ) ь

vS/l ИЗО: .:. ОТПС СИТСЯ к CiiOCO- С)у ПОЛУ ;СИИЯ фосфорной КИС. ЮТЬ: С ;рН кисломн.ам разложением фосфа-уьгтс сырья и . Ctiri- использованс; f про- иззодств мииеро.льних удобрений. Целью изо--, ретенит яв.пяется пов1.шение проиа13о;;игепьно,:. процесса .за счет гойь шения скорости фильтрации и мони :1ке:ния скорости гидратации полугчщра2

те супьф эта -. альция;., Фосфорн.ую ки- слоту получают разлоырнием апатита -; три стадии, i- a первой сырье об- Р:|(.1 :1тывают при 2S 11 циркулирую щей пульпой, оборотной фосфорной и частью серной кислот при поддержании R жидкой Фазг пупьпы концентрации оксида ; альция в интервале 0,6-2,5%, на второй - пульпу обрабатывают ос- тппьным количеством серной кислоты, на третьей - пул;-,пы первой и второй стадии поотиргточ .-о смешивают з течение О Л-5,0 с rii.;i.i поддержании гради ;нта

li.iCHTpaLiiiH оксида кальция в

н1.-.лкой (Ь -ле пулы1 1 в интервале 0,()075 ,(Ь% lo i с. nntiHb зоны смешег;ия, пульпу после смеичв жия деля на три гг. Т. зка п массовой соотношении (1,2- b,S) : (0,.0) : I 5 1,2-6,5 мас..ч. по- .пгют iin первую , 0, мас.Мс на вторую стадию, i мэс.м, фильтруют с получением продукта. Це- ;есообргзно -а первую стадию подавать iO-80 ; от общего количеств. серной кислоты ;; концентрацию оксиде каль- 8 жидкой част|-1 г .ульпь после третьей стадии поддерживать в интервс ле и, 20-0, 5. 3 Скорость фильтрации со- станляет 6-17 с, скорость iидротации составляет 6-17 с, скорость гидро- тации пслугидрзта сульфата капьция О, 11-0,1 Я моль СаЗОд/м.ч, коэффициент отклонения от среднего размера часг. :4 - 30-50%, 1 з,п, ф-лы, 1 табп,

i

Ф

.-Ч

И%|1

О1 О5

ОТ СП

со

Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты сернокислотным разложением фосфатного сырья и может быть использовано в производстве минеральных удобрений. Целью изобретения является повышение производительности процесса за счет повышения скорости фильтрации и понижения скорости гидратации полугидрата сульфата кальция. Фосфорную кислоту получают разложением апатита в три стадии, на первой-сырье обрабатывают при 25 - 115°С циркулирующей пульпой, оборотной фосфорной и частью серной кислот при поддержании в жидкой фазе пульпы концентрации оксида кальция в интервале 0,6 - 2,5%, на второй - пульпу обрабатывают остальным количеством серной кислоты, на третьей - пульпы первой и второй стадии противоточно смешивают в течение @ 0,4 - 5,0 с при поддержании градиента концентрации оксида кальция в жидкой фазе пульпы в интервале 0,0075 - 0,06% на 1 см длины зоны смешения, пульпу после смешения делят на три потока в массовом соотношении (1,2 - 6,5) : (0,5 - 2,0) : 1, 1,2 - 6,5 мас. ч. подают на первую стадию, 0,5 - 2,0 мас. ч. подают на вторую стадию, 1 мас. ч. фильтруют с получением продукта. Целесообразно на первую стадию подавать 40 - 80% от общего количества серной кислоты и концентрацию оксида кальция в жидкой части пульпы после третьей стадии поддерживать в интервале 0,20 - 0,55%. Скорость фильтрации составляет 6 - 17 с, скорость гидротации полугидрата сульфата кальция 0,11 - 0,19 моль CASO₄/м³.ч, коэффициент отклонения от среднего размера частиц - 30 - 50%. 1 з.п. ф-лы. 1 табл.

Изобретение относится к способу Г1и; :, чения фосфопной к1-1слоть серч КИСЛСТ1.1.- .м pas.nohsiHueH фосфать ог ) ..ырья i--f может быть использовано в произвоцс ве минеральных удоЬрений .

31530569

Целью изобретения является поьы- шение производительности процесса за счет повышения скорости фильтрации и снижения скорости гидратации полугчдрата сульфата кальция.

Пример 1о В первый реактор (I стадия) подают, мае.ч.: апатит 100; оборотная фосфорная кислота,содержащая 2% PgO-j, 250, циркулирующая ,Q пульпа с III стадии I +OO , 92%-ная серная кислота (0/j от общего количества) 39,0, При температуре около в течение 1,5 ч апатитовый концентрат разлагают на 95 Содержание СаО в жидкой фазе пульпы достигает

7 1 /

i , I о с

Во второй реактор (II стадия) подают 1120 маСоЧо пульпы с III стадии и 37,6 масоЧо 92%-ной серной кислотыо

Пульпы из I и II реакторов направляют противотоком в смеситель (III стадия) с двумя тангенциальными вводами „ Время пребывания пульпы в сме15

20

чества, при поддержании концентрации оксида кальция в жидкой фазе пульпы 0,6-2,5. На второй стадии подают остальное количество серной кислоты. Содержание серной кислоты и оксида кальция в жидкой фазе пульпы после второй стадии поддерживают в интервале 0,,8 и 0,6-1,5% соответственно. Пульпу делят на две части, одну из которых направляют на разложение, другую - на фильтрацию с получением продукта концентрации 40% Р7.05.

При проведении предлагаемого процесса в модельных условиях, время фильтрации фосфогипса в стандартных условиях 20-23 с, время промывки 6- 7 Со Полугидрат сульфата кальция представлен, в основном, неплотными сростками вытянутых в длину кристаллов, диаметром 20- +0 мкм, и небольшого количес тва монокристаллов короткостолбчатой формы с длиной

сителе составляет 5 с. Содержание СаО 25 16-24 мкм и шириной 6-8 мкм„ Скорость

в жидкой фазе пульпы на выходе из смесителя 0,5, а градиент концентрации СаО по длине смесителя 0,

После смесителя пульпа дополнително выдерживается в течение 15-20 мин л распределяется между I и II стадиями и фильтрацией в соотношении 2,5 :2:1.560 маСоЧо продукционной пульпы подают на вакуум-фильтр Коэффициент разложения фосфатного сырья составляет 97,5%, коэффициент отклонения от среднего размер астиц Kg kQ%, скорость фильтрования пульпы, определенная по лабораторной методике (Шот с пор 100, температура , Р

53,2 кПа) , 10 с, скорость гидратации (УГ) 0,15 моль CaS04/M 4.

В результате образуются крупные, изометрицные кристаллы полугидрата сульфата кальция равномерного гранулометрического состава.

За счет уменьшени, скорости гидратации и улучшения качества кристаллов время простоя оборудования сокращается на , а производительность системы увеличивается Ha v 5%, срок службы фильтр-ткани увеличивается до 15-30 суто

По известному способу фосфатную кислоту получают обработкой фосфатного сырья при 95 115 С смесью рецирку-55 ется дробление сростков кристаллов лирующей пульпы, оборотной фосфор- полугидрата (ухудшаются фильтрующие ной и серной кислот, которую подают в количестве 60-85 от оощего колисвойства фосфополугидрата и увеличивается скорость гидратации)

Q

5

0

чества, при поддержании концентрации оксида кальция в жидкой фазе пульпы 0,6-2,5. На второй стадии подают остальное количество серной кислоты. Содержание серной кислоты и оксида кальция в жидкой фазе пульпы после второй стадии поддерживают в интервале 0,,8 и 0,6-1,5% соответственно. Пульпу делят на две части, одну из которых направляют на разложение, другую - на фильтрацию с получением продукта концентрации 40% Р7.05.

При проведении предлагаемого процесса в модельных условиях, время фильтрации фосфогипса в стандартных условиях 20-23 с, время промывки 6- 7 Со Полугидрат сульфата кальция представлен, в основном, неплотными сростками вытянутых в длину кристаллов, диаметром 20- +0 мкм, и небольшого количес тва монокристаллов короткостолбчатой формы с длиной

гидратации такого полугидрата в ди- гидрат составляет 0,4-0,5 моль Са50()/м Чо Из-за большой скорости гидратации быстро загипсовывается фильтровальная ткань, забиваются трубопроводы, что приводит к частым остановкам и снижению производительности процесса.

В таблице приведено обоснование выбранных интервалов параметров получения экстракционной фосфорной кис- лоты„

Оптимальное время смешения колеблется от 0,4 до 5 Со При .более быстром смешении образуется много мелких игольчатых кристаллов, увеличение продолжительности смешения свыше 5с . не приводит к какому-либо изменению габитуса уже сформировавшихся кристаллов.

При уменьшении количества пульпы, подаваемой на I и II ступенях, по сравнению с соотношением 1,2:0,5:1 происходит шламование апатита суль- фатом кальция (снижение коэффициента разложения фосфатного сырья), а при увеличении количества пульпы, подаваемой на I и II ступенях, по сравнению с соотношением 6,5:2:1 наблюдается дробление сростков кристаллов полугидрата (ухудшаются фильтрующие

свойства фосфополугидрата и увеличивается скорость гидратации)

При подаче на первую ступень меньше 0 серной кислоты не происходит образование кристаллов полугидрата сульфата кальция (ухудшаются фильтрующие свойства осадка и увеличивается его скорость гидратации) , а при введении на первую ступень более 80% серной кислоты уменьшается доля однородных сростков полугидрата сульфата кальция, образующихся в зоне смешения, что также приводит к снижению указанных показателей.

Определен оптимальный градиент изменения концентрации СаО во встречных, взаимно-реагирующих потоках, содержащих СаО и сульфат-ионы. Изменение концентрации СаО по длине зоны реакции должно лежать в пределах 0,0075-0,06% на 1 см. Превышение этого градиента также приводит к появлению игольчатых кристаллов, а при выходе за нижний предел зона реакции слишком растягивается и не может быть достигнуто удовлетворительное смешение о

Скорость гидратации зависит от условий образования кристаллов, концентрации исходных растворов, температуры реакции, скорости смешения и от формы образующихся кристаллов При осуществлении процесса в предлагаемых условиях средняя скорость гидратации составляет О,13-0,18 моль СаЗО/)/м -ч, тогда как для известных методов она не снижается ниже 0,4- 0,6 моль CaSOfl/м .ч. Понижение скорости гидратации в раза приводит к соответственному увеличению межремонтного пробега фильтрационного оборудования.

Помимо кинетических факторов кристаллизация сульфата кальция определяется также условиями его растворимости в фосфорнокислотных системах о Определение растворимости СаБОц « 0,5H,jO в реальных фосфорнокислотных растворах, содержащих kQ-kB% Pffigi и характерный набор примесей (СаО, FeijOj, А1 (jOj , F и др.), показало, что максимальная растворимость полугидрата, а следовательно, оптимальные условия его кристаллизации, лежит в области концентраций СаО 0,2-0,55.

В результате осуществления процесса предлагаемым способом существенно возрастает однородность кристаллов и агрегатов кристаллов, что благоприятно сказывается на фильтрующих свой0

5

0

ствах и влагоемкости осадка Однородность кристаллов можно оценить по коэффициенту отклонения от среднего размера (Ко).

При осуществлении процесса по известному способу KO 60-75, а по предлагаемому способу 35-50, т.е. размеры кристаллов гораздо меньше отклоняются от среднего и, следовательно, значительно уменьшается количество мелких кристаллов, которые, быстро гидратируясь, обуславливают забивку фильтровальной ткани и арматуры, формула изобретения

и частью серной кислотами при поддержании в жидкой фазе пульпы концентрации оксида кальция в интерва- 5 ле 0,6-2,5% с образованием осадка полугидрата сульфата кальция, обработку пульпы на второй стаджи оставшимся количеством серной кислоты, деление пульпы на потоки, один из которых направляют на первую стадию в качестве циркулирующей пульпы, другой - на отделение продукта от осадка полугидрата сульфата кальция фильтрацией, промывку осадка и направление промывных вод на первую стадию в составе оборотной фосфорной кислоты,отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса за счет повышения скорости фильтрации и снижения скорости гидратации полугидрата сульфата кальция, процесс ведут в три стадии, на третьей стадии пульпы первой и второй стадий смешивают в противотоке в течение 0,,0 с при поддержании градиента концентрации оксида кальция в жидкой фазе пульпы в интервале 0,0075-0,06% на 1 см длины зоны смешения, пульпу после смешения делят на три потока в массовом соотношении (1,2-6,5):(0,5-2,0):1, 1,2- 6,5 маСоЧ. пульпы подают на первую стадию в качестве циркулирующей пульпы, 0,,0 мас.ч. пульпы - на вторую стадию, 1 маСоЧо направляют на отделение продукта.

0

5

0

5

0

5

серной кислоты, а концентрацию оксида кальция в жидкой фазе пульпы поОсуществление процесса по известному способу 90 г-1 ,

сле третьей стадии поддерживают в интервале 0,20-0,55.

Q,l

69