Способ получения фосфорной кислоты Советский патент 1991 года по МПК C01B25/226 

Изобретение относится к способу получения экстракционной фосфорной кислоты путем взаимодействия фосфатного сырья с серной и оборотной фосфорной кислотами, широко используемой для получения минеральных удобрений и кормовых фосфатов.

Цель изобретения - снижение потерь фосфорной кислоты с осадком сульфата кальция и сокращение выделения фторсо- держащих газов.

П р и м е р 1. 1000 кг апатитового концентрата, содержащего 39,4% PaOs, смешивают с 1450,4 кг промывных вод, 996 кг 92-ной серной кислоты и 492 к- раствора смеси кислот (28% Р20с,, 1,9% г, атомное отношение F:Si равно 7,1, расход смеси кислот 0,35 мае ч. на 1 мае.ч в сырье) и выдерживают при 100°С в течение 1 ч. Полученную пульпу с массовым отношением Ж:Т 1,8:1 направляют на вторую стадию, куда вводят 1966,6 кг первого фильтрата (фосфорной кислоты) На этой стадии процесс ведут в течение 1,5 ч при 95°С. Кратность циркуляции пульпы составляет 5-7:1.5600 кг

Os

Сл

оо

О vj

продукционной пульпы (Ж:Т 3:1) направляют на стадию фильтрования и отмывки осадка водой (775,1 кг) с получением промывных вод (второго фильтрата). Получают 1300,1 кг продукционной фосфорной кислоты кон- центрации 40% PaOs и утилизируют 1647 кг фосфополугидрата, в котором содержится (в пересчете на сухое вещество) 0,08% PaOs захв, 0,10% F. На стадии экстракции фосфорной кислоты выделяется 300 кг воды и 11,0 кг фтора (28 % от массы фтора, введенного в систему). Скорость гидратации полугидрата сульфата кальция равна 0,1 моль CaSCM /(м3 -ч) .Локальная степень выброса в окружающую среду фтора, введенного в систему, составляет 31,5%.

По известному способу фосфорную кислоту получают обработкой при 95°С фторсодержащего фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами. Оборотная фосфорная кислота является смесью фосфорной, серной, гексафторк- ремниевой и кремниевой кислот, имеющей следующие концентрации: 33-38% PaOs; 1,1-1,4% фтора; 0,6-1,1% трехокиси серы, атомное отношение фтора к кремнию - (5,5-5,8): 1. В результате фильтрации суспензии полугидрата сульфата кальция получают фосфорную кислоту концентрации 40-45% PaOs. Концентрация в полугидрате сульфата кальция PaOs захв 0,4 - 0,5% ; F 0,5 - 0,6 % Степень выделения фтора в газовую фазу 35-45% от введенного с сырьем, а локальный выброс фтора с абсорбционными водами системы газоочистки и фосфополугидратом составляет 70-75%.

В таблице приведены показатели процесса в зависимости от предлагаемых параметров.

Из данных табл. следует, что при содер- жании в растворе-регуляторе кристаллообразования сульфата кальция меньше 25% PaOs возможно образование гипса и плохо фильтрующего полу гидра га сульфата кальция, что приводит к резкому снижению сте- пени использования фосфатного сырья. Увеличение массовой доли PaOs более 32% способствует повышению осаждения фосфора в кристаллическую решетку сульфата кальция.

При содержании в растворе смеси кислот меньше 1,7 % F наблюдается увеличение соосаждения PaOs с сульфатом кальция и понижение коэффициента разложения фосфатного сырья. При добавлении раствора, содержащего больше 2,1% F, происходит повышение соосаждения фтора с сульфатом кальция и выделение его в газовую фазу, а также образование мелкокристаллического

полугидрата сульфата кальция с повышенным захватом РзОб в кристаллическую решетку.

При молярном отношении F:Si меньше 6,2 в растворе смеси кислот увеличивается сокристаллизация PaOs сульфатом кальция и возрастает степень выделения фтора в газовую фазу. При молярном отношении F:Si больше 8 в растворе-регуляторе кристаллизации сульфата кальция резко повышается содержание фтора в осадке и доля мелких кристаллов полугидрата сульфата кальция. Время взаимодействия раствора смеси кислот второго фильтрата с исходным сырьем (0,5-4,0 ч) определяется полнотой разложения фосфата и формированием крупных сростков полугидрата сульфата кальция.

Кроме того, наблюдается уменьшение скорости гидратации полугидрата сульфата кальция до0,05-0,1 моль CaSCM/(M3 ч)в результате адсорбции фторидов редкоземельных элементов, присутствующих в фосфатном сырье, на активных центрах роста кристаллов. Для известных полугидратных методов скорость гидратации составляет 0,4-0,6 моль Са5СМ/(м -ч). Понижение скорости гидратации приводит к увеличению в 3-5 раз межремонтного пробега фильтрационного оборудования и соответственно к снижению потерь фосфорной кислоты.

Формула изобретения

1.Способ получения фосфорной кислоты, включающий обработку фторсодержащего фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с введением фторсодержа- щих регуляторов кристаллообразования, выделением фторсодержащих газов, кристаллизацию осадка полугидрата сульфата кальция, отделение раствора фосфорной кислоты от осадка фильтрацией, промывку осадка и направление промывных вод на обработку, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь фосфорной кислоты с осадком и сокращения выделения фторсодержащих газов, в качестве регулятора кристаллообразования берут раствор смеси фосфорной гексафторкремниевой и фтористоводородной кислот при расходе 0,2-0,5 мас.ч. РаОб в растворе на 1 мае.ч. PzOs в сырье, концентрации пентаксида фосфора и фтора в растворе поддерживают в пределах 25-32 и 1,7-2,1% соответственно, атомное соотношение фтора и кремния (6,2 - 8):1. раствор смеси кислот смешивают с промывными водами и серной кислотой и обрабатывают образовавшейся смесью сырье.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что обработку сырья смесью растворов ведут в течение 0,5-4,0 ч.

Влияние состава и количества раствора смеси кислот на соосэждение PlOs с сульфатом кальция и выделение фтора в газовую твердую фазу

Изобретение относится к способу получения экстракционной фосфорной кислоты путем взаимодействия фосфатного сырья с серной и оборотной фосфорной кислотами, широко используемой для получения минеральных удобрений и кормовых фосфатов. Целью изобретения является снижение потерь фосфорной кислоты с осадком сульфата кальция и сокращение выделения фто- росодержащих газов. Фосфорную кислоту получают обработкой фтоосодержащего фосфатного сырья смесью оборотной фосфорной, серной кислот к растворам, содержащим фосфорную, гексафторкремниевую и фтористоводородную кислоты при концентрации пентаксида фосфора и фтора, равной 25-32 и 1,7-2,1% соответственно, и атомном соотношении фтора и кремния