Способ получения концентрированной фосфорной кислоты Советский патент 1991 года по МПК C01B25/226 C01B25/234 

Изобретение относится к способу получения концентрированной -(50-55% РлОс ) экстракционной фосфорной кис- | лоты, используемой в производстве фосфорсодержащих минеральных удобрений.

Цель изобретения - повышение выхода фтора за счет снижения его потерь с осадком полугидрата сульфата кальция и газовой фазой на стадии обработки фосфатного сырья, снижение простоев абсорбционного оборудования

этой стадии за счет изменения количества и состава вьщеляющихся фтористых газов и снижение степени овод нения осадка.

Пример 1. Осуществление процесса с предварительным смешением упаренной фрсфорной кислоты с оборотной фосфорной кислотой.

В секционированный экстрактор рабочим объемом 740 м3 подают 55 т/ч апатитового концентрата (39,4% 3,15% F), смесь 190,3 т/ч обор.отной .фосфорной (30,1% Р205) и 4,1 т/ч (10 ч. . на 100 ч. PjOj- фосфатного сырья) упаренной (52;5% Р205; 0,48% F; 2-4% 80Э) кислот, 53,6 т/ч 92,5%-ной серной кислоты. Процесс обработки апатитового концентрата кислотами осуществляют в течение 4 ч при 98°С, содержание в жидкой фазе суспензии 38%. При этом в газовую фазу удаляется 13,6 т/ч паро воды и 0,55 т/ч фтористых соединений в виде смеси и RF (атомное соотношение F/Si равно 5, степень выделения фтора в газ 24,22).

В результате абсорбции отводимых от экстрактора газов получают слабые (1-2% F) растворы гексафторкремниевой кислоты, которые направляют на обезвреживание. Суспензию полугндрата разделяют, осадок отмывают промыв- нымн фильтратами, водой и получают 190,3 т/ч оборотной фосфорной кислоты концентрации 30,1 , 93,8 т/ч осадка (общая влажность 26%), которы направляют в отвал. Фосфорную кислоту, содержащую 38% PjOj, упаривают, при этом пол учают 43,3 т/ч концентрированной фосфорной кислоты (52,5%

Pap) F; 2-« S03 и 7,0 т/ч 14%-иого раствора гексафторкремние- вой кислоты (съем продукционного фтора 35,8 кг/т РаО$).

4,1 т/ч концентрированной фосфорной кислоты возвращают на смешение с оборотной кислотой и далее в экстрактор, а 39,2 т/ч выводят в качестве продукции. Время межремонтного пробега абсорбционной системы экстрактора составляет 10-14 сут.

По известному способу фосфорную кислоту получают обработкой при 90- 100 С фторсодержащего фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с выделением и абсорбцией фтористых газов и образованием полугидрата сульфата кальция. Фосфорную кис

5

0

5

0

5

0

5

0

5

лоту отфильтровывают, осадок промывают и промывные воды направляют на обработку. Фосфорную кислоту концентрируют до содержания . 50-55%, при этом выделяющиеся фтористые газы абсорбируют. Выход продукционного фтора на стадии концентрирования низкий (20-30 кг/т ), что обусловлено повышенными потерями его на стадии обработки сырья кислотами: 23-27% от вводимого с апатитом остается в твердой фазе, а 24-26% выделяется в газовую фазу. Атомное отношение фтора к кремнию в газовой фазе составляет 4-4,2, что обусловливает выделение осадка кремнегеля в газоходах и абсорбционном оборудовании. Время работы оборудования между чистками 5-7 сут. Кроме того, стабильность полугидрата сульфата кальция недостаточно высока: степень оводнения через 6 ч составляет 30%.

В табл. 1 представлены данные о влиянии добавок концентрированной фосфорной кислоты на показатели процесса экстракции (введение на стадию обработки фосфатного сырья). Условия экстракции: температура 98°С, содержание PjjOj- в жидкой фазе суспензий 37,5-38,5%, концентрация серной кислоты 75-92s5%. Состав упаренной кислоты, %: Р20У 52,5; 50$ 3,0; F 0,48. Состав апатита, %: РгО 39,0-39,4; F 3,0-3,15.

Как видно из данных табл. 1, при работе без подачи в зону обработки фосфатного сырья упаренной фосфорной кислоты (осуществление процесса по известному способу) в исследованных условиях с твердой фазой (осадок полугидрата) теряется 26,8% введенного с апатитом фтора, с газовой фазой от экстрактора - 25%. Образующиеся при очистке последней абсорбционные растворы содержат большое количество кремнегеля (атомное отношение F/Si равно 4,2), его выделение способствует быстрому зарастанию газового тракта (5-7 сут) Введение небольшого количества упаренной кислоты (5 Ч. РгОу на 100 ч. фосфатного сырья) малоэффективно; заметное снижение степени перехода фтора в полутидрат- ный осадок (на 4%) и в газовую фазу (на 0,8%) с повышением удельного съема фтора от 31,2 до 35,5 кг на 1 т имеет место при подаче 10 ч.

упаренной кислоты (в пересчете на PjO-) на 100 ч. РлОд. фосфатного сырья. Одновременно наблюдается существенное увеличение (от 4,2 до 5) атомного отношения F/Si в газовой фазе, обусловливающее снижение забивок кремнегелем тракта удаления фтористых газов и увеличение длительности межремонтного пробега оборудования. Повышение количества добавки упаренной фосфорной кислоты более 50 ч. Р-0 с- на 100 ч. PfcPs фосфатного сырья не способствует дальнейшему существенному снижению потерь фтора и нерационально вследствие необходимости увеличения нагрузки на узел выпарки.

П р и м е р 2. Осуществление процесса при раздельной подаче в экстрактор упаренной фосфорной кислоты и оборотной фосфорной кислоты.

В секционированный экстрактор рабочим объемом 740 м3 подают 55 т/ч апатитового концентрата (39,4% Р20$-; 3,15% F), 173,1 т/ч оборотной фосфор ной (28,7% ) и 20,7 т/ч (50 ч. на 100 ч. J- фосфатного сырья упаренной (52,5% 0,48% F; 2-4% SOj кислот, 54 т/ч 92,5%-ной серной кислоты. Процесс обработки апатитового концентрата кислотами осуществляю в течение 4 ч при 98°С, содержание в жидкой фазе суспензии 38,5%. При этом в газовую фазу удаляется 13,8 т/ч паров воды и 0,43 т/ч фтористых соединений в виде смеси SiF$ и HF (атомное отношение F/Si равно 5,5, степень выделения фтора в газ 19,4%).

В результате абсорбции отводимых от экстрактора газов получают слабые (1-2% F) растворы гексафторкремние- вой кислоты, которые направляют на обезвреживание. Суспензию полугидрата разделяют, осадок отмывают промывными фильтратами, водой и получают 173,1 т/ч оборотной фосфорной кислоты концентрации 28,7% ) , которую возвращают в экстрактор, 93,8 т/ч осадка (общая влажность 26%), который направляют в отвал. Фосфорную кислоту, содержащую 38,5% , упаривают, при этом получают 59,9% F; 2-4% S03) и 8,8 т/ч 14%-ного раствора гексафторкремниевой кислоты (съем

1

продукционного фтора 45% кг/т Р20).,

тмяи .

16417716

20,7 т/ч концентрированной

0

5

0

5

кислоты возвращают в экстрактор, а 39,2 т/ч выводят в качестве продукции. Время межремонтного пробега абсорбционной системы экстрактора составляет 20-28 с,ут.

В табл. 2 представлены данные о влиянии способа подачи концентрированной кислоты в зону обработки фосфатного сырья (введение сразу в экстрактор или после ее смешения с оборотной фосфорной кислотой), а также концентрации сульфатов в упаренной кислоте. Как видно, предварительное смешение упаренной кислоты с оборотным раствором предпочтительно (позволяет добиться увеличения съема фтора дополнительно на 0,5-1,3 кг).Наилучшие показатели по съему фтора достигаются при поддержании в упаренной кислоте оптимального (2-4% S03) содержания сульфатов, его снижение либо увеличение сопровождается некоторым уменьшением атомного отношения F/Si в газе и съема продукционного фтора. Формула изобретения

1. Способ получения концентрированной фосфорной кислоты, включающий обработку фторсодержащего фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с выделением и абсорбцией фтористых газов и образованием осад- ка полугидрата сульфата кальция, отделение фосфорной кислоты от осадка фильтрацией, промывку осадка, направление промывных вод на обработку сырья в качестве оборотной фосфорной кислоты, концентрирование фосфорной кислоты в выпарных аппаратах до содержания 50-55% с выделением и абсорбцией фтористых газов, отличающийся тем, что, с целью

повышения выхода фтора, снижения степени оводнения осадка и простоев абсорбционного оборудования, часть концентрированной фосфорной кислоты в количестве 10-50 мае.ч. P20g- на 100 мае.ч. сырья возвращают на обработку фосфатного сырья.

2. Способ поп.1, отличающийся тем, что концентрированную фосфорную кислоту предварительно смешивают с оборотной фосфорной кислотой.

Таблица 1

Изобретение относится к способу получения концентрированной (50-55% р 0-) экстракционной фосфорной кислоты, используемой в производстве фосфорсодержащих минеральных удобрений. Цель изобретения - повышение выхода фтора за счет снижения его потерь с осадком полугидрата сульфата кальция и газовой фазой на стадии обработки фосфатного сырья, снижение простоев абсорбционного оборудования этой стадии за счет изменения количества и состава выделяющихся фтористых газов и снижение степени обводнения осадка. Концентрированную фосфорную кислоту получают обработкой фторсодержащего фосфатного сырья оборотной фосфорной, серной кислотами и частью концентрированной фосфорной кислоты, подаваемой в количестве 10-50 мае.ч. Р20,. на 100 мае.ч. Р205 сырья, с выделением и абсорбцией фтористых газов и образованием осадка полугидрата сульфата кальция, отделением фосфорной кислоты от осадка фильтрацией, промывкой осадка, направлением промывных вод на обработку сырья в качестве обработки фосфорной кислоты, концентрированием фосфорной кислоты в выпарных аппаратах до содержания PjjOj, равного 50-55%, с выделением и абсорбцией фтористых газов. Целесообразно концентрированную фосфорную кислоту предварительно смешивать с оборотной фосфорной кислотой. Указанные отличия позволяют снизить выход фтора на стадии разложения сырья в.твердую фазу до 16,5-22,7%, в газовую фазу - до 19,1-24,2%, повысить выход продуктивного фтора до 35,5 - 45,5 кг/т PjO, снизить степень овод- нения полугидрата сульфата кальция в воде через 6 ч до 16-25%, повысить время пробега оборудования до 10 - 30 сут. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. (Л а J ч 1

Таблица 2