Способ получения фосфорной кислоты Советский патент 1991 года по МПК C01B25/225 

Изобретение относится к производству экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) сернокислотным разложением фосфатного сырья и может быть использовано в производстве минеральных удобрений.

Целью изобретения является повышение выхода фосфорной кислоты и производительности фильтрации осадка сульфата кальция.

Пример1.В лабораторный смеситель емкостью 500 мл вводят 10,9 мл 93%-ной HzSO4 и 228,2 мл 17%-ной (по P20g) оборотной фосфорной кислоты. Затем при непрерывном перемешивании в смеситель вводят 105,8 г шлама станции нейтрализации сточных вод следующего состава, мас.%: PaOs 9,45, СаО 26.62, F 7,26. S1O2 8,75, С02 0,65, Н20 37,4. При этом массовое отношение Т:Ж в пульпе составляет 1:5, концентрация серной кислоты - 5 и 2% шлама (в пересчете на сухой) при получении дигидратной экстракционной фосфорной кислоты. Пульпу при 298-303 К выдерживают в смесителе при интенсивном перемешивании 1-1,5 ч, а затем часть ее в количестве 16 мл вводят в лабораторный экстракт емкостью 2000 мл,

сг

X1

куда одновременно подают 196 г апатитового концентрата, 103,3 мл 93%-ной НзРСМ и 835 мл раствора разбавления в виде 17%- ной (по P20s) фосфорной кислоты (вводится для создания в экстракторе соотношения Т:Ж 1:3 с учетом 15,7мл оборотной фосфорной кислоты, вносимой со шламовой пульпой). Массовое соотношение апатит:шлам (в пересчете на сухой) в экстракторе равно 98:2 (2% шлама от массы смеси его с фосфатным сырьем).

Разложение смеси проводят при 75+2°С в течение 4 ч. Образовавшуюся пульпу разделяют на воронке Бюхнера (фильтровальная перегородка - промышленная фильтроткань арт. 217) при остаточном давлении под фильтром 72 кПа, осадок промывают на фильтре. Промывные воды в качестве оборотной фосфорной кислоты направляют на обработку шлама и его смеси с сырьем.

Получают фосфорную кислоту, содержащую 27.36 мае. % РгОз. Вы ход фосфор ной кислоты по PaOs в анализируемом процессе 96,78%. а с учетом однократного рецикла образующегося в производстве фосфорной кислоты шлама (20-100 кг в пересчете на сухой на 1 т апатитового концентрата, т.е. примерно 2-12% от масси фосфатного сырья) с повторной обработкой недоразло- женного ранее его фосфатного компонента выход 98,80%. Степень выделения фтор а газовую фазу составила на стадии пригогзд- ления шламовой суспензии 6,90% и из стадии разложения смеси фосфатного сырья и шлама 40,99%. Производительность фильтрации по сухому осадку 1027,46 кг/м - ч по ЭФК5,70 т/м2, ч..коэффициент фильтрации кислоты 0,040-10 м/с, коэффициент отмывки осадка 99,93%, коэффициент промывки 0,133 м/с. Влажность осадка фосфо- гипса41,07%.

По известному способу фосфорную кислоту получай г обработкой смеси шлама станции нейтрализации сточных вод производства минеральных удобрений и фосфатного сырья оборотной фосфатной и серной кислотами, отделением продукта от осадка сульфата кальция фильтрацией, промывкой осадка и направлением промывных вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты. Шлам используют в виде порошка или гранул при расходе 2-10% от массы фоссырья. Состав шлама, мас.%: пентаксид фосфора 10-25, трехоксид серы 4,17-16,7, оксид кальция 35-50, фтор 5-20, диоксид кремния 4-18. вода - остальное до 100%. Способ позволяет повысить выход фосфорной кислоты до 95,2-97,3% и производительность фильтрации осадка до 1125- 1350 кг./м2. ч.

В табл. 1 приведены данные о влиянии концентрации серной кислоты и расхода

шлама на показатели процесса.

Из данных табл. 1 следует, что при концентрации серной кислоты в шламовой пульпе менее 2% показатели процесса ниже или аналогичны известному способу. При

0 концентрациях более 7% показатели процесса также снижаются и. кроме того, повышается температура пульпы, что приводит к повышенному выделению фтора.

При расходе шлама более 10% показа5 тели процесса ухудшаются вследствие об разования на зернах фосфата устойчивости пленки аморфной кремнекислоты как вводимой со шламом, так и образующейся при гидролизе гексафторсиликат-иона. Пленка

0 тормозит диффузионное разложение сырья и замедляет формирование кристаллов ди- гидрата сульфата кальция.

При обработке шлама серной кислотой, которая реагирует прежде всего с легкора5 стаоримыми компонентами, образуется и выкристаллизовывается осадок дигидрата сульфата кальция, который является затравкой для основной стадии разложения сырья. В табл. 2 приведены показатели процес0 са G зависимости от массового соотношения Т:Ж з пульпе шлама.

Из данных табл. 2 следует, что с повышением соотношения Т:Ж возрастает вязкость пульпы, что затрудняет

5 кристаллизацию затравки. В результате- снижаются показатели процесса. В более разбавленной пульпе содержание сульфата кальция в жидкой фазе пульпы ниже предела его растворимости. Поэтому он не выде0 ляется в осадок, т.е. затравка не образуется, что также снижает показатели процесса. В присутствии затравки образующиеся кристаллы дигидрата сульфата кальция являются крупными - в 1,5-1,9 раза большем, чем

5 в отсуствии шлама.

Добавка шлама позволяет также снизить расход серной кислоты (с 2,47 до 2,33 т моногидрата на 1 т P20s) и повысить скорость процесса (4-5 вместо 6-7 ч).

0 Это объясняется гидролизом присутствующего в шламе и образующегося в реакционной среде гексафторсиликата кальция. При этом образуется активная гексафторк- ремниевая кислота, при взаимодействии ко5 торой со фторапатитом получается фосфорная кислота и гексафторсиликат кальция, Последний гидролизуется. Формула изобретения 1. Способ получения фосфорной кислоты, включающий обработку смеси фосфатного сырья и шлама от нейтрализации сточных вод производства минеральных удобрений оборотной фосфорной и серной кислотами с последующими отделением продукта от осадка сульфата кальция фь-ль- трацией, его промывкой и направлением промывных вод на обработку в качестве Ьборотной фосфорной кислоты, о т л и ч 8 щ и и с я тем, что, с целью повышения выхода продукта и производительности фильтрации осадка, предварительно шлам смешивают с оборотной фосфорной и серной кислотами при начальном соотношении

0

тэердого и жидкого, равном 1:5, и начальной концентрации серной кислоты в жь Д- си фазе пульпы 2-7% « образовае уос1 вводят на стадию обработки сырь.,.

2.Способ по л, 1,отличающийся тем, что используют , ,; j«v и из пентэксида фосфоиг, триокоид лзь € - да кальция, фтора, диоксида лром 1 гс,аы,

3,Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что расход шлама составляет 2-10% в пересчете на сухую массу от массы смеси его с фосфатным сырьем.

Таблица 1

Изобретение относится к производству экстракционной фосфорной кислоты (ФК) сернокислотным разложением фосфатного сырья и может быть использовано в производстве минеральных удобрений. Целью изобретения является повышение выхода фосфорной кислоты и производительности фильтрации осадка сульфата кальция. Фосфорную кислоту получают обработкой смеси фосфатного сырья и шлама от нейтрализации сточных вод производства минеральных удобрений оборотной фосфорной и серной кислотами с последующим отделением продукта от осадка сульфат кальция фильтрацией и его промывкой. Причем шлам предварительно смешивают с оборотной фосфорной и серной кислотами при начальном соотношении твердого и жидкого, равном 1:5, и начальной концентрации серной кислоты в жидкой фазе пульпы 2-7% и образовавшуюся пульпу вводят на стадию обработки сырья. Целесообразно использовать шлам следующего состава, мас.%: пентаксид фосфора 10-15, триоксид серы 4-16, оксид кальция 32-52, фтор 5-20, диоксид кремния 4-18, вода - остальное до 100% при его расходе 2-10% в пересчете на сухой от массы смеси его с фосфатным сырьем. Указанные отличия позволяют повысить выход фосфорной кислоты до 96,84- 98,05% и производительность фильтрации осадка до 1027-1441 кг/м2, ч. 2 табл. 2 з.п. ф-лы.

Зависимость показателей процесса от условий приготовления пульпы шлама (массовое отношение Т:Ж 1:5)

О 2 2 2 2 2 2

2 5 5 5 5

5

10

10

10

10

10

10 12 12 12

Влияние огчошени Т:Ж в пульпе на показатели процесса полумения ЭФК

7 7 7

2 2 2