Способ получения фосфорной кислоты и сульфата кальция Советский патент 1991 года по МПК C01B25/228 

1/1

Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты и сульфата кальция сернокислотным разложением фосфатного сырья. Цель изобретения - обеспечение возможности получения различных гидратных форм сульфата кальция, снижение содержания в нем примесей при сохранении высоких выхода и концентрации продукта. Оосфорную кислоту и сульфат кальция обработкой фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием осадка об -полугидрата сульфата кальция с последующим отделением фосфорной кислоты от осадка фильтрованием, перекристаллизацией -полугидрата в дигидрат сульфата кальция с последующей фильтрацией пульпы с отделением осадка дигидрата сульфата кальция перекристаллизацией дигидрата в растворах фосфорной н серной кислот либо в ui, -полу гидрат при поддержании следующего режима: температура 78- 100°С, концентрации в жидкой фазе пульпы 22-34% иентаксяда фосфора и 7-15% серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 24-34%, либо в ангидрид (II) при поддержании следующего режима: температура ЬО-75 С, концентрации п жидкой фазе пульпы 15- 18% пентоксида фосфора и 1ь-25% серной кислоты и концентрации твердого в пульпе 20-35%. либо в смесь Об-полу- гидрата и ангидрид,-) (II) при поддержании следующего режима: температура 70-85 С, концентрации в жидкой фазе пульпы 18-27% пентаксида фосфора и 13-17% серной кислоты н концентрация твердого в пульпе 20-30%, процесс ведут 0,5-3,0 ч, сульфат кальция отделяют фильтрованием. Указанные отличия позволяют получить в одном процессе сульфат кальция различной гид- ратности и осуществить его очистку от фосфора, фтора, натрия, калия и урана. Остаточное содержание в сульфате кальция составляет 0,11- 0,28%, извлечение Р%Од из сырья - 99,0-99,7%. Концентрация фосфорной кислоты 38-50% Р205. 2 табл. (Л О5 ел 00 СЛ Јъ

Изобретекие относится к способу получения фосфорной кислоты и сульфата кальция сернокислотным расложе- нием фосфатного сырья с последующей

перекристализацпей образующегося сульфата кальция

Цель изобретения - обеспечение возможности получения различных гид

316

ратных форм сульфата кальция, снижение содержания в нем примесей при сохранении высоких выхода и концентрации продухтас

Пример. Смесь фосфатов i из месторождений Кола - Того в пропорции 1:1 подают в первый реактор с серной кислотой в концентрации 99%, содержание твердых частиц в реакторе контролируют путем рециркуляции продукционной фосфорной кислоты, содержание PjOy в идкой фазе поддерживают путем рециркуляции фильтрата, полученного на третьем этапе (перекристаллизация дигидрата). Условия реакции в реакторе следующие: температура 85°С, процентное содержание твердого в пульпе 25%, содержание в жидкой фазе 43%, содержание серной кислоты в жидкой фазе 1,2%. Сульфат кальция выпадает в осадок в форме Oi-полу гидрата CaSO 1/2 в виде двойных кристаллов хорошей фильтруе- мости. Степень разложения сырья составляет 96,5%, а полугидрат содержит 1% РлОг в твердой фазе, что вычислено в сухом виде при 250°С.

Осадок полугидрата на фильтре содержит 25% сопутствующей жидкости и его направляют в резервуар конверсии (второй этап) в дигидрат, где температуру в результате охлаждения снижают до 60°С„ Содержание твердых частиц составляет 35% в результате ре- циркулирования фильтратов со второго i- третьего этапов, а содержание Р%05 в жидкой фазе дозодят до 21,5% в результате рециркулирования фильтрата после третьего этапа, концентрацию серной кислоты поддерживают в интервале 8,5-12,0%, время 8-12 ч. По окочании гидратации пульпу фильтруют, фильтрат направляют на конверсию полугидрата (второй этап), а влажный осадок дигидрата сульфата кальция направляют в резервуар для дегидратации (третий этап).

В резервуаре условия температуры, концентрации и регулируют так, чтобы получить в первом варианте об-полугидрат, во втором варианте преимущественно ангидрид (II), а в третьем варианте - смесь в определенной пропорции fci-полугндрата и ангидрида (II). Температуру в резервуаре регулируют подачей пара, концентраци серной кислоты в жидкой фазе пульпы поддерживают подачей концентрированной серной кислоты, а концент

0

5

0

5

0

5

0

общий коэффициент извлечения P20g. фосфата

рацию Р20 и содержание твердых частиц в пульпе поддерживают подачей части продукционной фосфорной кислоты и фильтратов с фильтра третьего этапа.

В первом варианте дигидрат превращают в полугидрат в результате повышения температуры до 85°С и увеличения концентрации серной кислоты до 9,5% при содержании твердых ч; стиц 30% и содержании в жидкой фазе 30,7%0 Время дегидратации 0,5-1 ч.

Полученный на выходе полугидрат сульфата кальция содержит 0,15% , т„е. из фосфата составил 99,5%

Благодаря благоприятным размерам и форме кристаллов, влажность осадка доведена до 19%, а производительность фильтрации РгОу составила 99,8%,

Во втором варианте дигидрат превращают п ангидрит (II) в результате повышения температуры до 73°С и увеличения концентрации серной кислоты до 16% при содержании твердых частиц 28% и содержании в жидкой фазе 18%. Время дегидратации 1,5-3 ч.

Ангидрит содержит не Ролее 0,25% P.Oj-, что соответствует степени извлечения Р205 из фосфата, равной 99%,,

Влажность осадка составляла 25%, а производительность фильтрации равнялась 99,2%.

В третьем варианте дигидрат превращают в сульфат кальция, состоящий на 80% из ьЈ -полугидрата и на 20% из ангидрита (II)о С этой целью температуру повышают до 80°С, концентрацию серной кислоты доводят до 13%, а содержание поддерживают на уровне 27%, содержание твердого в пульпе 20-26%.

В качестве варианта дегидратацию , проводят при режиме: содержание 23%, концентрация серной кислоты 15%, температура 78°С0 Эти условия позволяют получить сульфат кальция, состоящий на 40% из &J-полугидрата и на 60% из ангидрита (II),

По известному способу фосфорную кислоту получают путем обработки фосфорита оборотной фосфорной (36-44% ) и серной кислотами в течение 1-2,5 ч при 90-100°С с осаждением осадка полугидрата сульфата кальция, при этом концентрацию в жидкой фазе пульпы фосфорной н серной кислот поддерживают в интервале 40-55% и

516

2-3% соответственно. В результате фильтрации пульпы получают в качестве продукта фосфорную кислоту с содержанием 40-55% PjOj-. Иолугидрат сульфата кальция промывают на фильтре промывным раствором с последующей стадией и получают оборотную фосфорную кислоту,,которую направляют на обработку фосфоритао Полугидрат сульфата кальция перекристаллизовывают в дигидрат обработкой в течение 2 ч при 50-80 С раствором, содержащим по 10-15% PjOg и серной кислоты0 В процессе перекристаллизации содержание твердого в пульпе составляет 20- 45%. Пульпу фильтруют, осадок дигнд- рата сульфата кальция промывают водой. Полученный основной фильтрат направляют на промывку полугидрата, промывной фильтрат - на перекристаллизацию. Промытый дегидрат сульфата кальция содержит 0,15-0,182

и 0,03-0,04% Р Оуводораетв его можно и пользовать в производстве гипсового вяжущего и портландцемента после дополнительной обработки. Извлечение из фосфорита достигает 99,3%.

Другие примеры согласно изобретению сведены в табл. 1.

В табл. 2 представлены сравнительные данные по чистоте сульфата кальция согласно известному (получены заявителем) и предлагаемому изобретению. В обоих случаях сульфат кальция высушен при 250°С.

Из данных табл„ 2 следует, что сульфат кальция, полученный предлагаемым способом чище по содержанию фосфора, фтора, натрия, кальция, урана. Эти примеси являются наиболее агрессивными и благодаря их низкому содержанию полученный согласно предлагаемому изобретению сульфат кальция в виде &Ј -полугидрата, ангидрида (II) или их смеси может быть непосредственно использован в различных областях техники без дополнительных обработок.

Формула изобретения

Способ получения фосфорной кислоты и сульфата кальция, включающий об

5

406

работку фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотам при 70- 100°С с образованием осадка(У-полугидрата сульфата кальция при поддержании в жидкой фазе пульпы концент- рацш пентаксида фосфора и серной кислоты 38-50 и 0,25-2,5% соответственно с последующим отделением фосфорной кислоты от осадка фильтрованием, его промывку растворами с последующих стадий и направление промывных вод на обработку сырья, перекристаллизацию Об -полугидрата в дигидрат сульфата кальция при 40-80°С в растворе фосфорной и серной кислот при поддержании концентраций пентаксида фосфора и серной кислоты в жидкой фазе пульпы 15-35 я 0,5-17,5% соответст0 венно и концентрации твердого в пульпе 22-60% с последующей фильтрацией, пульпы с отделением осадка дигидрата сульфата кальция и фильтрата, направляемого на перекристаллизацию (Vi-полу- гидрата, отличающийся тем, что, с целью обеспечения получения различных гидратных форм сульфата кальция, снижения содержания в нем примесей при сохранении высоких выхода к концентрации продукта, дигидрат сульфата кальция подвергают перекристаллизации в растворах фосфорной и серной кислот либо в bt-полугидрат при поддержании следующего режима: температура 78-ЮО°С, концентрация в жидкой фазе пульпы 22-34% пентаксида фосфора и 7-15% серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 24-34%, либо в ангидрид (II) при поддержании следующего режима: температура 60- 75°С, концентрация в жидкой фазе пульпы 15-18% пентаксида фосфора и 16-25% серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 20-35%, либо в смесь

5 сб-полугидрата и ангидрида (II) при

5

0

5

0

поддержании следующего режима: температура 70-85°С, концентрация в жидкой фазе пульпы 18-27% пентаксида фосфора и 13-17% серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 20-30%, процесс ведут 0,5-3,0 ч, сульфат кальция отделяют фильтрованием, промывают водой, фильтрат и промывные воды направляют на обработку сырья промывку оЬ-полугидрата и перекристаллизацию.

Таблица 1

Параметры

Примечание. ДГСК - днгидрат сульфата кальция, ПГСК - полугидрат сульфата кальция, АТСК П - ангидрид сульфата кальция (II).

Продолжение табл.1

Примеры

Фосфат Курбига

(Марокко)31,3 49,1 1,7 3,8 3,60,65 0,30 0,67 0,055 0,50 0,0146

Днгядрат сульфата кальшм (нзрест-

юЛ)18-19 0,25-30 38,5 55,3 0,7 2,5 0,055 0,010 0,39 0,10-0,003

«t-Иопугидрат + (5-10Z) ангидрид (II) (предлагаема)5,8-6,1 0,15-0,2040,7 58,4 0,07 1,2 0,073 0,013 0,088 0,019 0,005 0,001 Фосфат Флорида

BPL32,8 47,11,0 3,9 6,31,5 1,0 0,45 0,081 0,32 0,0154

Днгядрат сульфата кальция

(изяестшЛ)18-19 0,30-0,3839,3 57,00,15-0,451,4 0,045 0,031 0,25 0,05 0,004 0,00060,0010

е -Псяугидрат + (5-101) ангидрид (II) (пред- яагаошй) 5,8-,2 0,18-0,25 39,9 58,6 0,10 1,50,06 0,064 0,06 0,015 0,005 0,0005

Таблица 2