Способ получения фосфорной кислоты Советский патент 1991 года по МПК C01B25/22 

Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты сернокислотным разложением природных фосфатов и может быть использовано в производстве минеральных удобрений.

Целью изобретения является повышение производительности фильтрации.

П р и м е р 1. В реактор подают 1000 кг Кольского апатитового концентрата, 5057кг оборотной фосфорной кислоты (24% PaOs) 4345 кг серной кислоты (56% HaSO-i) при 75°С и 1 %-ный водный раствор гуминовой кислоты при расходе последней 100 г/т сырья на стадию разложения апатита. Образовавшуюся пульпу (11212 кг) отводят на фильтрацию, в результате которой получают

3125 кг продукционной фосфорной кислоты (32% PaOs) и 5880 кг влажного фосфогипса. Фосфогипс промывают ф -чтратами и водой и промывание воды в количестве 5057 кг (24% PaOs) направляют на обработку сырья. Производительность фильтрации составляет 250 кг Р205/м2 ч. При подаче коагулянта в зону кристаллизации осадка или в зону дозревания пульпы производительность фильтрации составляет 260 и 240 кг Р20б/м2 ч соответственно.

По известному способу фосфорную кислоту получают разложением фосфатного сырья фосфорной и серной кислотами, введением на стадию разложения или до фильтрации полиакриламида (ПАА) в виде

-

О

XI 00

VJ о

|«л

0,05-1,0%-ного водного раствора. При расходе ПАА 1,2-2,5 л/т сырья (0,6-25 г/т сырья) производительность фильтрации составляет 210-220кгР205/м2.ч.

В табл. 1-12 приведены данные о влиянии расхода коагулянта и вида раствора его введения на производительность фильтрации.

Из данных таблицы следует, что при расходе коагулянта менее 30 г/т сырья производительность соответствует известному способу, при расходе коагулянта более 1000 г/т производительность фильтрации не повышается.

Гуминовые соединения проявляют не только свойства коагулянтов суспензии при низких концентрациях в системе, но и воздействуют на размеры и форму образующихся кристаллов сульфата кальция при высоких концентрациях в системе. При дозировке предлагаемых гуминовых соединений в количестве 0,5-50 г основного вещества на 1 т фосфатного сырья наблюдается эффект коагуляции тонких взвесей без заметного изменения формы и размеров образующихся кристаллов (производительность фильтрации 200-250 кг Р20б/м2-ч), а при увеличении нормы расхода выше указанного интервала вплоть до 1000 г на 1 т фосфатного сырья наблюдается дополнительный эффект, связанный с увеличением размера и формы частиц. Кристаллы заметно укрупняются (в 1,5-2 раза), становятся более однородными (исчезают мелкие частицы), у пластин дигидрата сульфата кальция в 2-3 раза увеличивается толщина, кристаллы дигидрата, полугидрата или аг- нидрита собираются в агрегаты правильной и неправильной формы, Производительность фильтрации достигает 320 кг Р20б/м2 ч.

Действие ПАА при расходе 0,6-25 г/т типичного коагулянта (флокулянта) суспензией позволяет повысить на 10-20% производительность фильтрации за счет коагуляции органических примесей и тонких взвесей, присутствующих в суспензии, состоящей из фосфорной кислоты и сульфата кальция.

Увеличение нормы расхода ПАА вызывает уменьшение величины производительности фильтрации, что связано с изменением знака заряда на поверхности частиц. Этот процесс способствует забивке пор фильтровальной ткани тонкодисперсными частицами, что вызывает снижение показателей фильтрации, ПАА не влияет на размеры и форму кристаллов сульфата кальция, образующихся в процессе получения ЭФК.

Пример 2. В реакторе подают 1000 кг Кольского апатитового концентрата, 3904 кг

оборотной фосфорной кислоты (34% РгОв), 965 кг серной кислоты (92,5% при 98°С и 25%-й водный раствор гумата натрия при расходе последнего 150 г/т в зону интенсивной кристаллизации, 5600 кг пульпы подают на фильтрацию, при этом получают 790 кг продукционной фосфорной кислоты (40% PaOs) и 1700 кг фосфополугидрата. Фосфополугидраг промывают фильтратами

0 и водой. Промывные воды направляют на обработку сырья в качестве оборотной фосфорной кислоты. Производительность фильтрации составляет 322 кг P2U5/M2 ч,

о

5 В табл. 13 представлены данные ( в относительных единицах) о влиянии расхода смеси гуминовых соединений на производительность фильтрации.

Гуминовые кислоты и их соли представ0 ляют собой смесь низкомолекулярных и высокомолекулярных поверхностно-активных соединений, чем объясняется их положительное многостороннее воздействие на структуру пульпы, подвергаемой фильтра5 ции,

Гуминовые кислоты и их соли устойчивы в широком температурном интервале и не теряют свои свойства при изменении температуры от 0 до 130°С, что очень важно при

0 использовании их в различных климатических районах, с одной стороны, и ведении процесса получения фосфорной кислоты при повышенных температурах, близких к температуре кипения пульпы, с другой сто5 роны.

Гуминовые кислоты и их соли получают из отходов производства каменноугольных битумов или из торфа или слэнца.поэтому они широко доступны для использования в

0 промышленности минеральных удобрений. Наибольшего эффекта в увеличении скорости фильтрации пульпы удается достичь при введении указанных веществ в виде водных растворов, а также растворов в

5 фосфорной и серной кислотах или в смеси этих веществ.

Применение предлагаемых веществ в виде растворов различной концентрации позволяет достичь более равномерного рас0 пределения малых количеств вещества в объеме.

При напряженном водном балансе вместо воды в качестве растворителя следует использовать фосфорную и серную кислоты,

5 дозируя полученные растворы в различные точки реактора (или реакторов) в зависимости от технологической схемы получения фосфорной кислоты.

Для повышения скорости растворения гуминовых кислот и их солей в 2-5 раз рекомендуется готовить растворы при повышенной температуре от 60 до 120°С. При этом для достижения повышенной температуры можно использовать теплоту смешения серной и фосфорной кислот.

Формула изобретения 1. Способ получения фосфорной кислоты, включающий обработку фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием осадка сульфата кальция, введение коагулянта, кристаллизацию сульфата кальция, отделение фильтра0

цией продукта от осадка, его промывку и направление промывных вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности фильтрации, в качестве коагулянта используют гуми- новые кислоты и/или их натриевые, калиевые или аммониевые соли в количестве 30-1000 г/т сырья.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что гуминовые кислоты и их соли вводя У в виде растворов в еоде фосфорной и серной кислот.

Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты-сернокислотным разложением природных фосфатов и может быть использовано в производстве минеральных удобрений. Целью изобретения является повышение производительности фильтрации. Фосфорную кислоту получают обработкой фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием осадка сульфата кальция, введением коагулянта, в качестве которого используют гуминовые кислоты и/или их натриевые, калиевые или аммониевые соли при расходе 30-1000 г/т сырья, кристаллизацией сульфата кальция, отделением фильтрацией продукта от осадка, его промывкой и направление промывных водна обрЈ5от у в качестве оборотной фосфорной кислоты. Целесообразно в качестве коагулянта использовать смесь гуминовых кислот и их солей и вводить коагулянт в виде растворов в воде фосфорной и серной кислот Это позволяют повысить производительность фильтрации до 320 кг Р205/М2 ч 1 з.п.ф-лы, 13 табл.

ТзЗлица 1

Зависимость производительности фильтрации :г расхода гуминовых кислот (1 %-ный водный раствор) при подаче на стадию разложение ьлатита (1). в зону интенсивной кристаллизации (2) и в зону дозревания пульпы (3)

Зависимость производительности фильтрации от расхода гуминовых кислот (1 %- ный раствор в фосфорной кислоте с концентрацией 24% PaOs)при подаче на стадию разложения апатита (1), в зону интенсивной кристаллизации (2) и в зону дозревания пульпы (3)

Зависимость производительности фильтрации от расхода гуминовых кислот (1 %- ный раствор в серной кислоте с концентрацией 56% H2S04) при подаче на стадию разложения апатита (1) и в зону интенсивной кристаллизации (2)

Таблица 2

Таблица 3

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата натрия (1 %- ный водный раствор) при подаче на стадию разложения апатита (1), в зону интенсивной кристаллизации (2) и в зону дозревания пульпы (3)

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата натрия (1 %- ный раствор в фосфорной кислоте с концентрацией 24% P2Qs) при подаче на стадию разложения апатита (1), в зону интенсивной кристаллизации (2) и в зону дозревания пульпы (3)

Таблица 4

Таблица 5

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата натрия (1 %-ный раствор в серной кислоте с концентрацией 56% N2804) при подаче на стадию разложения апатита

(1) и в зону интенсивной кристаллизации (2)

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата калия (1%- ный водный раствор) при подаче на стадию разложения апатита (1), в зону интенсивной кристаллизации (2) и в зону дозревания пульпы (3)

Таблица б

Таблица 7

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата калия (1 %- ный раствор в

фосфорной кислоте с концентрацией 24% PzOs) при подаче на стадию разложения апатита

(1), в зону интенсивной кристаллизации (2) и в зону дозревания пульпы (3)

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата калия (1 %- ный раствор в серной кислоте с концентрацией 56% KteSCU) при подаче на стадию разложения апатита (1)

и в зону интенсивной кристаллизации (2)

Таблица 8

Таблица 9

Таблица 10

r

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата аммония (1 %-ный водный раствор) при подаче на стадию разложения апатита (1), в зону интенсивной кристаллизации (2) и в зону дозревания пульпы (3)

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата аммония (1 %-ный раствор в фосфорной кислоте с концентрацией 24% PaOs при подаче на стадию разложения апатита (1), в зону интенсивной кристаллизации (2) и в зону дозревания пульпы (3)

Таблица 11

Зависимость производительности фильтрации от расхода гумата аммония (1 %-ный раствор в серной кислоте с концентрацией 56% Н25См при подаче на стадию разложения апатита (1) и в зону интенсивной кристаллизации (2)

Таблица 12

Таблица 13