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

фосфатного сырья, имеющего состав, мас,%: диопсид 11,7; фторапатмт58,9; оксиды кальция и магния 1,3 (38,6 СаО; 2,7 МдО; 22,1 Р205; 6,5 SI02).

Это фосфатное сырье обрабатывают при нагревании (70-90°С) смесью 327 мас.ч. 93%-ной серной кислоты (норма - 90% от стехиометрии на связывание всего СаО фосфатного сырья, поступившего на стадию экстрации) и 1218 мас.ч. оборотной фосфор- ной кислоты концентрации 20% PaOs. Образовавшуюся суспензию фосфогипса в фосфорной кислоте (2492 мас.ч., ,5:1) фильтруют, промывают осадок на фильтре 757 мас.ч. воды и отделяют 890 мае.ч. влаж- ного (40%) осадка дигидрата сульфата каль- ция, 384 мас.ч. продукционной кислоты концентрации 28% РаОб (степень извлечения PaOs в жидкую фазу составляет 97,5%). На стадию кислотного разложения фосфатно- го сырья возвращают 1218 мас.ч. фосфорной кислоты концентрации 20% PaOs. В процессе экстракции в газовую фазу удаляется 310 мас.ч, паров воды. Производительность фильтрации составляет 2,5 т/м -ч.

По известному способу экстракционную фосфорную кислоту получают термообработкой фосфатного сырья, имеющего в своем составе фтор, железо и алюминий и плавящегося при 1300-1400°С, на 150- 200°С ниже его температуры плавления, с последующей обработкой оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием суспензии, фильтрованием с выделением продукта, промывкой осадка сульфата каль- ция и направлением промывных вод на кислотную обработку. По этому способу перерабатывают сырье следующего состава, %: PaOs 18, СаО 27 Мд 0,78; Si02 38, После прокаливания количество образую- щегося диопсида составляет 3,2%, что не способствует сокращению расхода серной кислоты (он является стехиометрическим для связывания всего оксида кальция, содержащегося в сырье), и существенному по- вышению производительности фильтрации, которая составляет 1,4-1,8 т/м2-ч, Если принять, что весь содержащийся в сырье диоксид кремния является активным, то его расход на связывание доломита превышает 1600% от стехиометрии. В этом случае показатели процесса снижаются из-за абразивного действия кварцитов на фосфогипс

Согласно изобретению при термообработке фосфатного сырья, содержащего до- ломит, кальций и активный диоксид кремния, образуется диопсид „

СаМд(СОз)2+28Ю2(акт)

CaMg(Si20e)+2C02t(1)

Диопсид является кислотостойким минералом. Температурный интервал термообработки объясняется тем, что 900°С - это минимальная температура термической диссоциации карбонатных составляющих сырья, 1300°С - это начало плавления диопсида.

Наличие диопсида в фосфорнокислой пульпе позволяет фильтровать ее с высокой производительностью, что иллюстрирует данные табл. 1,

Как видно из табл. 1, при увеличении содержания диопсида от 5 до 20% в фосфатном сырье, поступающем на экстракцию, в 1,15-1,5 раза улучшаются фильтрующие свойства суспензий, как при фосфорнокис- лотной (опыты 1-5 и 11-15), так и при серно- фосфорнокислотном (опыты 6-10 и 16-20) разложения фосфорита. Это связано с образованием крупнокристаллической подложки из нерастворившегося в кислоте диопсида, которая позволяет с удовлетворительными показателями разделять даже практически не фильтрующуюся суспензию дикальцийфосфата. При кристаллизации фосфогипса положительный эффект диопсида на фильтрующие свойства резко усиливается: при содержании 5-20 мас.% диопсида величины производительности фильтрации возрастают в 2,7-4 раза, дальнейшее повышение доли диопсида до 30% приводит к уменьшению производительности фильтрации, что связано с абразивным действием частиц диопсида. При этом достигается наибольшее сокращение расхода серной кислоты (норма серной кислоты снижается в 1,2 раза).

Диоксид кремния присутствует в фосфатном сырье в виде кислоторастворимых (форстерит, опал, халцедон, кристобалит и др.) и кислотонерастворимых минералов (пироксены, кварц, кварциты, полевые шпаты и др.). Минеральный состав сырья и настоящее время однозначно определяется количественным рентгенофлюоресцентным и рентгенофазным анализом. Активный формой диоксида кремния являются кварциты и фосфатно-кремнистые породы.

В табл. 2 приведены данные о влиянии расхода активного диоксида кремния на показатели процесса,

Как видно из табл. 2, оптимальное содержание кварцитов в исходном магнийкар- бонатсодержащем фоссырье составляет 100-200% от стехиометрии на связывание доломита в диопсид, При снижении нормы SI02 до 80% происходит ухудшение фильтрующих свойств (в 1,5-1,7 раза) фосфогип- совой суспензии, что объясняотся наличием в сырье после предварительной термообработ км оксидов кальция и магния, образующихся в результате термической диссоциации доломита, но не связавшихся в диопсид. Превышение нормы кварцитов более 200% от стехиометрии на связывание 5 доломита в диопсид сопровождается снижением производительности фильтрации, что объясняется абразивным действием кварцитов,

П р и м е р 2. 1000 мае.ч. фосфорита 10 Каратау, содержащего 27% доломита, 16% кварцитов и 51% фторкарбонатапатита (5,9% МдО, 37,6 СаО Р205, 16 ), смешивают с 192,2 мае.ч. кварцитов (для получения нормы активного диоксида крем- 15 ния, равной 200% от стехиометрии на связывание карбонатной составляющей в диопсид) и подвергают предварительной термической обработке при 1300°С в течение 0,1-0,2 ч. При этом в газовую фазу вы- 20 деляется 152,2 мае.ч. диоксида углерода, а 1040 мае.ч. спека, содержащего 30,5% ди- опсида, 16,9% кварцитов и 46,8 фторапа- тита (5,6% МдО; 36,1% СаО; 17,9 Р205; 16,9% Si02), подвергают дроблению и гро- 25 хочению, после чего 500 мае. ч. мелкой (8(5)-0 мм) фракции агломерата направля- ( ют на получение ЭФК в качестве исходного фосфатного сырья. Это фосфатное сырье обрабатывают при нагревании (70- 30 90°С) смесью 265,9 мае.ч. 93%-ной серной (норма - 80% от стехиометрии на связывание всего СаО фосфатного сырья, поступившего на экстракцию) и 1750 мае.ч. оборотной фосфорной кислоты концентра- 35 ции 18% P20s 2515,9 мае.ч. образовавшейся суспензии фосфогипса в фосфорной кислоте (,5:1) фильтруют, промывают осадок

1054,7 мае.ч. воды и отделяют 1167 мае.ч.

влажного (40%) осадка дигидрата сульфата 40 кальция, 363,5 мае.ч. продукционной кисло- ты концентрации 24% P20s (степень извлечения P20s в раствор составляет 97,5%). На стадию кислотного разложения сырья возвращают 1750 мае.ч. фосфорной кислоты 45 концентрации 18% Р20б. В процессе экстракции в газовую фазу удаляется 290 мае.ч. паров воды. Производительность фильтрации составляет 1 3 т/м -ч.

Пример 3..1000 мае.ч. фосфорита 50 Каратау, содержащего мае. %: доломит 11,5; фторкарбонатэпатит 56,7; кварцит 8 (20,3 P20s, 35,5 СаО; 2,5 МдО; 8 SiOa). подвергают предварительной термической обработке при 900°С в течение 0,5 ч для перевода 55 доломита и кварцита (норма активного 5Ю2 в исходном сырье - 105% от стехиометрии

на связывание доломита в диоксид) в кисло- тонерастворимый диоксид. При этом одновременно протекает декарбонизацию фторкарбонатапатита. В результате получу- ют 135 мас.ч. диоксида и в газовую фазу выделяется 80 мас.ч. диоксида углерода Полученный спек (920 мас.ч.) подвергают дроблению и грохочению, фракции 8(5) - О мм (500 мас.ч.) направляют на получение ЭФК в качестве исходного сырья, имеющего в своем составе, мас.%: диоксид 14,7; фто- рапатит 58,9 (22,1 P2U5; 38,6 СаО 2,7 МдО; 8,6 SiOa). Это фосфатное сырье обрабатывают при нагревании (70-90°С) смесью 327 мас.ч. 93%-ной серной кислоты (норма - 90% от стехиометрии на связывание всего оксида кальция, поступившего с сырьем) и 1218 мае,ч. обработанной фосфорной кислоты концентрации 20% P20s. Образовавшуюся суспензию фосфогипса в фосфорной кислоте (2492 мас.ч., ,5:1) фильтруют, промывают осадок на фильтре 757 мас.ч. воды и отделяют 890 мас.ч. влажного (40%) осадка дигидрата сульфата кальция и 384 мас.ч. продукционной кислоты концентрации 28% Р20з (степень извлечения P2Os в жидкую фазу составляет 97.5%). На стадию разложения сырья возвращают 1218 мас.ч. фосфорной кислоты (20% P20s). В процессе разложения в газовую фазу выделяется 310 мас.ч. паров воды.

Производительность фильтрации составляет 4,2 т/м -ч.

Формула изобретения

1,Способ получения экстракционной фосфорной кислоты из карбонатсодержа- щего фосфатного сырья, включающие его термическую обработку, последующую обработку оборотной фосфорной и серной кислотами, кристаллизацию осадка дигидрата сульфата кальция, отделение фильтрацией продукта от осадка, его промывку и направление промывных вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты, отличающийся тем что. с целью повышения Производительности фильтрации и сокращения расхода серной кислоты, термическую обработку проводят при 900-1300°С в присутствии диоксида кремния, взятого в количестве 100-200% от стехиометрии для связывания карбонатов - доломита и кальцита в диопсид.

2.Способ по п 1,отличающийся гем, что в качестве диоксида кремния берут квлоцит или кремнистые фосфатные породы.

Таблица I

Изобретение относится к способу получения из карбонатсодержащих фосфоритов экстракционной фосфорной кислоты, применяемой в производстве минеральных удобрений и других фосфатных солей. Целью изобретения является повышение производительности фильтрации и сокращение расхода серной кислоты. Фосфорную кислоту Изобретение относится к способу получения из карбонатсодержащих фосфоритов экстракционной фосфорной кислоты, применяемой в производстве минеральных удобрений и других фосфатных солей. Целью изобретения является повышение производительности фильтрации и сокращение расхода серной кислоты. П р и м е р 1. 1000 мае. ч. фосфорита Каратау, содержащего, мас.%: доломит 11,5; кварцит 6, фторкарбонатапатит 56,7

Влияние доли диопсида в фосфорите после предварительной термообработки на расход серной кислоты и фильтрующие свойства фосфогипса при получении экстракционной фосфорной кислоты при 70-90°С (содержание SiOa в виде кварцитов в исходном фосфорите - 150% от стехиометрии на связывание

доломита в диопсид)

Влияние содержания Si02 в виде кварцитов в исходном фосфорите на фильтрующие свойства фосфогипса при получении ЭФК при 70-90°С (содержание SiOa в исходном сырье 12,8%)

Таблица 2

Продолжение табл.2