Способ переработки магнийсодержащих фосфоритов Советский патент 1992 года по МПК C01B25/22 C05B7/00 C05D5/00 

Изобретение относится к переработке магнийсодержащих фосфоритов и может быть использовано для одновременного получения двух видов минеральных удобрений.

Известен способ переработки магний- содержащего фосфатного сырья, включающий разложение сырья серной кислотой, очистку экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) противоточной экстракцией, при которой экстрагируют непосредственно

фосфорную кислоту 100%-ным трибутил- фосфатом (ТБФ), при этом примеси типа оксида магния, оксида серы и др. остаются в рафинате. Рафинат после очистки от магния возвращают на разложение фосфатного сырья.

Недостатком этого способа является невозможность использования рафината непосредственно для получения удобрения стандартного типа, например аммофоса вследствие высокого содержания в рафинач

СА 00 СО XI VI

те магния. В данном способе повышена циркуляционная нагрузка системы по фосфору вследствие возврата рафината на стадию разложения сырья вместе с промывными водами со стадии промывки фосфогЧшса.

Известен также способ переработки магнийсодержащих фосфоритов, согласно которому фосфориты разлагают серной кислотой в присутствии оборотной фосфорной кислоты и образующийся при этом кристаллический осадок сульфата кальция отделяют от жидкой фазы. Последнюю делят в массовом соотношении 1 :(0,3-3,4), из одной массовой части жидкой фазы осуществляют экстракцию фосфорной кислоты 50-100%- ным раствором ТБФ в керосине. Оставшуюся часть жидкой фазы смешивают с рафинатом и аммонизируют с получением аммофоса, а водный реэкстракт упаривают до концентрации 30-70% P20s и нейтрализуют с получением жидких комплексных удобрений (ЖКУ).

Недостат ком данного способа является сравнительно низкий выход ЖКУ в результате делания жидкой фазы ЭФК на два потока, один из которых направляют на очистку методом жидкостной экстракции с использованием ТБФ и далее на получение. ЖКУ, а другой (в ряде случаев больший) смешивают с рафинатом и эту смесь перерабатывают на аммофос. Согласно этому способу невозможно использовать рафинат непосредственно для получения стандартного удобрения, например аммофоса, ввиду значительного содержания примесей и низкой концентрации Р20з.

Цель изобретения - повышение выхода жидких комплексных удобрений и обеспечение возможности одновременного получения из рафината ценного твердого удобрения - магнийаммонийполифосфата.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу переработки магнийсодержащих фосфоритов, включающему разложение их серной кислотой, кристаллизацию осадка сульфата кальция, отделение его от раствора фосфорной кислоты, экстракцию фосфорной кислоты 50-100%-ным раствором три бутил фосфата в растворителе, разделение образовавшихся экстракта и рафината, водную реэкстракцию фосфорной кислоты из экстракта, упаривание водного реэкстракта и его нейтрализацию с получением жидких комплексных удобрений, обработку рафината аммиаком, упаривание и сушку с получением твердого удобрения, весь поток раствора фосфорной кислоты без разделения направляют на экстракцию трибутилфосфатом, выделяют рафинат с массовым отношением оксида

магния и оксиду фосфора (V), равным 0,15- 0,21. Последний аммонизируют до рН 5,3- 5,6, пульп упаривают, высушивают и полученный продукт подвергают термической обработке при 160-190°С в течение 10-40 мин.

Для получения рафината с указанным соотношением оксида магния (МдО) и оксида фосфора (V) (P20s) степень экстракции

фосфорной кислоты определяют по уравнению

N 10,9В А

О)

где А - массовое отношение MgO/PaOs в

рафинате, равное 0,15-0,21;

В - массовое отношение MgO/PaOs в растворе фосфорной кислоты, направляемом на экстракцию.

Предлагаемый способ отличается тем,

что весь поток фосфорной кислоты направляют на очистку трибутилфосфатом, а следовательно, и на получение ЖКУ с выделением рафината, имеющего массовое отношение оксида магния к оксиду фосфора (V), равное

0,15-0,21, который затем перерабатывают на магнийаммонийполифосфат (МАПФ) путем аммонизации до рН 5,3-6,6, упаривания пульпы, высушивания и термической обработки полученного продукта при 160-190°С

в течение 10-40 мин. Дополнительным отличием является математическая зависимость (1), определяющая степень экстракции фосфорной кислоты.

Способ осуществляется следующим образом.

Магнийсодержащие фосфориты обрабатывают серной кислотой в присутствии оборотной фосфорной кислоты, отделяют образующийся кристаллический осадок

сульфата кальция от жидкой фазы - раствора фосфорной кислоты, После этого всю массу раствора фосфорной кислоты направляют на очистку, осуществляемую методом противоточной жидкостной экстракции с использованием 50-100%-ного раствора трибу- тилфосфата в любом инертном разбавителе при объемном соотношении органической и водной фаз, равном (5-1): 1. Степень экстракции фосфорной кислоты в органическую

фазу определяют по уравнению (1).

Фосфорную кислоту из органической фазы выделяют в водный реэкстракт, который упаривают и нейтрализуют аммиаком с получением ЖКУ. Рафинат, полученный на

стадии очистки фосфорной кислоты трибутилфосфатом, с массовым отношением МдО/РаОв, равным 0,15-0,21, аммонизируют до рН 5,3-5,6, пульпу упаривают, высушивают и полученный продукт прокаливают при 160-190°С в течение 10-40 мин. В результате такой обработки получают МАПФ, который может быть использован в качестве удобрения. Это удобрение характеризуется повышенной эффективностью и усвояемостью по сравнению с аммофосом при использовании его на карбонатных сероземах и каштановых почвах и может быть рекомендован также на почвах, обедненных магнием. Ценность этого продукта определяется наличием в нем трех питательных веществ: азота, фосфора и магния. Кроме того, этот продукт содержит до 30% полиформ PaOs от общей доли P20s, наличие которых обуславливает пролонгированное действие МАПФ.

Увеличение выпуска ЖКУ становится возможным вследствие использования разработанной технологии переработки рафи-- натов на МАПФ и очистки всего потока фосфорной кислоты трибутилфосфатом. Увеличение это по сравнению с прототипом в зависимости от степени экстракции фосфорной кислоты составляет 7-54% (см. табл.1).

Как видно из уравнения (1), степень экстракции определяется массовым отношением МдО/РаОз в исходной ЭФК и рафинате. Массовое отношение MgO/PaOs в рафинате должно быть 0,15-0.21. Только при этом условии можно из рафината получить продукт, в котором содержание МдО составляет 6-8%. Если указанное соотношение будет меньше, 0,15, то содержание МдО в продукте будет недостаточным для того, чтобы рассматривать его как магний- содержащее удобрение. При соотношении MgO/P20s больше 0,21 в продукте содержится более 8% МдО, но при этом снижается содержание фосфатной части.

В табл.2 представлены данные, подтверждающие возможность получения стандартного магнийаммонийполифосфат- ного удобрения при предлагаемых параметрах обработки рафината. Как видно из табл.2, при аммониз&ции рафината с массовым отношением MgO/P20s 0,15-0,21 до рН менее 5,3 наблюдаются технологические осложнения в дальнейшей переработке аммонизированной пульпы, а следовательно, снижается эффективность переработки сырья. При аммонизации до рН больше, чем 5,6, наблюдаются потери аммиака, что также нецелесообразно ввиду необходимости реконструкции узла абсорбции. Температурный и временной параметры обработки аммонизированной пульпы определяются количеством полиформ Р205 в готовом продукте. Как показали агрохимические испытания МАПФ, его оптимальная эффективность проявляется, если количество полиформ P20s состав ляет 10-30%. Повышать температуру выше 190°С и увеличивать время прокалки более 40 мин нецелесообразно из-за непроизводительных энергетических затрат, снижающих эффективность производства. Ес5 ли продукт прокаливать при температуре ниже 160°С, то даже в течение 60 мин полиформы не образуются, т.е. продукт не соответствует техническим условиям. При времени прокалки менее 10 мин количество полиформ

0 также не превышает 5-10%.

Пример. Рядовую руду Каратау с массовой долей P20s 24,0% обрабатывают серной кислотой в присутствии оборотной фосфорной кислоты, отделяют фосфогипс и

5 получают продукционную фосфорную кислоту, содержащую мас.%: P20s 21,0; МдО 2,1; ЗОзЗ,7; MgO/PzOsOH.

Для получения рафината с соотношением MgO/P20s 0,20 степень экстракции фос0 форной кислоты из ЭФК трибутилфосфатом определяем по уравнению (1) ,55, или в процентном выражении 55%.

Из 1,90 кг ЭФК извлекают фосфорную кислоту 80%-ным раствором трибутилфос5 фа га в керосине в противоточном экстракторе при обьемном соотношении фаз . Получают 6,67 кг экстракта, содержащего 3,3% Р20э и 1,49 кг рафината, содержащего 12,3%Р205;2,44%МдО;МдО/Р205 0,2.Экстракт

0 подвергают водной реэкстракции,получают раствор очищенной фосфорной кислоты, который упаривают до 30% Р20п, аммонизируют и ЖКУ марки 8-24-0.

Из рафината аммонизацией до рН 5,4

5 получают пульпу, которую упаривают, высушивают и полученный продукт прокаливают в течение 20 мин при 180°С. Получают удобрение МАПФ состава, мас.%: P20s уев. - 39,11%; P20s води. 22,5%; N 8,4; МдО 7,99;

0 степень конверсии 23%.

Другие примеры приведены в табл.2. Предлагаемый способ позволяет вовлечь бедные фосфатные руды типа Каратау в переработку на эффективные формы

5 минеральных удобрений и организовать безотходное производство с полным использованием содержащегося в сырье фосфора для получения удобрений. Формула изобретения

01. Способ переработки магнийсодержащих фосфоритов, включающий разложение их серной кислотой, кристаллизацию осадка сульфата кальция, отделение его от раствора фосфорной кислоты, экстракцию фосфор5 ной кислоты 50-100%-ным раствором трибутилфосфата в растворителе, разделение образовавшихся экстракта и рафината, водную реэкстракцию фосфорной кислоты из экстракта, упаривание водного реэкст- ракта и его нейтрализацию с получением

жидких комплексных удобрений, обработку рафината аммиаком, упаривание и сушку с получением твердого удобрения.о т л и ч а ю- щ и и с я тем,что,с целью повышения выхода жидких комплексных удобрений и обеспечения возможности одновременного получения магнийаммонийполифосфатного удобрения, весь поток раствора фосфорной кислоты направляют на экстракцию трибу- тилфосфатом, рафинат с массовым отношением оксида магния к оксиду фосфора (V), равным 0,15-0,21, обрабатывают аммиаком до рН 5,3-5,6, после сушки продукт подвер

1 1гаюттермической обработке при 160-190°С в течение 10-40 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что степень экстракции фосфорной кислоты определяют по уравнению 0.9В

А

где А - массовое отношение оксида магния к оксиду фосфора (V) в рафинате, равное 0,15-0,21;

В - массовое отношение оксида магния к оксиду фосфора (V) в растворе фосфорной кислоты, направляемого на экстракцию.

Изобретение может быть использовано для одновременного получения двух видов минеральных удобрений. Цель изобретения - повышение выхода жидких комплексных удобрений и обеспечение возможности одновременного получения магчийаммоний- полифосфатного удобрения. Переработку магнийсодержащих фосфоритов ведут разложением их серной кислотой с кристаллизацией осадка сульфата кальция, отделением осадка от раствора фосфорной кислоты, экстракцией фосфорной кислоты 50-100%- ным раствором трибутилфосфата в растворителе из всего потока раствора фосфорной кислоты, разделением образовавшихся экстракта и рафината, водной регистрацией фосфорной кислоты из экстракта, упариванием водного реэкстракта и его нейтрализацией с получением жидких комплексных удобрений, обработкой рафината с массовым соотношением MgO/PaOs, равным 0,15-0,21, аммиаком до рН 5,3-5,6, упариванием образовавшейся пульпы, ее сушкой и термической обработкой образовавшегося продукта при 160-190°С в течение 10-40 мин. Целесообразно степень экстракции фосфорной кислоты определять по формуле, приведенной в тексте описания. Изобретение позволяет повысить выход жидких комплексных удобрений на 23-77% и получить магнийаммонийполифосфатное удобрение с Р20бусв. 41-42%. 1 з.п. ф-лы,2табл. (Л С

25,0/ 17,39 13,3 8,68 7,92 0,50 2fi, iO 23,2) 2,98,50 7.25 1,00

27,/1 Ю,30 37, t 5,20 3,20 Отс.

Jb.ftO I6,bu 22,0 25,70 1Ь,30 27.6

0.16

5,1

5,75

160

45

м.го

27,00 21,5 U,6 8,00 7,40 0,0

Таблица 1

Таблица 2

7,92 0,50 7.25 1,00

3,20 Отс.

7,60 7,80

:(

7,40 0,0

Стандартный продукт

Низкое содержание голи- ФОРМ Р205

Непроизводительные энергозатраты

Стандартный

Неаоэмомность переработки пульпы мз сухой твердый продукт из-за высокой ее няз- кости

Значительное увеличение потерь аммиака в газовую фазу требуется дополнительная абссорбция газов