Способ получения фосфорной кислоты Советский патент 1992 года по МПК C01B25/223 

Изобретение относится к способу получения экстракционной фосфорной кислоты, применяемой в производстве минеральных удобрений.

Целью изобретения является повышение производительности фильтрации и коэффициента отмывки.

Пример 1. В первую секцию шести- секционного экстрактора объемом 5000 см подают 300 г/ч апатитового концентрата состава, мас.%: P20s39,4; СаО 52,0; R20s 2,3; MgO 0,3; (fcO + Na20) 0,5; F 2,7; Si02 1,0; и.о. 1,8, стандартной дисперсности, 6,6 г/ч борной кислоты (расход 9,8 кг В/т P20s) и 302,6 г/ч 93%-ной серной кислоты. Сюда же подают оборотную фосфорную кислоту концентрации 22% P20s и циркуляционную пульпу.

В первой-третьей секциях экстрактора концентрацию сульфат-ионов поддерживают на уровне 20-25 г/л ЗОз, в четвертой-шестой секциях 25-30 г/л ЗОз. Разложение ведут при температуре 78-80°С в течение 5 ч. Циркуляционную пульпу отбирают из шестой секции. Кратность циркуляции 6. Оставшуюся пульпу фильтруют. В результате получают 372,1 г/ч продукционной фосфорной кислоты состава, мас.%: P20s30,85; ЗОз 2,3; СаО 0,3; Р20з 1,5; F 1,0; В 0,3. Массовое соотношение P20s : В 102,8:1.

Фосфогипс промывают по противоточ- ной схеме водой и растворами.

Образующийся фосфогипс имеет размеры кристаллов не менее 230x120 мкм и содержит (в пересчете на сухое вещество), %:

VJ СА) 00 VJ СП CJ

РаОбобщ 0,75; РаОбвод 0,25; СаО 39,6; ЗОз 55,8; RaOa 0,12; В следы. Производительность фильтрации составляет 990 кг/м2 ч. Промывные воды с частью продукта направляют в первую секцию.

Коэффициент разложения 98,5%, извлечения 98,4%, отмывки 99,1%, выхода 97,5%.

По известному способу фосфорную кислоту получают разложением природного фосфата фосфорной и серной кислотами с введением неорганических соединений бора, например тетрафторбората калия, борной кислоты, буры, в количестве 0,0001-0,005% бора от веса оксида кальция в смеси, что соответствует 0,0001-0,1 кг бора на 1 тонну P20s в сырье.

Пульпу фильтруют, получая фосфорную кислоту, в которой массовое соотношение Р20з:В составляет (107-104):1. Из такой кислоты при длительном хранении не выделяется осадок. Фосфогипс состоит из небольших ромбических кристаллов с небольшим количеством игольчатых кристаллов. Производительность фильтрации составляет 750-1400 кг/м2 -ч, коэффициент отмывки 95,3-98,8% в зависимости от вида фосфатного сырья и режима разложения.

Пример 2. В первую секцию шести- секционного экстрактора объемом 5000 см3 подают 200 г/ч фосфорита состава, мас.%: P20s24,5; СаО 38,0; К20з2,1; МдО 3,2; F 2,5; R20 0,5; С02 8,0; и.о. 21,2, 2,8 г/ч борной кислоты (расход 10 кгВ/т P20s) и 150 г/ч 93%-ной серной кислоты. Сюда же подают оборотную фосфорную кислоту концентрации 15% P20s и циркуляционную пульпу. Разложение ведут при температуре 78- 80°С. Общая продолжительность экстракции составляет 6 ч. В результате получают 216,8 г/ч продукционной фосфорной кислоты состава, %: P20s 21,2; ЗОз 2,0; СаО 0,3; МдО 1,9; R2U3 1,5; F 0,9; В 0,2. Массовое соотношение P20s : В 106,

Кристаллы дигидрата сульфата кальция имеют размер 200x100 мкм. Состав фосфо- гипса (в пересчете на сухое вещество), %: Р205общ 1,54; Р2О5вод. 0,34; СаО 32,5; ЗОз 46,0. Производительность фильтрации составляет 775 кг/м -ч. Коэффициент раз- ложения 96,4%, извлечения 96,1 %, отмывки 97,6%, выхода 93,8%.

Пример 3. В первую секцию шести- секционного экстрактора объемом 5000 см подают 500 г/ч апатитового концентрата стандартного состава и помола, 11,26 г/ч борной кислоты (расход 10 кгВ/т P20s) и 504 г/ч 93%-ной серной кислоты. Сюда же подают оборотную фосфорную кислоту концентрацией 35% P20s и циркуляционную пульпу. В первой-третьей секциях экстрактора поддерживается избыточная концентрация 0,9-1,5% ЗОз, в четвертой-шестой секциях 1,5-2,5% ЗОз-Разложение ведут при температуре 94-97°С. Общая продолжительность экстракции 2,5 ч.

Получают 463 г/ч продукционной фосфорной кислоты, имеющей состав, %: РаОз 41,5; ЗОз2,4; СаО 0,3; F 1,2; ВОЛ. Массовое соотношение P20s : В 103,8.

Состав фосфополугидрата, %: Р20бобщ. 1,20; Р205вод. 0,55; СаО 28,5; ЗОз 40,9; РаОз 0,1; F 0,3; KteO 25,2, В - следы. Производительность фильтрации 1480 кг/м ч. Коэффициент разложения 98,9%, извлечения 98,7%, отмывки 99,1%, выхода 97,5%.

Пример 4. В первую секцию шести- секционного экстрактора объемом 5000 см3 подают 500 г/ч фосфорита состава, %: PaOs 24,5; СаО 38,0; Я20з2,1; МдО 3,2; F 2,5; R20 0,5; С02 8,0, н.о. 21,2,7,0 г/ч борной кислоты (расход 10 кгВ/т P20s) и 350 г/ч 93%-ной серной кислоты. Сюда же подают, оборотную фосфорную кислоту концентрации 22% P20s и циркуляционную пульпу. Разложение ведут при 97-100°Сч

Общая продолжительность экстракции 2,5 ч. Получают 383 г/ч продукционной фосфорной кислоты состава, %: P20s 29,3;. ЗОз 2,6; СаО 0,5; F 1,4; В 0,3. Массовое соотношение P20s : В 97,7.

Состав фосфополугидрата, %: Р20бобщ 1,43; Р205вод. 0,61; СаО 30,2; ЗОз 42,0; R20s 0,3; F 0,5; Н20 25,27. Производительность фильтрации 1195 кг/м ч. Коэффициент разложения 96,0%, извлечения 95,7%, отмывки 95,8%, выхода 91,7%.

Пример 5. В первую секцию шести- секционного экстрактора объемом 5 л подают 300 г/ч апатитового концентрата (состав указан в примере 1), 5,9 г/ч буры (в расчете на N32B40) (расход 5,66 кгВ/т P20s) и 302,6 г/ч,93%-ной серной кислоты. Сюда же подают оборотную фосфорную кислоту концентрации 22% P20s и циркуляционную пульпу. В первой-третьей секциях экстрактора концентрацию сульфат-ионов поддерживают на уровне 20-25 г/л ЗОз, в четвертой-шестой секциях 25-30 г/л. Разложение ведут при температуре 78-80°С в течение 5 ч. В результате получают 370,1 г/ч продукционной фосфорной кислоты состава, мас.%: P20s31,1; ЗОз 2,5; СаО 0,3; R20s 1,4; F 1,1; В 0,3, массовое отношение P2U5 : В 103,2. Образующийся фосфогипс имеет размеры кристаллов 200x100 мкм и содержит (в пересчете на сухое вещество), мас.%: Р205общ. 0,88; Р205вод. 0,24; СаО 39,3; ЗОз

35,5; Н20з 0,13; В - следы. Производительность фильтрации составляет 960 кг/м2 ч. Коэффициент разложения 98,5%, извлечения 98,4%, отмывки 98,9%, выхода 97,3%.

Пример 6. В первую секцию шести- 5 секционного экстрактора объемом 5 л подают 500 г/ч апатитного концентрата стандартного состава и дисперсности. 8,6 г/ч буры (в расчете на N32640) (расход 5 кг В/т P20s) и 504 г/ч 93%-ной серной кисло- 10 ты. Сюда же подают оборотную фосфорную кислоту концентрацией 35% Р20в и циркуляционную пульпу. В первой-третьей секциях экстрактора поддерживают избыточную концентрацию 0,9-1,5% ЗОз, в четвертой- 15 шестой секциях 1,5-2,5% ЗОз. Разложение ведут при температуре 94-97°С. Общая про- изводительность экстракции 2,5ч.Получают 469 г/ч продукционной фосфорной кислоты, имеющей состав, мас.%: P20s41,2; ЗОз 2,2; 20 СаО 0,25; F 1,2; В 0,4. Массовое соотношение Р20з : В 103. Состав фосфополугидра- та, мас.%: Р205общ 0,64; Р205вод 0,18; СаО 29,0; ЗОз 2,2; Р20з 0,15; F 0,25; Р20 25,2; В - следы. Производительность фильтрации 25 1460 кг/м2 -ч. Коэффициент разложения 98,7%, извлечения 98,5%, отмывки 99,1, выхода 97,6%.

Пример 7. В первую секцию шести- секционного экстрактора объемом 5000 см3 30 подают 300,0 г/ч апатитового концентрата (состав указан в примере 1), 1,8 г/ч СаО- В20з-2Н20 (расход 2,03 кгВ/т P20s) и 297,5 г/ч 93%-ной серной кислоты. Сюда же подают оборотную фосфорную кислоту с бором 35 концентрации 21,20% Р20зиО,04% В и циркуляционную пульпу. В первой-третьей секциях экстрактора концентрацию сульфат-ионов поддерживают на уровне 30- 35 г/л ЗОз, в четвертой-шестой секциях 25- 40 30 г/л ЗОз. Экстракцию P20s и В проводят при температуре 78-80°С. В результате получают 381,5 г/ч продукционной фосфорной кислоты с бором состава, мас.%: P20s 30,15; В 0,06; СаО 0,20; ЗОз 2,40; Р20з 1,40; 45 F 1,20. Массовое соотношение P20s : В 502,5:1.

Отмытый фосфогипс содержит (в пересчете на сухое вещество), мас.%: Р205общ 0,66; Р205вод 0,22; СаО 32,00; ЗОз 45,10; 50 R20sO,16; В -следы.

Фильтрат после промывки фосфогипса используется в качестве оборотной кислоты.

- Производительность фильтрации со- 55 ставляет 925 кг/м2 -ч. Коэффициент разложения апатитового концентрата 98,6; извлечения P20s 98,4%; отмывки P20s 98,8%;. выхода 97,2%.

Пример 8. В первую секцию шести- секционного экстрактора объемом 5000 см3 подают 300,0 г/ч апатитового концентрата (состав указан в примере 1), 17,4 г/ч тетра- гидрат пербората натрия (в расчете на NaBOs) (расход 19,3 кгВ/т P20s) и 294,7 г/ч 93%-ной серной кислоты. Сюда же подают оборотную фосфорную кислоту с бором концентрации 21,20% P20s и 0,42% В и циркуляционную пульпу. В первой-третьей секциях экстрактора концентрацию сульфат-ионов поддерживают на уровне 30-35 г/л ЗОз, в четвертой-шестой секциях 25-30 г/л ЗОз. Экстракцию P20s и В проводят при температуре 78-80°С. В результате получают 381,5 г/ч продукционной фосфорной кислоты с бором состава, мас.%: P20s 30,15; В 0,60; СаО 0,35; ЗОз 2,15; Р20з 1,45; F 1,20. Массовое соотношение P20s : В 50,2.

Отмытый фосфогипс содержит (в пересчете на сухое вещество), мас.%: Р20бобщ 0,70; Р205вод. 0,30; СаО 31,90; ЗОз 44,90; R20sO,18; В-следы.

Фильтрат после промывки фосфогипса используется в качестве оборотной кислоты.

Производительность фильтрации составляет 935 кг/м ч. Коэффициент разложения апатитового концентрата 98,5%; извлечения P20s 98,3%, отмывки P20s 98,8%; выхода 97,1%.

Пример 9. В первую секцию шести- секционного экстрактора объемом 5000 см3 подают 300,0 г/ч апатитового концентрата (состав указан в примере 1) 2,0 г/ч октагид- рат тетрабората калия (в расчете на foB/iO) (расход 3,14 кгВ/тР20з) и 294,7 г/ч 93%-ной серной кислоты. Сюда же подают оборотную фосфорную кислоту с бором концентрации 21.20% P20s и 0,07% В и циркуляционную пульпу. В первой-третьей секциях экстрактора концентрацию сульфат-ионов поддерживают на уровне 30-35 г/л ЗОз, в четвертой-шестой секциях 25-30 г/л ЗОз. Экстракцию P20s и В проводят при температуре 78-80°С. В результате получают 381,5 г/ч продукционной фосфорной кислоты с бором состава, мас.%: P20s30,15; В 0,10; СаО 0,35; ЗОз 2,35; R20s 1,45; F 1,10. Массовое соотношение Р20б : В 301:1.

Отмытый фосфогипс содержит (в пересчете на сухое вещество), мас.%: Р20бобщ 0,67; Р205вод 0,25; СаО 31,90; ЗОз 44,90; Я20зО,13; В -следы.

Фильтрат после промывки фосфогипса используется в качестве оборотной кислоты.

Производительность фильтрации составляет 935 кг/м2 ч. Коэффициент разложе- ния апатитового концентрата 98,5%;

извлечения P20s 98,4%; отмывки P20s 98,9%; выхода 97,3%.

Пример 10. В первую секцию шес- тисекционного экстрактора объемом 5000 см3 подают 300,0 г/ч апатитового концент- рата (состав указан в примере 1), 22,8 г/ч NaBF4 (расход 19 кгВ/т P20s) и 294,7 г/ч 93%-ной серной кислоты. Сюда же подают оборотную фосфорную кислоту с бором концентрации 21,20% PaOs и 0,42% В и цирку- ляционную пульпу. В первой-третьей секциях экстрактора концентрацию сульфат-ионов поддерживают на уровне 30-35 г/л ЗОз, в четвертой-шестой секциях 25-30 г/л ЗОз. Экстракцию Р20э и В проводят при температуре 78-80°С. В результате получа- ют381,5 г/ч продукционной фосфорной кислоты с бором состава, мас.%: РзОб 30,15; В 0,60; СаО 0,35; ЗОз 2,15; Я20з 1,45; F 1,20. Массовое соотношение PaOs : В 50,2:1.

Отмытый фосфогипс содержит (в пересчете на сухое вещество), мас.%; Р20бобщ 0,68; РаОбвод 0,26; СаО 31,90; ЗОз 44,90; R20sO,15; В-следы.

Фильтрат после промывки фосфогипса используется в качестве оборотной кислоты.

Производительность фильтрации составляет 935 кг/м -ч. Коэффициент разложения апатитового концентрата 98,5%; извлечения PaOs 98,3%; отмывки Р20б 98,9%; выхода 97,2%.

Табл. 1-4 иллюстрируют влияние расхода соединений бора и массового соотношения в жидкой фазе пульпы P20s : В на показатели процесса.

Из данных табл. 1-4 следует, что только в предлагаемом интервале расхода добавок соединений бора показатели процесса наиболее высокие.

Формула изобретения

1.Способ получения фосфорной кислоты, включающий обработку фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами, введение неорганических соединений бора, кристаллизацию осадка кристаллогидратов 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 коэффициента отмывки осадка, в качестве соединений бора берут либо борную кислоту, либо буру, либо борат кальция, либо тетрафторборат калия, либо тетра- борнокислый калий, либо перборат натрия, вводимые в качестве 2-20 кг бора на одну 1 т пентаксида фосфора в фоссырье.

2,Способ поп. 1, отличающийся тем, что процесс ведут при массовом соотношении в жидкой фазе пульпы пентаксида фосфора к бору, равного (500-50): 1.

Таблица 1

Продолжение табл.1

Продолжение та блицы 2.

13

1738753

14

Продолжение таблицыЗ

Изобретение относится к способу получения экстракционной фосфорной кислоты, применяемой в производстве минеральных удобрений. Целью изобретения является повышение производительности фильтрации и коэффициента отмывки. Фосфорную кислоту получают обработкой фосфатного сырья с боротной фосфорной и серной кислотами с введением соединений бора, в качестве которых берут либо борную кислоту, либо буру, либо борат кальция, либо тетраф- торборат калия, либо тетраборнокислый калий, либо перборат натрия, при расходе 2-20 кг В/т P20s в сырье, с последующей кристаллизацией осадка кристаллогидратов кальция, отделением фильтрацией его от продукта, промывкой осадка и направлением промывных вод на обработку сырья. При этом процесс ведут при массовом соотношении в жидкой фазе пульпы P20s : В, равном (500-50):1. Указанные отличия позволяют повысить производительность фильтрации до 750-1480 кг/м -ч и коэффициент отмывки осадка до 95,4-99,2% в зависимости от вида сырья и режима разложения. 1 з.п. ф-лы, 4 табл. (Л С

Условия опытов приведены в примере 3

Таблица )