СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ Советский патент 1994 года по МПК C01B25/22 

Изобретение относится к области получения фосфорной кислоты путем разложения фосфатного сырья различными методами и может быть использовано в производстве удобрений.

Известен способ получения экстракционной фосфорной кислоты путем разложения фосфатного сырья серной и оборотной фосфорной кислотами, кристаллизации и сульфата кальция с последующим разделением получаемой пульпы на продукт и осадок и отмывкой кристаллов сульфата кальция. Недостатком данного способа является невысокий коэффициент выхода Р₂О₅ (для хибинского апатитового концентрата 96% , для рядового каратауского фосфорида 92% ).

Наиболее близким техническим решением является способ получения экстракционной фосфорной кислоты путем разложения фосфатного сырья серной и оборотной кислотами, кристаллизации сульфата кальция со специальным воздействием на часть пульпы и последующим разделением всей получаемой пульпы на продукт и осадок и отмывкой кристаллов сульфата кальция. По этому способу 10-50% пульпы на стадии кристаллизации подвергают воздействию переменного магнитного поля (0,15-0,25 Тл), что позволяет повысить скорость фильтрации (интенсификация работы фильтра) и не увеличивает выход готового продукта. Это связано с тем, что объем промывных вод для отмывки осадка определяется из материального баланса и не зависит от скорости фильтрации.

Целью изобретения является повышение выхода продукта.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения экстракционной фосфорной кислоты путем разложения фосфатного сырья серной и оборотной фосфорной кислотами, кристаллизации сульфата кальция с последующим разделением получаемой пульпы и отмывки кристаллов сульфата кальция, на стадии кристаллизации сульфата кальция пульпу в объеме 2,5-35% от общего расхода подвергают воздействию колебаний давления с частотой 0,5-6 КГц и величиной импульса с избыточным давлением 0,2˙10⁵+6 ˙10⁵ Па, при этом кратность воздействия колебаний давления составляет 1-50.

Многократному воздействию колебаний давления пульпу можно подвергать в одном из аппаратов, генерирующих импульсы давления в жидкой среде или работающих в режиме периодического разрыва потока среды, например, в одной из модификаций роторных аппаратов.

Сущность предлагаемого способа заключается в механическом активировании определенного количества кристаллов сульфата кальция колебаниями давления, которое приводит к нарушению кристаллической решетки, созданию дефектов на поверхности кристаллов, размыванию кристаллов на несколько частей. Это ведет к доразложению вскрытой поверхности фосфатного сырья, которая была экранирована продуктом реакции - кристаллами сульфата кальция. Кроме этого, нарушение кристаллической решетки ведет к активному агрегационному росту активированных кристаллов, а следовательно, к улучшению отмывки кристаллов сульфата кальция. Частота колебаний давления и величина импульса давления определяют интенсивность механической активации кристаллов сульфата кальция и соотношение между энергией, затраченной на разрушение кристаллической решетки на поверхности кристалла, и энергией, затраченной на разъединение кристаллов сульфата кальция на несколько частей, которое приводит к изменению дисперсионного состава кристаллов в пульпе, подвергаемой воздействию, а затем и в пульпе на стадии кристаллизации. Высокая интенсивность разламывание кристаллов сульфата кальция (частота колебаний F= 6 КГц и избыточное давление Р= 6˙10⁵ Па) при воздействии на пульпу на стадии кристаллизации в объеме более 35% приводит к переизмельчению пульпы, при котором скорость агрегационного роста кристаллов ниже скорости отвода пульпы на разделение и отмывку, что ведет к ухудшению отмывки. Невысокая интенсивность воздействия колебаний давления (частота менее 0,5 КГц и избыточное давление менее 0,2˙10⁵ Па) на пульпу в объеме менее 2,5% не дает увеличения коэффициента выхода. Кратность воздействия изменяет долю фракции в дисперсионном составе пульпы, в которую входят частицы сульфата кальция, образуемые после разламывания кристаллов, и при этом не влияет на размер получаемых частиц.

В табл. 1 представлено изменение показателей процесса получения экстракционной фосфорной кислоты - коэффициента разложения фосфата (Кр), коэффициента отмывки Р₂О₅ (К_о), коэффициента выхода Р₂О₅ (К_в), в зависимости от объема пульпы (В), подвергаемого воздействию колебаний давления с частотой 3 КГц, величиной импульса избыточного давления 3˙10⁵ Па и кратностью воздействия 10, при работе в дигидратном режиме на апатите.

В табл. 2 приведена зависимость показателей процесса получения экстракционной фосфорной кислоты от частоты колебаний давления (F) при воздействии на пульпу в объеме 15% от общего расхода колебаниями давления с избыточным давлением импульса давления 3˙10⁵ Па и кратностью воздействия 10, при работе в дигидратном режиме на апатите.

В табл. 3 показано влияние величины импульса избыточного давления (Р) при воздействии колебаний давления с частотой 3 КГц и кратностью воздействия 10 на пульпу на стадии кристаллизации в объеме 15% от общего расхода на показатели процесса, при работе в дигидратном режиме на апатите.

Влияние кратности воздействия колебаний давления (М) с частотой 3 КГц и величиной импульса избыточного давления 3˙10⁵ Па на пульпу на стадии кристаллизации в объеме 15% от общего расхода на показатели процесса получения экстракционной фосфорной кислоты при работе в дигидратном режиме на апатите представлены в табл. 4.

П р и м е р 1. Экстракционную фосфорную кислоту получают в двухреакторном экстракторе с двухзонной подачей серной кислоты. Концентрация серной кислоты в пересчете на SO₃ в первом реакторе 12 г/л, во втором реакторе - 28 г/л. Температура в реакторах 76^оС. В первый реактор, предварительно смешивая, подают 1 т/ч апатитового концентрата (39,4% Р₂О₅), смесь промывного фильтра и части продукционной кислоты в количестве, необходимом для поддержания содержания 28% твердых компонентов в пульпе, 45,68 т/ч циркуляционной пульпы (кратность циркуляции 8: 1), отводимой с перетока между первом и вторым реактором. Пульпу 15% от общего расхода (0,86 т/ч пульпы), взятую с перетока между первым и вторым реактором, подвергают воздействию колебаний давления в роторно-пульсационном аппарате с частотой пульсаций 3 КГц и с величиной избыточного давления 3˙10⁵ Па и кратностью воздействия 10 и далее обработанную пульпу направляют в место ввода пульпы во второй реактор из первого, т. е. за точкой отвода пульпы на циркуляцию и на воздействие колебаний давления. Фильтрацию 5,71 т/ч пульпы осуществляют на ленточном вакуум-фильтре с трехкратной противоточной промывкой осадка. Коэффициент выхода составляет 97,38% , что на 1,3 выше, чем в прототипе.

П р и м е р 2. Экстракционную фосфорную кислоту получают в четырех цилиндрических реакторах с перетоками. Температура в реакторах 96^оС. Серную кислоту подают в соответствии со стехиометрической нормой. Апатитовый концентрат с производительностью 1,2 т/ч, смесь фильтрата и части продукционной фосфорной кислоты, а также 58,8 т/ч циркуляционной пульпы (с кратностью циркуляции 10: 1), взятой из четвертого реактора, вводят в первый реактор. Пульпу 35% от общего расхода (2,0 т/ч пульпы), взятую из четвертого реактора, подвергают воздействию колебаний давления в роторно-пульсационном аппарате с частотой колебаний давления 6 КГц и избыточным давлением 0,2˙10⁵ Па и кратностью воздействия 50 и далее направляют в третий реактор. Фильтрацию 5,88 т/ч пульпы осуществляют на карусельном фильтре. Коэффициент выхода составляет 97,3% , что на 0,7% выше, чем в прототипе.

П р и м е р 3. Экстракционную фосфорную кислоту получают в двух цилиндрических реакторах с перетоком. Температура пульпы в реакторах 89^оС. Серную кислоту подают в экстрактор 101% от стехиометрической нормы. Рядовой каратаусский фосфорит (24,5% Р₂О₅) с производительностью 0,7 т/ч, смесь фильтрата и части продукционной фосфорной кислоты, циркуляционную пульпу, взятую из второго реактора перед отводом пульпы на фильтрацию, подают в первый реактор. Пульпу 2,5% от общего расхода (0,09 т/ч пульпы), отобранную из потока пульпы на фильтрацию, подвергают воздействию колебаний давления в роторно-пульсационном аппарате с частотой колебаний 0,5 КГц, избыточным давлением 6˙10⁵ Па и однократным воздействием и направляют в место ввода пульпы во второй реактор из первого. После стадии кристаллизации 3,56 т/ч пульпы фильтруют. Коэффициент выхода составляет 93% , что на 0,9% выше, чем в прототипе. (56) Андреев М. В. и др. Технология фосфорных и комплексных удобрений. М. : Химия, 1987, с. 64-80.

Авторское свидетельство СССР N 769915, кл. С 01 В 25/222, 1979.

Использование: в производстве минеральных удобрений. Сущность изобретения: фосфатное сырье обрабатывают оборотной фосфорной и серной кислотами в присутствии рециркулируемой пульпы, 2,5 - 35% пульпы, поступающей на стадию кристаллизации сульфата кальция, обрабатывают колебаниями давлений с частотой 0,5 - 6,0 КГц, величиной импульса с избыточным давлением (0.2-6.0)·10⁵ Па и кратностью воздействия 1 - 50. Осадок сульфата кальция кристаллизуют с последующим отделением продукта от осадка фильтрацией, осадок промывают и направляют промывные воды на обработку сырья. Выход P₂O₅ до 96,8 - 97,4% . 4 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ , включающий обpаботку фосфатного сыpья обоpотной фосфоpной и сеpной кислотами в пpисутствиии pециpкулиpуемой пульпы, кpисталлизацию осадка сульфата кальция, отделение пpодукта от осадка сульфата кальция фильтpацией, его пpомывку и возвpат пpомывных вод на обpаботку в качестве обоpотной фосфоpной кислоты, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода пpодукта, 2,5 - 35% пульпы, поступающей на стадию кpисталлизации, подвеpгают воздействию колебаний давления с частотой 0,5 - 6,0 КГц и величиной импульса с избыточным давлением (0,2 - 6,0) · 10⁵ Па, пpи этом кpатность воздействия составляет 1 - 50, затем смешивают с остальной частью пульпы.