Способ получения фосфорной кислоты и сульфата кальция Советский патент 1992 года по МПК C01B25/229 C01F11/46 

Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты 35-40% РаОб полугидратно-дигидратным способом и сульфата кальция, предназначенного для использования в качестве строительного материала.

Известен способ переработки фосфатного сырья на фосфорную кислоту и сульфат кальция, включающий разложение апатита смесью серной и фосфорной кислот, кристаллизацию полугидрата сульфата кальция при температуре 85-105°С, отделение его фильтрацией, перекристаллизацию полугидрата сульфата кальция (ПСК) в дигидрат сульфата кальция (ДСК) в течение 8-12 часов при температуре 50-65°С. Преимуществом способа является максимальная степень извлечения PaOs(flo 98,5%) из сырья и получение хорошего вяжущего. Недостатком способа является зависимость скорости перекристаллизации ПСК от качества фосфатного сырья, идущего на переработку. Так скорость фазового перехода ПСК при переработке хибинского апатитового концентрата составляет 60-80 часов, что делает нереальным осуществление получения ЭФК и сульфата кальция по полугидратно-дигид- ратной схеме.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки фосфатного сырья на фосфорную кислоту и сульфат .кальция (ДСК), включающий разложение фосфатного сырья смесью серной и фосфорной кислот, кристаллизацию полугидрата сульфата

Ч

00

о о

кальция (ПСК) с промежуточным отделением осаДка и перекристаллизацию ПСК в ди- гидрат сульфата кальция (ДСК) в присутствии алюминий - и фторсодержа- щих соединений, взятых-в количестве 1-2,5 кг и 5-6 кг на 1 т исходного сырья при ионном отношении фтора к алюминию в жидкой части пульпы равном (1-3):1 2. Преимуществом способа является высокий коэффициент разложения сырья 99,4-99,6%, сокращение вре мени перекристаллизации до 3-х часов. Недостатком способа является повышенное содержание фтора 1;8-2,0% в кислое, что отрицательно влияет на качество получаемых фосфорных удобрений, и повышенный расход добавок.

Целью изобретения является снижение расхода реагентов и снижения содержания примесей в кислоте при сохранении качества дигидрата сульфата кальция.

Поставленная цель в способе, включающем разложение фосфатного сырья смесью серной и оборотной фосфорной кислотами, кристаллизацию полугидрата сульфата кальция с промежуточным отделением осадка и перекристаллизации его в дигид- рат сульфата кальция в присутствии алюминий и фторсодержащих соединений, фильтрацию и промывку достигается тем, что в качестве фосфатного сырья используют смесь фосфатного сырья, содержащую 33-40% РаОб и 0,8-1,0% МдО, перекристаллизацию ПСК - ДСК ведут в разбавленных растворах оборотной фосфорной и серной кислоте присутствии , взятого в количестве, необходимом для достижения отношения МдО:А1Рз (4-5):1,а промывные воды от дигидрата сульфата кальция направляют на стадию перекристаллизации ПСК - ДСК. В качестве магнийсодержащего сырья используют фосфорит или апатит, содержащий 17-35% P20s и 2-5% МдО. В качестве источника фторида алюминия используют твердую соль, а также отходы его производства в виде маточных растворов.

Указанные отличия позволяют уменьшить расходы алюминий- и фторсодержащих добавок в 3-8 раз. снизить содержание фтора в продукционной кислоте при сохранении качества дигидрата сульфата кальция, скорости фазового перехода ПСК - ДСК на уровне 3-6 часов, производительности фильтрации ПСК на уровне 1250-1300 кг/м2 ч, а дигидрата ДСК на уровне 750 кг/м2 ч.

Существо способа заключается в том, что в заданном интервале МдО:А Рз создаются условия, препятствующие стабилизации полугидрата сульфата кальция, что

позволяет получать ЭФК концентрацией 35-40% P2U5 с малым содержанием фтора и чистый дигидрат сульфата кальция. Введение способствует удалению растворимых солей РЗЭ и Мд из растворов фосфорной кислоты.

При повышенном содержании МдО в фосфатном сырье более 1%, а также при повышенном отношении МдО:А Рз более

(5:1) наблюдается снижение производительности фильтрации ПСК и ДСК.

При пониженном содержании МдО менее 0,8%, а также при снижении отношения МдО:А Рз менее (4:1) не достигаются необходимые условия для сохранения скорости

фазового перехода ПСК - ДСК на уровне

3-6 час, что приводит кувеличению времени

перекристаллизации свыше 7-10 часов.

Целесообразность выбранных соотношений иллюстрируется примерами и таблицей.

Пример 1,(МдО 0,8;МдО:А1Рз 4:1)

Хибинский апатит, содержащий 39,4%

РгОб и 0,2% МдО и фосфорит Каратау, содержащий 25% PaOs и 3%МдО, взятые в отношении 11:3, необходимом для достижения общего содержания МдО в смеси 0,8%, смешивают с 32% по PaOs оборотной фосфорной кислотой. Соотношение Ж:Т в пульпе 2,5:1, температура 95°С. Затем добавляют 93% серную кислоту (содержание ЗОз в пульпе на уровне 13-15 г/л). Общее пребывание пульпы 4,5 час. Полученную пульпу фильтруют (производительность фильтрации 1300 кг/м2 час) и получают фосфорную кислоту, содержащую 39,2% Р205, S03 1,0%, F - 1,2%, Кра3л. - 97,8%. Полученный полугидрат сульфата кальция перекристаллизовывают в дигидрат в разбавленном растворе оборотной фосфорной кислоты и H2S04 при температуре 50-60°С (содержание 10-15% P20s, 2,5- 4% ЗОз, Ж:Т 10:1) в присутствии добавки , взятой в количестве, необходимом для

достижения отношения МдО:А Рз 4:1 (2 кг 1 т исходного фосфатного сырья, т.е. 1,35 кг F). Время полного фазового перехода ПСК - ДСК составляет 6 часов. Полученный дигидрат сульфата кальция фильтруют

(производительность фильтрации 760 кг/м2 час), содержание в гипсе PaOs общ. - 0,4% P20s вод. 0,2%, F 0,1 %). К разл. возрастает до 99,6%. Промывные воды возвращаются на стадию перекристаллизации ПСК -

.

П р и м е р 2. (МдО 1 %; МдО:А Рз 4:1). Хибинский апатит, содержащий 38,8% Р205 и 0,2% МдО и фосфорит Каратау, содержащий 24% и 3,2% МдО, взятое в

отношении 11:4, необходимом для достижения общего содержания МдО в смеси 1%, разлагают оборотной фосфорной и серной кислотами аналогично примеру 1. Полученную пульпу фильтруют (производительность фильтрации 1290 кг/м2 ч) и получают фос- форную продукционную кислоту, содержащую 39,0% Р205, F 1,15%, ЗОз 1,2%, К разл. 97,7%. Полученный полугидрат сульфата кальция перекристаллизовывают в дигидрат сульфата кальция в условиях, аналогичных примеру 1, в присутствии добавки А1Рз, взятой в количестве, необходимой для достижения соотношения МдО:А1Рз 4:1 (2,5 кг или 1,52 г на 1 т исходного сырья фосфатного сырья). Время полного фазового перехода ПСК - ДСК составляет 4 ч. Полученный дигидрат сульфата кальция фильтруют (производительность фильтрации 780 кг/м ч), содержание в гипсе Р205общ. 0,5%, P20s води. 0,2%, F 0,1%. Кразложе- ния возрастает до 99,7%. Промывные воды после отмывки фосфогипса направляют на стадию перекристаллизации ПСК .

Пример 3.(,МдО:А1Рз 5:1).

Хибинский апатит, содержащий 39,3% РзОб и 0.2% МдО и фосфорит Каратау, содержащий 25% P20s и 3,5.% МдО, взятые в отношении 25:8, необходимом для достижения общего содержания МдО в смеси 1%, разлагают оборотной фосфорной и серной кислотами в условиях, аналогичным примеру 1, Полученную пульпу фильтруют (производительность фильтрации 1280 кг/м - ч) и получают фосфорную кислоту, содержащую 39.1% Р205, S03 1,25%, Р 1,25%, Кразл.- 97,9%. Полученный полугидрат сульфата кальция перекристаллизовывают в дигидрат сульфата кальция в условиях аналогичных примеру 1 в присутствии AlFj, взятом в

количестве, необходимом для достижения отношения МдО:А Рз 5:1 (2 кг , т.е. 1,35% F на 1 т исходного сырья). Время полного фазового перехода ПСК - ДСК составляет 3 ч. Полученный дигидрат сульфата кальция фильтруют (производительность фильтрации 750 кг/м ч). Содержание в дигидрате Р20б общ. - 0,4%, P20s води. - 0,2%, F 0,09%, К разл. возрастает до 99,8%. Промывные воды после отмывки ди- гидрата возвращаются на стадию перекристаллизации ПСК - ДСК

Формула изобретения Способ получения фосфорной кислоты и сульфата кальция, включающий обработку фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами, кристаллизацию полугидрата сульфата кальция, отделение его от продукта фильтрацией, перекристаллизацию полугидрата сульфата кальция в дигидрат в присутствии алюминий- и фторсодержащих соединений в серно фос- форнокислом растворе, отделение фильтрацией дигидрата сульфата кальция от раствора с последующей его промывкой и направлением промывных вод на перекристаллизацию, отличающийся тем,что, с целью снижения расхода реагентов и снижения содержания примесей в кислоте при сохранении высокого качества дигидрата сульфата кальция, в качестве фосфатного сырья берут смесь природных фосфоритов, содержащую 0,8-1,0% оксида магния, в качестве алюминий- и фторсодержащих соединений берут фторид алюминия в количестве, обеспечивающем массовое соотношение в исходной сырьевой смеси оксида магния к фториду алюминия, равное (4-5): 1.

Сущность изобретения: сырьевую смесь из двух природных фосфатов, содержащую 0,8-1.0% МдО, обрабатывают оборотной фосфорной и серной кислота ми. Кристаллизуют полугидрат сульфата кальция и отделяют его от продукта фильтрацией, Полугидрат перекристаллизовывают в- ди- гидрат сульфата-кальция в сернофосфорно- кислом растворе в присутствии фторида алюминия, взятом в массовом соотношении к оксиду магния 1:(4-5). Дигидрат фильтруют и промывают. Промывные воды направляют на стадию перекристаллизации. В качестве компонентов сырьевой смеси берут Кольский апатитовый концентрат, содержащий 39,4% P20s и 0,2% МдО, и фосфориты, содержащие 17-35,3% P20s и 2-5% МдО. Расход фторида алюминия составляет 1,8-2.5 кг/т смеси, содержание фтора в кислоте составляет 1,1-1,2%. Гипс содержит. %: РаОбобш. 0,35-0.45, Р205вод. 0,15-0,20; F 0,08-0, Табл.