СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ Советский патент 1969 года по МПК C01B25/229 

Изобретение относится к области переработки фосфоритов на экстракционную фосфорную кислоту. Известен способ получения фосфорной кислоты путем разлол ення фосфорита смесью серной и оборотной фосфорной кислот при 68-100°С и концентрации серной кислоты 0,2-6,0% 50з, фильтрации иульны с получением осадка дигидрата сульфата кальция, полугидрата сульфата кальция плн ангидрида сульфата кальция, промывки осадка с последующим смешением промывных вод с частью полученной фосфорной кислоты и серной кислотой и возвратом смеси на стадию разлол ения фосфорита.

Степень разложения фосфорита составляет 97-98%.

С целью повышения степени разложения фосфорита до 100% и сокращения расхода серной кислоты на 1,65-7% предлагается предварительно разделять фосфорит на грубую п тонкую фракции и после разложепия этих фракций смесью кислот серной и фосфорной подвергать их смешению, а затем фильтрации по известному способу.

Кроме того, предлагается при проведении процесса разложения в полугидратном режиме вводшъ для стабилизации полугидрата сульфата кальция в пульпу перед фильтрацией тонкую фракцию фосфорита.

П j) и м е р 1. Дигидратный процесс. 1000 кг апатитового концентрата стандартной тонины иомола, содержащего, мк:

11% фракции размером150-200

36% « «75-150

8% « «40- 75

45% «

обрабатывают 3022 кг оборотного раствора

фосфорной кнслоты .концентрацией 29% п при 50-70°С в течение 0,5-5 мин и разделяют на фракции. При этом 150 кг грубой фракции апатитового концентрата п 222 кг фосфорной кпслоты отделяют от тонкой фракции фосфата, содержащей 850 кг твердого фосфорита. 2800 кг раствора.

Грубую фракцию фосфата обрабатывают 138 кг 93%-ной в течение 7,5 час прп 95° С, соотпошении Ж : Т 2,5 : 1 и отсутствии

свободной серной кислоты в условпях кристаллизации полугпдрата сульфата кальция. Пульпу, содержащую тонкую фракцию фосфата, в количестве 780 кг твердого вещества и 2570 кг жидкого разлагают серной кислотой в

количестве 840 кг 93%-ной- HaSO в течение 3,0 час при 70-75°С (Ж:Т 2: 1) при избытке свободной серной кислоты 1,5% ЗОз в условиях кристаллизации дигидрата сульфата кальция. На эту же стадию процесса направполученную после разложения грубой фракции в течение 7,5 час в количестве 510 кг. В ходе процесса разложения происходит перекристаллизация полугидрата сульфата кальция в дигидрат.

Полученную пульпу дигидрата сульфата кальция Б количестве 4700 кг обрабатывают 300 кг пульпы из сепаратора, содержащего 70 кг тонкой фракции апатита в фосфорной кислоте при соотношении Ж:Т 2:1, температуре 65°С в течение 1,5 час. При этом вся свободная серная кислота вступает в реакцию, и в продукционной фосфорной кислоте, полученной после фильтрования пульпы,практически не содержится свободной серной кислоты.

В ходе процесса в газовую фазу выводят 200 кг воды и фтористых соединений. На фильтрацию нанравляют 4800 кг продукционной пульпы. В результате фильтрования и противоточной промывки получают 1210 кг (32%-ной по РоОз) фосфорной кислоты и 3022 кг оборотной фосфорной кислоты, которую вновь используют в процессе сепарации апатита. Выход продукционной фосфорной кислоты 98%.

Пример 2. Дигидратный процесс.

1000 кг апатитового концентрата стандартной тонины помола (см. пример 1) обрабатывают в сепараторе 7000 кг циркулируюш,ей пульпы, содержащей 2000 кг CaSOi-21:120 и 5000 кг (32%-ной по Р2О5) НзРО4 при температуре 65°С в течение 5-10 мин. После сепарации выводят грубую фракцию апатита с фосфоритом в количестве: твердого 450 кг, жидкого 750 кг (всего 1200 кг) и тонкую фракцию апатита в количестве; твердого 2550 кг и жидкого 4250 кг (всего 6800 кг}.

Грубую фракцию фосфата в смеси с дигидратом сульфата кальция обрабатывают смесью серной и фосфорной кислот, содержащей 138 кг 93%-ной H2SO4 и 425/се 29%-ной ПдРОл при температуре 70-75°С и времени обработки 2 час в условиях кристаллизации дигидрата сульфата кальция. Тонкую фракцию фосфата в смеси с фосфорной кислотой и дигидратом сульфата кальцня разделяют на две части, из которых больщую часть, содержащую 780 кг апатитовой фракции, 1560 кг CaSO.j 2П20, 3900 кг фосфорной кислоты, обрабатывают смесью 2597 кг оборотной фосфорной кислоты концентрации 29% и 840 кг 93%-ной серной кислоты вместе с предварительно прореагировавщей грубой фракцией в течение 3 час при температуре 70- 75°С (), избытке свободной серной кислоты до 1,5-2% SOg.

Прореагировавщую пульпу в ходе разложения на данной стадии непрерывно выводят из процесса в количестве 4440 кг, подают на стадию обработки частью пульпы, содержащей тонкую фракцию фосфата, и непрерывно рециркулируют на сепаратор в количестве 7000 кг. 4440 кг пульпы обрабатывают 560 кг тонкой фракции пульпы из сепаратора в течение 1,5 час при температуре 65°С. В результате фильтрования и противоточной промывки получают 1210 кг (32%-ной по РаОд) фосфорной кислоты. Коэффициент использования фосфатного сырья составляет 98%. Пример 3. Полугидратпый процесс. 1000 кг апатитового концентрата стандартного помола (см. пример 1) обрабатывают 2395 кг 54,1%-ной ПзР04 в сепараторе в течение 0,5-5,0 мин при температуре 65-80°С. При этом 150 кг грубой фракции апатита и 360 кг фосфорной кислоты отделяют от тонкой фракции, содержащей 850 кг твердого и 2035 кг жидкого.

Грубую фракцию фосфата обрабатывают 138 кг 93%-ной в течение 7 час нри температуре 85-90°С в условиях кристаллизации полугидрата сульфата кальция. Пульпу, содержащую тонкую фракцию фосфата, в

количестве 780 кг твердого и 1875 кг жидкого из сепаратора направляют на разложение серной кислотой в количестве ,840 кг 93%-ной 112804 в течение 3 час при температуре 83- 90°С (Ж:Т 2;1), избытке свободной серной

кислоты до 1,5% ЗОз, в условиях кристаллизации полугидрата сульфата кальция. На эту же стадию процесса направляю г пульпу полугидрата сульфата кальция, полученную после разложения грубой фракции фосфата в течение 7 час, в количестве 648 кг.

Полученную пульпу полугидрата сульфата кальция направляют на операцию стабилизации путем обработки ее суспензией тонкой фракции фосфата в фосфорной кислоте. Операцию стабилизации проводят в режиме: температура пульпы 60-70° С, Ж:Т 2:1, время- 1,5 час, свободная серная кислота отсутствует, стабилизатор - тонкая фракция фосфата, полученная путем сепарации обработкой

оборотной фосфорной кислотой или рециркулирующей пульпой. 4143 кг прореагировавщей, скристаллизованной пульпы обрабатывают 230 кг тонкой фракции фосфата, содержащей 70-100 кг апатита и 160-200 кг

54,1%-ной HsPOi.

При этом в условиях недостатка серной кислоты (от стехиометрии на СаО) образуется стабильный полугидрат сульфата кальция, который отделяют в результате фильтрации и

противоточной промывки водой в количестве 1400 кг CaSO4- 0,5 Н2О. Получают 795 кг продукционной фосфорной кислоты концентрацией 48% Р2О5 с выходом 97-98% от фосфатного сырья и 2395 кг оборотной фосфорной,кислоты, рециркулирующей на стадию сепарации.

Пример 4. Полугидратный процесс. 1000 кг апатитового концентрата стандартного помола (см. пример 1) обрабатывают в

сепараторе 6300 кг рециркулирующей пульпы, содержащей 2100 кг CaSO4-0,5 HjO и 4200 кг 48%-ной Р2О5 фосфорной кислоты при температуре 80°С в течение 5-15 Л1ин. При этом отделяют пульпу с грубой фракцией

жидкого (всего 1095 кг) от пульпы с тонкой фракцией фосфата в количестве: 2635 кг твердого, 3570 кг жидкого (всего 6205 кг).

Грубую фракцию фосфата обрабатывают смесью 138 кг 93%-ной HaSOi и 340 кг 54,%ной HsPOi в течение 2,5 час при температуре 85-90°С.

Пульпу, содержащую топкую фракцию фосфата, в количестве: твердого 2417 кг и жидкого 2950 кг обрабатывают смесью 840 кг 93%ной H9SO4 и 2055 кг 54,1%-пой НзРО4 при одновременной нодаче 1095 кг прореагировавшей нульпы с грубой фракцией фосфата в течение 3 час при температуре 85-90°С и избытке свободной серной кислоты до 1,5% 50з. Прореагировавшую пульну на данной стадии непрерывно выводят из процесса в количестве 3535 кг подают на стадию стабилизации полугидрата сульфата кальция и в количестве 6300 кг возвращают на сепарацию фосфата.

Полугидрат сульфата кальция стабилизируют обработкой 3535 кг прореагировавшей пульны нолугидрата сульфата кальция в фосфорной кислоте, 838 кг суспензии фосфата и стабилизированного полугидрата сульфата кальция в фосфорной кислоте. При фильтрации и противоточной промывке водой стабилизированного полугидрата сульфата кальция получают 795 кг (48%-ной по PoOs) продукционной фосфорной кислоты, что отвечает степени иснользования фосфата 97-98%.

Пример 5. Ангидридный процесс.

1000 кг апатитового концентрата стандартного номола (см. пример 1) обрабатывают 2385 кг 54,1%-ной ИзРО в сепараторе в течение 0,5-5,0 мин при температуре 65-80°С. При этом 150 кг грубой фракции апатита и 360 кг фосфорной кислоты отделяют от тонкой фракции, содержащей 850 кг твердого и 2035 кг жидкого. Грубую фракцию фосфата обрабатывают 138 кг 93%-ной naSOi в течение 7 час при температуре 86-90°С в условиях кристаллизации полугидрата сульфата кальция.

Пульпу, содержащую тонкую фракцию фосфата, в количестве 780 кг твердого и 1975 кг жидкого из сепаратора направляют на разложение 840 кг 93%-ной серной кислоты в течение 3 час при температуре 95-105°С

(Ж:Т 2:1), избытке свободной серной кислоты до 5% SO.J в условиях кристаллизации ангидрита сульфата кальция.

На эту же стадию процесса направляют пульпу полугидрата сульфата кальция, полученную после разложения грубой фракции фосфата в течение 7 час в количестве 648 кг. Затем пульпу ангидрита сульфата кальция подают на стадию обработки суспензии тонкой фракции фосфата в фосфорной кислоте. Операцию проводят в режиме: температура пульпы 95°С, , время 1,5 час, свободная серная кислота отсутствует. 4143 кг прореагировавшей, скристаллизованной пульпы обрабатывают 230 кг тонкой фракции фосфата, содержащей 70-100 кг апатита и 160- 200 кг 54,1%-ной ПзРО4. Ангидрит сульфата кальция отделяют в результате фильтрации и противогочной промывки в количестве 1300 кг

CaS04. При эгом получают 795 кг (48%-ной по PoOs) продукционной фосфорной кислоты с выходом 97-98% от фосфатного сырья и 2395 кг оборотной фосфорной кислоты, рециркулирующей на стадию сепарации.

Предмет изобретения

1.Способ получения фосфорной кислоты путем обработки измельченного фосфорита

смесью серной и оборотной фосфорной кислот при температуре 68-100°С и концентрации серной кислоты 0,2-6,0% ЗОз, фильтрации пульны с получением осадка дигидрата сульфата кальция, полугидрата сульфата кальция

или ангидрида сульфата кальция, промывки осадка с последующим смещением промывных вод с частью полученной фосфорной кислоты и серной кислотой и возвратом смеси на стадию разложения фосфорита, отличающийся

тем, что, с целью новыщения степени разложения фосфорита и сокращения расхода серной кислоты, фосфорит предварительно разделяют на грубую и тонкую фракции и после раздельной обработки фракций смесью

серной и оборотной фосфорной кислот их подвергают смешению.

2.Способ но п. 1, отличающийся тем, что перед фильтрацией в пульпу вводят тонкую фракцию фосфорита.