Способ очистки экстракционной фосфорной кислоты от примесей металлов Советский патент 1975 года по МПК C01B25/22 

Изобретение относится к очистке экстракционной фосфорной кислоты от примесей металлов: железа и алюминия.

Известен способ очистки экстракционной фосфорной кислоты от примесей металлов, например железа, путем обработки ее органическим растворителем в присутствии соляпой кислоты с последуюидей реэкстракцией.

В качестве органического растворителя исиользуют алифатические спирты, кетоиы, эфиры, содержащие 5-18 атомов углерода. Степень очистки от железа 100%.

Однако для осуществления экстракции железа необходимо вводить комплексообразователь - хлорид-ион, при этом очистки от алюминия не происходит.

Цель изобретения - повыиюипе степенп очистки и упрощение способа. Для этого в качестве органического растворите; я предлагается прпменять полиалкилфосфонитрильные кислоты.

Полиалкилфосфонитрильные кислоты могут быть использованы в смеси с трибут1ктфосфатом, нефтяным сульфоксидом. При этом реэкстракцию ведут водным раствором бикарбоната щелочиого металла или аммония.

Сиособ позволяет повысить степень очистки фосфорной кислоты от железа нри экстракТаблица 1

Ц11И 113 азотнокислых и сульфатных сред в 16 раз, а также извлечь 40% алюминия и исключить прилгснсмше комплексообразовател/.

Полналкилфосфоаитрпльныскислоты

(ПАФН) получают взаимодействием фосфонитрилхлоридпого масла - I-KCla со спиртами, например 2-зтил;скса;10лом.

ПАФН - нол дектат1:ый зкстрагент, у которого иопы хлора замещены на груины-OR, -ОН, 0. Растворимость НАФН Б кислотах не более 10 мг/л. Экстракция железа и алюминия протекает по катиоиообмеиному механизму.

Экстракция железа из фосфорнокислых растворов 1096-ным раствором полиалкилфосфонитрильной кислоты с добавкой 5%-ного сольватирующего экстрагента в керосине. Отношение фаз равно 1:1.

Установлено, что дооав.тенне к полыалкнлфосфонитрильным кислотам сольватирующнх экстрагентов: нейтральных фосф|0рорганичсских экстрагентов - трибутилфосфата (ТБФ) и органических сульфоксидов улучшает экстракционное извлечение железа из фосфорнокислых растворов. Влияние добавок 5%-него ТБФ, как представителя класса нейтральных фосфороргаипческих соединений, и 5%-ного нефтяного сульфоксида (НСО), как представителя класса органических сульфоксидов, показано в табл. 2.

Таблица 2

Сравнение данных, приведенных в табл. 1, с результатами, указанными в табл. 2, показывает, что добавление ТБФ к НАФН увеличивает извлечение железа на 4 абс. % или относительное извлечение повышается на 10% при добавке нефтяных сульфоксидов - соответственно па 7ч-9% п 25%. Кроме того, добавки сольватируюш,их экстр агентов ускоряют разделеппе фаз.

Для повышения эффективности экстракции железа увеличивают коицентрацию экстрагепта - НАФН до 30% и ведут экстракцию перекрестным потоком из экстракциоппой фосфорной кислоты, получеппой прп сериокислотном разложении фосфорита состава (%): пятиокись фосфора 17,2; окись железа 5,4. Экстракционная фосфорная кислота содержит (в г/л): фосфорной кислоты 140, серной кислоты 20, железа (1П) 24,85, алюмнния 10,5. Экстракцию ведут при равном соотнонюнии объемов фаз. Данные прпведепы в табл. 3.

За 4 стадии экстракцни перекрестным током или 5 стадий экстракции противотоком в органическую фазу переходит более 99% железа. Одновременно в органическую фазу извлекают около 40% алюминия, в рафинате его остается 6,2 г/л.

Таким образом, если соотношение окислов железа и фосфора в исходном растворе до экстракции равно 1 : 3, то в очищенной предлагаемым способом экстракциопной фосфорной кислоте это соотношение составляет

Таблица 3

Очистка экстракционной фосфорной кислоты

от железа 30%-ным раствором ПАФН в керосине.

Отношение фаз О:В 1:1.

1 :800. Аммонпзация очищенной фосфорной кислоты аммиаком позволяет получить продукт, содержащий 48,5% Р2О5 и мепее 0,1% железа.

Из органической фазы железо плохо реэкстрагируется растворами азотной, серной или фосфорной кислоты. Реэкстракция растворами аммиака пли соды приводит к выпаданию на стадии реэкстракции гидроокиси железа, нриводящей к эмульгированию.

С целью эффективной реэкстракции железа,, экстракт обрабатывают раствором карбонатабикарбоната аммония. При такой обработке железо переходит в реэкстракт в коллоидальнорастворимой форме, в которой оно устойчиво в течение 15-18 ч. На стадии реэкстракции растворами бикарбоиата аммония не образуется осадков и обеспечивается хорошее разделение фаз.

Пример 1. 30%-ный раствор ПАФН в керосине с 7,5 г/л железа обрабатывают равным объемом раствора, содержавшим 5% карбоната аммония или натрия и 15% бикарбоната аммония. В органической фазе носле реэкстракции остается 0,5 г/л железа, степень его реэкстракции 93%. При двухстадийной реэкстракции при О : В, равном 2 : 1, в органической фазе остается 0,2 г/л, степень реэкстракции железа более 97%. Такое остаточное содержание железа в органической фазе не влияет на полноту извлечения железа из фосфорной кислоты при повторном использовании экстрагента.

Пример 2. Реэкстракт, содержаший 7- 15 г/л железа, подвергают нагреванию для регенерации карбоната аммония. Железо полностью остается в кубовом остатке, а регенерированный раствор карбоната аммония, иолученный улавливанием из паровой фазы аммиака и углекислого газа в скруоиере, орошаемом водой, вновь используют для реэкстракции железа.

Для улучшения процесса экстракции, в частности для улучшения разделения фаз, в органическую фазу к полиалкилфосфонитрильным кислотам можно добавлять трибутилфосфат, нефтяные сульфоксиды и другие экстрагенты.

Формула изобретения

3.Способ по п. 1, от л и ч а ю ш, и и ся тем, что реэкстракцию ведут водным раствором бикарбоната щелочного металла или аммония.