Способ получения фосфорной кислоты Советский патент 1977 года по МПК C01B25/22 

1

Изобретение относится к получению фосфорной кислоты, которая находит применение в производстве удобрений.

Известен способ получения фосфорной кислоты путем разложения фосфатного сырья фосфорной и серной кислотами в присутствии различных добавок, повышающих скоросгь разложения фосфатов, увеличивающих растворимость сульфата кальция и улучишющих фильтрующие свойства сульфата кальция. Образующийся осадок сульфата кальция фильтруют, промывают и промывные воды возвращают на стадию разложения фосфатного сырья.

На растворимость сульфата кальция, а, следовательно, на качество осадка, влияет прежде всего присутствие в фосфорной кислоте ионов SoV Содержание 2-2,5% ВОз обеспечивает образование крупных кристаллов сульфатов кальция 1. Однако растворимость сульфата ках.дия остается относительно высокой.

Введение ионов NOs также оказьтает положительный эффект на процесс кристаллообразования сульфата калыщл. Однако ионы ЫОз приводят к разрущению гуммированного покрытия коммуникаций и загрязнению фтористых газов окислами азота 2.

Ионы фтора оказьшают более благоприятное действие па кристаллизацию сульфата кальция 3.

Известен способ получения фосфорной кислоты путем разложения фосфатного сырья фосфорной и серной кислотами в присзггствии фтористоводородной кислоты или ее солей, осаждения дигидрата сульфата кальция с последующей фильтрацией суспензии, промьшкой осадка и возвратом промьшных вод на стадию разложения фосфатного сырья.

Однако при введении иона фтора в виде фтористоводородной кислоты или ее солей происходит выделение в твердую фазу фторида кальция, что приводит к потерям фтора и к значительным затруднениям при последующем использовании фосфогипса. Кроме того, фтористоводородная кислота и ее соли являются дефицитными и дорогостоящими реагентами.

С целью интенсификации процесса получения фосфорной кислоты, улучшения кристаллообразования дигидрата сульфата кальция и получения осадка с хорошими фильтрующими свойствами, предложено использовать в качестве фторсодержащего соединения кремнефтористоводородную кислоту. Целесообразно кремнефтористоводородную кислоту вводить в количестве 1-8 вес.%, предпочтительно 2-4 вес.%о Кремнефтористоводородную кислоту возможно подавать на стадию промьшки осадка дигидрата сульфата калыщя.

Предложенный способ позволяет:

а) за счет тзеличения растворимости улучшить кристаллообразование сульфата кальция и получить осадок с лучлими фильтрующими свойствами (производительность фильтрации до 1000 кг сухого осадка с 1 м час. степень отмьшки 98,5-99,5 %;

б)за счет увеличения активности водоро.дных ионов жидкой фазы ускорить процесс разложеш1я фосфатного сырья (время достижения практически полного - на 98-99,5 % - разложения сырья сокращается на 20-40 %);

в)повыщение концентрации в жидкой фазе реакционной пульпы способствует также увеличению стабильности гипса, что позволяе в свою очередь повысить температуру на стадии экстракции от 72-75 до 80-82° С с использованием концентрированной серной кислоты без ее предварителького разбавления;

г)введение HjSiFg позволяет обеспегшть формирование хорошо фильтрующих кристаллов дигидрата сульфата кальция при минимальном избытке серной кислоты.

Применение дешевой и доступной кремнефтористоводородной кислоты в качестве регулятора скорости разложения фосфата, а также растворимости и кристаллообразования сульфата кальция не приводит к заметным потерям фтора с осадком сульфата кальция вследствие хорошей растворимости крюмнефторида кальция.

Приме pl.B реактор подают ЮОвес.ч. стандартного апатитового концентрата (39,4% Р205 3,15% F), 97 вес.ч. раствора серной кислоты концентрацией 92,5% 30 вес.ч. раствора кремнефтористоводородной кислоты концентрацией 10 % и 260 вес.ч. раствора разбавления концентрацией 22,3 % Pj Os.

Реакционную смесь перемешивают при 80° С в течение 4-5 час и получают суспензию кристаллов дигидрата сульфата кальция в растворе фосфорной кислоты концентрацией 31% P2Os. При этом в газовую фазу выделяется 0,5 вес.ч. фтора, 5,8 вес ч. воды. При очистке газовой фазы получают 6,2 вес.ч. кремнефтористоводородной кислоты концентрации 10 %, которую возвращают на стадию экстракции.

480 вес.ч. суспензии (отношение Ж:Т 2:1) разделяют на вакуум-фильтре, осадок промывают третьим и четвертым фильтрами и 125 вес.ч. воды. В результате получают 124вес.ч. продукционной кислоты состава в %: Р2О5 - 31, S04 - 1,2, F - 3,8, 260 вес.ч. раствора разбавления и 222 вес.ч. отвального осадка (содержание фтора 0,2 % в пересчете на сухое вещество) о Производительность фильтрации по сзосому осадку составляет 1000 кг/м час, степень отмьшки - 99 %с

Продукционную кислоту упаривают до концентрации 52% PaOs и получают 55 вес.ч. раствора кремнефтористоводородной кислоты концентрацией 10%, часть которого (23,8 вес.ч.) возвращают на стадию экстракции.

Формула изобретения

1.Способ получения фосфорной кислоаы путем разложения фосфатного сырья фосфорной или серной кислотами в присутствии фторсодержащего соединения, осаждения дигидрата сульфата кальция с последующей фильтрацией суспензии, промьшкой осадка и возвратом промывных вод на стадию разложения фосфатного сырья, отличающийся тем, что с целью интенсификации процессе

и улучшения фильтрующих свойств дигидрата сульфата кальция, в качестве фторсодержащего соединения используют Кремнефтористоводородную кислоту.

2.Способ по П.1, отличающийся тем, чт Кремнефтористоводородную кислоту вводят в количестве 1-8 вес. % предпочтительно 2-4 вес. %о

3.Способпопп.1и2, отличающийся тем, что Кремнефтористоводородную кислоту вводят на стадии промьюки осадка дигидрата сульфата кальция.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Копылев БО АО Технология экстракционной фосфорной кислоты. Л., 1972, Химия.

2.Зоров Г. Д., Бережманов Б. Н., Изв. АН Казахской ССР, серия химическая, т. 19,№4, с.1-3,1969.

3.Новые исследования по технологии минеральных удобрений под ред. Позина М. КопьшеваБ. А.,Л., 1970, Химия.