Способ получения сложного азотно-фосфорного удобрения Советский патент 1980 года по МПК C05B11/04 

1

Изобретение относится к способам переработки фосфатного сырья путем его азотно-сернокислотного разложения и может использоваться в промышленности при получении сложн минеральных удобрений.

Известны способы получения сложных удобрений путем азотнокислотнОго разложения природного фосфата с последующей обработкой реакционной массы серной кислотой, отделением сульфата кальция фильтрацией и переработкой полученного фильтрата в конечный продукт. С целью экономии серной кислоты часть ее можно заменять сульфатом аммония (1.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения сложных удобрений, включающий разложение природного фосфата серной кислотой при 60-90°С так, что часть кальция; присутствующего в природном фосфате; превращается в сульфат кальция. Образовавшаяся пульпа взаимодействует с азотной кислотой, при этом PzOs, содержащийся в фосфате, превращается в фосфорную кислоту. Далее добавлением сульфата аммония присутствующий в растворе нитрат кальция превращается

. сульфат кальция. Фосфогипс отделяется и продукционный раствор аммонизируется с получением фосфата аммония 2.

Недостаток известного способа - значитель-. ная продолжительность процесса - 7 ч. Кроме ого, кристаллизация сульфата кальция проте,кает не в оптимальных условиях, что вызывает ухудшение показателей фильтруемости и отмывки фосфогипса. Степень отмывки по PjOs не превышает , а содержание и азота в отмытом осадке достигает 2,4 я 0,5% соответственно, что снижает степень использования фосфатного сырья.

Цель изобретения - интенсификация процесса и увеличение степени использования сьфья за счет улучшения отмывки фосфогипса.

Цель достигается тем, что 40-60% фосфатного сырья обрабатывают серной кислотой, взятой в стехиометрическом количестве на связывание всего кальция, содержащегося в общей массе фосфатного сырья, подаваемого в процесс, при 95-130 С, а остальное количество фосфатного сырья обрабатывают азотной кислотой в присутствии оборотного фильтрата при 50-70°С, с последующим смешением обоих потоков при 60-90 С, в течение 30-120 мть Кислотное разложение целесообразнее вести в течение 15-30 мин. При cMoiJjeHHM потоков с сернокислотной и азотнокислотной стадией процесса происходит взаимодействие ионов SOJ и ионов каль ция с образованием хорошо фильтрующихся кристаллов полугидрата сульфата кальция. Часть ангидрита, пришедшего с сернокислотной стадии, перекристаллизовывается при этом в по лугидрат. В этих услов1шх общая продолжительность процесса не превышает 180 мин, скорость фильтрации составляет 600-800 кг/ч сухого отмытого осадка с 1 и 2 фильтруюшей поверх ности, а степень отмывки достигает 96-98%. Пример 1. Весь поток апатитового концентрата (100 вес.ч.), поступающего в процесс, делят на две части. Одну из 1шх, в количе стве 40% от всего потока обрабатывают в реакторе-149,8 вес.ч. 60%-ной серной кислоты при 95°С. Полезный объем реактора составляет 0,25 м на 1 т сырья, что обеспечивает время пребыва1шя пульпы в реакторе 15 мин. За это время степень разложения .апатита достигает 96% и в газовую фазу выделяется 20% фтора от Количества, вводимого с апатитом на эту стадию. Вторую часть апатитового концентрата, в количестве 60% от всего потока, обрабатывают 212,7 вес.ч. 55%-ной азотной кислоты и 300 вес.ч. оборотного раствора, содержащего 20% И 35% HNOj. Продолжительность азотнокислотного разложения составляет 30 мин а температура 50°С, при этом весь апатитовый концентрат, вводимый на эту стадию, разлагается практически целиком. Пульпу после первой и второй смешивают в реакторе-кристаллизаторе при 60°С в течение 30 мин. В этих условиях перекристаллизуется в полугидрат 75% всего ангидрита, которьи образовался при сернокислотном разложении апатита, т.е. в состав фосфогипса входит 90% полугидрата сульфата кштьиия и 10% ашидрита. Такой состав фосфогипса, а также мнкрогранулометрическая характеристика кристаллов обеспечивает производительность фильтрации 950 кг сухого отмытого осадка в час, в степень отмывки по PjOs 98,5%. Часть первого фильтрата, в количестве, соответствующем производительности по сырью, направля ют на аммонизацию и дальнейшую дообработку до готового продукта. Общая продолжительность процесса 75 мин. Степень использовашш сырья, являющаяся производной от степени отм111вки фосфогкпса от Р2О5 И коэффициента разложеш1я, составляет 96,2%. 94 Пример 2. Из 100 вес.ч. апатитового концентрата, поступающего в процесс, 55 ipec.K. подают в 1 реактор с попез1&1м объемом 0,27 м 1 т сырья, где обрабатывают 149,8 вес.т. 60%-ной серной кислоты. Общее время пребывания пульпы в реакторе составляет 20 мин, температура разложения поддерживается 125°С. После окончания сернокислотного разложения пульпа перетекает в смеситель-кристаллизатор. Одновременно 45 вес.ч. апатитового концентрата обрабатывают 212,7 вес.ч. 557о-ной азотной кислоты и 300 вес.ч. оборотной смеси азотной и фосфорной кислот, содержащей 19,2 Р2О5 и 33% НМОз. Обработку апатита смесью азотной и фосфорной кислот ведут при 60 С в течение 20 мин, после чего пульпа также перетекает в смеситель-кристаллизатор. В смесителе-кристаллизаторе при 75°С в течеш1е 60 мин происходит кристаллизация полугидрата сульфата кальция и перекристаллизовывается 55% ангидрита, пришедшею с сернокислотной стадии. Таким образом фосфопшс состоит на 25% из ангидрита и на 75% из полугидрата сульфата кальция. На сернокис7ютной стадии в газовую фазу выделяется 1,45 вес.ч. фтора, т.е. 85% от введенного на эту стадию, или 46,8% от всего количества фтора, введенного в процесс с апатитом. После смесителя-кристаллизатора пульпу отфильтровывают на наливном вакуум-фильтре с производительностью 75 кг/м в час сухого отмытого осадка и трехкратно противоточно промывают, так что степень отмывки составляет 97,5%. Второй фильтрат, содержащий 14,5% и 27% HNO3, и первый фильтрат, содержащий 19,2% и 33,1% HNOj, заворачивают на разложение апатита на азотнокислотную стадию, а часть первого фильтрата в количестве, соответствующем производительности по апатиту, передают на аммониэацию и переработку в Готовый продукт известными методами. Общая продолжительность процесса 100 мин. Степень использования сырья 95,6%. Пример 3. Из общего количества в 100 вес.ч. апатитового концентрата, постушющего в процесс, 60% подают в первый реактор, где в течение 30 мин обрабатьшают - вес.ч. серной кислоты, содержащей 60% H2SO4. Температуру разложения поддерживают равной 180 С. При этом разлагается 95% апатита и в газовую фазу выделяется 85% (1,6 вес.ч.) фтора от вводимого на эту стадию. Вторую часть апатита в количестве 40% от всей массы сырья обрабатьшают 212,7 вес.ч. 55%-ной азотной кислоты и 300 вес.ч. оборотной смеси кислот, содержащей 18% Р2О5 и 30% НЫСз- Азотнокислотное разложение про5текаст при 70°С в течение 20 мин , что обеспечивает разложение сырья на 99,2%. В реакторе-кристаллизаторе в течение 120 мин происходит смешение потоков пульп с сернокислотной и азотнокислотной стадией процесса. Температуру в кристаллизаторе поддерживают 90°С, при этом перекристаллизовывается 30% ангидрида, приходящего с сернокислотной стадии. После кристаллизатора пульпу фильтруют на вакуум-фильтре и осадо промь1вают горячей водой. В фосфогипсе содержится 60% полугидрата сульфата кальция и 40% ангидрита. Скорость фильтрации составляет 600 кг/ч сухого отмытого осадка, а степень отмывки фосфогипса от PjOs 95%. Общая продолжительность процесса 170 ми степень использования сырья 93,1%. Ф о рмула изобретения 1. Способ получения сложного азотно-фос форного удобрения, включающий разложение фосфатного сырья серной н азотной кислотами с последующей фильтрацией образовавшегося фосфогипса, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и увеличения степени использования сырья за счет улучщения отмывки фосфогипса, 40-60% фосфатного сырья обрабатывают серной кислотой, взятой в стехиометрическом количестве на связывание всего кальция, содержащегося в общей массе фосфатного сырья, подаваемого в процесс, при 95-130°С, а остальное количество фосфатного сырья обрабатывают азотной кислотой в присутствии оборотного фильтрата при 50-70°С, с последующим смешением обоих потоков при 60-90°С в течение 30-120 мин. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я ем, что кислотное разложение фосфатного сырья ведут в течение 15-30 мин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 491600, кл. С 05 В 1/06, 15.11.75. 2.Патент Великобритании № 1187952, кл. С 05 В 11/00, 15.04.70 (прототип).