Способ получения фосфорной кислоты Советский патент 1980 года по МПК C01B25/12 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

1

Изобретение относится к способу переработки фосфорного шлама на фосфорную кислоту и фосфорное удобрение,

Известен способ переработки фосфорного шлама путем его сжигания во вращающихся барабанах в большом избытке воздуха (о; 2-3 и выше) при 500-600с.. Газообразные продукты сжигания ишама, содержащие фосфорный ангидрид (Р ) , направляют в башню.гидратации,, где их охлаждают и гидратируют О д водой, а образующийся при этом туман фосфорной кислоты извлекают из .отходящих газов в электрофильтре. Шлак, образующийся после выгорания фосфора из шла-ма, содержит до 25% Р1-О,д 1J .

Однаков этом шлаке присутствуют соединения фосфора низших степеней окисления,что делает шлак не пригодным к использованию в качестве удобрения или кормовой добавки. Полученный шлак идет в отвал, приводя к непроизводительным безвозвратным потерям фосфора и загрязнению окружающей среды. Наличие в шлаке недоокисленных форм и элементарного фосфора является следствием низкой;, интенсивности .процессов тепло-массообмена

при поверхностном сжигании шлама на стенках вращающегося барабана, низкой температуры процесса и недостаточной поверхности реагирования. Кроме того, в данном способе затруднена организация непрерывного процесса.

Известен также способ переработки фосфорного шлама, предварительно

10 измельченного до тонины не выше 1,5 мм, путем его сжигания при 15001800°С с последующей гидратацией образующегося ,, с получением фосфорной кислоты и выводом обедненно 5 го по фосфору расплавленного шлака при 1250-1400°С 2.

Однако данный способ позволяет уменьшить потери фосфора путем снижения содержани.я Р O,Q в шлаке до

20 3-5% только при сжигании фосфорного шлама в отсутствие воды. Реализация способа ограничивается на практике тем, что для исключения присутствия воды требуется проведение тру25доемких и энергоемких операций обезвоживания шлама, например, методом центрифугирования. Кроме того, полученные шлаки невозможно использовать в качестве удобрений, ввиду низко30го содержания в них Р O,Q.

Целью изобретения является использование шлаков в качестве удобрения за счет повышения в них содержания Р 0,д в усвояемой форме.

Указанная цель достигается тем, что сжигание шлама ведут по вышеописанному способу в присутствии воды и/или водяных паров, подаваемых в количестве 1-40% от массы шлама при удельной поверхности расплавленного шлака от 6 до 12 м (т шлама/ч) с последующей закалкой расплавленного шлака со скоростью град/сек.

Воду подают преимущественно в составе коттрельного молока -электрофильтров фосфорных печей или в составе обводненного фосфорного шлама, содержащего не менее 1% воды.

При подаче на сжигание фосфорный шлам измельчают- путем распыливания сжатым воздухом или паром до тонины 0,1-1,5 мм обеспечивающей, с одной стороны, достаточную сепарацию капель расплавленного илака из газовзвеси и, с другой стороны, необходимую полноту окисления фосфора.

Ведение процесса при удельной поверхности менее 6 м (т шлама/ч), а также подача вОды и/или водяного пара в количестве менее 1% (при разумных габаритах реактора) не обеспечивают получения удобрения с содержанием 40% и более . Подача воды и/или водяного пара в количестве более 40% не обеспечивает необходимой температуры вывода расплавленного шлака, а ведение процесса при удельной поверхности более 12 (т шлама/ч) , кроме того, приводит к получению удобрения с содержанием О,о более 65%, гигроскопичного и склонного к слеживанию.

Закалка расплавленного шлака со скоростью -не ниже -и град/се о-беспечивает практически полную фиксацию Р в . форме, усвояемой растениями и животными. Закалка с-блее высокой скоростью нецелесообразна, так как она не приводит к дальнейшему улучшению фиксации ® усвояемой форме и является технически трудноосущес-твимой.

Изобретение позволяет осуществит безотходную переработку фосфорного шлама, исключающую загрязнение окружающей среды твердыми отходами, а также сэконом-ить до 500 нм природного газа, необходимого для получения 1 т аналогичного продукта извесными термическими методами (получение кормовых обесфторенных фосфатов плавленных удобрений и полифосфата кальция),

П р .и м е р 1. Перемешанный фосфорный шлам в количестве 3850 кг/ч, - содержащий, %: Р 65, воды 25 и минеральных примесей 10, распыливают

сжатым воздухом (600 ) в двух форсунках и в диспергированном виде вводят в водоохлаждаемую циклонную камеру, соединенную с копильником расплава. Одновременно через тангенциальные сопла в циклон подают воздух в количестве 14400 HN /ч. Коэффициент избытка воздуха о 1,4 (с учетом воздуха на распыливание). Суммарная поверхность пленки (37,5м)

Q и ванны (2,5 м) расплава составляет 40 м, что соответствует , /(т шлама/ч). Средняя температура газообразных продуктов в циклоне 1650с, в копильнике расплава . Средняя температура расплава в циклоне , копильнике расплава 1270 С. Из копильника выводят кг/ч расплава фосфатного материала, который закаливают водой со скоростью V10 -10 град/сек.

0 Полученное после закалки фосфорное удобрение представляет собой стекловидные частицы зеленоватого цвета. Общее содержание РИ в продукте 62%, в том числе цитратно-раст5 воримой формы 60,8%. Газообразные продукты сжигания шлама направляют из копильника по охлаждаемому газоходу в башню гидратации и далее в злектрофильтр. В результате переQ работки газов, содержащих Р в башне и электрофильтре получают -v 9725 кг/ч 75%-ной фосфорной кислоты.

Пример 2. Фосфорный шлам

- в количестве 3300 кг/ч, содержащий 76% Р, , 16% воды и 8% минеральных примесей смешивают с 500 кг/ч коттрельного молока плотностью 1,1 r/CNr, содержащего 14,8% коттрельной пыли и 85,2% воды. Полученную смесь пе0 рерабывают, как это описано в предыдущем примере, и получают -v 800кг/ч фосфорного удобрения, содержащего 64% РиОто (62,8% Р в усвояемой форме) и v 9720 кг/ч 75%-ой фосфорной кислоты.

Пример 3. 5500 кг/ч фосфорного шлама, содержащего 40% Р, 40% воды и 20% минеральных примеQ сей перерабатывают в фосфорную кислоту и удобрение, сжигая распыленный шлам в прямоточном канале, соединенном с вихревым сепаратором расплава. Расход сжатого воздуха

.f на распыливание 850 . Расход воздуха на горение 9560. . Коэффициент избытка окислителя oi 1,1. Сум1ларная повехность пленки и ванны расплава 33 М, что соответствует удельной поверхности расплавленного шлака в пленке и ванне расплава 6 (т шлама/ч). Температур, газов в прямоточном -канале , в сепараторе wl350 C. Температура расплава в прямоточном канале vl450,

5 в сепараторе 1200 Скорость закалки расплавленного шлака о- Ю 10 град/сек. В результате переработки получают 2780 кг/ч фосфорного удобрения, содержащего 41,2% ,„ . (в том числе 40,6% Р, в усвояемой форме) и 8175 кг/ч 75%-ной фосфорной кислоты.

Пример 4. Для повышения содержания Рд-но фосфорном удобрении, получаемом при переработке указанного в примере 3 шлама, необходимо увеличить суммарную удельную поверхность расплавленного шлака в пленке и ванне расплава, одновременно заменив воздух, подаваемый на горение, эквивалентным количеством кислорода для поддержания температуры- в сепараторе. При удельной поверхности 12 (т шлама/ч) и указанных выше расходах шлама, сжатого воздуха и oi 1,1 может быть получено л- 4420 кг/ч удобрения, содержащего 62,7% (в том числе 61,8% О,о в усвояемой форме) и -v. 5180 кг/ч 7Ь%-ой фосфорной кислоты.

Пример 5. 3200 кг/ч фосфорного шлама, содержащего 77,8% Р , 21,2% минеральных примесей и 1% воды, перерабатывают ь циклоне с копильником расплава при суммарной удельной поверхности расплавленного шлака в пленке и ванне расплава 12 м /(т шлама/ч) . Расход сжатого воздуха 600 . Расход воздуха на горение 15460 . Коэффициент избытка окислителя о 1,5. Температура газов в циклоне 1800с, в копильнике IGOO C, температура расплава э циклоне ISOO-c, в копильникв . После закалки расплавленного шлака водой со скоростью 10 град/сек получают - 1190 кг/ч фосфорного удобрения,, содержащего 57,4% (56,6% усвояемой форме) и 9540 кг/ч 75%-ой фосфорной кислоты.

Формула изобретения

ш

Способ получения фосфорной кислоты, включающий сжигание измельченного фосфорного шлама при 1500-1800с в среде кислородосодержащего газа 5 при коэффициенте избытка кислорода 1,1-1,5, вывод расплавленного шлака при 1200-1400с и гидратацию полученного фосфорного ангидрида, отличающийся тем, что, с целью

0 использования шлаков в качестве удобрения за счет повышения содержания в усвояемой форме, сжигание шлама ведут в присутствии воды и/или водяных паров, подаваемых в количестве 1-40% от массы шлама при удель5ной поверхности расплавленного шлака от 6 до 12 (т шпама/ч) , с последующей закалкой расплавленного шлака со скоростью град/сек.

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

1.Постников Н.Н. Термическая фосфорная кислота, М., Химия, 1970,

с. 162.

2.Авторское свидетельство СССР

5

№ 409957, кл. С 01 В 25/12, 05.01.74.