Способ получения фосфорной кислоты Советский патент 1981 года по МПК C01B25/22 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

1

Изобретение относится к получению фосфорной кислоты из фосфатсодержащих руд, которую используют для производства минеральных удобрений.

Известны способы. получения фосфорной кислоты из обогаш,енных фосфатсодержаи их руд, основанные на разложении фосфатов серной кислотой и выделении сульфата кальция в присутствии раствора разбавления. В существующих схемах сернокислотной переработки фосфатов, разложение проводят в присутствии некоторого количества циркулирующей продукционной фосфорной кислоты и возвращаемых в процесс промывных растворов.

В результате образуется сульфат кальция, который может быть выделен в форме дигидрата, полугидрата или безводного сульфата кальция и продукционная фосфорная кислота.

Общими стадиями общеизвестных способов являются стадий разложения фосфатного сырья крепкой серной кислотой (50-98 -ной) в смеси с оборотной разбавленной фосфорной (раствором разбавления),.при температуре реакционной массы 70-120°С; выделения сульфата кальция; разделения получаемой пульпы и отмывки фосфорной кислоты от осадка 1.

Однако известные способы эффективны лищь применительно к богатым концентратам (28-41% PI Os), свободным от примесей окислов железа и алюминия, а для бедных по фосфату (20% PjOj и ниже), включающих железо- и алюминийсодержащие минералы, они не пригодны, вследствие больщого расхода серной кислоты, затрачиваемой на вскрытие примесей (до 3-4 кратных количеств сверх стехиометрических), трудностей, связанных с удалением больщих плохо фильтруемых объемов шламов (скорость фильтрации падает из-за гелеобразования), загрязнения примесями целевого продукта. Все это приводит к резкому повышению себестоимости и снижению эффективности процесса.

Известен также способ получения фосформой кислоты путем разложения фосфорита слабой серной кислотой концентрацией 7-10% при 50°Си отношении твердой и жидкой фаз в пульпе 1:30 2. Недостатками этого способа является неизбирательность процесса разложения - серная кислота при концетрации 7-10Т% и температуре 50°С разлагает кроме фосфата кальция и другие минералы, составляющую руду, в особенности железо- и алюминийсодержац1,ие. В результате продукционный раствор содержит большие количества соединений железа, алюминия (более 16%), значительно ухудшающие качество фосфорной кислоты. Поэтому становится необходимым удалять указанные примеси дополнительными трудоемкими, а порой и сложными операциями фракционного осаждения, ионного обмена, экстракцией. Коэффициент селективности (условный коэффициент, который равен отношению процента извлечения к сумме процентов извлечения «вредных примесей - FestO, и т. д.) равен 4,0. Цель изобретения - снижение содержания примесей в продукте. Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения фосфорной кислоты из бедных ожёлезненных, фосфоритов, заключающимся в разложении фосфоритов серной кислотой концентрации 2-4% при отношении твердого к жидкому в разлагающейся пульпе 1:10-1:25 и температуре 10-35°с. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что разбавленная серная кислота значительно быстрее разлагает бедные ожелезненные фосфориты, так как они имеют тонкодисперсную структуру и соответственно большую активную поверхность. Причем разбавленная серная кислота, пассивируя поверхность сопутствующих фосфату минеральных веществ, влияет на скорость растворения основного вещества (Р,О#), зависящую от активности ионов водорода в растворе, времени контакта фаз, температуры и скорости диффузии образующихся соединений. Ускорению реакции разложения способствует также присутствие в фосфоритах карбонатных соединений, которые при взаимодействии с кислотами разлагаются, образуя СО/Э. Это приводит к разрушению плотной корки фосфогипса на частицах фосфорита и дезинтеграции отдельных зерен фосфорита, что улучшает условия диффузии продуктов растворния из зоны реакции в раствор. В целом, ведение процесса в указанных условиях приводит к резкому повышению селективности. Селективность процесса разложения зависит от совокупности трех параметров, определяющих оптимальные условия выщелачивания. Рассматривая в отдельности каждый из параметров, можно сделать вывод о степени влияния каждого из них на процесс разложения., Степень извлечения компонентов в зависимости от концентрации серной кислоты при постоянных температуре и соотношении фаз (t 20°С; Т:Ж 1;10) отражена в табл. 1. Из данных табл. 1 следует, что полнота извлечения полезного компонента (PzOf) достигается при концентрации кислоты, равной 2,0% и дальнейшее увеличение концентрации ведет к понижению извлечения разложению «вредных примесей (железа, алюминия), при этом увеличивается расход ценного растворителя и снижается селективность процесса. Влияние температуры на степень извлечения компонентов при постоянном зьзчении концентрации серной кислоты и соот-, ношения фаз (С 2%, Т:Ж 1ЛО) отражено в табл. 2. Из табл. 2 видно, что полнота извлечения PJ.OS достигается при t 10-35°С, а дальнейшее увеличение температуры приводит к повышенному растворению «вредных примесей железа и алюминия что сказывается на качестве целевого продукта и увеличении энергозатрат. Зависимость степени извлечения веществ из руды от соотношения фаз, при постоянных концентрации кислоты и температуре (С 2%, t 20°С) отражена в табл. 3. При увеличении соотношения фаз только частично извлекается PiQf, а при значительном уменьшении Т:Ж кислота расходуется на растворение примесей железа и алюминия, при это.м уменьшается селективность процесса и увеличивается расход кислоты. Во всех опытах, результаты которых представленых в табл .1-3, используются руды, содержащие, вес. 6,0-15,0; AUOs 2,0-10 и fetPi 5-13,0. Навеска руды составляет 25, г, время выщелачивания - 30 мин, крупность руды - 1 мм. Оптимизация процесса выщелачивания оценивается по показателю селективности. Предлагаемый способ позволяет снизить содержание примесей в кислоте более чем в 4 раза при коэффициенте селективности равном 18,6. Пример. 100 г руды Верхнекамского месторождения помещают в реактор емкостью 2 л,. приливают 1000 мл 2%-ной (Т:Ж 1:1(0), перемешивают в течение 30 мин и фильтруют. Фильтрат и осадок замеряют и анализируют. Затем фильтрат аммонизируют. Извлечение в раствор, %: 98,6; 2,71 и А1 О 2,61. Коэффициент селективности - 18,6. Проведение процесса при других параметрах дает аналогичные результаты Гтабл. 1-3). -

Таблица 1

у 833485g

Формула изобретениялягающей пульпе 1:10 - 1:25 и температуре

Способ получения фосфорной кислоты10-35°С.

из бедных ожелезненных фосфоритов путемИсточники информации,

разложения их серной кислотой, отличаю-принятые во внимание при экспертизе

щийся тем, что, с целью снижения содер-i. Позин М. Е. Технология минеральных

жания примесей в продукте разложение ве-s солей. Л., «Химия, 1974, с. 904-932.

дут серной кислотой концентрации . «Журнал неорганической химии, 1,

при отношении твердого к жидкому в раз-1956, № 7, с. 1519 (прототип).

1.