Способ извлечения фосфора из шлама Советский патент 1981 года по МПК C01B25/01 

Изобретение относится к области производства фосфора и может быть использовано для переработки фосфорных шламов. Известен способ извлечения фосфора из фосфорсодержащих шламов экстра цией легким пиролизным маслом при . При этом соотношений фосфора к органическому растворителю составляет 1:15. а время процесса - 60 мин ClJ. Недостатком данного способа является использование легковоспламеняющегося пиролизного масла, высокая температура и длительность процесса Известен также способ извлечения фосфора экстракцией его галоидзамещенными органическими соединениями, заключающийся в том, что фосфор, загрязненный механическими и органическими примесями, интенсивно перемешивают с галоидорганическим соединением при температуре выше температуры плавления фосфора, с последующим расслоением смеси на три фазы: верхняя - водная с механическими примесями, средняя - галоидорганическая фаза и нижняя - счищенный фосфор 2 . Недостатком этого способа является низкая степень извлечения фосфора: 29-32% из шламов, содержащих 3,0-4,0% фосфора. Цель изобретения - повышение степени извлечения фосфора. Поставленная цель достигается тем, что фосфорсодержащий шлам обрабатывают смесью хлорорганического соединения и перекиси нодорода при температуре ЗО-бО С и соотпстиении хлорорганическое соединение: перекись водорода и фосфор, равном 8-10 : 0,02-0,05:1. Степень извлечения фосфора составля--2т 80-85%. Необходимо отметить, что предварительная обработка шлама перекисью водорода с последующим введением хлорорганического соединения приводит к значительному снижению степени извлечения фосфора, несмотря на то, что перекчсь водорода вводится в незначительном количестве. Выбор оптимальных параметров проведения процесса. Оптимальным температурным режимом ведения процесса извлечения фосфора япляется t 50бО С. Проведение обработки шлама при температуре менее 50°С не позволяет достичь необходимой степени изнлечения фосфора, кроме того, извлеченный фосфор загрязнен механическими примесями. При температуре выше происходит или вскипание реакционной смеси, или снижение степени извлечения фосфора. Трихлорэтилен или четыреххлористый углерод, используют пр.и весовом соотношении хлорорганическое соединение: Р, равном 8-10:1 что позволяет достичь высокой степени-извлечения фосфора: 80-85%. При весовом соотношении или ССРд : Р4 менее 8:1 степень извлечения фосфора снижается до 72-74%. Увеличение расхода хлорорганического соединения (весовое соотношение (или CCt) : Р более 10:1) не целесообразно, так как это не приводит к увеличению сте.пенй извлечения, фосфора.

Оптимальным соотношением является весовое соотношение (О,Ю20,05) : 1, так как при . : Р менее «0,02 и более 0,05 наблюдается резкое снижение степени извлечения фосфора (до 65%).

Для уменьшения загрязнения фосфора хлорорганическим соединением необходима промежуточная емкость для сбора фосфора, в: которую фосфор сливается после процесса разделения под слой воды и нагревается до температуры кипения азеотропной смеси хлорорганического соединения с водой. Исходя из этого, наиболее экономичными являются хлорорганические соединения, имеющие небольшую разность между температурой процесса выделения фосфора и температурой кипения азеотропной смеси. К таким хлорорганическим соединениям относится четыреххлористый углерод и Трихлорэтилен. Данные соединения хорошо отделяют фосфор от механических примесей, незначительно растворяются в воде и фосфоре и имеют температурную разность между процессом извлечения фосфора и кипением азеотропной смеси для СС.4б-16, а дл CHCf. CCE2 13-23 .

Пример 1. В реактор с мешалкой объемом, 50 см помещают 8,2 шлама, содержащего 37,3% фосфора, и термостатируют при 55с. Включают мешалку и в реактор подают рднвременно 0,5 сзм 28%-ной перекиси водорода и Трихлорэтилен или четы. реххлористнй углерод, нагретые до . Соотношение в вес.% Н2.О, : Р составляет 0,05:1. Перемешивание осуществляют в течение 10 мин. Затем перемешивание прекращают и через 15 мин происходит расслаивание реакционной смеси. На дне реактора собирается чистый фосфор. Данные о влиянии количества трихлорэтилена или четыреххлористого углерода на степень извлечения фосфора представлены в табл.1.

Из таблицы видно, что за оптимальое соотношение хлорорганическое оединение : фосфор можно принять оотношение (8-10):1, так как при том достигается достаточно высокая тепень извлечения фосфора :(80-85%).

Пример 2. В реактор с мешал- ой объемом 50 см помещают 38 г ишаа, содержадего 3% фосфора, и термотатируют при 55°С. Включают мешалку одновременно с перекисью водорода одают 11,4 г четыреххлорИстого угле рода (весовое соотношение С С 10:1) . Перемешивание ведут в течение 10 мин после чего перемешивание прекращают и по истечении 15 мин за счет расслаивания реакционной смеси на дне peaKtopa собирается чистый фосфор. Зависимость степени извлечения фосфора четыреххлористым углеродом и перекисью водорода от весового соотношения перекись водорода : фосфор (Н2.О2 : Р) представлена в .2.

Из данных таблицы можно делать зывод, что при весовом соотношении

%% 4- (0,0-2-0,05) :1 достигается наибольшая степень извлечения фосфора (81-83%).

П р и м .е р 3, Условия опыта те же, что в примере 1.. ИзвлеЧ ение фосфора ведут смесью перекиси водорода и трихлорэтилена, взятого при . весовом соотношении 4- 9:1. Зависимость степени йзвлёчения фосфора от соотйсяиения перекись водорода : фосфор представлена в табл .,3.

На основании таблицы, можно делать вывод, что оптимальньлл весовым соотношением Н2О.2 : Рд является соотношение, равное 0,02-0,05.

Зависимость степени извлечения фосфора от температуры представлен на в табл.4..

Содержание фосфора в шламе 37,3%;. соотношение . хлорорганического соеди9:0,05:1.

zOz

нения:

Из данных таблицы можно сделать вывод., что обработку шлама необходимо проводить при 50.-60С, так как при этом достигается достаточно высокая степень извлечения фосфора.

Пример 4. В термостатированный .реактор объемом 50 см загружают 8,1 г шлама, содержащего 37,3% (фосфора и термостатируют дтри . Туда же приливают О,3 см 28%-ной перекиси водорода.

. Через 5 мин, добавляют в реактор 27,0 г трихлорэтилена нагретого до 55С. При перемешивании процесс ведут 10 мин. Соотношение .i: : Р4 : H2Oj 9:1:0,03. Выделяют 1,;5 г фосфора. Степень извлечения фосфора составляет 50%. : Сравнительные данные по степени извлечения фосфора из шлама известным способом и предложенным отражены в .табл. 5.

Данные таблицы позволяют сделать елk3дующие выводы:

1.Обработка шлама перекисью во1дорода без использования хлорорганического соединения не оказывает никакого влияния на степень извлечения фосфора.

2.Степень извлечения фосфора при обработке шлама только трихлорэтиленом или четыреххлористым углеродом не прейышает 32%.

3. Обработка шлама смесью перекиси водорода и трихлорэтилена или четырех хлористого углерода позволяет достичь 80-85% степени извлечения фосфора.

Предлагаемый способ по сравнению с известным позволит повысить степень извлечения фосфора в 2,5 раза.

Таблица 1

Степен извлечения Рд при обработке шлама смесью СНС I « CC|/i +

Степень Извлечения Рд при обработке шлама смесью СС t + Hi02

.Температура,С

Степень извлечения Рд смесью CHCt-CClg +

Степень извлечения Рд смесью СС14 + «2°

72,7 80,5 84,8 85,-2 85,2 85,1

74,2 79,0 82,4 83,3 83,3 83,4.;

Таблицу 2

ТаблицаЗ

Таблица 4

I 40 I 50 1 60 1

70

64,2 84,8 81,2

77,8

71,4 82,4 79,1

Вскипание смеси

Извлечение Р при об- J Р4 работке шлама пере- (0,02--0,05 :1) кисью водорода

Формула, изобретения 1. Способ извлечения фосфора из шлама, включакяций обработку его хлорЬрганическим реагентом при температуре БО-бО С, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения, хлороргднический реагент берут в смеси с перекисью водорода.

55

киси водорода и фосфора берут равным 8-1О10,02-0,05:1.

Источники информации, принятые во внимание ПРИ экспертизе

2.Патент США W 2123554, кл. 23-223, 1938.