Способ получения фосфорной кислоты и дигидрата сульфата кальция Советский патент 1981 года по МПК C01B25/229 C01F11/46 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ И ДИГИДРАТА СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ

1

Изобретение относится к способам получения фосфорной кислоты и дигидрата сульфата кальция перекристаллизацией образующегося полугидрата, который может быть использован в сельском хозяйстве, цементной промышленности и для получения вяжущих.

Известен способ получения фосфорной кислоты путем разложения фосфатного сырья серной и оборотной фосфорной кислотами с введением фторсодержащих добавок, с последующей кристаллизацией полугидрата сульфата , его фильтрацией и промывкой. В качестве фторсодержащих добавок берут фтористый водород, фториды натрия, аммония и алюминия, при этом мольное отношение F/A& составляет (3-13):1. Получают крупные, хорошо фильтрующиеся кристаллы сульфата кальция, степень разложения, отмывки и выхода составляет 98,5, 99,5 и 98% соответственно 1.

Недостатками этого способа являются недостаточно высокая степень разложения фосфатного сырья и повышенный расход соединений фтора.

Известент способ получения фосфорной кислоты и дигидрата сульфата кальция путем разложения фосфатного

СЕаГрья серной и оборотной фосфорной кислотами, кристаллизацией полугидрата сульфата кальция, его отделения с последующей перекристаллизацией в дигидрат в присутствии добавок, фильтрации и промывки. В качестве добавок берут соединения бора, алюминия, кремния и железа в количестве 0,013% от веса фосфатного сырья. Полуtoчают фосфорную кислоту (42% ) и дигидрат сульфата кальция, содержащий 0,15-0,18% F. Время перекристаллизации 8 ч 2 .

Недостатками известного способа

15 являются относительно высокое остаточное содержание фтора в твердом продукте и длительность перекристаллизации.

Цель изобретения - снижение содер20жания фтора в дигидрате сульфата кальция, сокращение времени перекристаллизации .

Поставленная цель достигается способом получения фосфорной кислоты и

25 дигидрата сульфата кальция, заключающимся в разложении фосфатного сырья серной и оборотной фосфорной кислот 1ми в присутствии фторсодержащих добавок и пульпы дигидрата суль30фата кальция, в кристаллизации полугидрата сульфата кальция, отделение его от фосфорной кислоты, перекристаллизации полугидрата в дигидрат в присутствии соединений алюминия и пульпы дигидрата сульфата кальция, его фильтрацией и промывкой раствором, содержащим соединения алюминия и направлении промывных вод, получе ных после промывки дигидрата на перекристаллизацию, причем количество вводимой на обеих операциях пульпы дигидрата сульфата кальция составляет 1-5% от веса сырья, количество фторсодержащих добавок и соединений алюминия составляет 5-6 и 1-2,5 кг на т сырья, соответственно. При этом в процессе разложения сырья, кристаллизации полугидрата сульфата кальция и его перекристаллизации поддерживают ионное отношение фтора к алюминию в жидкой части пульпы, равное (1-3):1. Отличиями изобретения являются ежим разложения сырья и перекриста лизации полугидрата сульфата кальци в дигидрат, расходы добавок, ионное отношение вжидкой части пульпы, промывка дигидрата сульфата кашьция раствором, содержащим соединения алюминия. Указанные отличия позволяют снизить содержание фтора в дигидрате сульфата кальция от 0,10-0,114%, сократить время перекристаллизации до 3-х ч, повысить коэффициент разложения сырья до 99,6%. Кроме того позволяет улучшить промывку фильтр ткани, что выражается в уменьшении на 10-20% ее сопротивления при - фильтрации. При расходе пульпы дигидрата сул фата кальция менее 1% увеличится вр мя перекристаллизации, при расходе более 5% уменьшится размер кристал лов сульфата кальция, что ухудшает фильтрацию. Расходы добавок и ионное отноше ние обуславливают образование в жи кой части пульпы положительно заря женных фторалюминиевых комплексов, способствующих расширению области кристаллизации дигидрата сульфата кальция и понижению стабильности п воначально кристаллизующего полугид рата. При меньшем и большем расходах добавок ухудшается фильтруемость сульфата кальция. i В качестве фторсодержащих добав фтористый водород, фтор-бифт рид аммония, т.е. соединения, полу чаемые из отходящих фторгазов при производстве фосфорной кислоты. В качестве соединений алюминия берут хорошо растворимые в воде вещества в частности сернокислый алюминий. Пример 1. Апатитовый конце рат разлагают серной и оборотной фосфорной кислотами при 95 С в теч ние 1-1,5 ч. В реактор вводят 6 кг фтора на 1 т сырья в виде фторидбифторид аммония и 1% от веса сырья пульпы дигидрата сульфата кальция. В жидкой части пульпы ионное отношение равно 3. Образующуюся полугидратную пульпу фильтруют и получают продукт - фосфорную кислоту, содержащую, %: 45; ДБ 0,3 и 1,82% F. с6-полугидрат сульфата кальция 6,7% ч 0,4% F в пересчете на сухое и имеет удельную поверхность 800 Краэл 97,5%. Полугидрат сульфата кальция перекристаллизовывают в дигидрат при 50°С в растворе, содержащем, мае. %: 25;H2 SO4 5; At 0,4 и F 1,0. Вводят также 1% от веса сырья пульпы дигидрата сульфата кальция. Алюминий вводят с промывными водами с операций промывки фильтрткани и дигидрата в количестве 2,5 кг алюминия на 1 т сырья. Ионное отношение F/AK в жидкой части пульпы составляет 1,1. В процессе перекристаллизации поддерживают Ж:Т 7:1. Перекристаллизацию заканчивают через 3 ч. Большую часть пульпы фильтруют и про.мнвают. Получают дигидрат сульфата кальция, содержащий, 0,014 мас.% F; НО ОКРИСТ. 20,3, и имеющий удельную поверхность 2000 , Кразл.возрастает до 99,5%. П р И м е р 2. Апатитовый концентрат разлагают серной и оборотной фосфорной кислотами при 105°С. В реактор вводят 5 кг фтора на 1 т сырья в виде фторид-бифторид еи лмония и 5% от веса сырья пульпы дигидрата сульфата кальция из перекристаллизатора. В жидкой части пульпы i ионное отношение составляет 1. Образующуюся полугидратную пульпу фильтруют и получают фосфорную кислоту, содержащую, мол. %: 1 45; АЕ 0,7; F 1,7, и oL -полугидрат, который содержит 6,6% H/J OKPMC- и 0,4% F и имеет удельную поверхность, равную 900 см /г; KpgjA. 97%. Отфильтрованный полугидрат перекристаллизовывают в дигидрат сульфата кальция в следующих условиях; температура , 7:1, время 3 ч. Состав раствора для перекристализации, мае, %: 25; Нг|304 5; АЕ 0,4; F 1,0. Алюминий в количестве 1 кг/т сырья поступает с промывным раствором с операций промывки фильтр-ткани и ди.гидрата.В процессе перекристаллизации вводят также 5% от веса сырья пульпы дигидрата сульфата кальция. в жидкой части пульпы ионное отношение 1,1. Дигидратную пульпу фильтруют и осадок противоточно промывают раствором, содержащим алюминий. Часть пу;;ьпы поступает в реактор разложения сырья и в перёкристаллизатор. Полученный дигидрат содержит, 0,10 мае. % F; 19,1 мас.% НпОк,рисг имеет удельную поверхнос 1800 . Фильтрат используют в качестве раствора разбавления при разложении сырья, сырья возра тает до 99,4%. П р и м е р 3, Ведут разложение апатитового концентрата при . В реактор в процессе разложения и кристс1ллиэации полугидрата сульфата кальция вводят 5,7 кг фтора на 1 т сырья и 3% от веса сырья пульпы дигидрата сульфата кальция со стадии перекристаллизации. В жидкой части пульпы ионное отношение составляет 2. Полугидратную пульпу фильтруют и получают фосфорную кислоту (40% ; 0,4% АИ и 1,97 F) и i-полугидрат (6,6% (и 0,4% F) с удельной поверхностью 1000 см /г; 97,2%. Полугидрат перекристаллизовывают в дигидра сульфата кгшьция при соедующих усло виях: температура 55°С; Ж:Т 7 время 3 ч, Состав раствора для пере кристаллизации, мае. %: РаО5 20; 6; АК 0,3; F 1,0. Алюминий в количестве i кг/т сырья вводят для промывки фильТр-ткани, после чего этим раствором противоточно отмывают дигидрат, а затем направляют на перекристаллизацию. В перекристаллизатор вводят такж 3% от веса сырья дигидратную пульпу В жидкой фазе пульпы ионное отношение составляет 1,42. В результате фильтрации и промывки полу чают раствор разбавления, который направляют на разложение сырья, и дигидрат сульфата кальция (0,11% Р и 19,9% Н Оцриот) имеющий удельную поверхность 1900 . К , возрастает до 99,6%. Изобретение позволяет повысить коэффициент использования фосфатног сырья на 2,5%, уменьшить потери фто ра с осадком дигидрата сульфата кал ция в 1,5-3 раза и ликвидировать от валы фосфогипса так как он может быть использован в сельском хозяйст ве, цементной промышленности или производстве вяжущих. Формула изобретения 1.Способ получения фосфорной кислоты и дигидрата сульфата кальция- путем ра- ложения фосфатного сырья серной и оборотной фосфорной кислотами с введением фторсодержащих добавок, кристаллизации полугидрата сульфата кальция, отделения его от фосфорной кислоты, перекристаллизации полугидрата в дигидрат сульфата кальция в присутствии соединений алюминия с последующей его фильтрацией и промывкой, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания фтора в дигидрате сульфата кальция и сокращения времени перекристаллизации разложение сырья и перекристаллизацию полугидрата сульфата кальция ведут в присутствии пульпы дигидрата сульфата кашьция, подаваемой в количестве 1-5% от веса дырья, промывку дигидрата сульфата кальция ведут раствором, содержащим соединения алюминия, и промывные воды, полученные после промывки дигидрата, направляют на перекристаллизацию полугидрата. 2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что расход фторсодержащих добавок составляет 5-6 кг фтора на 1 т сырья. 3.Способ по п. 1, отличаю щ и и с я тем, что расход соединений алюминия составляет 1-2,5 кг алюминия на 1 т сырья. 4.Способ поп. 1, отличающийся тем, что разложение сырья, кристаллизацию полугидрата сульфата кальция и его перекристгшлизацию ведут при ионном отношении . фтора к алюминию в жидкой части пульпы, рав ном 1-3:1. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 579221, кл. С 01 В 25/22,27.05.74;. 2.Авторское свидетельство СССР 559893, кл. С 01 В 25/22, С 01 F 11/46, 04.11.74.