Способ получения фосфорной кислоты Советский патент 1982 года по МПК C01B25/226 

Изобретение относится к области сернокислотной переработки природных фосфатов на экстракционную фосфорную кислоту, которая широко используется для производства минеральных удобрений. Известен способ получения фосфор-, ной кислоты с попутным извлечением в газовую фазу содержащегося в фосфатном сыр фтора путем термической обработки фосфорной кислоты или пульпы суль ата кальция парогазовой смесью 1,1 Недостаток этого способа - большой расход дефторирующего агента и невозможность получения продукционного фтора из-за значительного разбавления фтористых raSoB. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения экстракционной фосфорной кислоты путем смешения серной и оборотной фосфорной кислот, обработки фосфатного сырья, образовавшейся смесью КИСЛОТ, фильтрации пульпы и отмывки осадка. Способ noзвoляet выделить в газовую фазу фтора, содержащегося в фосфатном сырье L2J. Недостатком известного способа является интенсивное зарастание С 0,60,8 кг/м.ч) смесительной емкости ангидридом, возникающим при смешении в результате значительных пересыщений по сульфату кальция. Цель изобретения - повышение скорости фильтрации и увеличение срока службы аппаратуры за счет уменьшения инкрустирования смесительной емкости, а также повышение степени извлечения фтора и фосфатного сырья. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения фосфорной кислоты, включающему обработку фосфатного сырья смесью серной и оборотной фосфорной кислот, фильтрации пульпы и отмывки осадка, причем обработку ведут смесью, полученной добавлением к оборотной фосфорной кислоте сначала 5-10% от общег го количества, и после достижения полноты образования CaS04, оставшееся количество серной кислоты. Целесообразно предварительно серну кислоту, взятую в количестве 90-95 смешивать с кремнефтористоводородной кислотой в массовом соотношении 1:0,01-0,005и Отличия способа состоят в том, что обработку ведут смесью, полученной добавлением к оборотной фосфорной кислоте сначала -5-10% от общего количества, и после достижения полноты образования CaSQt , оставшееся количество серной кислоты, а также предваритель ное смешение серной кислоты с кремне фтористоводородной кислотой в.массовом соотношении 1:0,01-0,005. Количество серной кислоты, направ ляемое на смешение с оборотной фосфорной кислотой на первой стадии обработки определяется характером изменения растворимости, скоростей фазовых превращений и пересыщения сульфатом кальция сернофосфорнокислотных растворов. При смешении оборотной фосфорной кислоты с серной, взятой в количестве менее 5%, концентрация SOT. в смеси недостаточна для осаждения сульфа та кальция и кристаллизация последн1е го в значительной мере происходит при введении оставшегося количества серной кислоты, т.е. имеет место зарастание на второй стадии смешения о .Увеличение количества серной кисЛоты свыше 10% нецелесообразно, так как степень выделения сульфата каль ция в твердую фазу практически не возрастает, а размеры кристаллов уменьшаются, что обуславливает повышенное зарастание смесительной емкости первой стадии. Минимальное количество кремнефтористоводородной кислоты (0,005 вес.ч на 1 вес.ч. серной кислоты), направляемой на смешение с оставшейся частью серной кислоты (90-95%), опре деляется необходимостью проведения процесса при температуре не ниже -100 С для наиболее полного выделения фтора в газовую, фазу. Увеличение количества кремнефтористрводороднрй кислоты выше 0,01 вес.ч. на 1 вес.ч. серной кислоты может привести к снижению качества отмывки осадка сульфата кальция ввиду введения непосред ственно в реакционную массу большого количества сбросного раствора. Процесс получения фосфорной кислоты осуществляется следующим обрааом. Оборотную фосфорную кислоту смешивают с серной кислотой (), взятой в количестве 5-10% от ее общего потока. Образовавшуюся суспензию сульфата кальция в фосфорной кислоте обрабатывают оставшимся количеством С 90-95%) серной кислоты, и используют для экстракции фосфорной кислоты из природных фосфатов. Экстракцию проводят при б5-105 0, содержании в «идкой фазе 25-50% 0,83% . Соотношение Ж:Т в реакционной суспензии 1,5-3:1. Время пребывания массы в экстракторе или каскаде реакторов 1-7 ч. После разлох ения фосфатного сырья и формирования осадка дигидрата или полугидрата сульфата каль.ция пульпу фильтруют осадок подвергают противоточной промывке на наливном фильтре, где отделяют продукционную ( PjjOj-) и оборотную фосфорную кислоты (l8-it5% ).. : Для повышения степени извлечения фтора из фосфатного сырья к 90-95% Н2.504 перед подачей на вторую стадию смешения добавляют раствор HijSiFg в количестве 0,005-0,01 вес.ч. Рб на 1 вес.ч..серной кислоты. Пример. ,5 кг оборотной фосфорной кислоты (27,7% Pi.0ij) смешивают при в течение 3 мин с ,9 кг ( 93%) серной кислоты / 5% Г от общего количества). К образовавшейся суспензии Добавляют оставшиеся 93,1 кг 93%-ной серной кислоты и выдерживают массу в течение 3 мин при . При этом в газовую фазу извлекают 1,7 кг фтористых соединений (в пересчете на фтор)). Смесь кислот направляют в реактор, куда вводят 100 кг апатитового концентрата. В реакторе происходит осаждение полугидрата сульфата кальция при в течение 2 ч, в газовую фазу удаляется 0,5 кг фтора. В результате улавливания фтористых Газов от реактора и смесителя получают 22,63 кг 12%-ной кремнефтористоводородной кислоты. Пульпу сульфата кальция в фосфорной кислоте фильтруют, осадок промывают 110 кг воды, в результате получают 105,1 кг про,-

АУКЦИОННОЙ фосфорной кислоты (Зб,0% P(.) и 175,0 кг влажного отбросного осадка.

Скорость зарастания смесительной емкости составляет 0,25 , по сравнению с 0,7-0,8 при осуществлении процесса по известному способу (смешение в одну стадию), т.е. в 3 раза .

П р и м е р 2. Осуществляют процесс аналогично примеру 1 с той разницей, что на первой стадии 2 1,5 кг оборотной фосфорной кислотыf(27,7%. Р205 смешивают с 9,8 кг ( ЭЗ серной кислоты (10 общего количества) при , затем вводят осадок ( и перемешивают в течение k мин при . При этом в газовую фазу извлекают 1,9-КГ фтористых соединений (в пересчете на фтор)

Далее смесь кислот направляют в реактор, куда вводят 100 кг апатутового концентрата. В реакторе происходит осаждение полугидрата сульфата кальция при в течение 2 ч, в газовую фазу удаляется еще о 0,45 кг фтора. В результате улавливания фтористых газов от реактора и смесителя получают 23,15 кг кремнефтористоеодородной кислоты. Пульпу сульфата кальция в фосфорной кислоте фильтруют, осадок промывают 110 кг воды, в результате получают 105,1 кг продукционной фосфорной кислоты (Зб% )и 175 кг влажного отбросного осадка.

Скорость зарастания смесительной емкости составляет 0,3 .

П р и м е р 3« 2i9 кг оборотной фосфорной кислоты (28% смешивают при в течение 3 мин с 6,9 к серной кислоты (7% от общего количества), оставшееся количество серной кислоты 91,1 кг сме-шивают с 15,2 кг сбросной кремнефтористоводородной кислоты (3%f , 1,3 РЙ. СаО) в течение 3 мин при 102С (отношение :H,|SIF . равно 1:0,005). Образовавшиеся смеси объединяют и выдерживают в течение 10 мин при температуре . В результате смешения всех указанных реагентов в газовую фазу извлекают 2,05 кг фтористых соединений (в перечете на фтор).

Далее смесь кислот направляют в реактор, куда вводят 1QO кг апатитевого концентрата, В реакторе происходит осаждение полугидрата сульфата кальция при в течение 2 ч, в газовую фазу удаляется еще 0,0 кг фтора. В результате улавливания фтористых тазов от реактора, и смесителя получают 21,3 кг кремнефтористоводородной кислоты. Пульпу-сульфата кальция в фосфорной кислоте фильтруют, осадок промывают 110 кг воды, в результате получают 99,5 кг продукционной фосфорной кислоты (30 0) и 175 кг влажного сбросного осадка. П р и м е р 4. Осуществляют процесс аналогично примеру 3, с той разницей, что 91,1 кг серной кислоты

(93) смешивают предварительно t 18,2 кг сбросной кремнефтористоводрродной кислоты (отношение Hg SOjtH Sf равно 1:0,01). На стадии смешения реагентов извлекают в газовую фазу

2,2 кг фтористых соединений..

Далее процесс осуществляют аналогично примеру 3 и получают 99,5 кг фосфорной кислоты (З8о ) 25,2 кг кремнефтористоБодородной кислоты

(12% ) и 175 кг отбросного влажного осадка. Скорость зарастания смесительной емкости составляет 0,23 кг/м%.,

Таким образом,предложенный способ позволяет снизить в три раза скорость инкрустирования смесительного оборудования и увеличить объем фтора до кг на 1 т/по сравнению с 2033 кг по известному.

Формула изобретения

1. Способ получения фосфорной кислоты путем обработки фосфатного сырья CMecbJo серной и оборотной фосфорной кислотами, фильтрации пульпы и отмывки осадка, о т л и мающийся тем, что, с целью повышения срока службы аппаратуры за счет снижения инкрустирования,а также повышения степени извлечения фтора,оборотную фосфорную кислоту смешивают сначала с 5-10% от общего количества подаваемой серной кислоты до образования суспензии, а затем вводят остальное количество кислоты.

2. Способ по П.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что предварительно серную кислоту в количестве 90-95% смешивают с кремнефтористоводород792Э5 7 8

ной кислотой в массовом соотношении 1. Авторское свидетельство СССР

1:0,01-0,005.V , кл. С 01 В 25/237, 1975.

Источники информации,2. Авторское свидетельство СССР

принятые во внимание при экспертизеIf 253782, кл. С 01 В 25/223, 1968.