Способ получения очищенных фосфатов аммония Советский патент 1982 года по МПК C05B7/00 

Изобретение относится к способу получения очищенных фосфатов аммония, используемых в ка естве минеральных удобрений.. Известен способ получения очищенных фосфатов аммония, заключающийся в обработке экстракционной фосфорной кислоты солями или гидроокисями целочных металлов с выделением в осадок кремнефторидов щелочных металлов и последующей аммонизацией оч щенной кислоты, при котором возникают затруднения при отфильтровывании осадка, так как образуется мелкокристаллическая фаза, легко проходящая чере фильтр. Степень обесфторивания при использовании солей или гидроокисей щелочных металлов составляет лишь 60% 1 .. . Наиболее близок к предлагаемому по технической сушности и достигаемому оезультату способ получения очи щенных фосфатов, по которому экстрак ционную фосфорную кислоту обесфторивают путем обработки ее гидроокисью, карбонатом или хлоридом щелочного металла с отделением осадка кремнефторида; обесфторенную кислоту аммонизируют в две стадии: на первой до рН 6 и на второй под давлением 0-4,2 ати и температуре выше до рН ,0 Выделившийся гептааммонийтрифосфат сушат либо в атмосфере аммиака до получения диаммонийфосфата, либо воздухом с температурой 38-1ЭО С до получения моноаммонийфосфата. Продукт гранулируют 2 J. Недостатки способа состоят в большой потере готового продукта при аммонизации ЭФК за счет соосаждения с фосфатами металлов фосфата аммония (до )% в пересчете на ) сложности технологического процесса, связанной с наличием многократных стадий фильтрации и за.труднениями в отделении мелкодисперсных кристаллов кремнефторидов от раствора кислоты, и малой интенсивности процесса, тре- бующего больших затрат времени на получение и последующее разложение гептааммонийфосфата. При переработке магнийсодержащего сырья этот способ становится еще более трудоемким в связи с загустеванием фосфорной кислоты при ее обесфторивании. Цель изобретения - повышение выхо да продукта, упрощение и интенсификация процесса при обработке магнийсодержащего сырья. Поставленная цель достигается в спосс бе, включающем обесфторивание экстракционной фосфорной кислоты аммонизации аммиаком, сушку и грануляцию продукта экстракционную кислоту упаривают а две стадии, на первой из которых до S смешивают ее с оставшейся частью исходной кислоты нерастворимые соединения отделяют, добавляют нитрат аммония и активную двуокись кремния и yпapивaюt на второй стадии до 45-60%. Аммонизацию ведут непрерывным кон тактированием аммиака с поверхностью движущего слоя фосфорной киЬлоты с одновременной сушкой и грануляцией продукта. Целесообразно на первую стадию упаривания подавать 80-90% исходной фосфорной кислоты. С целью снижения вязкости кислоты при ее обесфторивании, нитрат аммони вводят в кислоту в мольном соотношении NH N03:MgO 0,2-1 ,0, а активную двуокись кремния - в количестве 100200% от стехиометрически необходимого. Упаривание на 1-ой стадии 80-90 исходной фосфорной кислоты до концен трации kO-kS смешение- ее с оставшейся частью исходной кислоты позволяет выкристаллизовать присутствующие примеси и осадить их в донную фазу. Упаривание кислоты на 1-ой стадии до концентрации ниже kO% нецелесообразно, так как после смешения с исходной кислотой концентрация ее снижается ниже 35 11.5, Р® зультате чего не достигается необходимая полнота выделения примесей. Упаривание до концентрации выше 45 нежелательно вследствие значительного повышения ее вязкости и сни жения скорости испарения воды. Введение кремнийсодержащего реагента после первой стадии упаривания в сочетании с высокой концентрацией кислоты позволяет снизить остаточное 9 34 содержание фтора до 0,2-0,65. Внесение кремнийсодержащего реагента на первой стадии нецелесообразно, так как значительная часть его была бы выделена с нелетучими примесями. Введение нитрата аммония обусловлено необходимостью снижения вязкости смеси. Введение в экстракционную фосфорную кислоту перед второй стадией упарки нитрата аммония в мольном соотношении МН4.МОз :Мд О меньше 0,2 малоэффективно, так как снижение вязкости незначительно, а больше 1,0 экономически нецелесообразно в связи с тем, что вязкость кислоты остается практически постоянной. При введении в экстракционную фосфорную кислоту перед второй стадией упарки активной двуокиси кремния в количестве менее 100 от стехиометрически необходимого для перевода фтора, присутствующего в виде иона в тетрафторид кремния, степень обесфторивания кислоты ниже 80%, а увеличение нормы свыше 200% не при водит к дальнейшему выделению фтора в газовую фазу. Упаривание кислоты на И-ой стадии до концентрации ниже k5% в позволяет снизить содержание фтора в очищенном фосфате аммония менее Р,65%. а упаривание до концентрации выше 60% приводит к получению фосфорной кислоты, загустевающей при охлаждении до . Прим ер 1. 100 кг экстракционной фосфорной кислоты, полученной из фосфоритов Каратау и содержащей. вес.%: PQ.05 22,3; F 1,6; SOj 2,86; СаОО,21; MgO 2,58; 0,87; Fe(0j 0,77; SiOi3 0,56 и взвесей 0,7, делят на две части. Одну из них в количестве 380,5 КГ подают на первую стадию упаривания, после чего получает 38 кг кислоты концентрацией 45% . Упаренную кислоту смешивают с оставшейся частью (119,5 кг) исходной кислоты. После смешения получают кг Q% по PijO кислоты. В процессе смешения кислот присутствующие примеси выпадают в осадок, для отделения которого фосфорная кислота поступает в отстойник. Шлам в количестве 50 кг направляют в экстрактор или подмешивают к основному потоку аммофосной пульпы, идущей на сушку и грануляцию, а осветленную часть (507,5 кг), содержащую 39,t подают в приемный сборник второй стадии концент5.Э рирования кислоты. В этот же сборник добавляют 8,0 кг кизельгура, содержащего 72,8% основного вещества ( от стехиометрической нормы) и 15 кг нитрата аммония (мольное соотношение -S 0.29), Раствор фосфорной лоты, содержащей 37, PjiO(535,5 кг) подают на вторую стадию упарки, гдг получают 387 кг кислоты концентрацией 51,8% PflOs- На 1-ой стадии концентриг рования ЭФК выделяется 5,34 кг фтора . а на второй - 6,3б кг. Суммарный выход фтора в газовую фазу составляет 11,7 кг. Фтор улавливают в системе абсорбции водой с получением 123 кг Hr SlFfe.V 387,0 кг упаренной кислоты, содержащей, кг: P( 200 или НзР04 276; sol 35,6; MgO 12,75; Са 0,6; F 1,55; Fe 4,65; Al 3,6; , 15; ,4; Na 0,35; К 0,15; 34 направляют в реактор на аммонизацию, где 46,8 кг аммиака подают на слой 1фосфорной кислоты тангенциально со скоростью 5 м/с. При этом температу/ра повышается до 150-200 С. После ам монизации пульпа поступает для распыливания в форсунку, расположенную в верхней части башни, где за счет тепла реакции нейтрализации происходит испарение 31, кг воды. При этом продукт высушивается .и за счет создания кипящего слоя (подачей воздуха снизу) гранулируется. В процессе аммонизации получено х39В кг очищенного фосфата аммония, содержащего 50,2% , % N-.,, 0,40% F и 0,9% . Пример 2. 1000 кг экстракционнои фосфорной кислоты аналогичного примеру 1 состава делят на 2 ч Одну из них в количестве 800 кг подают на первую стадию упаривания, после чего получают 397 кг кислоты концентрацией 45% Упаренную кислоту смешивают с оставшимися 200 к исходной кислоты и из полученной кислоты выделяют шлам в количестве 40 кг. К 557 кг осветленной ЭФК концентрацией 37,2% добавляют 11,56 кг кизельгура, содержащего 72,8% Si0(( от стехиометрической нормы) и 51,6 кг нитрата аммония (мольное соотношение 1,0). 618,56 кг раствора, содержащего 33,5%-Ра 5 направляют на II-ую стадию упаривания, где получают З6 461 кг кислоты .концентрацией kS PffPsНа 1-ой стадии концентрирования ЭФК в газовую фазу выделяется А,88 кг фтора, а на вторую 11-ой стадии кг. Общее количество фтора, выДелившегося в газовую фазу, составляет 10,85 кг. Фтор улавливается в системе абсорбции водой с получением 1U кг 12 HnSilg, 461 кг упаренной кислоты, содержащей, кг: НаРОд 286; ,5; Са 0,96; Мд 13,6; А1 3,86; Fe 0,27; SI /0,79Г 2,95; Na 0,35} К 0,15; 5.6 и ;- t S .-i. - 69,96, направляют на аммонизацию, где 42,2 кг аммиака подают на слой, фосфорной кислоты со скоростью 12 м/с. После аммонизации пульпа поступает для распыления в форсунку, расположенную в верхней части башни,где за счёт тепла реакции нейтрализации ЛРОИСХОДИТ испарение 55,92 кг воды. В процессе аммонизации получено 409 кг гранулированного фосфата аммония, содержащего 50,6% P«2.0s ; 10,72 N ; 0,7% F и 1,6% H(. Пример 3. 1000 кг экстракционнои фосфорной кислоты аналогичного примеру 1 состава делят на 2..Ч.. . Одну из них в 1«эличестве 900 кг подают на первую стадию -упаривания, после чего получают 467 кг кислоты концентрацией 43% P(. Упаренную кислоту смешивают со 100 кг исходной кислоты и из полученной 39,4%-ной кислоты выделяют шлам в количестве 65,0 кг. К 502 кг осветленной кис-, лоты концентрацией 41,7% Р(2 05 Ьобавляют 3,78 кг кизельгура, содержащего 72,8% SiОа(100% от стехиометрической нормы) и 10,32 кг нитраха аммония -MH4N J5 (мольное соотношение -л - уО,2). 518 кг раствора, содержащего 40,5% , направляют на 11-ую стадию концентрирования, где получают 351 кг 60%-ной по кислоты. На 1-ой стадии концентрирования ЭФК в газовую фазу выделяется 4„6 кг фтора, а на второй - 7,2 кг. Общее количество фтора, выделившегося в газовую фазу, составляет 11,8 кг. Фтор улавливается в системе абсорбции водой с получением 125 кг 12% Н nS I F(. 351 кг упаренной кислоты, содержащей, кг: 289, S04-18,85; .Са 0,30; Mg 11,6; Al F 0,07; SlOrj O,4; Na 0,4; КО 0,15; 10,32 направляют на аммонизацию, где 50 кг аммиака подают на слой фосфор7ной кислоты со: скоростью 20 м/с. Пос ле аммонизации пульпа поступает для распыления в форсунку, расположенную в верхней части башни, где за счет тепла реакции нейтрализации испаряет ся 15,б кг воды. В процессе аммонизации получено 380 кг очищенного гранулированного фосфата аммония, содержащего 581 РпО 11,03% N,; 0,18% F и 0,3% . Пример 4. 1000 кг экстракци онной фосфорной кислоты, полученной из фосфоритов Каратау, аналогичного примеру 1 состава делят на 2 ч. Одну из них в количестве 800 кг подают на первую стадию упаривания, после чего получают 5б2 кг кислоты концентрацией Упаренную кислоту смеши вают с оставшимися 200 кг исходной кислоты и из полученной 29,3%-ной кислоты выделяют шлам в количестве 30 кг. К 732 кг осветленной кислоты концентрацией 29,2% добавляют П,5б кг кизельгура, содержащего 72,8% SiO (200% от стехиометрического количества) и 25,8 кг ЫНдЫО /NH4N02 л cS Ыольное соотношение ---- 0,5/ кг раствора ЭФК, содержащего 28% РоОс, направляют на fl-ую стадию упаривания, где получают kiB кг кислоты концентрацией 50% ч. На i-ой стадии концентрирования ЭФК в газову фазу выделяется О,АО кг фтора, а на 11-ой - 12,tl кг. Общее количество фтора, выделившегося в газовую фазу составляет 12,81 кг. Фтор улавливает ся в системе абсорбции водой с получением 135 кг 12% . кг упа ренной кислоты, содержащей, кг; HgPQ 296; SO. 32,1; Mg ,k; Al ,13; Fe ,2,72; Na 0,15; К 0, 51 1, Са -.---.о,83; F 1,72; NH4N03 25,8и Н А5,22 направляют на аммонизацию, где 50,9 кг аммиака подают на -слой фосфорной кислоты со скоростью 15 м/с. После аммонизации пульпа поступает для распыления в форсунку, расположенную в верхней части башни,где за счет тепла реакции нейтрализации происходит испарение 38,32 кг водь|. В процессе аммонизации получено; «30 кг гранулированного фосфата аммония, содержащего 49,7% Р 1 05оБи4 10,8% 0,4% F и 1 ,6% . Пример 5. Для получения ЭФК используют рядовые руды месторождения Каратау, содержащие 23,0% и 4,0 MgOs 1000 кг экстракционной 38 фосфорной кислоты, содержащей, весД: 20,3; F 1,72; SiOQ.O,50;SOg3,l; 0,8; 1,2; CaO 0,40; Na,jO 0,35; 0,20; MgO 3,8 и взвесей 1,0, делят на две части. Одну из них в количестве 900 кг подают на первую стадию упаривания, после чего получают 06 кг кислоты концентрацией kS% Упаренную кислоту смешивают с оставшейся частью (100 кг) исходной кислоть. После смешения получают 506 кг kO,% по кислоты. В процессе смешения кислот присутствующие примеси выпадают в осадок. для отделения которого фосфорная кислота поступает в отстойник. Шлам в количестве 53,6 кг направляют в экстрактор или подмешивают к основному потоку аммофосной пульпы, идущей на сушку и грануляцию, а осветленную часть (kS2,k кг)) содержащую 40,9% , подают в приемный сборник второй стадии концентрирования кислоты. В этот же сборник добавляют 10 кг кизельгура, содержащего 78 кг основного вещества (150% от стехиометрической нормы) и 3,2 кг нитрата аммо, NH.NO. ния (мольное соотношение -±- 0,5)- Раствор фосфорной кислоты (496,6 кг), содержащий MgO 36,89%P,20j, подают на I 1-ую стадию упарки, где получают 366,39 кг фосфорной кислоты концентрацией 50% . На 1-ой стадии концентрирования ЭФК выделяется 2,2 кг, а на II-ой - 10,39 кг фтора . Суммарный выход фтора в газовую фазу составляет 12,59 кг. Фтор улавливается в системе абсорбции .водой с получением 132,5 кг 12% .6,39 кг упаренной кислоты, содержащей, кг: PrjOs 183,2 или 252,8; SOo, 20,28; F 2,01; Н,2.0 8,67; ,05; ,76; 9,32; CaO 1,32; 2,98; 0,65; MgO 3, ЫНдЫОз 3,2, направляют в реактор на аммонизацию, где подают 36,59 кг аммиака. После аммонизации в вертикальной 0ашне за счет тепла нейтрализации происходит испарение 6,66 кг воды. При этом продукт высушивается и за счет создания кипящего слоя (подачей воздуха снизу) гранулируется. В процессе аммонизации получено 396,32 кг аммония, содержащего 46, PaOs; 9,11% Мд„; 0,51% F; 0,51% 0,52% Si0(1, 5,11% SOo,; 1,70% AlaOj; 8,63% MgO; 8,62% МНдМО. При этом выход продукта ) составляет 90,2, а степень обёсфторивания ЭФК - 88,3U. Такое ведение процесса позволяет остичь 90-95% ного (в пересчете на ) выхода готового продукта, повысить до 80-95 степень его обесфторивания, упростить процесс за счет исключения многократных crapyiiJ фильтрации и аммонизации, а также снизить энергозатраты, интенсифицировать процессы обесфторивания и аммонизации. Кроме того, способ дает возможность использовать бедные магнийсодержа|цие руды и получать фосфаты аммония высокого качества. И, наконец, способ позволяет получить дополнительные продукты высокого качества (например Н„5|Р,). Формула изобретения 1. Способ получения очищенных фос фатов аммония, включающий обесфторивание экстракционной фосфорной кислоты, ее аммонизацию, сушку и грануляцию продукта, отличающий с я тем, что, с целью повышения выг хода продукта, упрощения и интенсифи кации процесса при обработке магнийсодержащего фосфатного сырья, а также повышения степени обесфторивания. 9 10 экстракционную кислоту предварительно упаривают в две стадии, на первой из которых кислоту упаривают до смешивают ее с оставшейся частью исходной кислоты И отделяют нерастворимые соединения, а перед второй упаривания добавляют нитрат аммония и активную двуокись кремния, аммонизацию ведут непрерывным контактированием аммиака с поверхностью движущегося слоя фосфорной кислоты с одновременной сушкой и грануляцией продукта. 2.Способ по П.1, отличающ и и с я тем, что на первую стадию упаривания подают 80-ЭО% исхо; ой . фосфорной кислоты. 3.Способ по пп.1 и 2, о т л ичающийся тем, что, с целью снижения вязкости кислоты при ее обесфторива1ячи, нитрат аммония вводят в кислоту в мольном соотношении NH4N05:MgO Q,2-l,0, а активную двуокись кремния - в количестве 100-200%. от стехиометрически необходимого, затем кислоту упаривают до 15-60 S Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 1219002, кл. С 1 А, 05.0.68. 2.Патент США If кл. 23-106, 07.01.68.