Способ получения фосфора Советский патент 1982 года по МПК C01B25/02 

(Б) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРА

Изобретение относится к способу получения фосфора восстановлением фосфатов и может быть использовано в фосфорной промышленности. Известен способ получения фосфора путем его возгонки из смеси, состоящей из предварительно обезвоженного фосфорного шлама и элемен тарного фосфора, взятых в соотношении 86:14 - 90:10. Содержание воды в обезвоженном шламе составляет мене 8. При возгонке пары воды и фосфора взаимодействуют, что приводит к его потеряй }. Недостатком спооба является необ ходимость обезвоживания фосфорного шлама. Известен способ получения фосфор включающий восстановление фосфатов газообразными углеводородными восст новителями в низкотемпературной пла ме, конденсацию фосфора из отходящи газов и вывод шлама, содержащего воДУ 2. Расход углеводородного восстановителя составляет 100-200% от стехиометрического, концентрация фосфора в отходящих газах 250-350 г/нм. Кроме того, отходящий газ содержит летучие окислы, образующиеся в результате побочных реакций восстановления фосфата и конденсирующиеся в интервале температур 700-1000с. Это вызывает повышенное шламообразование при конденсации фосфора и снижение его выхода на 30. Пылеунос составляет 5-8 г фосфора на 1 кг фосфата, а высокая температура отходящих газов приводит к снижению эффективности пылеочистки или дополнительным затратам на их охлаждение. Недостатком этого способа также является относительно невысокая концентрация фосфора в отходящих газах и повышенные потери фосфора. Цель изобретения - снижение потер фосфора и повышение его концентрации в отходящих газах. Поставленная цель достигается спо собом получения фосфора, заключающим ся в том, что при восстановлении фос фатов газообразным углеводородным восстановителем в отходящие газы перед конденсацией фосфора вводят фосфорный шлам при удельном соотношении 1илама к газам, равном 10 Ю кг/нм - град., и при мольном соотношении углеводородного восстанО7 виТеля к воде, содержащейся в шламе, равном (1-2):1. Предлагаемый способ позволяет пов сить выход фосфора на 1-10% и концен рацию его в отходящих газах до 3001390 г/нм Удельное отношение шлама к отходя щим газам зависит от температуры ( ), до которой охлаждаются газы в результате введения шлама, и переменного ;вещественного состава шлама, содержащего 10-90% фосфора, 30-50% твердых минеральных примесей и до 50% воды. Нижний предел соотношения определяется минимальным содержанием воды и твердых примесей в шламе. При отно шении шлама к газам менее 10 кг/нм град . температура отходящих газов повышается выше , при этом увеличивается количество шламов и снижается выход фосфора. Верхний предел определяется минимальным содержанием фосфора в шламе. При отношении шлама к газам более 10 кг/нмЗ-град.. температура отходящих газов снижается ниже 430 С, что вызывает преждевременную конденсацию фосфора,- приводящую к снижению выхода. Мольное соотношение углеводородного восстановителя к воде определяется количеством воды, содержащейся в шламе. При мольном отношении менее 1 остаточное содержание воды относительно высокое. Увеличение отношения более 2 нерационально, так как вся вода полностью восстановлена. В интервале мольных отношений (l-2V1 остаточная концентрация паров воды составляет 0,1-0,01 вес.%. Пример 1. В плазменный реактор, футерованный графитом, с внутренним диаметром камеры 150 мм подают фосфорит, содержащий, весД: 23,3; SiO 19,5; СаО 39,7 и газообразный восстановитель (природный газ) содержащий, вес.%: б2,7; 36; 0 1,3. Расход фосфорита 12,6 кг/ч. Расход природного газа 2,36 кг/ч. В поток отходящих газов со среднемассовой температурой 2870 К подают фосфорный шлам, содержащий, вес.: фосфор 90; вода 8; твердые примеси 2, в количестве 13,3 кг/ч (10 кг/нмград. газа). Температура отходящих газов понижается до 700 К, а концентрация фосфора возрастает с 250 г/нм до 1392 г/нм Концентрация воды в отходящих газах 0,1 г/нм . Мольное отношение С: HjO составляет 1:1. После пылеочистки отходящих газов и конденсации фосфора, извлеченного из фосфорного шлама, потери составляют 1,2% из них на-образование вторичных шламов 0,3%. Пример 2. В поток отходящих газов по примеру 1 подают фосфорный шлам, содержащий, вес.%: фосфор 67;; вода 23 и твердые примеси 10, в количестве 10,2 кг/ч (о, 71 град. газа). Общий расход природного газа кг/ч. Мольное отношение 1,:1. Температура отходящих газов за счет испарения воды и фосфора понижается до 700 К. Концент рация фосфора возрастает с 250 г/нм до 610 г/нм . Остаточное содержание воды - следы. Относительные потери фосфора, извлеченного из шламов, 3,3, из них на образование вторичных шламов 2.4%. , Пример 3. В поток отходящих газов по примеру 1 подают фосфорный . шлам, содержащий, вес.%: фосфор 35; вода 0,8 и твердые примеси 2,2, в количестве 8,6 кг/ч (0,65 10 кг/нм. град;. газа). Общий расход природного газа 5,8 кг/ч. Мольное отношение С:Н20 1,25:1- Температура газов понижается до 700 К. Концентрация фосфора возрастает с 250 до 300 г/нм . Остаточное содержание воды в отходящих газах 0,05 г/нм Относительные потери фосфора, извлеченного из шламов 9,В%, из них на образование вторичных шламов 9. Из примеров Следует, что потери товарного фосфора составляют 1-10 , в среднем З-. В известном способе

потери товарного фосфора только со шлемами достигают .

Переработка фосфата, шламов по предложенному способу позволяет вовлечь в переработку фосфорные шламы образующиеся при руднотермическом производстве фосфора. Кроме того, по сравнению с существующим способом восстановления фосфора в низкотемпературной плазме утилизируется тепло отходящих из плазменного реак тора газов и избыток углеродсодержа щего восстановителя при улучшении качества получаемого фосфора.

Реализация предложенного способа позволяет, таким образом, снизить потери фосфора на 2б-27 и устранить операцию предварительного обез воживания шламов.

Формула изобретения

Способ получения фосфора, включающий восстановление фосфатов газо

70386

образным углеводородным восстановителем в. низкотемпературной плазме, конденсацию фосфора из отходящих газов и вывод шлама, содержащего воду, 5 отличающийся тем, что, с целью снижения потерь фосфора и повышения его концентрации в отходящих газах, шлам вводят в отходящие газы перед конденсацией фосфора при О удельном соотношении шлама к газам, равном Ю -Ю кг/нм град., и при мольном соотношении углеводородного восстановителя к воде, содержащейся в шламе, равном (1-2):1. 15

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № , 20 кл. i 23-322, опублик. 19732,Авторское свидетельство СССР . № 521222, кл. С 01 В 25/02, 1972.