Способ получения фосфорной кислоты

Способ получения фосфорной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ, включакидий обработку фосфатного сырья серной кислотой при повышенной температуре, перекристаллизацию образовавшегося полугидрата сульфата кальция в диггщрат в растворе фосфорной кислоты с последующим отделением продукта от осадка сульфата кальция фильтрацией, его i промьшкой и направлением промьтных вод в качестве оборотной фосфорной кислоты в процесс, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания фтора в продукте и повьш1ения производительности фильтрации , на стадию обработки фосфатного сырья вводят шлам от нейтрализации сточных вод производства минеральных фосфорных удобрений состава, мас.%: 5-16 P2.0j-, 15-20 СаО; 3-10 F; 10-15 Si02, остальное - вода при массовом (Л соотношении шлама и фосфатного сырья 1:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (I I) (s I)+ С 01 В 25/229

// Т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

H aETOPCHOMV ВВВВТВВВТВУ

У т Т

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3609371/23-26 (22) 24,06.83 (46) 23.07.85. Бюл. У 27 (72) И.П. Наркевич, В.В. Печковский, А.А. Меженцев, В.Ф. Кармышев, В.Т. Евмененко и В.Н ° Филин (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт им. С.М. Кирова (53) 661.634.2(088.8) (56) 1. Патент СССР по заявке

9 2633657/26, кл. С 01 В 25/238, 1978 °

2. Авторское свидетельство СССР, В 919990, кл. С 01 В 25/229, 1980 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ

КИСЛОТЫ, включающий обработку фосфатного сырья серной кислотой при повышенной температуре, перекристаллизацию образовавшегося полугидрата сульфата кальция в дигидрат в растворе фосфорной кислоты с последующим отделением продукта от осадка сульфата кальция фильтрацией, его промывкой и направлением промывных вод в качестве оборотной фосфорной кислоты в процесс, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения содержания фтора в продукте и повышения производительности фильтрации, на стадию обработки фосфатного сырья вводят шлам от нейтрализации сточных вод производства минеральных фосфорных удобрений состава, мас.X:

5-16 Р20, 15-20 СаО; 3-10 F; 10-15

Si0< остальное — вода при массовом соотношении шлама и фосфатного сырья

1:(0,8-2) и оборотную фосфорную кислоту подают на стадию перекристаллизацин полугидрата сульфата кальция.

1168507

Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты из бедного фосфатного сырья и может быть использовано в производстве минеральных удобрений. 5

Известен способ получения фосфорной кислоты путем обработки ее шламом нейтрализации сточных вод в количестве 1-5% от веса кислоты.

В результате такой обработки примеси магния и алюминия осаждают на

80-95%, снижается содержание фтора в кислоте и повышается концентрация

Р О „. Данный способ предусматривает выделение Р О из шлама t 1). I5

Недостатком данного способа является невысокая степень выделения

Р О из шлама.

Я

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фосфорной кислоты, заключающийся в обработке фосфатного сырья серной и оборотной фосфорной кислотами при 80-105 С с последующей перекристаллизацией полугидрата сульфата кальция в дигидрат при

40-65 С в растворе фосфорной кислоты. При этом на стадию перекристаллизации вводят 5-25% исходного фос- ЗО фатного сырья (2 ).

Недостатками известного способа являются невысокая степень использования Р О (92-9б%), повышенное содержание фтора в продукте (1%) З5 и относительно невысокая скорость фильтрации дигидрата сульфата кальция {2,5-3,9 т/м .ч).

Цель изобретения — снижение содержания фтора в продукте и повыше- 40 ние производительности фильтрации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу на стадию обработки фосфатного сырья вводят шлам от нейтрализации сточ- 45 ных вод производства минеральных фосфорных удобрений состава, мас.%:

5-1б P О, 15-20 СаО; 3-10 F; 10-15

Si0, остальное — вода при массовом соотношении шлама и фосфатно- SO

ro сырья 1:(0,8-2) и оборотную фосфорную кислоту подают на стадию перекристаллизации полугидрата сульфата кальция.

Отличиями изобретения являются у прием обработки смеси фосфатного сырья и шлама, весовое соотношение сырья и шлама в смеси, а также состав шлама, температура обработки серной кислотой и прием перекристаллизации обработкой оборотной фосфорной кислотой.

Указанные отличия позволяют снизить содержание фтора в продукте до 0,38-0,72% и повысить производительность фильтрации дигидрата сульфата кальция до 4,2-5,5 т/ч м .

Зависимость показателей процесса получения фосфорной кислоты от весового соотношения шлам:фосфатное сырье представлена в таблице.

Из таблицы видно, что при соотношении шлам:фосфатное сырье выше

1:0,8, производительность фильтрации недостаточно высокая (аналогично известному способу), кроме тоro получают разбавленную кислоту с невысоким выходом. При соотношении менее 1:2 содержание фтора в продукте повышенное и выход Р О низкий.

При смешении шлама и фосфатного. сырья в указанных соотношениях получают смесь влажностью 20-35%.

При обработке такой смеси концентрированной серной кислотой за счет автотермичности процесса достигается температура 120-130 С. Такая температура способствует более полному разложению сырья и выделению фтора в газовую фазу, который может быть уловлен с получением кремнефтористоводородной кислоты. Высокой степени выделения фтора в газовую фазу способствует. также наличие в шламе диоксида кремния, Шлам в смеси является наиболее легкорастворнмым компонентом, образующиеся при его растворении в серной кислоте крисгаллы полугидрата сульфата кальция являются затравкой для основной массы кристаллов полугидрата, образующихся при растворении фосфорита. Образующийся при перекристаллизации дигидрат сульфата кальция имеет размеры в 1,5-2 раза больше, чем при разложении фосфорита без добавки шлама.

Пример 1. В круглую колбу емкостью 250 мл, находящуюся в термостате при 80 С, вводят 40 г фосфорита месторождения Каратау состава, мас.%: Р О, 24,5; СаО 39,0;

СО 14,33, где R = AI, Fe; 50 г шлама станции нейтрализации сточных

68507 4

Р20 составляет 99Х. Степень выделения фтора в газовую фазу 71,2%.

Коэффициенты фильтрации кислоты и промывки осадка составляют

0,038 10 и 0,098.10 "- м/с соответственно.

Показатели

Соотно- Влаж- Темпе- Содержани

Коэффициент промывки, м/с

ПроизводительКоэффициент фильтрации кислоты м/с

Степень

Выход

ЭФК шение ность ратув кислоте, % шл ам: фосфорит сходой по

РО

% удале ния F ра, С ность фильтрации, т/м ч

Р О меси, % из смеси

1:0,67 42 (30 18,0 0,28 98,0 86,0 3,9 0,035 10 0,130 1О

1:0,80 35 120 22,8 0,38 98,6 80,0 4,2 0,037 10 0,121 10

3 11 вод Алмалыкского химического завода состава, мас.Х.: Р О 5,7; SiO< 13,2, Са0 18,7; F. 3,16; kl О остальное, при этом влажность йсходной смеси составляет 36 мас.% и соответствие шлам:фосфат 1:0,8, далее при интен". сивком перемешивании ц течение

3 с вводят 26,4 мл 93%-ной Н SO+ (3%-ный избыток от стехиометрии).

Температура смеси поднимается до

120 С и одновременно с разложением фосфатного сырья происходит интенсивное выделение фтористых газов, затем проводят перекристаллизацию, для чего через 5 мин вводят в колбу раствор разбавления, в виде

15Х-ной по Р20 фосфорной кислоты в количестве 186 мл, т.е. при соот ношении исходная пульпа: раствор разбавления 1:1,5. Разложение продолжают при 80 С еще 2,5 ч.

Образовавшуюся пульпу разделяют на воронке Бюхнера при остаточном разряжении под фильтром 0,2 атм, осадок промывают на фильтре.

Пример 2. Осуществляют в условиях примера 1 ° Смешивают 26 г шлама с 40 г фосфорита. Влажность смеси составляет 25Х, соотношение шлам:фосфорит 1:1,54. В течение 3 с при интенсивном перемешивании вводят в смесь 22 мл 93%-ной серной кисло.ты (3% — ный избыток от стехиометрии). Температура смеси поднимается до 130 С. Через 5 мин в пульпу вводят 141 мл оборотной 15%. †н

- Р О фосфорной кислоты и разложение продолжают при 70 С еще

2,5 ч. Пульпу разделяют фильтрованием, осадок дигидрата сульфата кальция промывают на фильтре.

Получают фосфорную кислоту, со- держащую 24Х Pz О и 0,56% F. Выход

Пример 3. Осуществляют в условиях примера 1. 20 г шлама сме10 шивают с 40 г фосфорита, т.е. соотношение шлам:фосфорит 1:2. Влажность полученной смеси составляет

20%; В течение 3 с вводят 20,9 мл

93%-ной серной кислоты (3%-ный из15 быток от стехиометрии). Температура смеси поднимается до 130 С. Через 5 мин для перекристаллизации полугидрата в дигидрат сульфата кальция вводят 130,4 мл оборотной

20 15Х-ной по Р О фосфорной кислоты и разложение проводят еще 2,5 ч нри 80 С. Пульпу разделяют на фильтре и осадок дигидрата сульфата кальция промывают. Получают фосфор25 ную кислоту с концентрацией 24,5%

Р205 и 0,72% F Выход PzO составляет 99,3%, а степень выделения фтора в газовую фазу 66,3%. Коэффициенты фильтрации кислоты и про— 5

З0 мывки осадка составляют 0,040 -10 и 0,107 10 м/с.

Изобретение позволяет вовлечь в переработку фторфосфатный шлам, З5 который в настоящее время сбрасывается в отвал, повысить общее извлечение фосфора из сырья до

98,6 — 99,3%. Предлагаемый способ также позволяет повысить степень вы40 деления фтора в газовую фазу и тем самым повысить качество получаемой кислоты, увеличить производительность фильтрации.

1168507

Продолжение таблицы

Показатели додерааниеТ в кислоте, Х

Коэффициент Коэффифильтрации кислоты, м/с циент промывки, м/с

Р 0 F

125 24,0 0,56 99,0 71,2 5,0 0,038 10 0,098 10

130 24,5 0,72 99,3 66,3 5,5 0,040 10 0,107 10

1: 1,54 25

1: 2,00 20

1: 2,25 15

110 22,0 0,82 94,0 55 0 5,0 0,040 10 0,096 10

Составитель Г. Целнщев

Редактор Г. Волкова Техред С.Мигунова Корректор М. Ткач

Заказ 4557/21 Тираж 462 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Соотн шение шлем фосфорит

Выход

ЭФК по

Ро

Сте" пень удале ния F из смеси

Произ» водительность фильтрации, т/м ч

° В