Способ получения фосфорной кислоты и сульфата кальция

Способ получения фосфорной кислоты и сульфата кальция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты и сульфата кальция сернокислотным разложением фосфатного сырья. Цель изобретения - обеспечение возможности получения различных гидратных форм сульфата кальция , снижение содержания в нем примесей при сохранении высоких выхода и концентрации продукта. Оосфорную кислоту и сульфат кальция обработкой фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием осадка об -полугидрата сульфата кальция с последующим отделением фосфорной кислоты от осадка фильтрованием , перекристаллизацией -полугидрата в дигидрат сульфата кальция с последующей фильтрацией пульпы с отделением осадка дигидрата сульфата кальция перекристаллизацией дигидрата в растворах фосфорной н серной кислот либо в ui, -полу гидрат при поддержании следующего режима: температура 78- 100°С, концентрации в жидкой фазе пульпы 22-34% иентаксяда фосфора и 7-15% серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 24-34%, либо в ангидрид (II) при поддержании следующего режима: температура ЬО-75 С, концентрации п жидкой фазе пульпы 15- 18% пентоксида фосфора и 1ь-25% серной кислоты и концентрации твердого в пульпе 20-35%. либо в смесь Об-полугидрата и ангидрид,-) (II) при поддержании следующего режима: температура 70-85 С, концентрации в жидкой фазе пульпы 18-27% пентаксида фосфора и 13-17% серной кислоты н концентрация твердого в пульпе 20-30%, процесс ведут 0,5-3,0 ч, сульфат кальция отделяют фильтрованием. Указанные отличия позволяют получить в одном процессе сульфат кальция различной гидратности и осуществить его очистку от фосфора, фтора, натрия, калия и урана. Остаточное содержание в сульфате кальция составляет 0,11- 0,28%, извлечение Р%Од из сырья - 99,0-99,7%. Концентрация фосфорной кислоты 38-50% Р205. 2 табл. (Л О5 ел 00 СЛ Јъ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1653540 (Я)5 С 01 В 25/228

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3891173/26 (86) РСТ BE 84/00008 (13.03.,84) (22) 24.04.85 (31) 84713 (32) 25.03.83 (33) LU (46) 30.05.91. Бюл. К> 20 (71) Прейон Девлоппман С„ A. (BE) (72) Арман Лоран Цавистер, Андре Робер

Дюбрек и Франсис Артур Тирьон (BE) (53) 661„634.2(088.8) (56) Патент Австралии 430860, кл. 08 ° 5; 08.2 (С 01 В), опублик.

1970. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ч>ОСФОРНОЙ IGICЛОТЫ И СУЛЬФАТА KAJIblglII (57) Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты и сульфата кальция сернокислотным разложением фосфатного сырья. Цель изобретения— обеспечение возможности получения различных гидратных форм сульфата кальция, снижение содержания в нем lIp»»Mp сей при сохранении высоких выхода и концентрации продукта. Фосфорную кислоту и сульфат кальция погучают обработкой фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием осадка об -полугидрата сульфата кальция с последующим отделением.фосфорной кислоты от осадка фильтрованием, перекристаллизацией ОС -полугидрата в дигидрат сульфата кальция с поИзобретение относится к способу получения фосфорной кислоты и сульфата кальция сернокислотным расложением фосфатного сырья с последующей

2 следующеГ» ф»»льтрац»»ей» пульпы с отделением осадка дигидрата сульфата кальция нерекристаллиэацией дигидрата в растворах фосфорной и серной кислот либо в Q-полуг»щрат при поддержании следующего режима: температура 78100 С, концентрации в »а»дкой фазе пульпы 22-34% пентаксида фосфора и

7-15% серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 24-34%, либо в ангидрид (II) нр»» иоддержани»» следующего реж»»>»а: температура 60-75 С, коно, центрации в жидкой фазе пульпы 1518%. пентаксид» фосфора и 1»>-25% серной кислоты и концентрац»»и твердого в пульпе 20-35%, либо в смесью-полугидрата и ангидрид» (Il) при подцержашш следующего режима: температура о

70-85 С, концентрац»»и в жидкой фазе пульп»> 13-27% пентаксида фосфора и

13-17% серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 20-30%, процесс ведут 0,5-3,0 ч, сульфат кальция отделяют фильтрованием. Указанные отличия позволяют получить в одном процессе сульфат кальция различной гидратности и осуцествить его очистку от фосфора, фтора, натрия, калия и урана. Остаточное содержание Р О в сульфате кальция составляет 0,110,28%, извлечение Р О> из сырья—

99,0-99,7%. Концентра»р»я фосфорной ,кислоты 38-50% Р О . 2 табл. перекристаливац»»ей образующегося сульфата кальция.

Цель изобретения - обеспечение возможности получения различных гид3 ратных форм сульфата .кальция, снижениее содержания в кем примесей при сохранении высоких выхода и концентрации продукта.

Пример. Смесь фосфатов i из месторождений Кола - Того в пропорции 1:f подают в первый реактор с серной кислотой в концентрации 99%, содержание твердых частиц в реакторе контролируют путем рециркуляции продукционной фосфорной кислоты, содержание Р О в жидкой фазе поддерживают гутем рециркуляции фильтрата, полученного ка третьем этапе (перекрис16535

15 таллизацил дигидрата) . Условия реакции в реакторе следующие: температура 85ОС, процентное содержание твердого в пульпе 25%, содержание Р О в жидкой фазе 43%, содержание серной

20 кислоты в жидкой фазе 1,27. Сульфат кальция выпадает в осадок в форме

Q-полугидрата CaS0< 1/2 Н О в виде двойных кристаллов хорошей фильтруемости. Степень разложения сырья составляет 96,5%, а полугидрат содержит

1% Р О в твердой фазе, что вычислено в сухом виде при 250 С.

Осадок полугидрата на фильтре содержит 257 сопутствующей жидкости и

30 ега направляют в резервуар конверсии

{второй этап) в дигидрат, где температуру в результате охлаждекия скио жают до 60 С. Содержание твердых частиц составляет 357. в результате рецнркулирования фнльтратав са второго

1, третьего этапов а содержание Р О в жидкой фазе доводят до 21,5% в результате рециркулирования фильтрата после третьего этапа, концентрацию серной кислоты поддерживают в интерчании гидратации пульпу фильтруют, -фильтрат направляют ка конверсию полугидрата (второй этап), а влажный осадок дигидрата сульфата кальция направляют в резервуар для дегидрататди (третий этап).

В резервуаре условия температуры, концентрации Н ЯО и Р О» регулируют так, чтобы получить в первом вариан5О те М -палуrидрат, ва втором вариантепреимущественно ангидрид (II), а в третьем варианте — смесь в определенной пропорции Ь -полугидрата и ангид,рида (П) . Температуру в резервуаре 5 регулируют подачей пара, концентрацию серной кислоты в жидкой фазе пульпы папдерживают подачей концентрированной серной кислоты,. а концент,вале 8,5-12,07., время 8-12 ч. По окон40 4 рацию Р О,„- и содержание твердых частиц в пульпе поддерживают подачей части продукционной фасфоркай кислоты и фильтратов с фильтра третьего этапа.

В первом варианте дигидрат превращают в палугидрат в результате по" вышения температуры до 85оС и увеличения концентрации серной кислоты до

9,5% при содержании твердых ч;:.стиц

307 и содержанки Р О в жидкой фазе

30,77.. Время дегидратации 0,5-1 ч.

Полученный ка выходе полугидрат сульфата кальция содержит 0,157. Р О, т.е. общий коэффициент извлечения Р О

2 5 иэ Фосфата составил 99,5%.

Благодаря благаприятньпч размерам и форме кристаллов„ влажность осадка доведена да 19%, а производительность

Фильтрации Р. О составила 99,8%.

Во втором вариакте дигидрат превращают в акгидрит (II) в результате повышения температуры да 73 С и увеличения концентрации серной кислоты до

167 при содержании твердью частиц 28% и содержании Р О» в жидкой фазе 18%.

Время дегипратации 1,5-3 ч.

Лнгкдрит содержит ке более 0,257.

Р.,О, что соответствует степени извлеченчя Р О из Фасфата, равной 997., Влажность осадка составляла 257., а праиэводителькость фильтрации Р О

2. » равнялась 99,2Х.

В третьем варианте дигидрат превращают в сульфат кальция, состоящий на 80% из о(-полугидрата и на 20% иэ ангидрита (II), С этой целью температуру повышают до 80 С, концентрацию серной кислоты доводят до 137, à содержание Р 0 поддерживают на уровне

27%, содержание твердого в пульпе

20-267.

В качестве варианта дегидратацхпо проводят при режиме: содержание Р О

23Х концентрация серной кислоты 157 о

О у температура 78 С. Эти условия позволяют получить сульфат кальция, состоящий на 40% иэ 06-полугидрата и на

60% из акгидрита (II).

Ба известному способу фосфорную кислоту получают путем обработки фосфарита оборотной фосфорной (36-44%

Р О-) и серной кислотами в течение

1-2,5 ч при 90-100оС с осаждением осадка полугидрата сульфата кальция, при этом концентрацию в жидкой фазе пульпы фосфорной и серной кислот поддерживают в интервале 40-55% Р О и

5 1653540

2-,37 соответственно. В результате фильтрации пульпы получают в качестве продукта фосфорную кислоту с содержанием 40-557. Р О . Полугидрат сульфата кальция промывают на фильтре промывным раствором с последующей стадией и получают оборотную фосфорную кислоту,,которую направляют на обработку фосфорита. Полугидрат суль- 10 фата кальция перекристаллизовывают в дигидрат обработкой в течение 2 ч о при 50-80 С раствором, содержащим по 10-15Х P О и серной кислоты. В процессе перекристаллизации содержание твердого в пульпе составляет 2045Х. Пульпу фильтруют, осадок дигидрата сульфата кальция промывают водой. Полученный основной фильтрат направляют на промывку полугидрата, 20 промывной фильтрат — на перекристаллизацию. Промытый дегидрат сульфата кальция содержит 0,15-0,187. Р О, и 0,03-0,04Х Р2056о4о асъи ere можно ис" пользовать в производстве гипсового 25 вяжущего и портландцемента после дополнительной обработки. Извлечение

Р О иэ фосфорита достигает 99,37.

Другие примеры согласно изобретению сведены в табл. 30

В табл. 2 представлены сравнительные данные по чистоте сульфата кальция согласно известному (получены заявителем) и предлагаемому изобретению. В обоих случаях сульфат кальция высушен при 250 С.

Из данных табл. 2 следует, что сульфат кальция, полученный предлагаемым способом чище по содержанию фос40 фора, фтора, натрия, кальция, урана.

Эти примеси являются наиболее агрессивными и благодаря их низкому содержанию полученный согласно предлагаемомУ изобретению сульфат кальция в . 45 виде g -полугидрата, ангидрида (II) или их смеси может быть непосредственно использован в различных областях техники без дополнительных обра. боток. 50

Формула изобретения

Способ получения фосфорной кислоты и сульфата кальция, включающий обработку фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами прн 70100ОС с образованием осадка ф-. полугидрата сульфата кальция при поддержании в жидкой фазе пульпы концентрации пентаксида фосфора и серной кислоты 38-50 и 0,25-2,57 соответственно с последующим отделением фосфорной кислоты от осадка фильтрованием, его промывку растворами с последующих стадий и направление промывных вод на обработку сырья, перекристаллизацию 06 -полугидрата в дигидрат сульфата кальция при 40-80 С в расто воре фосфорной и серной кислот при подцержании концентраций пентаксида фосфора и серной кислоты в жидкой фазе пульпы 15-35 и 0,5-17,5Х соответственно и концентрации твердого в пульпе 22-607 с последующей фильтрациец пульпы с отделением осадка дигидрата сульфата кальция и фильтрата, направляемого на перекристаллизацию М-полугидрата, отличающийся тем, что, с целью обеспечения получения различных гидратных форм сульфата кальция, снижения содержания в нем примесей при сохранении высоких выхода и концентрации продукта, дигидрат сульфата кальция подвергают перекристаллизации в растворах фосфорной и серной кислот либо в б -полугидрат при подцержании следующего режима: температура 78-100 С, концентрация в жидкой фазе пульпы 22-347. пентаксида фосфора и 7-15Х серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 24-347 либо в ангидрид (II) при поддержании следующего режима: температура 6075 С концентрация в жидкой фазе пульпы 15-187 пентаксида фосфора и

16-257 серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 20««35Х либо в смесь р(-.полугидрата и ангидрида (II) при поддержании следующего режима: температура 70-85 С, концентрация в жидкой о фазе пульпы 18-277 пентаксида фосфора и 13-17Х серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 20-30Х, процесс ведут 0,5-3,0 ч, сульфат кальция отделяют фильтрованием, промывают водой, фильтрат и промывные воды направляют на обработку сырья промывку оГ -полугидрата,и перекристаллизацию.

1653540

Таблица !

Параметры

Фосфорит количество

Кола>

100Х флорида, 1002

Раэлоиение

Температура, С время, ч

Концентрация в вилкой фазе пулвпы9 Р 09, Х

НХЯОб>х

Содериание твер

80

85 75

2-2,5 4,0

4,0

4>0

4,0

2,0

3,0

2,0

45 47

1ко 1,5

42 - 50

1,0 1,0

1>0

43

1,0

43

0,8

2,5

1,7

0,25

24

28

94,0

99,5

26 28

97,0 95

93 0

94,5

96,5

94,0

94,0

0,9 1 6

1>8

1,0

1>8

1,8

1,8

0,9

1,9

1,6

4-8

8-12

65 50

4-16 6

° 55

12.

50

80

20 22

0,25-18

22

8 5-12

16,5

32

7-15

17 5

1б

0 5

50 45

22

50

50 - 58

82

0,5-1, О

98 85

08 . 05

2,0

Вб

2,0

85 95

О 5 1)О 1 ° 0

0 5

0,5-1,0

12 Î

28 30

7,0 10 5

14,0

9,0

9>5

18

11>5

15 ° О

8>5

30 24

30 24 34

26

20>2

1В 20

22 19

23

6,0

0,12

6>!

0,12 О, !5

6,1

0,13

6,2

0,15

6 °

0>15

6,3

0,20

6,1

0,13

0,15

99,5 99> 5

99,5

99>5

99,5 дого в пульпе,Х

К рази,,х

Содерллние Рвов в ПГСК,Х

Гндратация ПГСК в ДГСК

Темпера« тура,ес

Время, ч

Концентрация в видной фазе пульпы: е а>

Набоб> Х

Содериание твердого в пульпе,l

Дегидратация

ДГСК

1.Деги» дратацня в

ПГСК

Температура,оС

Время, ч

Концепт« рация в пипкой фазе пуйьпы:

Раор>

Набоб >

Содериание твердого в пульпе,х

Содериание в

ДГСК влаги,х

Кристаллизацновцой воды, Х

О

Степень извлечения P Oy йэ сырья °

Х

Степень отмывки

2 3 4 5 6 7 В 9 10 11

Кола+ Марокко> Флорида, Фалабор- Диебел- Фалабор- Диебел- Кола+

Иарокко, 100Х 1ООХ ва, 1ООХ ОПК, ва, 100Х ОНК, Того, 7О+ЗОХ

1ООХ

7О+ЗОХ

1653540

Продолжение табл.1

Параметры

Примеры

2 3 э Г

ПГСК, Z

Дегидратация,в

АГСК (П)

Температура, С

Время,ч

Концентрация в яидкой фазе пульпы:

РО., Х 1804 Х

Содеряание тверЛого в пульпе,Х

Содеркаиие в

ЛГСК (II) влаги, I

Крнсталлизационной воды, 2

6,î„, Х

Степень извлечения РеОт иэ сырья °

Х

Степень отмывки

Рэоэ нз

ЛГСК (II)

Х

Дигидратация в смесь

ПГСК+

+АГСК(П)

Состав смеси

ПГСК, Х

AVCK Х

Темпера- . тура> С

Время,ч . Концентрация в лидкой фазе пульпы:

Рао э» эзоа> Х

Содеряаиие твердого в пульпе, Х

Содернание р си9сн влаги, Х

Кристаплиэационной воды, Х

Реоу>Х

Степень извлечения

ГеОВ из, сырья>

99,8

99,8

99,8

75 65

3,0 2,0

1,5-3

j 0-1,5

0,5-1>0

1,О

1,О

16

17

24

16

1б

18 15

18 25

28 "

30

30 20

26

23 24

0,25

0,28

0,0

0>23

0,20

0>05 0,30

0,26 О 25

0 9

0,12

98>6 98>б

98 5

99 ° О 99,0

99>7

99>0

99,2

99,0

99,3

99,1 99,0

90 70-90 80 60 85 75

10 10-30 20 40 15 25

5-10

90-95

30-80 . 20-70

70-80

85 70 78 74 75 78

1,О 1,0 1,0. 3 О 2,0 1>5

78

3,0

18

24 19 22 18 20 22

13 15-16 17 17 14 17

18-23

27-33

13-15

24 30 24 20 30 28

20 26

23 20 17

20 ° 1 20

21,4

5,0 3,2 4,8 4,6

О ° 11 022016 013

3,5

0,15

5 6

0,16

4,8

0,18

5 8

0,12

99>5 99>0 99;5 99> 7

99,4

П р и м е ч а н и е. ДГСК - дигндрат сульфата кальция, ПГСК - полугидрат сульфата кальция, АГСК П вЂ” ангидрид сульфата кальция (II).

1653540

Таблица 2

0>65 0,30 0,67 0>055 0>50 0,0146

31,3 49, 1 1,7 3,8 3,6

О, 003

0,32 0,0154

32,8 47,1

1,0 3,9 6,3

t 5 1,0 0,45 0,08t

0,004 0>00060>0010

Ыяолугндрат + (5-102) акгидрнд (и) (предлагае>аай). 5,8-6,2 О, 18-0> 25 39,9

Составитель Г.целищев

Редактор И.Недолуженко Техред Л.Сердюкова Корректор М.Самборская

Заказ 1783 Тираж 302 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рау!Пская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.ужгород, ул. Гагари а,1

>l »

Г а ина 101

Фосфат амурби Га (Марокко)

Днтидрат сульфата кальднл (известный) !

6 Полугидрат + (5-108) ангидрид (И) (лрдлагае>аай)

Фосфат Флорида 70 72 ВРЬ

Вачщрат суль" фата кальцик (известный) 18-19 0,25-30 38,5 55 ° 3 0>7 2,5 О ° 055 0,010 0,39 0,10

5,8-6,1 0,15-0,20 40,7 58,4 0,07 1,2 0,073 0,013 0,088 0,019 0,005 ° 0,001

18-19 0,30 0,38 39,3 57,0 0,15-0,45 1,4 0,045 0,031 0,25 0,05

58,6 0,10 1,5 0,06 0,064 0,06 0>015 0,005 0,0005