1754652 - Способ рафинирования фосфорной кислоты

Способ рафинирования фосфорной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Сущность способа: в водный раствор фосфорной кислоты вводят нитрат-ионы в количестве 45-90 г/л, проводят экстракцию фосфорной кислоты трибутилфосфатом с последующей реэкстракцией водой. Степень извлечения 13,0-18,7%. 2 табл.

50„„1754652 А1

COI03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

is>)s С 01 В 25/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ (57) Сущность способа; в водный раствор фосфорной кислоты вводят нитрат-ионы в количестве 45-90 г/л, проводят экстракцию фосфорной кислоты трибутилфосфатом с последующей резкстракцией водой. Степень извлечения 13,0-18,77. 2 табл. (21) 4875157/26 (22) 17.10.90 (46) 15,08,92. Бюл. и 30 (71) Московский институт стали и сплавов (72) В.К,Ларин, A,Ï.Áåëÿåâ, А,А,Соловьев, В, Н. Шохин, С.И;Гришин и A.B,Êàëèíèí (56) Химическая промышленность, 1988, ¹

4, с, 21 вЂ” 22.

Изобретение относится к способам пол- ..Ванадий 0,01-0,10 учения фосфорной кислоты с низким содер- Известен способ очистки ЭФК от соеди>канием примесей, предназначенной для нений магния и алюминия путем введения производствавысококачестзенныхфосфор- фторокремневой кислоты в количестве, содержащих продуктов, и может быть ис- обеспечивающем соотношение F:MgO. равпользовано при производстве жидких ное2,5:1-10,1:1споследующимконцентрикомплексных удобрений суперфосфорных рованием полученной смеси до содержания кислот и технических фосфатов, Р2ОБ 45-55;, выдерживанием в течение 8 ч

Экстракционная фосфорная кислота и отделением образовавшегося MgA1Fg. (ЭФК), получаемая сернокислотным раЗло-" Известен также способ очистки супер>кением природных фосфоритов, апатитов фосфорной кислоты путем осаждения аироили концентрата на их основе, содержит фосфата магния с регенерацией значительное количество примесей, удале- захваченной осадком НзРО4. . ние которых известными мЕтодами сопря.- Удалениеполуторныхокислов,вчастно жено со значительными техническими сти железа и алюминия, осуществляют дотрудностями и потерями целевого продукта. бавлением к ЭФК тонкоизмельченйого

Содержание примесей в ЗФКПО "Фос- известняка с частичной нейтрализацйей форит" (г,Кингесепп) приведено ниже, r/ë раствора. (исходное сырье вЂ” Ковдорский и Кировский Недостатком известных способов очиапатит): стки Э Ф К от примесей я вляется вероятСтронций 0,06-0,1 ность вторичного загрязнения, а также

Лантоноиды(сумма) 0,39 вЂ” 0,51 высокие потери фосфорной кислоты в проМарганец 0,22-0,25 цессе рафинирования. Так, осаждение гидЖелезо 2,0 вЂ” 5,0 рооксидов железа и алюминия при

Алюминий 1,9-2,9 нейтрализации ЭФК и =вестняком сопроФтор 9,0-т2,0, вождается снижением концентрации Pz0s

Магний 2,2-7,3 4 5%.

Кремний До 6,5 . Наиболее близким к предлагаемому явБарий 0,01-О,БО ляется способ очистки ЭФК экстракцией

1754652

4 трибутилфосфатом (ТБФ) или его раствором в инертном раэбавителе с последующей реэкстракцией водой и получением раствора

НзРОд с низким содержанием примесей.

По прототипу ЭФК с содержанием, мас,%: Pz05 21,6; Mg0 1,5; RgO3 1,2; ЯОз 2,0;

F 1,2, контактируют с 5%-ным раствором

ТБФ в керосине при соотношении органической и водной фаз, равно 2;1-6,8:1, после чего реэкстракцию фосфорной кислоты осуществляют в условиях противотока водой при О:В = 10:1 с получением раствора с концентрацией 15,4 вЂ” 17.2 мас.% PzOs, Недостатком прототипа являются достаточно высокие потери фосфорной кислоты в процессе рафинирования на стадии экстракции НзРО< трибутилфосфатом, вследствие чего процесс необходимо проводить при большем избытке экстрагента, что приводит к росту капитальных затрат за счет увеличения объема загрузки органической фазы и размеров экстракционного оборудования.

Целью изобретения является снижение потевb фосфорной кислоты в процессе рафинирования при сохранении высокой степени очистки НзРО от примесей.

Поставленная цель достигается тем, что

4 перед экстракцией фосфорной кислоты раствором ТБФ в инертном разбавителе в исходный водный раствор НзРО4 вводят нитрат-ионы в количестве 45 вЂ” 90 г/л.

Технология способа заключается в следующем, В ЭФК из процесса серйокислотного разложения природных фосфоритов, содер>кащую помимо целевого продукта значительные количества примесей, добавляют нитрат аммония или щелцчных металлов до концентрации нитрат-ионов 45-90 г/л и ведут экстракцию фосфорной кислоты ТБФ, Насыщенную органическую фазу обрабатывают водой с полуумением водного раствора фосфорной кислоты, который кондициони. руют известными способами (упаривание, перегонка и т,д.) и используют для производства фосфоросодержащих соединений.

Пример 1. В пробу ЭФК объемом 1000 мл, отобранную из процесса сернокислотного разложения апатита Ковдорского месторождения, содержащую, г/л: фосфорная кислота 524; магний 7,2; железо 3,1; алюминий 2,8; фтор 10,1; кремний 4,2; вв6дят азотнокислыйый а ммоний в кол ичестве, обеспечивающем содержание нитратионов в растворе 120 г/л, Затем 500 мл раствора ЭФК, содержащего нитрат-ионы, подвергают контактированию с раствором трибутилфосфата (ТБФ) в керосине с содержанием 50 об,% ТБФ. Контактирование с раствором осуществляется при соотношении органической и водной фаз (О:В) = "t:1, температуре 22 С, времени контактирования 10 мин, По окончании контактирования

5 фазы разделяют, а в рафинате экстракции и в насыщенной органической фазе определяют концентрацию фосфорной кислоты, после чего по экспериментальным значениям концентрации ЭФК в органической фазе и в

10 рафинате рассчитывают коэффициент распределения фосфорной кислоты и степень извлечения фосфорной кислоты в органическую фазу, Концентрация фосфорной кислоты в органической фазе составляет 68,5 г/л, 15 концентрация. фосфорной кислоты в рафинате составляет 455,5 г/л, коэффициент распределения 0,15, а степень извлеченил

НзРО4 в органическу о фазу составляет

13,0%.

20 Пример ы 2 вЂ” 8. Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но в пробу

ЭФК перед контактированием с ТБФ вводят азотнокислый аммоний в количестве, обеспечиванием содержание нитрат-ионов в

25 растворе 15; 30; 45; 60; 75; 90 и 105 г/л.

Экспериментальные значения концентра- . ций фосфорной кислоты в рафинате и в органической фазе, а также рассчитанные по экспериментальным значениям концентра30 цией НзР0< в рафинате и в органической фазе значения коэффициентов распределенил фосфорной кислоты и степеней извлечения фосфорной кислоты в органическую фазу приведены в табл. 1.

35 Пример 9. Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но соотношение

О:В в процессе контактирования раствора

ЭФК с раствором ТБФ составляет 2;1, Концентрация фосфорной кислоты в органиче40 ской фазе составляет 49,5 г/л, концентрация фосфорной кислОты в рафинате составляет 425,5 г/л, коэффициент распределения вЂ” 0,116, а степень извлечения фосфорной кислоты составляет 18,7%.

45 Пример 10-16. Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но соотношение О, В в процессе контактирования раствора ЭФК с раствором ТБФ составляет

2;1, а в пробу ЭФК перед контактированием

50 с ТБФ вводят азотнокислый аммоний в количестве, обеспечивающем содержание нитрат -ионов 15; 30, 45; 60; 75; 90 и 105 г/л.

Пример 17 (прототип). Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но в

55 пробу ЭФК перед контактированием с ТБФ нитрат-ионы не вводят. Концентрация фосфорной кислоты в органической фазе составляет 34,0 г/л, концентрация фосфорной кислоты в рафинате составллет 490,0 г/л, коэффициент распределенил 0,069,. а сте1754652..очистки НзРО< от примесей (содержание основных примесей в реэкстракте по сравнению с исходной ЭФК снижается в 20-100 раз, 5

Формула изобретения

Способ рафинирования фосфорной кислоты, получаемой при сернокислотном разложении фосфорсодержащих руд и

10 концентрата, включающий экстракцию фосфорной кислоты из водного раствора трибутилфосфатом с последующей реэкстракцией водой, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь фосфор15 ной кислоты в процессе рафинирования при сохранении высокой степени очистки, перед зкстракцией в водный раствор фосфорной кислоты вводят нитрат-ионы в количестве 45 вЂ” 90 г/л.

20 Табл и ца t

Степень извлечения,,4

Концентрация НзРО4, r/ë

ГI:;;и

Коэффициент распределения

Рафинат экстракции

Органическаяскал фаза

П е соб лагаемый спо

П ототип

490,5

492,5

34,0

31,5

0,069

0,064

6,5

12,0 деления и степени извлечения фосфорной кислоты в органическую фазу, т,е, существенного снижения потерь фосфорной кислоты в процессе, ее рафинирования в сравнении с прототипом не происходит.

Как видно из табл, 2, осуществление изобретения позволяет повысить (no сравнению с прототипом) содержание НзРО4 в реэкстракте с 286,5 до 446 г/л при близком содержании основных примесей (Mg, Fe, Al, F, Si) в реэкстрактах, по предлагаемому способу и прототипу, т.е. при осуществлении изобретения сохраняется высокая степень очистки фосфорной кислоты от примесей, Таким образом, осуществление изобретения позволяет получить реэкстракт значительно более концентрированный по фосфорной кислоте (по сравнению с прототипом) при сохранении высокой степени

10 .

455,5

456;5

456,0

464,5

480,0

485,0

490,0

425,5

422,0

426,0

432,0

442,0

448,0

463,5

468,0

68,5

67,5

68,0

59,5

44,0

39.0

34,0

49,5

51,0

49,0

46,0

41,0

38,0

32,5

32,0

0,150

0,148

0,149

0,128

0,092

0,080

0,069

0,69

0,116

0,115

0,106

0,093

0,084

0,066

0 059

13,0

12,0

13,0

11,4

8,4

7,4

6,5

18,7

17,6

15,6

14,5

1 1,6

10,7

1 75 1652 пень извлечения фосфорной кислоты в арга- разделяют, а орГаническую фазу абрабатыническую фазу составляет 6,5; . вают водой с целью реэкстракции Н3Р04 в

Пример 18 (прототип). Реализуют по режиме трехступенчатого пративатока па методике, приведенной в примере 1, íà со- 5 методике, приведенной в примере l9. В абь отношение О:В в процессе контактирава- единенных реэкстрактах(после трехступен ния раствора ЭФК с раствором ТБФ чатой реэкстракции) определяют составляет2:1, а в пробу ЭФК перед контак- содержание НзРО4 и примесей (Mg, Ре, Al. тированием с ТБФ нитрат-ионы не вводят, 10 F, Sl).

Концентрация фосфорной кислоты в орга.- Содержание фосфорной кислоты и принической фазе составляет 31,5 г/л, канцен- месей в реэкстрактах приведены в табл, 2, трация фосфорной кислоты в рафинате 492 Пример 27 (прототип), П об ЭФК, гlл, /, Коэффициент распределения 0,064, а состав которой приведен в примере 1, но не ип, ро у . степень извлечения фосфорной кислоты со- 15 содержащую нитрат-ионов, подвергают кантактированию с растворам ТБФ в кероПример 19. Пробу ЭФК, состав кото- сине по методике, приведенной в примере рой приведен в примере 1„1, на при соотношении 0:В в процессе экснитрат-ионы в количестве 120 r/ë. падвер- тракции 2:1. По окончании кантактирования гают контактираванию с раствором ТФБ в 20 фазы разделяют, а органическую фазу подкеросине по методике, приведенной в при- вергают кантактированию с водой с целью мере 1, но при соотношении О:В в процессе реэкстракции фосфорной кислоты в режиме экстракции 2:1. Па окончании кантактиро- трехступенчатого противотока па методике. вания фазы разделяют, а жидкую арганиче- приведенной в примере 19. В обьединенскую фазу обрабатывают водой с целью 25 нам реэкстракте (пасле трехступенчатой ререэкстракции НзРО4 при соотношении 0:В экстракции) определяют содержание НзР04

= 10:1, температуре 22 С, продолжительно- и примесей (Mg, Fe, Al, F, Si). Содержание сти контактирования с водой 10 мин. Реэк- определяемых компонентов в реэкстракте стракцию НзРО4 проводят в режиме составляет, г/л, НзРО 286,5; Mg 0,38; Ге трехступенчатого противотока, т.е, по за- 30 0,108; А1 0,151; F 0,106; Sl 0,24. вершении первой ступени реэкстракции, Как видно из табл, 2, введение в фоспараметры которой приведены выше, орга- фарную кислоту перед ее кантактированием ническую и водную фазу разделяют, а реэк- ° с раствором ТБФ в керосине нитрат-ионов стракцию вновь повторяют со свежей в количестве 45-90 г/л позволяет повысить порцией воды, причем параметры второй 35 содержание НзР04 в органической фазе(па ступени реэкстракции аналогичны парамет- сравнению с прототипом) с 31,5-34,0 да 38рам первой ступени реэкстракции, Па за- 68,5 гlл при одновременном повышении вершении второй ступени реэкстракции степени извлечения фосфорной кислоты в органическую и водную фазу BHoBb разделя- органическую фазу (по сравнению с протоют, к органической вновь добавляют све- 40 типом)с6,5да7,4 вЂ” 12,9/ (присоотношении жую порцию воды и проводят третью 0;В =2:1), т,е, потери фосфорной кислоты в ступень реэкстракцэии, параметры которой процессе рафинирования на стадии экстрааналогичны параметрам первых двух ступе- кции HqP04 трибутилфасфатам сокращаютней. По завершении третьей ступени реэк- ся на 1 вЂ” 6%. стракции вновь проводят разделение 45 Снижение содержания нитрат-ионов в органической и водной фаз, Порции реэкст- растворе фосфорной кислоты, поступающей ракта после всех трех ступеней реэкстрак-. на контактирование с раствором ТБФ в кеции смешивают, и в объединенном расине, ниже содержания нитрит-ионов 45 реэкстракте определяют содержание фас- r/ë не приводит к существенному увеличефорной кислоты и примесей (Mg, Ге, Al, F, 50 нию концентрации НзР04 в органической

Si), Содержание определяемых компонен- фазе и степени извлечения НзРО в арганитов в реэкстракте составляет, г/л: НзРО4 ческую фазу па сравнению с прототипом, 445,0; Mg 0,32; Fe О, l01; Al 0,15; Sl 0,25; F т.е, снижение потерь фосфорной кислоты в б процессе рафинирования в сравнении с

Пример ы 20 вЂ” 26. Пробу ЭФК, состав 55 прототипом не происходит. которой приведен в примере 1, содержа- Повышение содержания нитрат-ионов в щуюнитрат-ионы вколичестве15,30,45,60, растворе фосфорной кислоты, поступаю75, 90, 105 г/л, подвергают контактирова- щем на контактирование с раствором ТБФ нию с раствором ТБФ в керосине по мета- в керосине, более 90 г/л не приводит к дальдике, приведенной в примере 1, на при нейшемупавышеник)(пасравнени асаспасоотношении О:В в процессе экстракции сабам-прототипом) концентрации НзР04 в

2;1, По окончании контактирования фазы арганическайфазе, коэффициентавраспре1754652

Таблица2

Кон ент ация в еэкст акте г/л

НзРО4

П е агаемый способ

П ототип

О . 286 5 0,38 0,108 0,151 0,106 0,24

Корректор Н.Милюкова

Составитель А.Калинин

Теехред M.Ìîðãåíòàë

Редактор Т.Лазоренко

Заказ 2863 Тираж .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35„Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, yn,Гагарина, 101

Соотношение

О:В в процессе экстракции

2. 1

2;1

2:t

Содержание нитратионов, p""

p Hg PO перед зктрак цией, г/л

106

445,0

444,0

446,0

414,0

373,0

342,0

283,5

260 5

0,32

0,37

0,38

0,36

0,29

0,35

0,39

0,37

0,101

0,102

0,098

0,104

0,100

0,120

0,098

0,150

0,143

0,134

0.111

0,123

0,148

0 162

0,100

0,098

0,106

0,105

0,101

0,08

0,101

0,06

0,25

0,21

0,22

0,24, 0,20

0,18

0,23

026

Способ рафинирования фосфорной кислоты

Патент 1754652