Способ получения экстракционной фосфорной кислоты

Способ получения экстракционной фосфорной кислоты

Реферат

 

Изобретение относится к области получения фосфорной кислоты из различных видов фосфатного сырья, например, апатитовых и фосфоритных руд. Способ включает разложение фосфатного сырья серной и оборотной кислотами, кристаллизацию осадка сульфата кальция в присутствии затравочных частиц, последующее разделение продукционной пульпы и отмывку осадка сульфата кальция. Затравочные частицы получают измельчением части осадка сульфата кальция и вводят в количестве 0,5-120 затравочных частиц размером 1-1000 мкм в расчете на каждые 100 частиц осадка продукционной пульпы того же диапазона размера при среднем размере их не менее чем 1,2 раза меньше среднего размера частиц осадка в продукционной пульпе. Измельчение частиц осадка ведут либо непосредственно в пульпу, либо после ее разложения. Возможно перед измельчением осадок разделят на крупную и мелкую фракцию в массовом соотношении I : (0,1-10) соответственно. Одну из фракций возвращают в реакционный объем, а вторую на измельчение. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области получения фосфорной кислоты путем разложения фосфатного сырья серной и оборотной фосфорной кислотами и может быть использовано в одностадийном дигидратном, полугидратном и ангидратном, процессах получения экстракционной фосфорной кислоты из различных видов фосфатного сырья, например, апатитовых и фосфоритных руд.

Известен способ получения экстракционной фосфорной кислоты путем разложения фосфатного сырья серной и оборотной фосфорной кислотами и кристаллизацией осадка сульфата кальция в присутствии затравочных частиц с последующим отделением продукционной пульпы от осадка и ее отмывки. При этом высокая эффективность в данном способе достигается за счет использования в качестве затравки частиц другого фазового состава (полугидрат сульфата кальция), и при этом дозирование в дигидратный процесс полугидратной затравки в массовой доле до 80% к массе образуемого гипса требует организации дополнительной стадии получения экстракционной фосфорной кислоты в полугидратном режиме, что сложно осуществить в рамках одностадийного производства (Авт. свид. СССР N 814840, C O1 B 25/225, 1978).

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения экстракционной фосфорной кислоты путем разложения фосфатного сырья и оборотной фосфорной кислотами и кристаллизацией осадка в присутствии затравочных частиц последующим отделением продукционной пульпы от осадка и его отмывкой, по которому в качестве затравочных частиц используют кристаллы размером 20-80 мкм, получаемые путем сепарации всей продукционной пульпы ( Авт.свид. СССР N 551249, C O1 F 11/46, 1975).

Недостатком известного способа является то, что отделением более крупной фракции в продукционной пульпе добиваются повышения скорости отмывки продукционного осадка и практически не изменяют степень извлечения P₂O₅ в фосфорную кислоту из осадка. Кроме того, в прототипе предусматривается возврат в процессе кристаллов узкого диапазона (20-80 мкм), которые являются одними из наиболее трудно агрегируемых частиц в процессе блочного формирования осадка, играющего решающую роль в формировании хорошо фильтруемых крупных кристаллов и соответственно, если в процессе при заданном технологическом режиме будут образовываться и вводиться со стадии классификации частиц размером 20-80 мкм больше, чем может сагрегировать, то данный способ приведет к резкому снижению выхода продукта. Соответственно количество затравочных частиц должно быть строго регламентировано, иначе это приведет к ограничению применения предлагаемого способа, вследствие его неуправляемости и не стабильности.

Нами поставлена задача получения экстракционной фосфорной кислоты одностадийным способом с повышенной степенью извлечения P₂O₅ в фосфорную кислоту из кристаллизируемого осадка, а также сформировать хорошо фильтруемый крупно-кристаллический осадок, что повысит удельный съем с фильтра, степень отмывки осадка и снизит влажность осадка после отмывки.

Предложен способ получения экстракционной фосфорной кислоты путем разложения фосфатного сырья серной и оборотной фосфорной кислотами и кристаллизацией осадка в присутствии затравочных частиц, последующим отделением продукционной пульпы от осадка и его промывкой, в которой разложение и кристаллизацию ведут в присутствии затравочных частиц, полученных измельчением части осадка и вводят в количестве 0,5-120 частиц с размером 1-1000 мкм в расчете на каждые 100 частиц осадка того же диапазона продукционной пульпы. При этом затравочные частицы должны иметь средний размер не менее чем в 1,2 раза меньше среднего размера частиц осадка в продукционной пульпе.

Отличием способа является подача на стадию разложения и кристаллизации частиц определенного размера и в определенном количестве, определяемым в зависимости от состава полученной продукционной пульпы.

Возможно измельчение части осадка проводить как непосредственно в пульпе, так и после отделения твердой фазы от продукционной фосфорной кислоты.

Целесообразно осадок перед измельчением классифицировать на две части - крупную и мелкую при их соотношении 1:(0,1-10) соответственно. Способ предусматривает два варианта дальнейшего использования этих разделенных фракций крупные частицы возвращают в реакционный объем, а мелкие на измельчение, или крупные частицы подают на измельчение, а мелкие в реакционный объем.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

В процессе исследований структуры осадка, образующегося в процессе получения экстракционной фосфорной кислоты, установлено что различные фазовые модификации сульфата кальция имеют блочную структуру (Мелихов И.В. Михеева И. Е. Рудин В.Н. Направленная сегрегация в высокодесперсных суспензиях. М. Коллоидный журнал, 1988, N 5, с. 885-891). Крупные частицы осадка независимо от состава фосфатного сырья и режимов получения ЭФК, представляют собой "псевдокристаллы", состоящие из микроблоков. Микроблоки формируют крупную частицу путем агрегирования и параллельного "зарастания" новой поверхности по молекулярному механизму. При этом образующиеся "вторичные" частицы также склонны агрегироваться в более крупные или формировать друзы. Т.е. формирование различных морфологических модификаций сульфата кальция происходит по молекулярно-блочному механизму и имеет иерархическую структуру. Нами установлено, что по мере формирования более крупных частиц в них увеличивается содержание P₂O₅. Практически все потери P₂O₅ с твердой фазой (при использовании современных способов получения ЭФК) связанные с захватом P₂O₅ в структуру кристаллизуемого осадка за счет замуровывания маточного раствора, а разложение фосфатного сырья происходит полностью. Степень захвата P₂O₅ в основном определяется объемом замурованного маточного раствора фосфорной кислоты в пустотах, образуемых при агрегации микроблоков и вторичных формирований в крупную частицу или друзу. Кроме того установлено, что частицы осадка в зависимости от размера имеют различную скорость агрегации. Минимальную склонность к агрегированию имеют вторичные образования по размеру соответствующие первой стадии формирования кристалла из микроблоков. При этом микроблоки и вторичные образования сохраняют достаточно плотную структуру с значительным содержанием P₂O₅. При этом эти затравочные частицы должны иметь меньший размер, чем частицы "вторичных" блоков (что обеспечит их более интенсивную агрегацию между собой), а также иметь активную поверхность, позволяющую с высокой степенью вероятности агрегировать с частицами осадка.

Нами установлено, что при измельчении частиц осадка, их разрушение происходит в большей степени по ослабленным плоскостям срастания блоков и сопровождается оголением высокодефектной поверхность, активно стремящейся к переформированию своей структуры путем присоединения частиц осадка и интенсивным нарастанием новой массы по молекулярному механизму. Соответственно ведению процесса получения ЭФК в присутствии предварительно измельченных частиц осадка приводит к ускорению блочной агрегации осадка, что увеличивает средний размер продукционного осадка, и кроме того интенсифицирует скорость молекулярного роста из центров, находящихся на активной поверхности затравочной частицы, что позволяет заполнитель, образуемые в результате интенсивной агрегации, межблочные пространства материалов осадка, вытеснив маточный раствор фосфорной кислоты, и соответственно увеличивает степень извлечения P₂O₅ из твердой фазы в фосфорную кислоту.

Кроме этого в результате измельчения осадка происходит частичное освобождение P₂O₅ с маточным раствором. (При измельчении осадка непосредственно в промышленной пульпе содержание P₂O₅ в некоторых опытах снижалось 1,8-3 раза). Однако при незначительном количестве вводимых в процесс затравочных частиц (0,5-120 частиц на каждые 100 частиц продукционного осадка) это явление не дает существенный вклад в изменение содержания P₂O₅ в твердой фазе. Высвобождение P₂O₅ в результате измельчения части осадка составляет не более 5-10% от общего эффекта и является дополнительным эффектом процесса.

Нами установлено, что фактором, определяющим интенсивность действия затравочных частиц на стадию кристаллизации осадка является не массовая доля, традиционно используемая в различных способах получения ЭФК с воздействием затравки, а количество вводимых затравочных по отношению к количеству частиц, осадка продукционной пульпы. Установленные количественные соотношения по ведению процесса в присутствии затравки действуют в диапазоне размером частиц, получаемых после измельчения, от 1мкм до 1000мкм. Измельченные частицы осадка размером менее 1 мкм имеют высокую активность агрегативного роста и их частичная агрегация происходит уже на стадии измельчения. В пересыщенном по сульфату кальция растворе происходит интенсивная спонтанная агрегация данных частиц между собой и блочное срастание с другими более крупными частицами затравки. При этом присутствие даже достаточно высокого количества частиц менее 1 мкм в затравке не существенно влияет на механизм воздействия затравочных частиц при формировании осадка в процессе получения ЭФК. Присутствие частиц размером более 1000 мкм не желательно, т.к. они играют пассивную роль в формировании осадка, вследствие своей малой подвижности и существенно более низкой вероятности соударения с другими частицами. Следовательно, частицы затравки размером менее 1 мкм и более 1000 мкм практически не влияет на изменение основных показателей процесса получения ЭФК. Использование в растворе количества частиц аналогично диапазона размером в продукционном осадке является оптимальным, т.к. частицы более 1000 мкм являются малоактивными из-за малой подвижности, а частицы менее 1 мкм могут присутствовать в продукционном осадке вследствие изменения пересыщения, например, при локальном снижении температуры, либо если рассматриваемые частицы имеют инородные включения, которые не позволяют встроиться частице в агрегат. Во всех рассмотренных случаях частицы продукционного осадка размером, не входящим в диапазон 1-1000 мкм, не участвуют в механизме агрегационного роста осадка с участием затравочных частиц и соответственно не должны учитываться в количественном соотношении частиц затравки и продукционного осадка. Ведение процесса получения ЭФК в присутствии измельченных частиц в количестве менее 0,5 частиц на каждые 100 частиц, выводимого продукционного осадка, практически не дает положительного результата. Введение в процесс получения ЭФК измельченных частиц в количестве более 120 частиц на каждые 100 частиц, выводимого продукционного осадка, независимо от степени измельчения приводит к ухудшению фильтруемости осадка, снижению степени его отмывки от P₂O₅, при сохранении высокой степени извлечения P₂O₅ из твердой фазы в раствор.

Данную тенденцию иллюстрирует следующая серия опытов.

При разложении Кольского апатитового концентрата (39% P₂O₅) концентрированной серной (92% ) и оборотной фосфорной кислотами получали экстракционную фосфорную кислоту и осадок-дигидрат сульфата кальция, кристаллизацию которого вели в присутствии (N) частиц затравки на каждые 100 частиц выводимого продукционного осадка, при времени пребывания твердой фазы в реакторе 4 часа. Затравка была получена путем предварительного измельчения части пульпы отобранной вместе с продукционной, размеры 1-1000 мкм. Измельчение осуществлялось непосредственно в пульпе с уменьшением среднего размера частиц в 4 раза. Далее продукционная пульпа отделялась от осадка. Осадок подвергался трехкратной промывке по традиционной схеме работы вакуум-фильтра, используемого в производстве ЭФК. Зависимость изменения основных показателей процесса получения ЭФК от изменения величины (N) представлены в таблице 1 ( Q изменение удельного съема с фильтра относительно прототипа в изменение влажности осадка после отмывки относительно прототипа в К_из- коэффициент извлечения P₂O₅ из фосфатного сырья и твердой фазы в K_от-коэффициент отмывки осадка от P₂O₅ в K_в-коэффицтент выхода P₂O₅ из фосфатного сырья в продукционную фосфорную кислоту в).

Как видно из таблицы 1, наиболее целесообразным является проведение процесса в присутствии 0,5 120 частиц затравки.

Как показали проведенные нами технологические исследования, до определенной величины уменьшение размера измельченного осадка существенно влияет на изменение показателей процесса получения ЭФК. Если при получении затравки измельчения осадка осуществлялось до величины среднего размера частиц меньше чем 1,2, отличающегося от среднего размера продукционного осадка, то вновь образованной в результате измельчения активной поверхности будет недостаточно для инициирования интенсивной блочной сегрегации частиц основного осадка с затравкой. При этом средний размер частиц затравки будет соответствовать фракции частиц с минимальной способностью к агрегированию для конкретных условий осуществления каждого процесса. Соответственно получаемая затравка будет малоэффективна, а показатели процесса будут близки к исходным.

Наиболее предпочтительно измельчать осадок до размера первичного блока, величина которого определяется фазовым состоянием сульфата кальция, а также примесным составом и режимами ведения процесса. Для первичного блока кристаллизуемого осадка характерно наличие наиболее совершенный структуры частиц с минимальным удельным содержанием P₂O₅, более низкой скоростью растворения в ненасыщенном по данной фазе растворе и с высокой интенсивностью к агрегированию. Наличие первичных блоков осадка в затравке и определяет эффективность ее воздействия на процесс. При достижении порогового уровня, соответствующего измельчению с уменьшением среднего размера более чем 1,2 раза затравка достигает максимального эффекта воздействия на показатели процесса. Измельчение более чем 1,2 раза приводит к сокращению массы вводимой затравки при практически одинаковом оптимальном количестве затравочных частиц. При этом наиболее предпочтительно при измельчении не разрушать структуру первичного блока и поверхность частиц, получаемую при расщеплении макро "псевдокристалла" по плоскостям блочной агрегации, прочность которых существенно превосходит прочность связей, соединяющих блоки. Способ измельчения осадка как суспензии, так и в отдельной твердой фазе при выполнении указанных условий не имеет значения и определяется конкретным технологическим оформлением процесса. Мы считаем, что измельчение непосредственно в пульпе, отобранной из процесса, более предпочтительно, т.к. упрощает дозирование затравки в процессе на стадию кристаллизации осадка.

Дозирование измельченного осадка может осуществляться в одну или несколько точек реакционного объема. Максимальный эффект достигает при одновременном дозировании затравки в несколько точек реакционного объема. Нами установлено, что при введении затравочных частиц в зону интенсивного разложения фосфатного сырья для достижения максимального эффекта измельченных частиц требуется в (1,2-6 раз) больше, чем при введении затравки на стадию блочной агрегации осадка в крупные кристаллы и друзы. Данный эффект сохраняется и при одновременном дозировании измельченного осадка в несколько точек реакционного объема, отличающихся по времени пребывания твердой фазы в процессе.

Это можно проиллюстрировать следующим примером.

Экстракционную фосфорную кислоту получают разложением Кольского апатитового концентрата(39,0% P₂O₅) серной и оборотной фосфорной кислотами и кристаллизацией осадка полугидрата сульфата кальция в присутствии затравочных частиц, полученных измельчением части осадка. Процесс осуществляют в двухсекционном реакторе, снабженном перетоком. Фосфат, серную и оборотную фосфорную кислоты дозируют в первую секцию реактора. Продукционную пульпу выводят из второй секции реактора. Затравочные части вводят в первую секцию реактора в количестве N₁, во вторую в количестве N₂ на каждые 100 кристаллов выводимых с продукционной пульпой. Изменение технологических показателей системы в зависимости от N₁ и N₂ представлены в таблице 2. При этом показатели процесса при дозировании затравки только в первую или вторую секцию представлены для оптимальной величины N.

Для создания монодисперсного крупнокристаллического состава осадка, а также повышения эффективности измельчения осадка при получении затравочных частиц оптимального размера ( близкого к размеру первичного блока данной фазы осадка) предлагается осадок перед измельчением классифицировать на две части в массовом соотношении части, содержащей более крупные частицы, и части с мелкими частицами (1:10)-(1:0,1), при этом часть с крупными частицами возвращать в реакционный объем, а часть с мелкими частицами подвергнуть измельчению. Данный прием наиболее предпочтителен, когда крупные частицы осадка (более 200 мкм) имеют хорошо сформированную блочную структуру с минимальным объемом маточного раствора ЭФК, замурованным в межблочном пространстве. Содержания P₂O₅ в крупных частицах осадка должно незначительно отличаться от мелких частиц. Указанное массовое соотношение сепарации пульпы перед измельчением обеспечивает измельчение наименее активных к блочному росту вторичных агрегационных блоков и происходит их интенсивное расщепление на активные части, которые при введении в процесс с высокой интенсивностью формируют более плотные вторичные блоки, макрочастицы и друзы. Это существенно снижает долю мелких фракций в продукционной пульпе и повышает удельный съем с фильтра по сравнению с прототипом на 40-45% Использование при сепарации пульпы массового соотношения менее (1:10) не целесообразно, т.к. приводит к измельчению практически всей массы выделенного осадка и получаемый эффект близок к предлагаемому способу с измельчением осадка без предварительной сепарации. Применение соотношения более (1:0,1) задействует в сепарационном отборе практически весь реакционный объем, а измельчению при этом подвергаются в основном первичные блоки, которые и без указанного воздействия играют активную роль в блочном росте. Соответственно происходит увеличение энергозатрат на сепарацию и снижению общего эффекта.

Для повышения выхода P₂O₅ в фосфорную кислоту предлагается осадок перед измельчением классифицировать по размеру частиц на две части в массовом соотношении, части содержащей более крупные частицы, к части с мелкими частицами (1:10)-(1:0,1), при этом часть с мелкими частицами возвращать в реактор, а часть с крупными частицами направить на измельчение. Данный прием предпочтителен, когда крупные частицы осадка содержат большое количество акклюдированного маточного раствора ЭФК и удельное количество P₂O₅ в них должно быть существенно выше, чем мелкие частицы. Соответственно крупные частицы будут представлять собой наименее прочные агрегационные формирования, разрушаемые по плоскостям срастания первичных блоков. Применение данного метода позволяет интенсифицировать выход P₂O₅ и осуществлять частичное переформирование крупных частиц в более совершенную структуру. Использование при предварительной сепарации (по данному методу) соотношения менее (1:10) приводит к значительным энергозатратам связанными, с сепарацией больших объемов пульпы, что не целесообразно. Использование соотношений более (1:0,1) приводит к измельчению практически всего отбираемого осадка и применение данного приема становится не эффективным. Использование измельчения сепарированной крупной фракции осадка при получении фосфорной кислоты из фосфоритов Каратау повышает коэффициент извлечения P₂O₅ на 0,3-0,5% Пример 1.

Экстракционную фосфорную кислоту получают в экстракте с десятью секциями, снабженными мешалками и перетоками. Температура в реакторах поддерживается 96^oC. Кольский аппатитовый концентрат (39,0% P₂O₅), серную кислоту, обратную фосфорную кислоту и циркуляционную пульпу подают в 1 и 2 секции. Содержание твердой фазы в пульпе составляет 30% Время пребывания твердой фазы в экстракторе 5 часов. Продукционная пульпа полугидрата сульфата кальция отбирается на фильтрацию из десятой секции экстрактора. Фильтрование пульпы с четырехкратной промывкой осадка производится на вакуум-фильтре. В экстракторе организована циркуляция пульпы из 10 в 1 секцию. Часть циркуляционной пульпы отбирается в специальную емкость, где осуществляется жидкостное измельчение осадка до получения среднего размера частиц в 3 раза меньше, чем средний размер продукционного осадка. Полученные затравочные частицы вводят в 7 секцию экстрактора в количестве 0,5 частиц на каждые 100 частиц продукционного осадка для рассматриваемого диапазона размеров от 1 мкм до 1000 мкм. Это повышает выход P₂O₅ на 0,8 и удельный съем с фильтра на 15% Пример 2.

Экстракционную фосфорную кислоту получают в экстракторе, состоящим из четырех последовательно соединенных цилиндрических реакторов, связанных перетоками, путем разложения Кольского апатитового концентрата оборотной фосфорной и серной кислотами. Сырье вводят в первый реактор. В экстракторе поддерживается температура 78^oC. Концентрация P₂O₅ в жидкой фазе составляет 28% P₂O₅. Получаемая пульпа дигидрата сульфата кальция отбирается на фильтрацию из четвертого реактора. Фильтрация пульпы и четырехкратная отмывка осадка осуществляется на вакуум-фильтре. Часть пульпы отбирается из четвертого реактора и классифицируется в гидроциклоне на две части в массовом соотношении части, содержащей крупные частицы, к части с мелкими частицами 1:1. Часть с крупными частицами возвращают в четвертый реактор, а часть с мелкими частицами непосредственно в пульпе до получения среднего размера затравочных частиц в 20 раз меньше среднего размера частиц продукционного осадка. Дозирование пульпы с затравочными частицами в экстракторе осуществляется из расчета ввода 70 затравочных частиц размером 1-1000 мкм на каждые 100 частиц продукционного осадка. При этом часть пульпы с затравочными частицами в количестве 60 частиц на каждые 100 частиц продукционного осадка смешивается с оборотной фосфорной кислотой и направляется в первый реактор, а остальная часть, количество частиц в которой в 6 раз меньше, вводится в четвертый реактор. Это повышает коэффициент извлечения P₂O₅ на 0,8% Коэффициент выхода P₂O₅ 1,4% удельный съем с фильтра на 30% Влажность осадка по сравнению с прототипом снижается на 2,5% Пример 3.

Экстракционную фосфорную кислоту получают в экстракторе, состоящим из двух цилиндрических реакторов, соединенных перетоком. Кольский апатитовый концентрат, оборотную фосфорную и серную кислоту вводят в первый реактор. В экстракторе поддерживается температура 75^oC. Содержание P₂O₅ в жидкой фазе 24% Продукционная пульпа с дигидратом сульфата кальция отбирается из второго реактора и фильтруется на вакуум-фильтре с четырехкратной промывкой осадка. Часть пульпы отбирается из второго реактора и классифицируется в гидроциклоне на две части массового соотношения части, содержащей более крупные частицы, к части мелкими частицами 1:0,1. Часть с крупными частицами возвращается во второй реактор, а часть с мелкими частицами измельчается непосредственно в пульпе до получения среднего размера затравочных частиц в 50 раз меньше среднего размера частиц продукционного осадка. Затравочные частицы в количестве 80 частиц на каждые 100 частиц выводимых с продукционным осадком (при расчете частиц в диапазоне размером 1-1000 мкм), вводятся в экстрактор. При этом 60 частиц на каждые 100 частиц продукционного осадка вводится путем предварительного смешивания с фосфатным сырьем и оборотной фосфорной кислотой, а остальная часть затравочных частиц, которая по количеству меньше в 3 раза, вводится во второй реактор. Коэффициент выхода по сравнению с прототипом повышается на 1,5% P₂O₅, удельный съем с фильтра повышается на 35% влажность осадка после фильтрации по абсолютной величине снижается на 3,5% Пример 4.

Экстракционную фосфорную кислоту получают в экстракторе, состоящим из четырех последовательно соединенных цилиндрических реакторов, соединенных перетоками и снабженных мешалками. Кольский апатитовый концентрат, серную кислоту, оборотную фосфорную кислоту и циркуляционную пульпу, взятую из 4 реактора, подают в первый реактор. Температура в реакторах поддерживается 96^oC. Концентрации P₂O₅ в жидкой фазе составляет 36% P₂O₅. Продукционную пульпу, содержащую полугидрат сульфата кальция, отбирают на фильтрацию из четвертого реактора. Фильтрацию продукционной пульпы осуществляют на вакуум-фильтре с четырехкратной промывкой осадка. Часть пульпы из четвертого реактора классифицируют на две части в массовом состоянии части, содержащей более крупные частицы, к части с мелкими частицами 1:10. Часть с крупными частицами возвращается в четвертый реактор, а часть с мелкими частицами измельчаются до получения среднего размера затравочных частиц в 10 раз меньше среднего размера продукционного осадка. Затравочные частицы в количестве 120 частиц на 100 частиц полугидрата сульфата кальция выводимых с продукционной пульпой вводятся в экстрактор в два потока, при расчете количества частиц в диапазоне 1-1000 мкм. Один поток с затравочными частицами в количестве 66 частиц на 100 частиц, выводимых с продукционным осадком, вводится в первый реактор вместе с фосфатным сырьем, а второй в количестве 54 частицы на 100 частиц продукционного осадка, что в 1,2 раза меньше по количеству чем первый, вводится во второй реактор. Коэффициент выхода по сравнению с прототипом повышается на 1,3 P₂O₅, удельный съем с фильтра повышается на 30% влажность осадка после фильтрации снижается на 1,2% (по абсолютной величине).

Пример 5.

Экстракционную фосфорную кислоту получают в экстракторе, состоящем из двух цилиндрических реакторов, соединенных перетоком. Обогащенная мука фосфорита Каратау (28% P₂O₅), оборотная фосфорная кислота, серная кислота вводятся в первый реактор. Температура в реакторах поддерживается 89^oC. Содержание P₂O₅ в жидкой фазе составляет 22% Продукционная пульпа с дигидратом сульфата кальция отбирается из второго реактора и фильтруется на вакуум-фильтре. Отмывка осадка осуществляется по четырехкратной схеме. Часть пульпы из первого реактора отбирается и классифицируется по размеру частиц на две части в массовом соотношении части, содержащей более крупные частицы, к части с мелкими частицами 1:0,1. При этом часть с мелкими частицами возвращается в первый реактор, а часть с крупными частицами измельчается до получения среднего размера затравочных частиц в 3 раза меньше среднего размера частиц продукционного осадка. Затравочные частицы в количестве 120 частиц на каждые 100 частиц, выводимых с продукционным осадком (при расчете частиц в диапазоне размером 1-1000 мкм) вводятся в первый реактор в зону дозирования фосфатного сырья. Коэффициент извлечения по сравнению с прототипом повышается на 1,4% коэффициент выхода повышается на 2,2% удельный съем с фильтра повышается на 30% Пример 6.

Экстракционную фосфорную кислоту получают в экстракторе, состоящем из четырех последовательных соединений цилиндрических реакторов, снабженных мешками и соединенных перетоками Кингисеппский фосфорит, оборотную фосфорную кислоту, серную кислоту дозируют в первый реактор. Температура в реакторах поддерживается 75^oC. Содержание P₂O₅ в жидкой фазе 28% Продукционная пульпа с дигидратом сульфата кальция отбирается из четвертого реактора. Фильтрацию продукционной пульпы осуществляют на вакуум-фильтре с четырехкратной промывкой осадка. Часть пульпы из четвертого реактора классифицируют на две части в массовом соотношении части, содержащей более крупные частицы, к части с мелкими частицами 1: 10. При этом часть с мелкими частицами направляется в первый реактор, а часть с крупными частицами измельчается в одном из аппаратов сухого измельчения до получения среднего размера затравочных частиц в 1,2 раза меньше среднего размера частиц продукционного осадка. Измельченные затравочные частицы в количестве 40 частиц на каждые 100 частиц, выводимых с продукционным осадком (при расчете частиц в диапазоне размеров 1-1000 мкм), вводятся в третий реактор. Коэффициент выхода по сравнению с прототипом повышается на 1,6% а удельный съем с фильтра увеличивается на 20% Пример 7.

Экстракционную фосфорную кислоту получают в экстракторе, состоящем из четырех последовательно соединенных цилиндрических реакторов, снабженных мешалками и соединенных перетоками. Кольский апатитовый концентрат, оборотную фосфорную и серную кислоту дозируют в первый реактор. Температура в реакторах поддерживается 78^oC. Содержание P₂O₅ в жидкой фазе 28% Продукционная пульпа с дигидратом сульфата кальция отбирается из четвертого реактора. Фильтрацию осуществляют на вакуум-фильтре с четырехкратной промывкой осадка. Часть циркуляционной пульпы отбирают в специальный реактор измельчают до получения среднего размера осадка в 2 раза меньше среднего размера частиц продукционного осадка. Часть затравочных частиц в количестве 40 частиц на каждые 100 частиц, вывозимых с продукционным осадком (при расчете частиц в диапазоне размеров 1-1000 мкм) выводятся во второй реактор, а другая часть в количестве 10 частиц на каждые 100 частиц, выводимых с продукционным осадком, вводится в третий реактор. Коэффициент выхода по сравнению с прототипом повышается на 1,3% удельный съем с фильтра увеличивается на 2,5% влажность осадка после фтльтрации снижается на 2,5% (по абсолютной величине).

Формула изобретения

1. Способ получения экстракционной фосфорной кислоты, включающий разложение фосфатного сырья серной и оборотной фосфорной кислотами, кристаллизацию осадка сульфата кальция в присутствии затравочных частиц, последующее разделение продукционной пульпы и отмывку осадка сульфата кальция, отличающийся тем, что разложение и кристаллизацию ведут в присутствии затравочных частиц, полученных измельчением части осадка сульфата кальция, и вводят в количестве 0,5 120,0 затравочных частиц размером 1 1000 мкм в расчете на каждые 100 частиц того же диапазона размеров осадка продукционной пульпы при среднем их размере не менее чем в 1,2 раза меньше среднего размера частиц осадка в продукционной пульпе.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измельчение части осадка ведут либо непосредственно в пульпе, либо после ее разделения.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что перед измельчением осадок разделяют на крупную и мелкую фракции в массовом соотношении 1 0,1 10,0 соответственно, одну из которых возвращают в реакционный объем, а другую на измельчение.

РИСУНКИ

Рисунок 1