Способ получения фосфорной кислоты

Способ получения фосфорной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

%Э С.. йМе <

6иб!< Ф<эт

Союз Советских

Соцнапнстнчесннх

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено ОЗД278 (2< } 2575501/23-26 с присоединением заявки ¹.,(„з

С 01 В 25/12

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3012330. 6<оллетень 48

Дата опубликования описания 10. 01. 81 (53) УДК 6 6 1 . 6 3 4 .

„2 (088. 8) И.Д.Атабаев, А;И.Рудик, Д.Н.Сощин, С.Ф. Нонин, Г.Ф.Балюк, А, Ô. Гохгут, К. К. Дорре ндорф, Н. И. Бобир, И.М. Силаков, В.В.Якимюк и П.A.Äèàìàíòèäè (72) Авторы изобретения (71) 3а яв итель

Производственное объединение "Техэнергохимпром" (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к способу переработки фосфорного шлама на фосфорную кислоту и фосфорное удобрение.

Известен способ переработки фосфорного шлама путем его сжигания во вращающихся барабанах в большом избытке воздуха (a=2-3 и выше) при

500"600ОС. Газообразные продукты сжигания шлама, содержащие фосфорный ангидрид (P О,), направляют в башню.гидратаций,.где их охлаждают и гидратируют Р„ О„о водой, а образующийся при этом туман фосфорной кислоты извлекают из отходящих газов в электрофильтре. Шлак, образующийся после выгорания фосфора из шла-. ма, содержит до 25% P+O«< (Ц .

Однако B этом шлаке присутствуют соединения фосфора низших степеней окисления, что делает шлак не пригодньпм к использованию в качестве удобрения или кормовой добавки. Полученный шлак идет в отвал, приводя к непроизводительным безвозвратным потерям фосфора и загрязнению окружающей среды. Наличие в шлаке недоокисленных форм и элементарного фосфора является следствием низкой.. интенсивности. процессов тепло-массообмена при поверхностном сжигании шлама на стенках вращающегося барабана, низкой температуры процесса и недостаточной поверхности реагирования.

Кроме того, в данном способе затруднена организация непрерывного процесса.

Известен также способ переработки фосфорного шлама, предварительно измельченного до тонины не выше

1,5 мм, путем его сжигания при 15001800 С с последующей гидратацией образующегося Р, О< с получением фосфорной кислоты и выводом обедненного по фосфору расплавленного шлака при 1250-1400 С (2) .

Однако данный способ позволяет уменьшить потери фосфора путем снижения содержания Р О, в шлаке до

3-5Ъ только при сжигании фосфорного шлама в отсутствие воды. Реализация способа ограничивается на практике тем, что для исключения присутствия воды требуется проведение трудоемких и энергоемких операций обез— воживания шлама, например, методом центрифугирования. Кроме того, полу,ченные шлаки невозможно испольэовать в качестве удобрений, ввиду ниэкого содержания в них Р4 0<а.

791589 целью изобретения является использование шлаков в качестве удобрения эа счет повышения в них содержания

Р О„ в усвояемой Форме.

Указанная цель достигается тем, что сжигание шлама ведут по вышеописанному способу в присутствии воды и/или водяных паров, подаваемых в количестве 1-40Ъ от массы шлама при удельной поверхности расплавленного шлака от б до 12 м (т шлама/ч) с последующей закалкой расплавлен4r

I ного шлака со скоростью 10—

10 град/сек.

Воду подают преимущественно в составе коттрельного молока электроФильтров Фосфорных печей или в составе обводненного Фосфорного шлама, содержащего не менее 1Ъ воды.

При подаче на сжигание фосфорный шлам измельчают- путем распыливания сжатым воздухом или паром до тонины 0,1-1,5 мм обеспечивающей, с одной стороны, достаточную сепарацию капель расплавленного шлака из гаэовзвеси и, с другой стороны, необходимув полноту окисления фосфора.

Ведение процесса при удельной поверхности менее б м (т шлама/ч), а также подача вОды и/или водяного пара в количестве менее 1Ъ (при разумных габаритах реактора) не обеспечивают получения удобрения с содержанием 40Ъ и более Р4 0<, Подача воды и/или водяного пара в количестве более 40Ъ не обеспечивает необходимой температуры вывода расплавленного шлака, а ведение процесса при удельной поверхности более

12 м /(т шлама/ч), кроме того, приводит к получению удобрения с содержанием Р4 О о более 65Ъ, гигроскопичного и склонного к слеживанию.

Закалка расплавленного шлака со скоростью -не ниже 104 -105 град/сек обеспечивает практически полную

Фиксацию Р4 0„ в форме, усвояемой растениями и животными. Закалка с более высокой скоростью нецелесообразна, так как она не приводит к дальнейшему улучшению Фиксации Р 0„ в усвояемой форме и является технически трудноосуществимой.

Изобретение позволяет осуществить безотходную переработку фосфорного шлама, исключающую загрязнение окружающей среды твердыми отходами, а также сэкономить до 500 нм природного газа, необходимого для получения 1 т аналогичного продукта извест ными термическими методами (получение кормовых обесфторенных фосфатов, плавленных удобрений и полифосфата кальция).

П р .и м е р 1. Перемешанный фосфорный шлам в количестве 3850 кг/ч, содержащий, Ъ: Р4 65, воды ?5 и минеральных примесей 10, распыливают сжатым воздухом (600 нм /час) в двух форсунках и в диспергированном виде вводят в водоохлаждаемув циклонную камеру, соединеннув с копильником расплава. Одновременно через тангенциальные сопла в циклон подают воздух в количестве 14400 нм /ч.

Коэффициент избытка воздуха Ф = 1,4 (а учетом воздуха на распыливание).

Суммарная поверхность пленки (37,5 м) и ванны (2,5 м ) расплава составляет 40 м, что соответствует 10,4 м

/(т шлама/ч). Средняя температура газообразных продуктов в циклоне

1650ОС, в копильнике расплава 1450 С.

Средняя температура расплава в циклоне 14000С, копильнике расплава

1270 С. Из копильника выводят

-810 кг/ч расплава фосфатного материала, который закаливают водой со скоростью 104 -10 град/сек.

20 Полученное после закалки фосфорное удобрение представляет собой стек.ловидные частицы зеленоватого цвета. Общее содержание Р О, в продукте 62Ъ в том числе цитратно-раст$$ воримой формы 60,8Ъ. Газообразные продукты сжигания шлама направляют из копильника по охлаждаемому газоходу в башнв гидратации и далее в электрофильтр. В результате переработки газов, содержащих Р4 О„о, в башне и электрофильтре получают л 9725 кг/ч 75о-ной фосфорной кислоты

Пример 2. Фосфорный шлам в количестве 3300 кг/ч, содержащий

76Ъ Р, 16Ъ воды и 8Ъ минеральных примесей смешивают с 500 кг/ч коттрельного молока плотностью 1,1 г/см, содержащего 14,8Ъ коттрельной пыли и 85,2Ъ воды. Полученную смесь пе40 рерабывают, как это описано в предыдущем примере, и получают 800кг/ч фосфорного удобрения, содержащего

64Ъ Р4 О о (62, 8Ъ РА Ogp в усвояемой форме) и .. 9720 кг/ч 75Ъ-ой фосфорной кислоты.

Пример 3. 5500 кг/ч фосфорного шлама, содержащего 40Ъ Р4, 40Ъ воды и 20Ъ минеральных примесей перерабатывают в Фосфорную кислоту и удобрение, сжигая распыленный шлам в прямоточном канале, соединенном с вихревым сепаратором расплава. Расход сжатого воздуха на распыливание 850 нм. /ч. Расход воздуха на горение 9560. нм3/ч. Коэффициент избытка окислителя оБ =1,1.

Суммарная повехность пленки и ванны расплава 33 м, что соответствует удельной поверхности расплавленно60 го шлака в пленке и ванне расплава

6 м /(т шлама/ч). Температур газов в прямоточном канале 1500оС, в сепараторе 1350 C. Температура расплава в прямоточном канале г 1450, 6$ в сепараторе 1200 Скорость закал791589

Формула изобретения

Составитель В.Гродзовская

Редактор Е.дайч Техред Е.Гаврилешко Корректор С Цомак

Заказ 10676 73 Тираж 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ки расплавленного шлака 10410 град/сек. В результате переработ5 ки получают 2780 кг/ч фосфорного удобрения, содержащего 41,2% Р„О (в том числе 40,6Ъ Р О, в усвояемой форме1 и 8175 кг/ч 7 %-ной фосфорной кислоты.

Пример 4.. Для повышения с одержания Р40,о в Фосфорном удобрении, получаемом при переработке указанного в примере 3 шлама, необходимо увеличить суммарную удельную поверхность расплавленного шлака в пленке и ванне расплава, одновременно заменив воздух, подаваемый на горение, эквивалентным количеством кислорода для поддержания температуры. в сепараторе. При удельной поверхности 12 м /(т шлама/ч) и указанных выше расходах шлама, сжатого воздуха и с6 =1,1 может быть получено л- 4420 кг/ч удобрения, содержащего

62 7Ъ Р 0

Пример 5. 3200 кг/ч Фосфорного шлама, содержащего 77,8Ъ Р, 21,2Ъ минеральных примесей и 1Ъ воды, перерабатывают в циклоне с копильником расплава при суммарной удельной поверхности расплавленного шлака в пленке и ванне расплава

12 м " /(т шлама/ч), Расход сжатого воздуха 600 нм /ч. Расход воздуха на горение 15460 нм /ч. Коэффициент избытка окислителя сИ =1,5. Температура газов в циклоне 1800 С, в копильнике 1600 С, температура расплава в циклоне 1500 C, в копильнике

1400ОС. После закалки расплавленного шлака водой со скоростью 10 ««

10 град/сек получают 1190 кг/ч

Фосфорного удобрения, содержащего

57,45 Р4 0 о (56,6% Р Оса в усвояемой форме) и 9540 кг/ч 75%-ой фосфорной кислоты.

Способ получения фосфорной кислоты, включающий сжигание измельченного фосфорного шлама при 1500-1800 С в среде кислородосодержащего газа

15 при коэффициенте избытка кислорода

1,1-1,5, вывод расплавленного шлака при 1200-14000С и гидратацию полученного фосфорного ангидрида, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью

2О использования шлаков в качестве удобрения за счет повышения содержания

Р40 О в усвояемой форме, сжигание шлама ведут в присутствии воды и/или водяных паров, подаваемых в количестве 1-40% от массы шлама при удельной поверхности расплавленного шлака от б до 12 м /(т шлама/ч), с последующей закалкой расплавленного шлака со скоростью 104 -105 град/сек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Постников Н.Н. Термическая фосфорная кислота, M., "Химия", 1970, с. 162.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 409957, кл. С 01 В 25/12, 05.01.74.