Способ получения фосфорной кислоты и сульфата кальция

, Кармышов ность за руГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ.ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙКИСЛОТЫ И СУЛЪФАТА КАЛЪЦИЯ(57) Сущность изобретения: сырьевую смесьиэ двух природных фосфатов, содержащую . Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты 35-40% Р 20 Б полугидратно-дигидратным способом и сульфата кальция, предназначенного для использования в качестве строительного материала.Известен способ переработки фосфатного сырья на фосфорную кислоту и сульфат кальция, включающий разложение апатита смесью серной и фосфорной кислот, кристаллизацию полугидрата сульфата кальция при температуре 85 - 105 ОС, отделение его . фильтрацией, перекристаллиэацию полугидрата сульфата кальция (ПСК) в дигидрат сульфата кальция (ДСК) в течение 8-12 часов при температуре 50-65 С. Преимуществом . способа является максимальная степень извлечения Р 205(до 98,5%) из сырья и получе 1781169 А 1 01 В 25/229,С 01 г 11/ 0,8-1,0 М 90, обрабатывают оборотной фосфорной и серной кислотами. Кристаллизуют полугидрат сульфата кальция и отделяют. его от продукта фильтрацией. Полугидрат перекристаллиэовывают в дигидоат сульфата кальция в сернофосфорнокислом растворе в присутствии фторида алюминия, взятом в массовом соотношении к оксиду магния 1;(4-5). Дигидрат фильтруют и промывают. Промывные воды направляют на стадию перекристаллиэации, В качестве компонентов сырьевой смеси берут кольский апатитовый концентрат, содержащий 39,4% Р 205 и 0,2% М 90, и фосфориты, содержащие 17-35,3% Р 205 и 2-5% М 90. Расход фторида алюминия составляет 1,8-2,5 кг/т смеси, содержание фтора в кислоте составляет 1,1-1,2%. Гипс одержит, %: Р 205 обц. 0,35-0,45, Р 2058 о15-0,20; Е О,О 8-0,10 Я табл,4 ние хорошего вяжущего. Недостатком спо- Сф соба является зависимость скорости пере- а кристаллизации ПСК от качества д фосфатного сырья, идущего на переработку. О Так скорость фазового перехода ПСК -+ДСК при переработке хибинского апатитового концентрата составляет 60-80 часов, что делает а нереальным осуществление получения ЭФК и сульфата кальция по полугидратно-дигид ратной схеме,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки фосфатного сырья на фосфорную кислоту и сульфат, кальция (ДСК), включающий разложение фосфатного сырья смесью серной и фосфорной кислот, кристаллизацию полугидрата сульфатакальция (ПСК) с промежуточным отделени- позволяет получать ЭФК концентрацией ем осадка и перекристаллизацию ПСК в ди-40% Р 205 с малым содержанием Фтора и гидрат сульфата кальция (ДСК) в чистый дигидрат сульфата кальция. Введеприсутствии алюминий - и фторсодержа- ние АГз способствует удалению растворищихсоединений, вэятыхвколичестве 1-2,5 5 мых солей РЗЭ и Мд из растворов кг и 5-6 кг на 1 т исходного сырья при фосфорной кислоты.ионном отношении фтора к алюминию в При повышенном содержании МдО в жидкой части пульпы равном(1-3):1(2). Пре- фосфатном сырье более 1%, а также при имуществом способа является высокий ко- повышенном отношении МдО:А 1 Гз более зффициент разложения сырья 99,4-99,6%, 10 (5:1) наблюдаетсяснижениепроиэводительсокращение времени" перекрйсталлизации ности фильтрации ПСК и ДСК,до 3-х часов. Недостатком способа является При пониженном содержании МцО меповышенное содержание фтора 1;8-2,0% в нее 0,8%, а также при снижении отношения кислое, что отрицательно влияет на качест- МцО:А 1 Гэ менее (4:1) не достигаются необво получаемыхфосфорныхудобрений, и по ходимые условия для сохранения скорости вышенный расход добавок, фазового перехода ПСК -+ ДСК на уровнеЦелью изобретения является снижение 3-6 час, что приводит к увеличению времени расхода реагентов и снижения содержания перекристэллизации свыше 7-10 часов, примесей в кислоте прй сохранении качест- Целесообрэзность выбранных соотнова дигидрата сульфата кальция,20 шений иллюстрируется примерами и таблиПоставленная цель в способе, включаю- цей.щем разложение фосфатного сырья смесью П р и м е р 1. (МцО = 0,8; МцО:А 1 Гз = 4:1) серной и оборотной фосфорной кислотами, Хибинский апатит. содержащий 39,4% кристаллизацию полугидрата сульфата Р 05 и 0,2% МдО и фосфорит Каратау, сокальция с промежуточным отделением 25 держащий 25% Р 205 и 3%МцО, взятые в осадка и перекристаллизации его в дигид- отношении 11:3, необходимом для достижерат сульфата кальция в присутствии алюми- ния общего содержания МцО в смеси 0,8%,ний и фторсодержащих соединений, смешивают с 32% по Рг 05 оборотной фосфильтрациюипромывку достигается тем, форной кислотой, Соотношение Ж:Т в пульчто в качестве фосфатного сырья использу пе 2,5:1, температура 95 С. Затем ют смесьфосфатного сырья, содержащую добавляют 93% серную кислоту (содержа-40% Р 205 и 0,8 - 1,0% МдО, перекристал- ние ЯОэ в пульпе на уровне 13 - 15 г/л). Облизацию ПСК -+ ДСК ведутв разбавленных щее и ребы вание пульпы 4,5 час. растворах оборотной фосфорной и серной . Полученную пульпу Фильтруют(производи 2кислот в присутствии А 1 Гэ, взятого в количе тельность фильтрации 1300 кг/м час) и стае, необходимом для достижения отноше- получают Фосфорную кислоту, содержащую ния МдО;АГэ=(4 - 5):1,а промывные воды от 39,2% Р 205, ЯОэ = 1,0%, Г = 1,2%, Кра 3 л.- дигидрата сульфата кальциянаправляют на =97,8%. Полученный полугидрат сульфата стадию перекристаллизации ПСК .+ ДСК, кальция перекристаллизовывают в дигидВ качестве магнийсодержащего сырья 40 рат в разбавленном растворе оборотной используют фосфорит или апатит, содержа- Фосфорной кислоты и Н 2 ЯОа при температущий 17 - 35% Р 205 и 2-5% МдО. В качестве ре 50 - 60 С(содержание 10 - 15% Р 205, 2,5- источника фторида алюминия используют 4% ЯОз, Ж:Т = 10:1) в присутствии добавки твердую соль, а также отходы его проиэвод- А 1 Гэ, взятой в количестве, необходимом для ства в виде маточных растворов, 45 достижения отношения МцО:А 1 Гэ = 4:1 (2 кгУказанныеотличия позволяют умень- А Гз на 1 т исходного фосфатного сырья, т е, шить- расходы алюминий- и фторсодержа,35 кг Г), Время полного фазового перехода щихдобавок вЗ - 8 раэ,сниэитьсодержание ПСК -ф ДСК составляет 6 часов. Получен- фтора в продукционной кислоте при сохра- ный дигидрат сульфата кальция фильтруют нейии качества дигидрата сульфата каль (производительность фильтрации 760 кг/м ция, скорости фазового перехода ПСК -ф час), содержание в гипсе Р 205 общ - 0,4% -фДСК на уровне 3-6 часов, производитель- Р 05 Вод. = 0,2%, Г = 0,1%). К раэл. возраста- ности фильтрации ПСК на уровне 1250-1300 ет до 99,6%. Промывные воды возвращаюткг/м ч, а дигидрата ДСК на уровне 750 ся нэ стадию перекристаллизации ПСК -ф кг/м ч. 55 -+ДСК.Существо способа заключается в том, П ример 2.(Мц 0=1%, МдО:А 1 Гз=4;1), что в заданном интервале МцО:А 1 Гз созда- Хибинский апатит, содержащий 38,8% ются условия, препятствующие стабилиза- Р 205 и 0,2% МцО и фосфорит Каратау, соции полугидрата сульфата кальция, что держащий 24% Р 20 и 3,2% МцО, взятое в1781169 Содериание в гипсе Ф ОбразецЕАОГ 1 ЕАОк 7 Е0,35 0,15 0,1 10,4 0,2 О, 20,35 015 Оэ 09 30,45 0,2 0,1 40,5 0,3 0,15 50,45 0,2 0,09 60,35 0,15 0,09 7О,ЗО О,5 О,ОО 8045 0,2 0,1 У05 03 015 1 О0,50,3 О, 11 Содерканне в кислоте, 2РЮ е 0,7 0,8 О,Э 1,0 0,9 0,9 0,9 0,9 0,2 1 ЗОО 78 О1300 7601290 770 .1290 78098 о 48 о1050 51012 ЭО 7701300 7 Э.О1290 750970 500Яет данных 39,5 1,239,2239,239,0 11538,5391 1,1зэ,г39,3 1,239,238,9 1.340,0 2,0 1,01,1 1,2 13 1,2 1, 1,1 1,2 1,8 10641,212з,з31,53 4 т4;14:14 т4 з 1,3,5:14 з4,5 т 15:15,5 з 1Прототип 1,752,02,252,52,752,62,252,01.81,68"Э Составитель Н,БушуевТехред М.Моргентал Редактор КоРРектоР С,К)ско Заказ 4249 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород; ул, Гагарина, 101 отношении 11:4, необходимом для достижения общего содержания МдО в смеси 1%, разлагают оборотной фосфорной и серной кислотами аналогично примеру 1. Получениую пульпу фильтруютороиззодительиоСть фильтрации 1290 кг/м ч) и получают фосфорную продукционную кислоту, содержащую 39,0% Р 20 б, Е = 1,15%, ЯОз = 1,2%, К равд. = 97,7%, Полученный полугидрат сульфата кальция перекристаллизовывают в дигидрат сульфата кальция в условиях, аналогичных примеру 1, в присутствии добавки АЕз, взятой в количестве, необходимой для достижения соотношения М 90:АЕз - 4:1 (2,5 кг АЕз или 1,52 г на 1 т исходного сырья фосфатного сырья), Время полного фазового перехода ПСК -р ДСК составляет 4 ч, Полученный дигидрат сульфата кальция фильтруют произаодительиость фильтрации 780 кг/м ч), содержание в гипсе Р 20 бобщ. =0,5%,.Р 20 бводн.=0,2 о/р, Е=0,1%, К разложения возрастает до 99,7%, Промывные воды после отмывки фосфогипса направляют на стадию перекристаллизации ПСК -р ДСК, П риме р 3. (М 90=1%, МдО:АЕз=5:1), Хибинский апатит, содержащий 39,30(у Р 20 б и 0,2% МдО и фосфорит Каратау, содержащий 25% Р 20 б и 3,5% МдО, взятые в отношении 25:8, необходимом для достижения общего содержания М 90 в смеси 10(р, разлагают оборотной фосфорной и серной кислотами в условиях, аналогичным примеру 1. Полученную пульпу фильтруют (производительность фильтрации 1280 кг/мч) и получают фосфорную кислоту, содержащую 39,1% Р 205 50 з = 1,25%, Е = 1,25%, К рвал,- = 97,9%1 Полученный полугидрат сульфата кальция перекристаллизовывают в дигидрат сульфата кальция в условиях аналогичных примеру 1 в присутствии АЕ, взятом вФСодеркание Отноюение Добавка Вреип фа- ПРфильтрации МВО В СЫРЬЕ МООУА 123 А 1 ЕА, ЗОВОГО ПСК ДСМ 8 кг перед., и кг/иа с количестве, необходимом для достижения отношения МдО:АЕз = 5:1 (2 кг АЕз, т.е, 1,35% Е на 1 т исходного сырья). Время полного фазового перехода ПСК -р ДСК составляет 3 ч, Полученный дигидрат сульфата В кальция фильтруют 0 роизаодительиостьфильтрации 750 кг/м ч). Содержание в дигидрате Р 20 б общ. 0,4%, Р 205 водн.=0,2%, Е - 0,0907 Ь, К раЗЛ. ВОЗраСтаЕт дО 99,8 оь. Промывные воды после отмывки ди гидрата возвращаются на.стадию перекристаллизации ПСК -+ ДСК Формула изобретенияСпособ получения фосфорной кислоты 15 и сульфата кальция, включающий обработкуфосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами, кристаллизацию полугидрата сульфата кальция, отделение его от продукта фильтрацией, перекристаллиза цию полугидрата сульфата кальция в дигидрат в присутствии алюминий- и фторсодержащих соединений в сернофосфорнокислом растворе, отделение фильтрацией дигидрата сульфата кальция от 25 раствора с последующей его промывкой инаправлением промывных вод на перекристаллизацию,отличающийся тем,что,- с целью снижения расхода реагентов и снижения содержания примесей в кислоте при 30 сохранении высокого качества дигидратасульфата кальция, в качестве фосфатного сырья берут смесь природных фосфоритов, содержащую 0,8-1,0% оксида магния, в качестве алюминий- и фторсодержащих сое динений берут фторид алюминия вколичестве, обеспечивающем массовое соотношение в исходной сырьевой смеси оксида магния к фториду алюминия, равное (4-5):1.