Способ получения фосфорной кислоты

%Э СВИеьбибиотвНИЕ Союз Советски СоцнапнстнчеснРесвублнк Н С У СВИДЕТИдьСТВу(22) Заявлено ОЗД 2,78 (21)с присоединением заявки ЙР т(ЗС 01 В 25/1 осудзрствеииый комитетСССР ио делам изобретений и откРытий(53) УДК 661.6 2 (088.8) Дата опубликования опис И.Д.Атабаев, А;И.Рудик, Д,Н,Сощин, С.Ф.Нонин, Г.Ф.БалюА.Ф.Гохгут, К.К.Доррендорф, Н.И.Бобир, И.М.Силаков,В.В.Якимюк и П.А.Диамантиди 2) Авторыизобретен Производственное объединение "Техэнергохимпром 1) Заявите 4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ Изобретение о переработки Фосф форную кислоту и ние,осится к способ ного шлама на Ф осфорное удобре при поверхностном сжигании стенках вращающегося бараб кой температуры процесса и точной поверхности реагиро Кроме того, в данном спосо нена организация непрерывн шлама на на, низ- недостаания.е затрудго процес 10Известен способ переработки Фосфорного шлама путем его сжигания во вращающихся барабанах в большом избытке воздуха (с=2-3 и выше) при 500"600 ОС. Газообразные продукты сжигания шлама, содержащие Фосфорный ангидрид (Р О,), направляют в башню.гидратаций,.где их охлаждают и гидратируют Р Оо водой, а образующийся при этом туман Фосфорной кислоты извлекают из отходящих газов в электрофильтре. Шлак, образующийся после выгорания Фосфора из шлама, содержит до 25 РО, ) Ц .Однаков этом шлаке присутствуют соединения фосфора низших степеней окисления, что делает шлак не пригодньщ 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 Известен также способ переработки фосфорного шлама, предварительно измельченного до тонины не выше 1,5 мм, путем его сжигания при 1500- 1800 С с последующей гидратацией образующегося Р О,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 3-5 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, полунные шлаки невозможно испольэоватькачестве удобрений, ввиду ниэкосодержания в них Р 40.Целью изобретения является использование шлаков в качестве удобренияэа счет повышения в них содержанияР 4 О в усвояемой Форме,Указанная цель достигается тем,что сжигание шлама ведут по вышеописанному способу в присутствии водыи/или водяных паров, подаваемых вколичестве 1-40 от массы шлама приудельной поверхности расплавленного шлака от б до 12 мф (т шлама/ч)с последующей закалкой расплавлен 4 г1ного шлака со скоростью 10 -10 град/сек.Воду подают преимущественно в составе коттрельного молока электро-.Фильтров Фосфорных печей или в составе обводненного Фосфорного шлама, содержащего не менее 1 воды.При подаче на сжигание фосфорныйшлам измельчают путем распыливаниясжатым воздухом или паром до тонины 0,1-1,5 мм обеспечивающей, с одной стороны, достаточную сепарациюкапель расплавленного шлака из гаэовзвеси и, с другой стороны, необходимув полноту окисления фосфора.Ведение процесса при удельнойповерхности менее б м (т шлама/ч),а также подача вОды и/или водяногопара в количестве менее 1 (приразумных габаритах реактора) необеспечивают получения удобренияс содержанием 40 Ъ и более Р 4 Оо. Подача воды и/или водяного пара в количестве более 40 не обеспечиваетнеобходимой температуры вывода расплавленного шлака, а ведение процесса при удельной поверхности более12 м/(т шлама/ч), кроме того, приводит к получению удобрения с содержанием Р 4 Оо более 65, гигроскопичного и склонного к слеживанию.Закалка расплавленного шлака соскоростью не ниже104 -105 град/секобеспечивает практически полнуюФиксацию Р 4 Оо в Форме, усвояемойрастениями и животными. Закалка с более высокой скоростью нецелесообразна, так как она не приводит к дальнейшему улучшению Фиксации Р 4 О вусвояемой Форме и является технически трудноосуществимой,Изобретение позволяет осуществитьбезотходную переработку Фосфорногошлама, исключающую загрязнение окружающей среды твердыми отходами, атакже сэкономить до 500 нм природ"ного газа, необходимого для получения 1 т аналогичного продукта известными термическими методами (получение кормовых обесфторенных Фосфатов,плавленных удобрений и полифосфатакальция).П р .и м е р 1. Перемешанный Фосфорный шлам в количестве 3850 кг/ч,содержащий, : Р 4 65, воды 25 и минеральных примесей 10, распыливают сжатым воздухом (600 нм /час) в двухФорсунках и в диспергированном видевводят в водоохлаждаемув циклоннуюкамеру, соединеннув с копильникомрасплава. Одновременно через тангенциальные сопла в циклон подаютвоздух в количестве 14400 нм /ч.Коэффициент избытка воздуха Ф = 1,4(С учетом воздуха на распыливание).Суммарная поверхность пленки (37,5 м)и ванны (2,5 м) расплава составляет 40 м , что соответствует10,4 м/(т шлама/ч). Средняя температурагазообразных продуктов в циклоне1650 ОС, в копильнике расплава 1450 С.Средняя температура расплава в циклоне 14000 С, копильнике расплава1270 С. Из копильника выводят-810 кг/ч расплава Фосфатного материала, который закаливают водойсо скоростью 104 -105 град/сек.20 Полученное после закалки фосфорноеудобрение представляет собой стек.ловидные частицы зеленоватого цвета. Общее содержание Р 4 О, в продукте 62 Ъ, в том числе цитратно-раст 25 воримой формы 60,8. Газообразныепродукты сжигания шлама направляютиз копильника по охлаждаемому газоходу в башнв гидратации и далее вэлектрофильтр. В результате переработки газов, содержащих Р 4 Оо, вбашне и электрофильтре получаютл 9725 кг/ч 75-ной фосфорной кислоты,П р и м е р 2, Фосфорный шламв количестве 3300 кг/ч, содержащий76 Р , 16 воды и 8 минеральныхпримесей смешивают с 500 кг/ч коттрельного молока плотностью 1,1 г/см,содержащего 14,8 коттрельной пылии 85,2 воды. Полученную смесь пе 40 рерабывают, как это описано в предыдущем примере, и получают800 кг/чфосфорного удобрения, содержащего64 Ъ Р 40 о (62,8 Р 4 Оо в усвояемойФорме) и , 9720 кг/ч 75-ой фосфорной кислоты. П р и м е р 3. 5500 кг/ч Фосфорного шлама, содержащего 40 Р 4,40 воды и 20 минеральных примесей перерабатывают в Фосфорную кислоту и удобрение, сжигая распыленный шлам в прямоточном канале,соединенном с вихревым сепараторомрасплава. Расход сжатого воздухана распыливание 850 нм/ч, Расходвоздуха на горение 9560. нм 3/ч. Коэффициент избытка окислителя Ы =1,1.Суммарная повехность пленки и ваннырасплава 33 м, что соответствуетудельной поверхности расплавленно го шлака в пленке и ванне расплава6 м /(т шлама/ч). Температур газовв прямоточном канале ъ 1500 оС, всепараторе 1350 С. Температурарасплава в прямоточном канале лг 1450, 65 в сепараторе 1200 Скорость закал791589 Формула изобретения Составитель В.Гродзовская Редактор Е.дайч Техред Е.Гаврилешко Корректор С.ЦомакЗаказ 10676 73 Тираж 565 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ки расплавленного шлака104- 10 град/сек. В результате переработ 5ки получают 2780 кг/ч фосфорного удобрения, содержащего 41,2 Р 4010 . (в том числе 40,6 Р О, в усвояемой форме 1 и 8175 кг/ч 75-ной фосфорной кислоты.П р и м е р 4., Для повышения содержания Р 40,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 с =1,1 может быть получено л кг/ч удобрения, содержащего 62,7 Р О, (в том числе 61,8 Р 40 О в усвояемой Форме) и5180 кг/ч 75-ой Фосфорной кислоты.П р и м е р 5. 3200 кг/ч Фосфорного шлама, содержащего 77,8 Р 4, 21,2 минеральных примесей и 1 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 нмз/ч. Коэффициент избытка окислителя Ы =1,5. Температура газов в циклоне 1800 С, в копильнике 1600 С, температура расплава в циклоне 1500 С, в копильнике14000 С. После закалки расплавлвн 4 ного шлака водой со скоростью 1010 град/сек получают1190 кг/чФосфорного удобрения, содержащего57,4 Р 40 о (56,6 Р 40 о в усвояемойФорме) и л, 9540 кг/ч 75-ой Фосфорной кислоты. Способ получения фосфорной кислоты, включающий сжигание измельченного фосФорного шлама при 1500-1800 Св среде кислородосодержащего газа15 при коэффициенте избытка кислорода1,1-1,5, вывод расплавленного шлакапри 1200-14000 С и гидратацию полученного фосфорного ангидрида, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью2 О использования шлаков в качестве удобрения за счет повышения содержанияР 40 о в усвояемой форме, сжиганиешлама ведут в присутствии воды и/иливодяных 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 расплавленногошлака со скоростью 104 -105 град/сек.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Постников Н.Н. Термическая фосфорная кислота, М., "Химия", 1970,с. 162.2. Авторское свидетельство СССР9 409957, кл. С 01 В 25/12, 05.01.74.