Способ получения фосфора

ОП ЫСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциапнстнчесиихреспубпни 1 И 947038(51)М. Кл. С 01 В 25/02 Ьсударстмвай кааитет СССР юф делан кмбрпекв 11 н атхрнткй(53)УДК 546 ,18(088.8) В.А, Ершов, А.П. Мельник, А,Д. Кипчакбаев, Б.А. Лавров,А,С, Слепченко, Л.Х. Винокуров, 1.И. льжанови О.П, Геронина : фСЭСФВ 3 л 1ИТ 1 Щ 0Ленинградский ордена Октябрьской Рефффии и ордейа,.Трудового Красного Знамени технологическдМЮВЖВфМим. Ленсовета Жаафзал(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРА 1Изобретение относится к способу получения фосфора восстановлением фосфатов и может быть использовано в фосфорной промышленности.Известен способ получения фос 5 фора путем его возгонки из смеси, состоящей иэ предварительно обезвоженного Фосфорного шлама и элементарного Фосфора, взятых в соотношении 86:14 - 90:10. Содержание воды в обезвожениом шламе составляет менее 8, При возгонке пары воды и фосфора взаимодействуют, что приводит к его потерям 1. 15Недостатком спооба является необходимость обезвоживания фосфорного шлама. Известен способ получения фосфора, го включающий восстановление фосфатов газообразными углеводородными восстаноеителями в ниэкотемпературной плазме, конденсацию Фосфора из отходящих газов и вывод шлама, содержащего воду 23,Расход углеводородного восс та новителя составляет 100-2004 от стехиометрического, концентрация фосфорав отходящих газах 250-350 г/нм . Кроме того, отходящий гаэ содержит летучие окислы, образующиеся е результатепобочных реакций восстановления фосФата и конденсирующиеся в интервалетемператур 700- 1000 С. Это вызываетоповышенное шламообраэование при конденсации фосфора и снижение его выхода на 303. Пылеунос составляет 5-8 гфосфора на 1 кг фосфата, а высокаятемпература отходящих газов приводитк снижению эффективности пылеочисткиили дополнительным затратам на их охлаждение,Недостатком этого способа также является относительно невысокая концентрация Фосфора в отходящих газах и повышенные потери фосфора.45 5 В 5 3 94703Цель изобретения - снижение потерЬФосфора и повышение его концентрациив отходящих газах.Поставленная цель достигается способом получения Фосфора, заключающимся в том, что при восстановлении ФосФатов газообразным углеводороднымвосстановителем в отходящие газы перед конденсацией фосфора вводят фосфорный шпам при удельном соотношении 10шлама к газам, равном 1 О"ф"10 кг/нмград и при иольном соотношении углеводородного восстановителя к воде, содержащейся в шламе,равноМ (1-2);1,5Предлагаемый способ позволяет повысить выход фосфора на 1- 10 и концентрацию его в отходящих газах до 3001390 г/нмЭУдельное отношение шлама к отходя- ощим газам зависит от температуры (430730 С), до которой охлаждаются газыв результате введения шлама, и пере менного вещественного состава шлама,содержащего 1 О"90 фосфора, 30-503твердых минеральных примесей и до50 воды.Нижний предел соотношения определяется минимальным содержанием водыи твердых примесей в шлаие. При отно- зршении шлама к газам менее10 4 кг/нм Э град, температура отходящих газов повышается выше 730 С, приэтом увеличивается количество шламови снижается выход фосфора.Верхний предел определяется минимальным содержанием фосфора в шламе,При отношении шлама к газам более10 кг/нм 3 град . температураотходящих газов снижается ниже 430 С, чтовызывает преждевременную конденсациюФосфора; приводящую к снижению выхода. Мольное соотношение углеводородного восстановителя к воде определяется количеством воды, содержащейся в шламе.При мольном отношении менее 1 остаточное содержание воды относительно высокое, Увеличение отношения более 2 нерационально, так как вся вода полностью восстановлена, В интервале мольных отношений (1-21 остаточная концентрация паров воды составляет 0,1-0,01 вес,Ф.П р и и е р 1. В плазменный реактор, Футерованный графитом, с внутренним диаметром камеры 150 мм пода 8 фют фосфорит, содержащий, вес,: РО23,3; 510 19,5; СаО 39,7 и газообразный восстановитель (природный газ)содержащий, вес,Ф: СЗН 8 62,7; Г 4 Н о36; С, Н 8 1,3 Расход фосфорита12,6 кг/ч. Расход природного газа2,36 кг/ч. В поток отходящих газовсо среднемассовой температурой2870 К подают фосфорный шлам, содержащий, вес.Ф: фосфор 90; вода 8;твердые примеси 2, в количестве13,3 кг/ч (10 кг/нм град. газа) .Температура отходящих газов понижается до 700 К, а концентрация фосфо ра возрастает с 250 г/нидо1392 г/нм . Концентрация воды в отходящих газах О, г/ни. Мольное отношение С:НО составляет 1:1, Послепылеочистки отходящих газов и конденсации фосфора, извлеченного изФосфорного шлама, потери составляют1,21 иэ них на образование вторичных шламов 0 34П р и и е р 2. В поток отходящихгазов по примеру 1 подают фосфорныйшлам, содержащий, вес.4: фосФор 6/вода 23 и твердые примеси 10, в количестве 10,2 кг/ч (0,7.10 кг/ни град.газа). Общий расход природного газакг/ч, Мольное отношение С:Н О1,4:1. Температура отходящих газовза счет испарения воды и фосфора понижается до 700 К. Концентрация Фосфора возрастает с 250 г/нм до- Э610 г/нм , Остаточное содержание воды - следы, Относительные потери ФосФора, извлеченного из шламов, 3,3,из них на образование вторичных шламов 2,43,П р и м е р 3. В поток отходящих газов по примеру 1 подают Фосфорный шлам, содержащий, вес.4: фосфор 35; вода 40,8 и твердые примеси 24,2, в количестве 8,6 кг/ч (0,65 " 10 кг/нм град; газа). Общий расход природного газа 5,8 кг/ч. Мольное отношение С:НО = 1,25:1. Температура газов понижается до 700 К, Концентрация фосфора возрастает с 250 до 300 г/ни . Остаточное содержаЪние воды в отходящих газах 0,05 г/ни Относительные потери Фосфора, извлеченного из шламов 9,8, из них на образование вторичных шламов 94. Иэ примеров следует, что потери товарного Фосфора составляют 1-10, в среднем 3-4. В известном способе947038 Составитель Г, ЦелищевРедактор Т. Портная Техред А. Бабинец Корректор Г. Огар Заказ 5510/32 Тираж 509 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,потери товарного фосфора только со шламами достигают 30/.Переработка фосфата, шламов по предложенному способу позволяет вовлечь в переработку фосфорные шламы, образующиеся при руднотермическом производстве фосфора, Кроме того, по сравнению с существующим способом восстановления фосфора в низко- температурной плазме утилизируется тепло отходящих иэ плазменного реактора газов и избыток углеродсодержащего восстановителя при улучшении качества получаемого фосфора.Реализация предложенного способа позволяет, таким образом, снизить потери фосфора на 26- 2 Р и устранить операцию предварительного обезвоживания шламов.Формула изобретенияСпособ получения фосфора, включающий восстановление фосфатов газообразным углеводородным восстановителем в. низкотемпературной плазме,конденсацию фосфора из отходящих газов и вывод шлама, содержащего воду,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью снижения потерь фосфора иповышения его концентрации в отходящих газах, шлам вводят в отходящиегазы перед конденсацией фосфора приВ удельном соотношении шлама к газам,равном 10 ф кг/нм град., и примольном соотношении углеводородноговосстановителя к воде, содержащейсяв шламе, равном (1-2):1,15 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США У 3743700,кл. 423-322, опублик. 1973. 2. Авторское свидетельство СССР й 521222, кл. С 01 В 25/02, 1972.