Способ получения экстракционной фосфорной кислоты

(71) Ленинградский гонаучно-исследовательсный институт основной ударственныиий и проектхимической до в,В.В. ва(088.8) еапсез А 1984, 30 ату вов ак кис сп фо дру 2 мер 1 рительное льпы по и 1000 кг концентр серной ки ция РОИз экстракто зобре чения оты ( ние относ тся к споной фосфозуемой дляв других буойпробкстракциоФК), исполдобрений сгущение подаю лучающейся при хибинскаго апа ата сбор 6 тной слот;,ми, Средня в яидкой Фазена предва4800 кг пу изводств аз ложеитовогорной повышениеонной фос Цель изобретения концентрации экстрах ной кислоты - проду онцентр а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ промышленности(56) Вц 11 е 1 Ы Бсвсе ои 1 гешег,Основные направления аппарно-технологического совершенстния процесса производства экстциоиной Фосфорной кислоты, СерМинеральные удобрения и сернаялота. - Обзорная информация. МНИИТЭХИМ, 1985.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИНОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ(57) Изобретение относится ксобу получения экстракционнойфорной кислоты (ЭФК), использудля производства удобрений и вгих областях. Целью изобретения ляется повышение концентрации продукта, Фосфорную кислоту получаютобработкой Фосфатного сырья оборотной Фосфорной и серной кислотами собразованием пульпы, содержащей ФосФорную кислоту и сульфат кальция,предварительным сгущением пульпыпри нагревании до 70-130 С беэ доступа воздуха в патронном Фильтре сподачей пульпы или внутрь патрона сотделением Фосфорно-кислотного раствора в качестве продукта с последующей Фильтрацией сгущенной пульпына вакуум-Фильтре с отделением осадка сульфата кальция, его промывкойи направлением Фильтрата и промывных вод на обработку, или - с внешней стороны пату она с отделениемФосфорно-кислотного раствора, который направляют на обработку сырья,с последующей Фильтрацией сгущеннойпульпы на вакуум-Фильтре с отделением продукта, промывкой осадка сульФата кальция и направлением промывных вод на обработку сырья, Концентрация фосфорной кислоты по первомуварианту достигает 25,5-40,3 Х Р О -,по второму варианту - 23,87-292 Р 105.2 табл.пульпы - 30%, отношение Ж:Т=2, температура 75 ОС,Аппарат предварительного сгущения состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого находится Фильтровальный элемент типа Фильтрующегопатрона. В аппарате имеются штуцерадля подачи исходной пулыи, выводафильтрата и сгущенной пульпы, а также для замера температуры и давления. Для перемешивания пульпы предусмотрена мешалка. Подогрев аппарата осуществляют "глухим" паром илидругим способом, Площадь фильтрующей поверхности рассчитывают в зависимости от скорости Фильтрации пульпы и соотношения количеств слабогои концентрированного Фильтратов.Пульпа и растворы внутри Фильтра нахо 20дятся нод избыточным давлением и неимеют непосредственного контакта сатмосферным воздухом.Процесс может быть реализованпо двум вариантам, отличающихся друг 25от друга способами подачи исходнойпульпы в аппарат предварительногосгущения и отвода из него продуктовразделения.По первому варианту пульпу подают внутрь патрона где ее подогревают до 120 С и расфильтровывают эасчет разницы давлений на входе и навыходе Фильтра. После предварительной Фильтраций получают1280 кгпродукционной фосфорной кислоты сконцентрацией 36% РОз и 3520 кгсгущенной пульпы с отношениемЖ:Т=1,2 и концентрацией РО в жидкой Фазе 2 б%, Эту пульпу подвергаютФильтрации на вакуум-фильтре пообычной схеме с противоточными промывками. Фильтраты возвращают в экстрактор на разложение сырья,Бо втором варианте исходную пульпу из. экстрактора подают в корпусфильтра с внешней стороны. фильтрующего элемента и нагревают до 110130 ОС. В этих условиях структура воды на кристаллах фосфогипса разрушается и освободившаяся вода вместе50с частью жидкой фазы в первую оче"редь уходит через Фильтровальную перегородку за счет разницы удельныхвесов, Образуется предварительныйфильтрат, концентрация РОз в кото 55ром ниже чем в жидкой Фазе оставшей-ся пульпы. Сгущенная пульпа из ниж"ней части корпуса Фильтра поступает на вакуум-фильтр, где расфильтровывается по обычной схеме с противо- точными промывками фосфогипса. Основной (1 Фильтрат) с вакуум-фильтра используют в качестве продукционной фосфорной кислоты, так как он имеет более высокую концентрацию РО,Сущность изобретения состоит в следующем.В процессе кристаллизации сульфата кальция его поверхность, обладаицая гидрофильными свойствами, структурирует часть воды из жидкой Фазы, переводя ее в квазитвердое состояние. Здесь имеет место отрицательная адсорбция, т.е. растворитель является более активным к поверхности дисперсной фазы, чем растворенное вещество. Б этом случае адсорбированная вода в гидратных слоях отчасти или полностью теряет свое свойство растворителя, благодаря чему истинная концентрация раствора увеличивается. В растворах 4 юсфорной кислоты поверхность сульфата кальция заряжена отрицательно, поэтому она не адсорбирует ФосФатные анионы. Структурирование твердой поверхностью воды догскно, естественно, иметь место только при сохранении всей дисперснои системы, При разделении твердой фазы и жидкости, например на вакуум-фильтре, и при контакте с воздухом, структура поверхностного слоя разрушается, и вода снова переходит в жидкую фазу, уменьшая концентрацию фосфорной кислоты в ней. Б этом случае эффект повышения концентрации Р 05 в жидкой фазе экстракционной пульпы за счет отрицательной адсорбции растворите" ля остается неиспользованным. Структурированные слои воды на поверхнос" ти кристаллов сульфата кальция существуют до определенной критической температуры, при которой кинетическая энергия молекул воды не превьвпает поверхностную энергию кристаллов.В известном способе получения ЭФК применяют секционные экстракторы с механическими перемешивающими устройствами для разложения фосфата оборотной Фосфорной и серной кислотами. Охлаждение пульпы осуществляют вакуум-испарителями или воздушное. Схема. фильтрации предусматривает проведение всех ее стадий в одном аппарате - карусельном вакуум-фильтре. Для дигидратного реюма разложения440 Т аблица 1 1 вариант - подача пульпы внутрь фильтрующегопатрона юРс 5 про.исх5 оси Темпе Примеча п02 24,24,8 24,8 25,8 24,8 О,1,3 24 э 73 25,50 0 24,30 26,14 1 24,17 27,40 1 24,35 28,89 4 90 10 29 60 5 1472получают Фосфорную кислоту ко нцен трации 23-26% РрО (апатитовый концентрат) или 20-23% РО 1(низкосортноесырье) .5П р и м е р 2, Из экстрактора напредварительное сгущение поцают4800 кг пульпы, полученной при разложении хибинского апатитового концентрата и серной и оборотной Фосфор Оной кислотой. Средняя концентрацияРОз в жидкой Фазе пульпы 30%, отношение Ж:Т=2, температура 75 С. Пульпа поступает в аппарат с внешнейстороны Фильтрующего патрона, ее 15подогревают до 125 С и расфильтровывают за счет разницы давлений. После предварительной Фильтрации получают 1000 кг предфильтрата с концентрацией 17% РрОз, который в звра Ощают в экстрактор, и 3800 кг сгущенной пульпы с отношением Ж;Т=1,37 иконцентрацией Р 05 в жидкой Фазе36%. Эту пульпу расфильтровывают навакуум-Фильтре по обычной схеме с 25противоточными промывками. ОсновнойФильтрат используют в качестве продукционной фосфорной кислоты,Для получения максимального эфФекта по разнице концентрации между ЗОФильтратами время пребьвания пульпыв Фильтре не должно превышать30 мин, так как более длительное пребывание пульпы при 110-130 С приводит к переходу дигидрата сульфата. 35кальция в полугидрат и выделениюкристаллизационной воды, которая снижает эффект изменения концентраций,В табл.1 и 2 представлены данныео влиянии температуры предварительного сгущения на концентрацию РОО з в продукте по двум Рлр 1 интам,".1 ушевг. ИЯ,Из данных табл. и 2 слелует, чтс при температуре ниже 90 С покашенин концентрации продукта практически не происходит. При температуре выше 130 С эффект повышения концентрации продукта не компенсируется энерго- затратами, Кроме того, снижается фильтруемость пульпы вследствие частичной перекристаллизации дигидрата в полугидрат сульфата кальция,Ф о р м у л а и з о б р е т е н н я Способ получения экстракционной Фосфорной кислоты, включащий обработку фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием пульпы, содержащей Фосфорную кислоту и сульфат кальция, Фильтрацию пульпы на вакуум-Фильтре для отделения ФосФорно-кислого раствора от осадка сульфата кальция, его промывку с направлением промывных вод на обработку Фосфатного сырья, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения концентрации продукта, перед Фильтрапи 3 на вакуум-Фильтре пульпу сгччают при нагревании до 90-1300 в патронном фильтре с подачей пульпы или внутрь патрона с отделением Фосфорно-кислого раствора в качестве продуктаили с внешней стороны патрона с отделением фосфорно-кислого раствора, ,который направляют на обработку сырья.- подача пульпы с внешней стороны фильтрующего патрона ар РОз восновномфильтратес вакуумфильтрами е 06 осно 0 а вредфильтате, Й Рь Оз . Р 11 Оьпрш Те ра пп 110 в сходнойпульпе,Х Примечая 3,36 23,4 0,0 6 0,05 кт отсут ствуе 90100105110 20,11 25 11 3011 20,40 22,60 Снижение эф"фекта из-за 76 80 перехода дгидрата вполугидратВ ееЕЕВВВВ ВЕВВЕВЕ Составитель Г.Целищев Редактор М,Товтин Техред М.Ходанич КоРРектоР С, ШекмарЗаказ 1668 29 Тираж 4 Подписное та по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС Ж, Раушская набеь д. 4/5ВНИКЛИ Госуд ственного коми 113035, Мос