Способ извлечения фосфора из шлама

(511 4 С 01 В 25 027 ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ прно бр е талвыл елилос ьвьщьпения ф2361 0,533 темно-серый цвет, Всего23 г фосфора, т.е. степеньосфора составила100 71 В осфоре (визуально чистомлили нерастворимый остатокве 0,87, почти целиком преч 10опредеколичест тавленный К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1(71) Ленинградский государственныйнаучно-исследовательский и проектныйинститут основной химической промвшленности и Ленинградский технологический институт им.Ленсовета(56) Патент США 445 784 5,кл. 210-651, 1982. Изобретение относится к технологии переработки фосфорного шлама, образующегося в процессе электротермического получения фосфора.Целью изобретения является повышение степени извлечения фосфора иэ шлама и обеспечение воэможности переработки шлама с размером частиц10-20 нм.П р и м е р 1. Шлам, содержащий 53,3 Р , 2,8 Е минеральных частиц, 43,97. воды, со средним размером капель 40-50 10 м в количестве 61 го подавали при температуре 60-65 С в стакан с 48 г силикагеля марки КСК (преимущественный радиус лор 6 нм, их объем от общего объема пор .оставлял 707). При перемешивании шлама с сипикагелем наблюдалось вьщеление нэ черного шлама желтых капелек фосфора, скатывающихся на дно стакана между кусочками сорбента. Сорбент(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ФОСФОРА ИЗШЛАМА(57. Изобретение относится к технологии переработки фосфорного шлама иможет быть использовано в фосфорнойпромышпенности. Целью изобретения является повышение выхода продукта иобеспечение возможности переработкишпамов с размером частиц 10-20 мкм.Способ заключается в контактированиишлама с пористой годрофильной поверхностью с объемом пор размером 3220 нм, равном 20-703 от общего ооъема пор, 2 табл . П р имер 2. Тот же шпам, что и в примере 1, в количестве 32,6 г перемешивали с 48 г силикагеля МСА, имеющего преимущественный радиус пор 38 нм и очень однородного по пористости, объем пор составлял не менее 7(" от общего объема пор, При этом вьделилось 1,4 г фосфора (фактически 1002) с содержанием нерастворимого остатка 0,92, представленного почти целиком 810 д35 П р и и е р 3. Тонкодисперсцыйилие тыл" шлам с размером капен ь9-10 10 м, представляющий собой дымящуюся вязкую черную массу, богатую5Фосфором (67,37 Р 4,27 минеральныхчастиц, 28,57, воды), перемешивали вколичестве 57,2 г с 48 с силикагеляМСЛ (см,пример 2). Сорбент приобрелчерный цвет. Получено 35,8 г фосфора(степень извлечения 937) с содержанием нерастворимого остатка 1,07,Из известных методов разделенияфосфорных шпамов подобные шламы разделяются только методом термическогоразложения.П р и м е р 4. Ялам того же состава, что и в примере 1, перемешивалив тех же условиях с силикагелем маркиКСМ с преимущественным радиусом пор1 нм и тоже весьма однородным по пористости (объем таких пор составлялот общего объема пор не менее 707),При этом выделение фосфора было незначительным (степень извлечения25Фосфора составляла 117 от исходного).П р и м е р 5. Шпам того же состава, что и в примере 1, в количестве 18,4 г перемешивали в тех же услов 1 ях с 48 г сорбента на основеглины Константиновского месторождения (основной размер пор порядка400 нм, объем таких пор не менее 707.от общего объема пор). Выделения фосФора не наблюдалось.П р и м е р 6, П 1 лам того же состава, что и в примере 1, в количестве12,2 г смешивали с 48 г природнь.хмолекулярных сит с преимущественнымразмером пор 0,4-1,2 нм, при этом на 40порь 1 размером порядка )1 нм приходилось 15 Е общего объема пор,Выделение фосфора быпо незначительным (степень извлечения фосфорасоставляла 297 от исходного),П р и м е р 7, При использовании механического давления частичкииспользуемых материалов увлекаютсяв Фосфор, увеличивая содержание нерастворимого остатка, поэтому ряд50опытов проводили на отмытых от пылисорбентах в условиях, исключающихих механическое разрушение,Силикагель марки КСК с преимущественным радиусом пор 6 нм (при этомобъем пор составлял не менее 707 от55общего объема пор) помещали в колонку высотой 150 мм, диаметром 35 мм,снабженную рубашкой с горячей водой(температура воды 60 С). Колонку соединяли с водоструйцым цасосом, разрежение замеряли ртутным манометром.Плам такого же качества, что и впримере 1, цепрерывно загружали приразрежеции около 1 О мм рт.ст, в колонку до тех пор, пока выделялсячистый Фосфор, На 76 г синикагелябыло выделено 180 г фосфора. Выходфосфора составил 647. содержание нерастворимого остатка 0,067,Аналогичные опыты были проведеныпри различном разрежении. Так, приразрежении 30 мм рт.ствыход фосфора составил 807, содержание нерастворимого остатка - 0,067 Таким образом, по предлагаемому способу можетбыть получен фосфор высшей цо существующим техническим требованиям чистоты (марка А по ГОСТ 8986-72),П р и м е р 8, Силикагели, использованные в предыдущих примерах,достаточно дефицитцы, Были проведеныопыты с использованием природногосорбецта ца основе вермикулита, характеризующегося более пологой кривойраспределения пор по размерам, однакообъем мезопор (радиус пор 3-220 нм)составлял 20-507 от общего объемапор, Разложение шлама проводили наколонке в условиях, описанных в примере 7.Степень извлечения фосфора приразложении 17 г шлама составила 957.,содержание нерастворимого остаткаО, 187,.П р и и е р 9. "Илистый шлам",описанныц в примере 3, помещали вколонку, заполненную вермикулитом сразмером пор 3 -220 нм (пример 8),Опыт проводили в условиях, описанныхв примере 7, На 51 г вермикулита былопереработано 192 г шлама, Степень извлечения фосфора составила 647, содержание нерастворимого остатка0,227.Зависимость степени извлеченияФосфора от характеристик активной поверхности представлена в таблРазрушение оболочки из тонкодисперсных частиц, удерживающих структуру шлама, может быть осуществленоне только ее "срезыванием" или механическим раздавливанием капель, какзто описано в прототипе, но и приложением к частицам сил, направленныхот поверхности капли и достаточныхдля "вытягивания" их в фазу воды.82 Э 6 6крупнопористые силикагели и подобные,им материалы, а также ряд природныхсорбентов. Хорошие результаты, например, получены с помощью сорбентов5на основе вермикулита. Степень извлечения фосфора из шпамов при использовании сорбентов с указанными характеристиками составляет 58-1007.,при этом могут быть переработаны шламы любой дисперсности,В табл.2 представлены сравнительные данные по разложению илама разнойдисперсности,Формула Изобретения Способ извлечения фосфора из шлама, отличающийся тем,что, с целью повышения выхода про дукта и обеспечения Возможности переработки шлама с размером частиц10-20 мкм, извлечение фосфора ведутпутем контактирования шлама с кремнеэемаодержащим гидрофильным сор бентом, 20-707 пор которого имеютрадиус 3-220 нм. Таблица Примечание Степень Характеристика активной поверхности извлечениФосфора,от исх,пп Объем работающих пор в общем объеме(нсх.) Радиус порконтактирунзцей поверхности, нм 70 Фосфор невыделялся1159 0,5 70 70 70 70 70 70 70 70 70 2 3 4 6 7 8 9 10 1 3 6 20 38 71-79 120 220 400 12 15 20 67 70 85 100 11 12 13 14 15 16 17 Технологически сложно получить сорбенты стакой порис- тостью Прототип:50000-500000 Ло 54 5 151 Такой эффект достигается при контактировании шлама с гидрофильной пористой поверхностью, при этом на входе в капилляры активной гидрофильной поверхности обеспечивается давление26 сов 6Р = ----- , где (з - коэффициентгповерхностного натяжения; 6 - угол смачивания; г - радиус капилляров.Как видно из приведенного уравнения силы лвытягивающие тонкодисперсные частицы в фазу воды, зависят от степени гидрофильности поверхности (чем ближе совО к 1, тем они больше) и от радиуса капилляров г, а число капилляров на единицу поверхности должно быть таким, чтобы выполнялась работа адсорбции. Экспериментально доказано, что оптимальная степень выделения фосфора из шлама достигается на мезопористых поверхностях с размером пор 3-220 им, в том случае, если количество таких пор составляет 20-707. от общего числа, Требуемыми характеристиками обладают 7190931007656Фосфор невыл елялс я2958647171711518296 Таблица 2 Способ Параметр Известный Предлагаемый 0-200 0,003-0,220 Размер пор, мкмСтепень выделенияФосфора, Х:шлам со среднейдисперсностьюЭ 50 мкмшпан со среднейдисперсностью10-20 мкм До 100пример 2) 93 (пример 3) 12 Составитель Б.БароновТехредЛ.Сердюкова Корректор М.Поко Редактор Л.Маковская Заказ 6559/27 Тираж 435 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раущская маб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101