Способ получения фосфорной кислоты

1 Ь юг иглВл. сггч:6 7 0 "; г Г, г) /.,. 10.03 Г 6 275,1203 ГЛЕИ К Рга ДС Ктут и1)енФилиал лкучст( ( уа г)(г)1 цидам .1. 21"доб рЕГи ялг Оф Г В Г КИйин; ) Изо.бг полу с г, .;г" ть С:р-Г- з.,Г( г, - .)- я прс" ний Цс.щени; - . си тс ят.и е о т;(ия ГОС(1 орноразлгжениемт С(: исгоминеральныхтгэ)эг и я в,пя(ЕЛЬ)г.,;1 Прскорости фиости гидрат КИС. О (,)ОсФа ) ьзован "добре ки Ссрья и ИЗВОДС лью (лз Н гг:л:-:з аегеьия за чет г дра ации и ос оурья сится ои льсло НИЕ ФОС г гл;ри талии, на первой - гырье об- Г Хэтывают при 25-115 С циркулирующей пульпой обсротной Фосфорной и )астью серной кислот при поддержании в жидкой фазГ пуп,пы концентрации ок сидэ апьция в интервале 0,6-2,5, нэ втор.й - пульпу обрабатывают остагьным количеством серной кислоты, НЭ тГЕтьвй - ГУЛЬПЫ ПЕРВОЙ И ВтОРОй стадии пготивгтю,о смешивают в тече Н, Е О,л-:; 0 С П(,", ПеддЕржаНИИ градно г Га": г(СНТ Ра Цли ОКСИДа КЯЛЬ ЦИЯ В + Г кой ф;.Яе пульы е интервале 0, 0, 0)э, гс ) см г пины зоны смешения, ульпу после с 1(.(7 гв гния деля на тригтгэкя Г мэ(Говс и соотношг нии ( 1, 2 1":(О,;:-:,0):1 ),2-6,5 мэс,ц, по,. ют а первую сэдию, 0,5-2,0 мас,ч;,1(,.ют на вторую с эдию,7 эс.ц.Фильтру .т с получением продукта.есообразнп -э первую гтадию пода гг)7-80 г, от общего когилегтва серно кигл ты; концентрацию оксида каль- ", я л жидкой части пгльпы после ретьестадии поддерживать в интервале 0,20-0,551 Сксрогть Фильтрации составляст 6=17 с, скорость ) идротации составляет 6-17 с, скорость гидрота)ии п лугидрата сульфата ка пьция О)1-0,19 моль Саво77 мч, коэффиаие, Отклонения от среднего размера цгкс), 1 - 30-50" 1 з,п, Ф-лы, 1 табл,ет быт ь использова рви звгдсве минеральных унии1530569 Целью изобретения является повышение производительности процессаза счет повышения скорости фильтрации и снижения скорости гидратации5полугидрата сульфата кальция.П р и м е р 1. В первый реактор( стадия) подают, мас,ч,: апатит100; оборотная фосфорная кислота,содержащая 42 РО, 250, циркулирующаяпульпа с 111 стадии 1400; 924-наясерная кислота (40; от общего количества) 39,0, При температуре около100 С в течение 1,5 ч апатитовый концентрат разлагают на 95 ь. СодержаниеСаО в жидкой фазе пульпы достигает2,13.Во второй реактор (11 стадия) подают 1120 мас,ч. пульпы с 111 стадиии 57,6 мас,ч. 924-ной серной кислоты.Пульпы из 1 и 1 Т реакторов направ"ляют противотоком в смеситель (111стадия) с двумя тангенциальными вводами. Время пребывания пульпы в смесителе составляет 5 с. Содержание СаО 25в жидкой фазе пульпы на выходе иэсмесителя 0,54, а градиент концентрации СаО по длине смесителя 0,06,После смесителя пульпа дополнительно выдерживается в течение 15-20 минраспределяется между Т и 11 стадиями и Фильтрацией в соотношении 2,5 ф: 2: 1. 560 мас,чпродукционной пульпыподают на вакуум-Фильтр Коэффициентразложения Фосфатного сырья составляет 97,5, коэффициент отклоненияот среднего размера астиц К 0 40 г,скорость Фильтрования пульпы, опредепенная по лабораторной методике (Ноттс пор. 100, температура 80 С, Р53,2 кПа) 10 с, скорость гидратации(У) 0,15 моль Са 504/м ч,В результате образуются крупные,изометричные кристаллы полугидратасульфата кальция равномерного грану 45лометрического состава.За счет уменьщени. скорости гидра"тации и улучшения качества кристаллов время простоя оборудования сокращается на 303, а производительностьсистемы увеличивается на 54, срокслужбы Фильтр-ткани увеличивается до15-30 сут,По известному способу Фосфатнуюкислоту получают обработкой Фосфатного сырья при 95-115 С смесью рециркулирующей пульпы, оборотной фосфорной и серной кислот, которую подаютв количестве 60-85/ от общего количества, при поддержании концентрации оксида кальция в жидкой фазепульпы 0,6-2,5. На второй стадииподают остальное количество сернойкислоты. Содержание серной кислотыи оксида кальция в жидкой фазе пульпы после второй стадии поддерживают в интервале 0,5-1,8 и 0,6-1,51соответственно. Пульпу делят на двечасти, одну из которых направляютна разложение, другую - на фильтрацию с получением продукта концентрации 40 Ж РОв,При проведении предлагаемого процесса в модельных условиях, времяфильтрации фосфогипса в стандартныхусловиях 20-23 с, время промывки 67 с. Полугидрат сульфата кальцияпредставлен, в основном, неплотными сростками вытянутых в длину кристаллов, диаметром 20-40 мкм, и небольшого количества монокристалловкороткостолбчатой формы с длиной16-24 мкм и шириной 6-8 мкм, Скоростьгидратации такого полугидрата в дигидрат составляет 0,4-0,5 мольСаБО/м ч, Из-эа большой скоростигидратации быстро загипсовываетсяфильтровальная ткань, забиваются трубопроводы, что приводит к частым остановкам и снижению производитель"ности процесса.В таблице приведено обоснованиевыбранных интервалов параметров получения экстракционной Фосфорной кислоты,Оптимальное время смещения колеблется от 0,4 до 5 с. При .более быстром смещении образуется много мелких игольчатых кристаллов, увеличение продолжительности смещения свыше 5 с не приводит к какому-либо изменению габитуса уже сформировавшихся кристаллов.При уменьшении количества пульпы, подаваемой на 1 и 11 ступенях, по сравнению с соотношением 1,2;0,5; 1 происходит шламование апатита сульфатом кальция (снижение коэффициента разложения фосфатногб сырья), а при увеличении количества пульпы, подаваемой на 1 и 11 ступенях, по сравнению с соотношением 6,5;2:1 наблюдается дробление сростков кристаллов полугидрата (ухудшаются фильтрующие свойства Фосфополугидрата и увеличивается скорость гидратации),1, Способ получения фосфорной кислоты, включающий обработку сырья на первой стадии при 95-115 С циркулирующей пульпой, оборотной фосфорной и частью серной кислотами при поддержании в жидкой фазе пульпы концентрации оксида кальция в интервале 0,6-2,5 Ф с образованием осадка полугидрата сульфата кальция, обработку пульпы на второй стадии оставшимся количеством серной кислоты, деление пульпы на потоки, один из которых направляют на первую стадию в качестве циркулирующей пульпы, другой - на отделение продукта от осадка полугидрата сульфата кальция Фильтрацией, промывку осадка и направление промывных вод на первую стадию в составе оборотной Фосфорной кислоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности процесса эа счет повышения скорости Фильтрации и снижения скорости гидратации полугидрата сульфата кальция, процесс ведут в три стадии, на третьей стадии пульпы первой и второй стадий смешиваЮт в противотоке в течение 0,4-5,0 с при поддержании градиента концентрации оксида кальция в жидкой Фазе пульпы в интервале 0,0075-0,061 на 1 см длины эоны смещения, пульпу после смешения делят на три потока в массовом соотношении (1,2-6,5);(0,5-2,0):1, 1,2- 6,5 мас.ч. пульпы подают на первую стадию в качестве циркулирующей пульпы, 0,5-2,0 мас.ч. пульпы - на вторую стадию, 1 мас.ч. направляют на отделение продукта.2. Способ по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что на первую стадию подают 40-80 от общего количества 5 153056При подаче на первую ступень меньше 404 серной кислоты не происходитобра зова ни е кристаллов полу гидра тасульфата кальция (ухудшаются фильтру 5ющие свойства осадка и увеличиваетсяего скорость гидратации)а при введении на первую ступень более 801серной кислоты уменьшается доля однородных сростков полугидрата сульфатакальция, образующихся в зоне смешения, что также приводит к снижениюуказанных показателей,Определен оптимальный градиентизменения концентрации СаО во встречных, взаимно-реагирующих потоках, содержащих СаО и сульфат-ионы. Изменение концентрации СаО по длине зоныреакции должно лежать в пределах0,0075-0,064 на 1 см. Превышение этого градиента также приводит к появлению игольчатых кристаллов, а привыходе за нижний предел зона реакциислишком растягивается и не можетбыть достигнуто удовлетворительное 25смешение.Скорость гидратации зависит отусловий образования кристаллов, концентрации исходных растворов, температуры реакции, скорости смешения иот формы образующихся кристаллов.При осуществгении процесса в предлагаемых условиях средняя скоростьгидратации составляет 0,13-0,18 мольСаБО/мч, тогда как для известныхметодов она не снижается ниже 0,4350,6 моль СаЯО /м ч. Понижение скорости гидратации в 2-4 раза приводитк соответственному увеличению межремонтного пробега Фильтрационного оборудова ния,Помимо кинетических факторов кристаллизация сульфата кальция определяется также условиями его растворимости в фосфорнокислотных системах,Определение растворимости СаБО0,5 НО в реальных фосфорнокислотных растворах, содержащих 40-48 РО,и характерный набор примесей (СаО,ГеО, А 10 Р и др,), показало,что максимальная растворимость полугидрата, а следовательно, оптимальные условия его кристаллизации, лежитв области концентраций СаО 0,2-0,551.В результате осуществления процес 55са предлагаемым способом существенно возрастает однородность кристаллови агрегатов кристаллов, что благоприятно сказывается на Фильтрующих свой 9 6ствах и влагоемкости осадка. Однородность кристаллов можно оценить по коэффициенту отклонения от среднего размера (Ко).При осуществлении процесса по известному способу К,= 60-75, а по предлагаемому способу 35-50, т.е. размеры кристаллов гораздо меньше отклоняются от среднего и, следовательно, значительно уменьшается количество мелких кристаллов, которые, быстро гидратируясь, обуславливают забивку фильтровальной ткани и арматуры.формула и зобретения1530569 серной кислоты, а концентрацию оксида кальция в жидкой фазе пульпы после третьей стадии поддерживают винтервале 020-055.1 Скорость гидратации,мольСаБО Концентрация СаО на выходе из зоны смещенияФ Время фильтрациис Градиентконцентрации СаОпо длинезоны смещения,,025 0,10 2 0 2 0 0,31 0,35 0,26 75 65 29 70 60 0,65 2 0,05 69 1,4 90 22 Редактор Н. Рогулич Заказ 7858/24 Тираж 435 ПодписноеВНИИПИ Государственного коиитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССГ113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород ул, Гаг,арина,101 М1,2:0,5:16,5:2"14:1, 5."14;1,5;1415:14;1,5;14: 1, 5: 14:15:14:1,5:1411514;1,5:11,0.0,5:11,2:0,4 1 4:1": 1 4;1,5;1 4:1,5:1 4:1,5:1 4:1,5:14:15:1 4:1,5:1 Осуществление процесса по известному способу Составитель Г. ЦелищевТехред Л. Олийнык Корректор С, Черни е