Способ получения концентрированной фосфорной кислоты

.К ВИДЕТЕЛЬС 6 ТОРСКОМ зобретения - повыша за счет снижениадком полугидратагазовой фазой нафоефатного сырьяабсорбционного об ие относится к спонцентрированной (5кционной фосфозуемой в.произ ение выего поЦель и хода фтор . терь с о кальция и обработки простоев Изобретеполучения кРЦ ) экстрлоты, исполфосфорсодерний. 557. рной кисводстве1 х удобре-. сульфатастадииснижениерудования ащих минераль ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОГНРЫТИЯМГНИ ГКНТ СССР(46) 15.04.91. Бел. Р 14 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета и Воскресенское производственное объединение "Минудобрения" им. В.В.Куйбышева (72) Р.Ю,Винюк, Б.Д,Гуллер, А.Ю.Михайлов, М.А.16 апкин, А.И.Апексеев, Д,Г.Наголов, Т,Г,Репенкова, В.И.Коваль, А.М.Назаров и Ю,Д.Перевалов (53) 661.6342(088.8)(56) Труды НИУИФ, вып.241, М., 1982 с. 17-23.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ(57) Изобретение относится к способу получения концентрированной (50-55 г. Р О ) экстракционной фосфорной кисло"5ты, используемой в производстве фосфорсодержащих минеральных удобрений. Цель изобретения - повышение выхода фтора за счет снижения его потерь с осадком полугидрата сульфата кальция и газовой Фазой на стадии обработки фосфатного сырья, снижение простоев абсорбционного оборудования этой стадии за счет изменения количества и состава выделяющихся Фтористых газов и снижение степени обводнения осадка..801641771 Концентрированную фосщорную кислотуполучают обработкой фторсодержащегофосфатного сырья оборотной фосфорной,серной кислотами и частью концентрированной Фосфорной кислоты, подаваемой в количестве 10-50 мас.ч. РОна 100 мас.ч. РО сырья, с выделением и абсорбцией Фтористых газов иобразованием осадка полугидрата сульфата кальция, отделением Фосфорнойкислоты от осадка Фильтрацией, промывкой осадка, направлением промывных вод на обработку сырья в качестве обработки Фосфорной кислоты, концентрированием Фосфорной кислоты ввыпарных аппаратах до содержанияР 0, равного 50-55 ь, с выделениеми абсорбцией фтористых газов, Целе-.сообразно концентрированную фосфорную кислоту предварительно смешиватьс оборотной Фосфорной кислотой. Указанные отличия позволяют снизить выход Фтора на стадии разложения сырьяв твердую Фазу до 16,5-22,7 , в газовую фазу - до 19,1-24,23, пбвыситьвыход продуктивного фтора до 35,5 -45,5 кг/т РО, снизить степень оводlнения полугидрата сульфата кальция вводе через б ч до 16-253, повыситьвремя пробега оборудования до 1 О -30 сут. 1 з.п. Ф-лы, 2 табл.этой стадии за счет изменения количества и состава выделяющихся фтористых газов и снижение степени оводнения осадка.5П р и м е р 1. Осуществление процесса с предварительным смешением упаренной фосфорной кислоты с оборотной фосфорной кислотой.В секционированный зкстрактор ра бочим объемом 740 м подают 55 т/ч апатитового концентрата (39,4 Е РО, 3,15 Р), смесь 190,3 т/ч оборотной ФосФорной (30,1 Х РО ) и 4,1 т/ч (10 ч. Р О на 100 ч. РО фосфатного сырья) упаренной (52,"5 РО, 0,483 Р 2-4 Х Б 03) кислот, 53,б т/ч 92,5 Х-ной серной кислоты. Процесс обработки апатитового концентрата кислотами осуществляют в течение 4 ч при 98 С, содержание РО в жидкой Фазе суспензии 383. При этом в газовую Фазу удаляется 13,6 т/ч паров воды и 0,55 т/ч Фтористых соединений в виде смеси ЗаР и ЯР (атомное со отиощеиие Р/Зх равно 5, степень выделении Фтора в гаэ 24,23).В результате абсорбции отводимых от экстракторе газов получают слабые(1-23 Р) растворы гексефторкремииевой кислоты, которые напревпяют не обезвреживание. Суспензию полугидрата разделяют, осадок отнивают промыв-ными Фильтретавв, водой и получают190,3 т/ч оборотной ФосФорной кислоты концентрации 30,1 РО, 93,8 т/чосадка (общая влажность 263), которыйнаправляют в отвал. Фосфорную кислоту, содержащую 383 РО,. упаривают,при этом получают 43,3 т/ч концентрированной Фосфорной кислоты (52,5346Ря 0)е Ою 483 %ф 2-43 ЗОэ и 7 эО т/ч143-ного растворе гексафторкремниевой кислоты (съем продукционного Фтора 35,8 кг/т РО).4,1 т/ч концентрированной фосфорной кислоты возвращают на смешение соборотной кислотой и далее в экстрактор, а 39,2.т/ч выводят в качестве продукции. Время межремонтного пробега абсорбционной системы.экстрактора составляет 10-14 сут.По известному способу фосфорнуюкислоту получают обработкой при 90100 С фторсодержащего фосфатного сыфрья оборотной фосфорной и серной кис" 55лотами с выделением и абсорбцией фтористых газов и образованием полугидрата. сульфата кальция. Фосфорную кислоту отфильтровывают, осадок промывают и промывные воды направляют на обработку. Фосфорную кислоту концентрируют до содержания РО 50-55 ., при этом выделяющиеся фторйстые газы абсорбируют. Выход продукционного Фто" ра на стадии концентрирования низкий (20-30 кг/т РО), что обусловлено повышенными потерями его на стадии обработки сырья кислотами: 23-27 от вводимого с апатитом остается в твердой фазе, а 24-26 выделяется в газовую фазу. Атомное отношение фтора к кремнию в газовой фазе составляет 4-4,2, что обусловливает выделе" ние осадка кремнегеля в газоходах и абсорбционном оборудовании. Время работы оборудования между чистками 5-7 сут, Кроме того, стабильность полугидрата сульфата кальция недостаточно высока: степень оводнения через 6 ч составляет 30 .В табл. 1 представлены данные о влиянии добавок концентрированной Фосфорной кислоты на показатели процесса экстракции (введение на стадию обработки фосфатного сырья). Условия экстракции: температура 98 С, содерожение РО в жидкой Фазе суспензий 37,5-38,52, концентрация серной кис" лоты 75-92,52. Состав упаренной кислотыю . 3 РО 52 ь 5 БОз ЗэОе Р Оэ 48 ф Состав апатита, Х; РО 39,0-39,4; Р 30-3,15. Как видно из данных табл. 1, при работе без подачи в зону обработки Фосфатного сырья упаренной Фосфорной кислоты (осуществление процесса по известному слособу) в исследованных условиях с твердой фазой (осадок полугидрата) теряется 26,83 введенного с апатитом Фтора, с газовой фазой от экстрактора - 2 Ы, Образующиеся при очистке последней абсорбционные растворы содержат большое количество кремнегеля (атомное отношение Р/Бь равно 4,2), его выделение способствует быстрому зарастаиию газового тракта (5-7 сут) Введение небольшого количества упаренной кислоты (5 ч, РО на 100 ч. РеО- Фосфатного сырья) малоэффективно; заметное снижение степени перехода Фтора в попугидрат- ный осадок (на л 4 ) и в газовую фазу (на 0,8 ) с повышением удельного съема фтора от 31,2 до 35,5 кг на 1 .т РО имеет место при подаче 10 ч, 164177110 15 20 25 упаренной кислоты (в пересчете наРОу) на 100 ч, РО Фосфатного сырья. Одновременно наблюдается существенное увеличение (от 4,2 до 5) атомного отношения Р/Б в газовой Фазе, обусловливающее снижение забивок кремнегелем тракта удаления фтористых газов и увеличение длительности межремонтного пробега оборудования. Повышение количества добавки упаренной фосфорной кислоты более 50 ч. Р Она 100 ч. РО Фосфатного сырья 2, Гне способствует дальнейшему существенному снижению потерь фтора и нерационально вследствие необходимости увеличения нагрузки на узел выпарки,П р и м е р 2. Осуществление процесса при раздельной подаче в экстрактор упаренной фосфорной кислоты и оборотной фосфорной кислоты,В секционированный экстрактор рабочим объемом 740 м подают 55 т/ч апатитового концентрата (39,47 РО, 3,157 Г), 173,1 т/ч оборотной фосфорной (28,77. РО) и 20,7 т/ч (50 ч. РО на 100 ч. Р 20Фосфатного сырья) упаренной (52,57. РО, 0,487 Р; 2-4 ЯО кислот, 54 т/ч 92,5%-ной серной кислоты. Процесс обработки апатитового концентрата кислотами осуществляют в течение 4 ч при 98 фС, содержание Р 0 в жидкой Фазе суспензии 38,5 , При этом в газовую фазу удаляется 13,8 т/ч паров воды и 0,43 т/ч фтористых соединений в виде смеси БР и НР (атомное отношение Р/Бд равно 5,5, степень выделения фтора в газ 19,4%).В результате абсорбции отводимых от экстрактора газов получают слабые(1-2 Р) растворы гексафторкремниевой кислоты, которые направляют наобезвреживание. Суспензию полугидрата разделяют, осадок отмывают промывными Фильтратами, водой и получают 173,1 т/ч оборотной фосфорной кислоты концентрации 28,7 Р О ), которую возвращают в экстрактор, 93,8 т/чосадка (общая влажность 267), который направляют в отвал. Фосфорнуюкислоту, содержащую 38,5 Е РО, упаривают, при этом получают 59,97 Р;2-47 ЯО) и 8,8 т/ч 14%-ного раствора гексафторкремниевой кислоты (съем продукционного фтора 45 кг/т РО) 30 35 40 45 50 55 20,7 т/ч концентрированной Фосфорнойкислоты возвращают в экстрактор, а 39,2 т/ч выводят в качестве продукции, Время межремонтного пробега абсорбционной системы экстрактора составляет 20-28 сут,В табл. 2 представлены данные о влиянии способа подачи концентрированной кислоты в зону обработки Фосфатного сырья (введение сразу в экстрактор или после ее смешения с оборотной Фосфорной кислотой), а также концентрации сульфатов в упаренной кислоте, Еак видно, предварительное смешение упаренной кислоты с оборотным раствором предпочтительно (позволяет добиться увеличения съема Фтора дополнительно на 0,5- 1,3 кг).Наилучшие показатели по съему фтора достигаются при поддержании в упаренной кислоте оптимального (2-47. ЯОЗ) содержания сульфатов, его снижение либо увеличение сопровождается некоторым уменьшением атомного отнсшения Р/Ях в газе и съема продукционного фтора. Ф о р м у л а и з обретения 1, Способ получения концентрированной Фосфорной кислоты, включающий обработку Фторсодержащего фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с выделением и абсорбцией Фтористых газов и образованием осадка полугидрата сульфата кальция, отделение фосфорной кислоты от осадка фильтрацией, промывку осадка, направление промывных вод на обработку сырья в качестве оборотной фосфорной кислоты, концентрирование фосфорной кислоты в выпарных аппаратах до содержания РО 50-55% с выделением и абсорбцией фтористых газов, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода фтора, снижения степени оводнения осадка и простоев абсорбционного оборудования, часть концентрированной фосфорной кислоты в количестве 10-50 мас.ч. Р О на 100 мас.ч. РО сырья возвращают на обработку фосфатного сырья.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что концентрированную фосфорную кислоту предварительно смешивают с оборотной Фосфорной кислотой.1641771 Та блица 1 Атомное отношеСодержаниев полугидратном Распределение фторана стадии экстракцип, Х от введенного с апатитом Съем Степень Времяпробега31,2 30 31,5 28,5 35,5 25 37,8 25 40,7 23 43,6 21 45,0 20 45,2 20 5-7 5-7 10-14 12" 16 14-18 18-24 20-30 20-30 Таблица 2 Показатели процесса экстракции Упаренная кислота Содержание803 при предварительномсмешении с оборотнойфосФорной кислотой при подаче в экстрактор СъемР, кг тепень воднеСтепень оводнения поАтомное отношение Р/Зх в газовой фазе Съем Р, к на 1 томно оше по а 1 205 ие /8 гидта, Х гидта, % й а 25 35,5 23 35,8 2536 22 35,8 24 35,7 25 40,1 21 41,0 23 41,5 21 41,4 23 40,6 1,5 4 0 5 5 35,2 35,5 35,3 4,0 5,0 ЭО 1,5