Способ получения фосфорной кислоты

О П И С А Н И Е1833485ИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоцнапнстнческнкРеспублик(51) М, Кл. С О 1 В 25/22 Гееудеретееииый кемитет ле делам иэебретений и еткрмтий.2 (088,8) Дата опубликования описания 10.06,81(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОС также способ получения фосоты путем разложения фосфосерной кислотой концентрацией 0 Си отношении твердой и жидльпе 1:30 21. Известен форной кисл рита слабой 7 - 10% при 5 кой фаз в пуИзобретение относится к получению фосфорной кислоты из фосфатсодержаших руд, которую используют для производства минеральных удобрений.Известны способы. получения фосфорной кислоты из обогащенных фосфатсодержацгих руд, основанные на разложении фос фатов серной кислотой и выделении сульфата кальция в присутствии раствора разбавления. В существующих схемах сернокислотной переработки фосфатов, разложение проводят в присутствии некоторого количества циркулирующей продукционной фосфорной кислоты и возвращаемых в процесс промывных растворов.В результате образуется сульфат каль- ция, который может быть выделен в форме дигидрата, полугидрата или безводного сульфата кальция и продукционная фосфорная кислота.Обшими стадиями общеизвестных способов являются стадии разложения фосфатного сырья крепкой серной кислотой (50 - 98"-ной) в смеси с оборотной разбавленной фосфорной (раствором разбавления),.при температуре реакционной массы 70 в 1 С; выделения сульфата кальция; разделения получаемой пульпы и отмывки фосфорной кислоты от осадка 11).Однако известные способы эффективны 3 лишь применительно к богатым концентратам (28 - 41% Р Ое ), свободным от примесей окислов железа и алюминия, а для бедных по фосфату (20% Ре Ое и ниже), включающих железо- и алюминийсодержащие минераль;, они не пригодны, вследствие большого расхода серной кислоты, затрачиваемой на вскрытие примесей (до 3 - 4 кратных количеств сверх стехиометрических), трудностей, связанных с удалением больших плохо фильтруемых объемов шламов (скорость фильтрации падает из-за гелеобразования), загрязнения примесями целевого продукта. Все это приводит к резкому повышению себестоимости и снижению эффективности процесса.833485 50 55 3Недостатками этого способа является неизбирательность процесса разложения - серная кислота при концетрации 7 - 10 Т% и температуре 50 С разлагает кроме фосфата кальция и другие минералы, составляющую руду, в особенности железо- и алюминийсодержащие. В результате продукционный раствор одержит большие количества соединений железа, алюминия (более 16/о), значительно ухудшающие качество фосфорной кислоты. Поэтому становится необходимым удалять указанные примеси дополнительными трудоемкими, а порой и сложными операциями фракционного осаждения, ионного обмена, экстракцией. Коэффициент селективности (условный коэффициент, который равен отношению процента извлечения Р 0 к сумме процентов извлечения вредных примесей - Гезу, Ад 05 и т. д.) равен 4,0.Цель изобретения - снижение содержания примесей в продукте.Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения фосфорной кислоты из бедных ожелезненных, фосфоритов, заключающимся в разложении фосфоритов серной кислотой концентрации 2 - 4 О/о при отношении твердого к жидкому в разлагающейся пульпе 1:1 О - 1:25 и температуре 10 - 35 с.Сущность предлагаемого способа заключается в том, что разбавленная серная кислота значительно быстрее разЛагает бедные ожелезненные фосфориты, так как они имеют тонкодисперсную структуру и соответственно большую активную поверхность. Причем разбавленная серная кислота, пассивируя поверхность сопутствующих фосфату минеральных веществ, влияет на скорость растворения основного вещества (РаО), зависящую от активности ионов водорода в растворе, времени контакта фаз, температуры и скорости диффузии образующихся соединений.Ускорению реакции разложения способствует также присутствие в фосфоритах карбонатных соединений, которые при взаимодействии с кислотами разлагаются, образуя СОЕЙ Это приводит к разрушению плотной корки фосфогипса на частицах фосфорита и дезинтеграции отдельных зерен фосфорита, что улучшает условия диффузии продуктов растворния из зоны реакции в раствор. В целом, ведение процесса в указанныхусловиях приводит к резкому повышениюселективности,Селективность процесса разложения зависит от совокупности трех параметров, определяющих оптимальные условия выщелачивания, Рассматривая в отдельности каж-. дый из параметров, можно сделать вывод о степени влияния каждого из них на процесс разложения,5 10 15 20 25 30 35 40 45 4Степень извлечения компонентов в зависимости от концентрации серной кислотыпри постоянных температуре и соотношениифаз (1 = 20 С; Т:Ж = 1;10) отражена втабл. 1.Из данных табл. 1 следует, что полнотаизвлечения полезного компонента (Рд 0)достигается при концентрации кислоты, равной 2,0 О/, и дальнейшее увеличение концентрации ведет к понижению извлечения РдОки разложению вредных примесей (железа, алюминия), при этом увеличиваетсярасход ценного растворителя и снижаетсяселективность процесса.Влияние температуры на степень извлечения компонентов при постоянном зьачении концентрации серной кислоты и соотношения фаз (С = 2/О, Т:Ж = 1:1 О) отражено в табл. 2.Из табл. 2 видно, что полнота извлечения РхОю достигается при 1 = 10 - 35 С, адальнейшее увеличение температуры приводит к повышенному растворению ВредныхФпримесей железа и алюминия что сказывается накачестве целевого продукта иувеличении энергозатрат,Зависимость степени извлечения веществ из руды от соотношения фаз, припостоянных концентрации кислоты и температуре (С = 2/р, 1 = 20 С) отражена втабл. 3.При увеличении соотношения фаз только частично извлекается РО, а при значительном уменьшении Т:Ж кислота расходуется на растворение примесей железа иалюминия, при этом уменьшается селективность процесса и увеличивается расход кислоты,Во всех опытах, результаты которых представленых в табл.1 - 3, используются руды,содержащие, вес./о РдОр,0 - 15,0; АО2,0 - 10 и ЕедО 5 - 13,0. Навеска руды составляет 25, г, время вышелачивания30 мин, крупность руды - 1 мм. Оптимизация процесса выщелачивания оцениваетсяпо показателю селективности. Предлагаемыи способ позволяет снизить содержание примесей в кислоте более чем в 4 раза при коэффициенте селективности равном 18,6. Пример. 100 г руды Верхнекамского месторождения помещают в реактор емкостью 2 л приливают 1000 мл 2 О/о-ной НЯО (Т:Ж = 1:1(0), перемешивают в течение 30 мин и фильтруют. Фильтрат и осадок замеряют и анализируют. Затем фильтрат аммонизируют;Извлечение в раствор, /о. Р,Ок 98,6; ГеО 2,71 и А О 2,61. Коэффициент селективности - 18,6.Проведение процесса при других параметрах дает аналогичные результаты табл.1 - 3).833485с Составитель В. Кириленко Редактор В. Матюхина Техред А. Бойкас Корректор Ю.Макаренко Заказ 3880/16 Тираж 505 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Формула изобретенияСпособ получения фосфорной кислоты из бедных ожелезненных фосфоритов путем разложения их серной кислотой, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания примесей в продукте разложение ведут серной кислотой концентрации 2 - 4% при отношении твердого к жидкому в разлагаю 1 цей пульпе 1:10 - 1:25 и температуре10 - 35 С.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Позин М. Е. Технология минеральных5 солей. Л., Химия, 1974, с. 904 - 932.2. Журнал неорганической химии, 1,1956,7, с. 1519 (прототип).