Способ извлечения фосфора из шлама

(84)(87) 1. СФОСФОРА ИЗ ШЛгревание его с пфосфора от твердогочающийсяшення степени чистоты продуквводят воду икипения, подд ордена ОктябрьскойТрудового Красногоеский институтентское производсъФосфор и Ленинедовательский ихимической промыш. Леннноеградскийроектны инс(53) 66 (56) 1.кл. 23-2 е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЪЙ.631 (088.8)Патент США Ж 22892723, 1942. ПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ АМА, ацпочающий, на оследующим отделением остатка, о т л и тем р чтоу с пелью под извлечения и степени та, в шлам предварительно нагреванне ведут в режиме ржавая количество водыпостоя иным е2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что воду берут в весовом соотношении к твердым прааесям шлама, равном Ж: Т (1,4-8,2: 1, температуру поддерживают не менее 315-320 К и смесь перемешивают со скоростью 40-500 об/минв течение 1-12 ч.Изобретение относится к фосфорной промышленности, а именно к способам .извлечения фосфора из фосфорных шламов,. Наиболее близким по технической -сунь- ности и достигаемому результату являет ся способ извлечения фосфора нз фосфоР- содержащих шлемов, включающий нагремние шлама в закрытом аппарате при давлении ниже атмосферного до испарения воды, Процесс обезвоживания проводят в две стадии: сначала осуществляют предмрительное обезвоживание фосфорного шлама, а затем. отделение твердых примесей из расплава, На первой стадии фосфорный шлам при давлении 300- 400 мм рт.ст (40-52,5 кПа) нагремют до температуры умеренно выше точки кипения воды и выдерживают при этой температуре до удаления основной массы воды (температура 75-80 С), что состав0пяет 348-358 оК. На второй стадии удаляют остатки воды при давлении 20 мм рт. ст, (2,67 кПа)После обезвожимния из жидко-текучего расплава удаляют тве дые примеси любым способом, например, фильтрацией. Длительность процесса обе воживания зависит от количества фосфорного шлама и содержания в нем воды. Например, для обезвоживания 35 т фоофорного шлама, содержащего 35 вес.% воды, необходимо время 120 ч 1.Недостатками известного способа являются невысокдя степень чистоты продукта и невысокая, степень извлечения.фосфора. Использование режима кипения на первой стадии процесса обезвоживания приводит к частичному разрушению структуры шлама. Однако отсутствие ра бавления шламов и уменьшение соот ношения воды к твердым примесям по мере удаления воды, приводит к низкой степени извлечения фосфора на этой стадии до 50%, вследствие повышения адгезии твердых примесей к фосфору, а получдемая чдстота фосфора (до 98%)не соответствует товарному продукту, Более высокая величина адгезии твердых частиц к фосфору в безводном шламе затрудняет отделение твердых примесей иэ расплдм фосфора, например, фильтрацией.Сохранение структурности и повышение вязкости быводного шлама затрудняет его транспортировку и переработку другими известными способами, кроме последующей перегонки фосфора при повышенных температурах. Кроме того, недостатками этого способа являются выс кие энергетические затраты связанные с полным удалением из шлема воды и большая длительность процесса обезвоживания.Бель изобретения - увеличение степени извлечения фосфора и повышение сте 5. пени его чистоты.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу извлечения фосфораиэ шлдма, включающему нагревание егос последующим отделением фосфора от0 твердого остатка, в шлам предварительновводят воду и нагремние ведут в режиме кипения, поддерживая количествоводы постоянным.При этом воду берут в весовом соот 15 ношении к твердым примесям шлама,равным Ж: Т= (1,4-5,2): 1, температуруподдерживают не менее 315-320 К и0смесь перемешивают со скоростью 40500 об/мин в течение 1-12 ч.20 Отделение твердых примесей и извлечение фосфора прводят непосредственнов режиме кипения воды в шламе, что позволяет повысить степень извлеченияР фосфора до 99,0% и увеличить степень25 чистоты продукта до 99,7%,з- Выдержка фосфорного шлама в режиме кипения воды, если ее содержание вшлеме поддерживать постоянным, приводит к разрушению структуры шлама.З 0 Твердые примеси, адсорбированныена поверхности фосфора, понижают поверхностное натяжение воды на границераздела фдз фосфор + вода. В условияхкипения зарождения пузырьков пара сЗ 5наибольшей термодинамической вероятностью возникает на поверхности капельфосфора и вызывает отделение от фосфоз- рд гидратировднных твердых примесей.Полное разрушение структуры шлама40 достигается при выдержке шлама в режиме кипения в течение 1-12 ч. Длительность выдержки определяется исходным вещественным составом шлама.При содержании фосфора более 80 мас.%45 и твердых примесей менее 4 мас.%фосфорный шлам необходимо выдержимть в течение 1 ч. При содержании32,6 мас.% фосфора и 25 мас.% твердыхпримесей для извлечения фосфора необ 50 ходимо выдержимть шлдм В режиме кипения в течение 12 ч. Перемешивание ифлотация пузырьками пара препятствуетвторичной адсорбции твердых частиц наповерхности фосфора и обеспечивает ихвынос в надшламовый слой воды. Удаление твердых примесей иэ фазовых проо- слоек. способствует коалесценции капельфосфора и их осдждение в нижней частиреактора. Установлено, что для удовлет3 , 1011 ворительной степени извлечения и чисто ты Фосфора необходимо поддерживать весовое соотношение воды к твердым примесям равное (5,6-9,5);1. Такое соотношение достигается путем добавления . воды в весовом соотношении к твердым примесям; равным (1,4-5,2):1, При добавлении воды в соотношении меньшем1,4:1 степень извлечения фосфора рыко . снижается. Добавление воды в соотноше нии более 5,2:1 нецелесообразно, так. как при етом соотношении постигается полнота выделения фосфора и-дальнейшее разбавление приводит только к снижению производительности переработки шлама в реы з торе. Постоянное содержание воды в шпа.ме поддерживают путем конденсации паров воды в обратнсв( холодильнике и возвращения их в реактор, Это позволяет . снизить нижний предел температурного интервала осуществления способа до 315- 320 оК при соответствующих ему давлениях, так как при снижении температуры уменьшаются потери фосфора вследствие его окисления в паровой Фазе водой. Ме з ханическое перемешивание интенсифицирует процесс разделения фосфорного шлама. Оптимальным режимом перемешива ния мешалкой является 100-200 об./мин. При режиме перемешивания ниже 40 об/мии зй интенсивность процесса извлечения фосфора сравнима с интенсивностью процесса беэ перемешивания. При числе оборотов мешалки свыше 500 уменьшается степень извлечения фосфора в нижний33 слой из-за вторичного эмульгирования.П р и м е р 1, Извлечение фосфора ведут по известному способе. Гранулированный фосфорный шлам, содержащий 45,6 мас.% фосфора, 6,2 мас,% твердых примесей и 48,2 мас.% воды помещают в закрытую емкость. Затем Фосфорный шлам нагревают до 348 оК и под давлением 40,4 кПа проводят обезвоживание шлама в режиме кипения воды при посто янной температуре. Процесс ведут до45 прекращения кипения воды. Остатки воды удаляют при 343 К и давлении 5,3 кПа. Длительность процесса каждого обезвоживания. при нввеске шлама, равной 50 г составляет 9 ч 40 мин. Часть фосфора из шлама выделяегся в нижний слой, а основная часть шлама представляет вязкую, нерастекающуюся массу, По оконча нии опыта фосфорныйшлам заливают водой с температурой 348 оК и отделяют фф нижний слой фосфора, Степень извлечения фосфора составляет 38,3% при чио тоте фосфора 98,6%. П р и м е р 2. Фосфорный шлйм по примеру 1 помещают в закрытую емкость с обратным хоподильникам под защитный сгвй воды. Шлам нагревают до 343 К и снижают давление до 40,4 кПв, Пары фосфора и воды конденсируют в обратном олодини и воэврйщйют в реактор.Перемешивание проводят при 100 об./мии. Длительность нагревания при нйвеске шлама в 50 г равняется 1 ч 40 мин. После нагревания отделяют нижний слой Фосфора. Степень извлечения фосфора составляет 98,2%, в чистота фосфора 99,8%.Сравнительные данные результатов опытов показывают, что степень извлечения фосфора в процессе обезвоживания по известному способу составляет 38%, а чистота фосфора равная 98,6%, что не соответствует требуемой чистоте товарного продукта, рввюй 99,7%.П р и м е р 3. Фосфорный шлам нв веской в 50 г помещают в реактор с обратным холодильником и нагре ают до 340 оК при интенсивности церемешиввния 100 об/мин, Понижают давление в реакторе до 30-34 кПа. Пары фосфора и воды конденсируют в обратном холодильнике и возвращают в реактор. После выдержки/шлама в режиме кипения при 34(РК и давлении 30-34 кПа в течение 2 ч отделяют нижний слой фосфора.Результаты извлечения фосфора иэ шламов с различным вещественным составом при постоянном объеме воды беэ дополнительного введения воды в шлам приведены в табл. 1.Как видно из табл. 1 беэ дополнитель ного введения воды в шлам степень извлечения фосфора недостаточно велика и колеблется от 0 до 80%. Обоснование пределов параметра Ж:Т для вводимой в шлам воды подтверждается рядом опытов проведенных по. примеру 4, результаты которых представлены в табл. 2.П р и м е р 4. Фосфорный шлам, со держащий 80,5% фосфора, 16,1% воды, 3,4% твердых примесей (шлвм 2 пратера 3) разбавляют водой ври перемешиввнии. Процесс извлечения фосфораосуществляют по и. р и м е р у 3.1Как видю иэ табл. 2 повышение степеничистоты Фосфора и увеличение степени извлечения фосфора достигается при поддержании параметра Ж; Т, рввюм (1,4-5,2):1.Влияние времени выдержки шлама в режиме кипения воды в зависимости от состава шлама указаю в примерах 5 и 6.8 6ествляют по примеру 5. Результатыпыта в зависимости от длительностицесса представлены в табл. 4.Влияние перемешивання на интенсивть извлечения фосфора показано в прнере 7,П р н м е р 7. Фосфорный шлам,содержащий .80,5 мас,% фосфора,3,9 мас.% твердых примесей и 15,6 мас.%ды навеской в 50 г разбавляют водойв соотношении 3,09:1. Процесс извлечения фосфора проводят по примеру 5 приперемешнвании 100 об./мнн н беэ перемешивання до полного извлечения фосфора.Данные опыта представлены в табл, 5.Использование предлагаемого способапозволяет достичь степень извлеченияфосфора до 98,7-99,7%, степень чистоты фосфора до 99,7%, а также осуществить процесс в одну технологическую стадию и уменьшить энергетические затраты.Таблица 5 101150П р и м е р 5. Фосфорюй шлам, щсодержащий 30,5% фосфора 3,5% твердых опримесей и 15,6% воды навеской в . про50 г разбавляют водой в весовоМ соотношении 3,09;1, что составляет весовое 5 носсоотношение воды к твердым примесям, мравное 7,09: 1. Процесс осуществляютпо примеру 3. Через определенные промежутки времени с помощью капнляра отбирают фосфор иэ нижнего слоя и вэве- ф вошивают. Результаты опыта в зависимости от длительности цроцесса представле-ны в табл. 3. ,П р и м е р 6. Фосфорный шлам,содержащий 42,8% фосфора, 13,5% твер 1дых примесей н.43,7% воды (шлам 4из примера 3) разбавляют водой в весовом соотношении к твердым примесям,равном 3,76:1. После разбавления весовое соотношение воды к твердым примесям составляет 7,0:1. Процесс осу 70,1 25,1 80,5 16 ф 1 4,7,1 0 413 6 бф 5 10 ю 9 2 994 42,8. 43,37,9 342 4 5 7Г 69 Подписноенного комитета СССРретеннй н открытий, г. УжгоРод, Ул. Провктнак 2665/23 Тираж НИИПИ Государст по делам юоб 113036, Москва, 99,4 99,5 99,7 99,8 Таблыца 3 орректор.Ю, Махаренк