Способ концентрирования и очистки фосфорной кислоты

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН ЯО,14670 4 1)4 С 01 В 25/2 ПРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТ Н АВТОРСНОМ АНИЯ И ОЧИ(54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОКИ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ, (57) Изобретение относибу концентрирования и о месей экстракционной фо ты и может быть ислольз лучении кислоты для про кормовых фосфоров. Цель является снижение содер и сульфат-иона в продук инкрустации оборудовани спосоот пр й кисл с истк форн вано при птваретен зво из ния тораижениорную е и Фии относится к способу я и очистки от применой фосфорной кислот быть использовано ислоты для производстфатов.тения является снижефтора и сульфат-ионов Изобретение концентрировани сей экстракцион ты (ЭФК) и може при получении к ва кормовых фосЦелью изобре в продукте и сн оборудования. П р и м е р фосфорной .кисло 23,57 РО с со 2,17. БО смешив рированной фосф рацией 547. Р О .ение инкрус 450 кг дигы концентрациержанием 2,0ют с 550 кгрной кислотыс содержание ратнойй Р инцентонцент 0,062 ие содержания ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМИ ГКНТ СССР(46) 23.03.89. Бюл. У 11 (71) Воскресенский филиал Научно" исследовательского института по удобрениям и инсектофунгицидам им.проф.Я.В.Самойлова(56) Патент Великобритании У 1127247, кл. С 01 В 25/22, 1968.Авторское свидетельство СССР Г 542722, кл. С 01 В 25/234, 1975. кислоту концентрируют и очищают упариванием, смешением исходной с продукционной концентрированной кислоты при соотношении их потоков 1:(0,8- -2,5) с образованием кислоты промежуточной концентрации 40-507 Р Оз сй зу введением в эту кислоту кремнийсодержащих добавок при расходе 0,1- -2,0 вес.7 810. В качестве добавок используют смесь, состоящую из двух- кальциевого силиката, натриевого алюмосиликата, алюмината натрия и углекислого кальция при их содержании в смеси, мас.7: 75-85, 5-1 и 10- 15 соответственно, продолжительность взаимодействия добавок с кислотой поддерживают 1-5 мин, образовавший" ся осадок сгущают и отделяют. Целесообразно в качестве кремнийсодержащей добавки использовать белитовый шлам, получаемый в производстве глинозема из нефелинов состава, масЛф БхО 24-31; СаО 50-58; А 1 Оз 2-5; ,(Иа О +К О) 1-3 прочие - до 1003. Целесообразный расход шлама 0,32- -8,337 от массы кислоты. Концентриро" ванная кислота (543 РзО ) содержит 0,02-0,087. фтора и 0,02-0,ОХ 80 1 з.п. ф-лы, 2 табл.7034 10 15 20 25 30 ЗБ 40 45 3 1462 и 0,17. 80 (соотношение потоков1:1,22), В полученную смесь вводят29,7 кг реагента, в составе которого80% двухкальциевого силиката, 57.алюмосиликата натрия, 57. алюминатанатрия и 1 ОХ СаСО. Фосфорную кислоту с добавкой перемешивают в реакторе и подают в отстойник для раз еления жидкой и твердой фаз, ВремяЗаимодействия добавки и кислоты5 мин. Осветленную кислоту подают наконцентрирование в вакуум-выпарнойаппарат. Концентрирование ведут привакууме 0,85 ат.Твердую Фазу в составе сгущенного продукта отправляютна дальнейшую переработку. Упареннаяфосфорная кислота содержит 53% Р 0;0,06% Г и 0,2% 80. Степень упаренной кислоты от 80 9 И, степень обесфторивания 97,5%. Упаренную фосфорнуюислоту делят на две части: одну ис"пользуют в качестве готового продукта, другую смешивают с неупаренной9 ФК в соотношении 1:2,По известному способу очистку иконцентрирование экстракционной фос-.форной кислоты, содержащей 29% РОи 2% Р, ведут упариванием кислотырри 90 С в вакуум-. выпарном аппаратеДо содержания в кислоте 40-507. Р О,с последующим добавлением 8 хО и упариванием в вакуум-выпарном аппаратепри 110 С, Упаренная кислота содержит 55% РО ; 0,07 Х Р и 2,8-3,6%80П р и м е р 2. 446 кг дигидратнойФосфорной кислоты с содержанием29,67. Р О, 2,17, Р и 2,27 80 смешивают с 554 кг концентрированной кис оты (52% РО; 0,07% Р и 0,2% 80 ).полученную смесь вводят 30 кг белитового шлама от производства глинозема из нефелинов, в составе которого 757. двухкальциевого силиката,47 натриевого алюмосиликата, 2% алюмината натрия и 10% СаСО, прочиедо 100%. Фосфорную кислоту с добавкой перемешивают 5 мин и затем отделяют в сгустителе от твердой фазы.Осветленную кислоту подают на концентрирование в вакуум-выпарной аппарат, где поддерживают вакуум 0,9 ат.Сгущенную часть перерабатывают нафтористые соли. Упаренная фосфорнаякислота содержит 54% Р О; 0,057. Ри 0,10% 80 э, Упаренную фосфорнуюкислоту делят на два потока: одиниспользуют в качестве готового продукта, другой смешивают с неупар- ной ЭФК.Другие примеры осуществления способа, в т.ч. при граничных значениях параметров и значениях за пределами укаэанных интервалов, приведены в табл.1, Порядок и назначение операций соответствуют приведенным в при-. мерах 1 и 2. Способ предусматривает введение реагента в один иэ потоков, поступающих на смешение.Целесообразность выбранных интер-. валов изменения параметров процесса и состава добавки обусловлена следующим. При содержании двухкальциевого силиката в смеси менее 75% ухудшается очистка кислоты от 80 э (пример 5, табл.1), при содержании двухкальциевого силиката в составе добавки более 85% (примеры 4,6) достигается максимальная степень очистки кислоты от сульФат-ионов, но ухудшается очистка от фтора, поэтому дальнейшее уве" личение доли этой составляющей смеси нецелесообразно. При содержании гидроалюмосиликата в смеси менее 1%(пример 9) снижается степень очисткйкислоты от фтора, при содержанииболее 5% (пример 10) загрязняютсяпримесью алюминия и концентрированная фосфорная кислота и продуктыдальнейшей ее переработки (аммофос,кормовые фосфаты и др.). При содержании алюмината натрия в составе реагента менее 1 Х (пример 13) ухудшается очистка кислоты от фтора,при содержании более 5% готовый продуктзагрязняется примесью алюминия (пример 14). При содержании СаСО в составе реагента менее 107 (пример 17)уменьшается степень очистки кислотыот 80, при содержании более 15%повышается концентрация свободнойСаО в готовом продукте и, как следствие, усиливается инкрустация оборудования при последующем упаривании кислоты,При соотношении потоков слабой и концентрированной кислот менее, чем 1:2,5, и более, чем 1:0,8, усиливается инкрустация выпарных аппаратов при последующем упаривании этой кислоты. Кроме того, в обоих случаях ухудшает" ся очистка от сульфат-ионов, а при соотношении более 1:0,8 снижается и степень обесфторивания (примеры 19,22).1467034 5Наиболее полно взаимодействиедобавки с примесями протекает припродолжительности 1-15 мин. Продолжительность менее 1 мин недостаточнадля завершения взаимодействия, приэтом степень очистки кислоты от фто. ра и сульфат-ионов снижается. Припродолжительности более 15 мин достигается максимальная степень очистки кислоты от примесей, поэтому дальнейший контакт добавки и кислотынецелесообразен (примеры 23,26),Белитовый шлам образуется при выщелачивании глиноземсодержащих нефелиноизвестковых спеков. По фазовомусоставу белитовый шлам представляетсобой смесь силикатов, гидросиликатов, гидроалюминатов, карбонатов,алюмосиликатов. Частицы шлама агрегированы, шлам отличается высокой дисперсностью,Химический состав белитового шлама, 7:8 10 т 24,0-31,0СаО 50,0-58,0А 1 О 2,0-5,0(НаО+К 0) 1,0-3,0Прочие До 100фазовый состав, 7:Двухкальциевый силикат 75-80Карбонаты кальция 12-13Алюминат натрия 1-2Натриевый алюмосиликат 1-2Прочие До 100Расход кремнийсодержащей добавки составляет 0,1-2,0 мас.7., что в пе" ресчете на белитовый шлам составляет 0,32-8,337 (или 3,2-83,3 кг на 1 т кислоты). лтоснование расхода белитовогошлама приведено в табл.2Из приведенных примеров видно,что при расходе белитового шлама менее 0,32 мас,7 (3,2 кг/т кислоты) не достигается глубокая очистка фосфорной кислоты от фтора и сульфат- ионов,. Расход добавки 8,33 мас.7.(83,3 кг/т кислоты) обеспечивает максимальную степень очистки кислоты от примесей и снижение инкрустации оборудования, поэтому дальнейшее увеличение расхода добавки экономически нецелесообразно. Ф о ру л а изобретения 1. Способ концентрирования иочистки фосфорной кислоты, включающий ее смешение с продукционной концентрированной кислотой с получениемкислоты промежуточной концентрации40-507. Р О, упаривание ее в присутствии кремнийсодержащей добавки прирасходе 0,1-2,0 мас.7. ЯхО , о т - 2 б л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюснижения содержания фтора и сульфат"иона в продукте и снижения инкрустации оборудования, в качестве добавки используют смесь, состоящую З 0 иэ двухкальциевого силиката, алюмината натрия, натриевого алюмосиликата и углекислого кальция при ихсодержании в смеси, мас.7 ф 75-85,1,5, 1-5 и 10-15 соответственно, 35добавку вводят на стадию смешенияисходной и продукционной кислоты присоотношении их потоков 1:(0,8-2,5),которую осуществляют в течение 115 мин с последующим отделением осадао "2. Способ по п,1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в качестве добавки используют белитовый шлам, по"лученный в производстве глинозема изнефелинов.1467034 О М О - СО О О и О СЧ О О О СО О СО СЧ а О(ЧОО а СВ 1 а ааОМО в л л л л л в в л в в л в л л л в О ОООООООООООООООО 1-1 1 1сб О О .1Ю ДЕ И 1 СФ Р 3 О О Ф Л И СЧ 4 0 Ф ЧМ ф М СЧ СЧ СЧ И И ф М И М О Оооооа-ОООСЧОООО-О ОООоф О л в в а л в л а а в а а л в в л ва а а а а а в О ОООООООООООООООО ООООООО И ИИИОООО 1,О" ИИИ л лфИ а- И а Ф а- И а- И О Л И И ИИИ Х Х ф ц 1 О Н ХИ4О л сч сч сч ИлИ ИИИИИИИ оО 1 Ь Х О ЮИ ИИИО л л лт фРчл О Х 2 НФАХООРХХХд ндц 3 1 1 1 1в11 Р 1 И 1 1 1 1 11 1 1 1 Ю 1 О ООФХХ Х Я Х О Х РХ Н Х О О О Н Ф О Х Н Ю Х Х Х СЧ СЧ СО влвв аететвв ае. 4 Ф И СО ВО СЧ в л л в СЧ О ОПример Расход белитового шлама квесу кислоты Соотношениепотоков слабой и концентрированной кислот Состав кислотыслабой7.конц. одериан в гото одержаниев готом продук Х ом проукте, Й 1 мас.Х кг/т Р 0 80 з 27 1 : 2,5 3,2 0,08 0,12 28 1: 2,5 83,3 0,0230 0,05 008 2 1 Ф 124 5 0,0 29 1 3 25 2,0 0,50 0,6 10 30 1: 2,5 0,02 0,07 90 10 Составитель Г.ЦелищевТехред И.Ходанич Корректор М. Самборская Редактор Н.Гунько Заказ 1113/19 Тираа 435 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.уагород, ул. Гагарина,01 Продолакт ельностьвзаимодействия,мин