Способ получения экстракционной фосфорной кислоты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) (11) О ИСАН л 1 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 0 РСК 0 МУ СВИДЕтельСт(71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета и Ленинградский государственный научно-исследовательский ипроектный институт основной химическойпромышленности(56) Авторское свидетельство СССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ(57) Изобретение относится к способу получения из карбонатсодержащих фосфоритовэкстракционной фосфорной кислоты, применяемой в производстве минеральных удобрений и других фосфатных солей. Цельюизобретения является повышение производительности фильтрации и сокращение расхода серной кислоты. Фосфорную кислоту Изобретение относится к способу получения из карбонатсодержащих фосфоритов экстракционной фосфорной кислоты, применяемой в производстве минеральных удобрений и других фосфатных солей.Целью изобретения является повышение производительности фильтрации и сокращение расхода серной кислоты,П р и м е р 1. 1000 мас. ч. фосфорита Каратау, содержащего, мас.ф: доломит 11,5; кварцит б, фторкарбонатапатит 56,7 (20,3 Р 205; 35,5 СаО; 2,5 М 90; 6 Я 02), подвергают предварительной термической обработке при 1300 С 0,1-0,2 ч для перевода получают с предварительной термической обработкой сырья при 900-1300 С в присутствии активного диоксида кремния, взятого в количестве 100 - 2004 от стехиометрии для связывания карбонатов - доломита и кальцита в диопсид, с последующей обработкой оборотной фосфорной и серной кислотами, кристаллизацией осадка дигидрата сульфата кальция, отделением фильтрацией продукта от осадка, его промывкой и направлением промывных вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты. Целесообразно в качестве фосфатного сырья использовать сырье, содержащее доломит, цщьций и активный диоксид кремния, в количестве 100 - 200 от стехиометрии для свя- Я зывания карбонатов в диопсид, в качестве активного диоксида кремния использовать кварцит или кремнистые фосфатные породы, Указанные отличия позволяют повысить производительность фильтрации до 3,4-4,7 т/м ч и сократить расход серной кислоты на 20. 1 з. и, ф-лы, 2 табл,евин магнийкарбонатной составля мита, а также кварцита (нор Я 02 в исходном сырье - 800 рии на связывание доломита кислотонерастворимый диопс одновременно протекает про низации фторкарбонатапатита те образуется 108 мас,ч, д газовую фазу выделяется 80 ма углерода. Полученный спек (92 вергают дроблению и грохоч цию агломерата 8(5) - 0 мм направляют на получение зкс фосфорной кислоты в качест ющеи - долома активного от стехиометв диопсид) в ид. При этом цесс декарбо. В результаиопсидэ, а в с.ч,диоксида 0 мас,ч,) подению и фрак(500 мас.ч,) тракциониой ве исходногофосфатного сырья, имеющего состав, мас, ф : диопсид 11,7; фторапатит 58,9; оксиды кальция и магния 1,3 (38,6 СаО; 2,7 М 90;22,1 Р 20 в 6,5 902).Это Фосфатное сырье обрабатывают при нагревании (70 - 90 С) смесью 327 мас.ч.93-ной серной кислоты (норма - 90 оот стехиометрии на связывание всего СаО фосфатного сырья, поступившего на стадию экстрации) и 1218 мас.ч. оборотной Фосфорной кислоты концентрации 20 оР 20 б, Образовавшуюся суспензию фосфогипса в фосфорной кислоте (2492 мас,ч., Ж:Т=3,5:1) фильтруют, промывают осадок на фильтре 757 мас.ч. воды и отделяют 890 мас.ч. влажного (40 о ) осадка дигидрата сульфата кальция, 384 мас.ч. продукционной кислоты концентрации 28 Р 20 Б (степень извлечения Р 20 б в жидкую фазу составляет 97,5 о ). На стадию кислотного разложения фосфатного сырья возвращают 1218 мас,ч, фосфорной кислоты концентрации 20 Р 20 Б, В процессе экстракции в газовую фазу удаляется 310 мас,ч, паров воды, Производительность фильтрации составляет 2,5 т/м ч,По известному способу экстракционную фосфорную кислоту получают термообработкой фосфатного сырья, имеющего в своем составе фтор, железо и алюминий и плавящегося при 1300 - 1400 С, на 150 - 200 С ниже его температуры плавления, с последующей обработкрй оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием суспензии, фильтрованием с выделением продукта, промывкой осадка сульфата кальция и направлением промывных еод на кислотную обработку, По этому способу перерабатывают сырье следующего состава,: Р 20 е 18, СаО 27 М 9 0,78; 502 38, После прокаливания количество образующегося диопсида составляет 3,2 о , что не способствует сокращению расхода серной кислоты (он является стехиометрическим для связывания всего оксида кальция, содержащегося в сырье), и существенному повышению производительности фильтрации, которая составляет 1,4 - 1,8 т/м ч, Если2, принять, что весь содержащийся е сырье диоксид кремния является активным, то его расход на связь 1 еание доломита превышает 1600 оот стехиометрии, В этом случае показатели процесса снижаются из-за абразивного действия кварцитов иа фосфогипс.Согласно изобретению при термообработке фосфатного сырья, содержащего доломит, кальций и активный диоксид кремния, образуется диопсидСа Мц(С 03)2+25102(акт ---- -СаМ 9(Я 206)+2 СО 21 (1)5 10 15 Р 20 25 30 35 40 45 50 55 Диопсид является кислотостойким минералом. Температурный интервал термообработки объясняется тем, что 900 С - зто минимальная температура термической диссоциации карбонатных составляющих сырья, 1300 С - это начало плавления диопсида,Наличие диопсида в фосфорнокислой пульпе позволяет фильтровать ее с высокой производительностью, что иллюстрирует данные табл, 1,Как видно из табл. 1, при увеличении содержания диопсида от 5 до 20 фв фосфатном сырье, поступающем на экстракцию, в 1,15 - 1,5 раза улучшаются фильтрующие свойства еуспензий, как при фосфорнокислотной (опыты 1 - 5 и 11-15), так и при серноФосфорнокислотном (опыты 6-10 и 16-20) разложения фосфорита. Это связано с образованием крупнокристаллической подложки из нерастворившегося в кислоте диопсида, которая позволяет с удовлетворительными показателями разделять даже практически не фильтрующуюся суспензию дикальцийфосфата. При кристаллизации фосфогипса положительный эффект диопсида на фильтрующие свойства резко усиливается: при содержании 5 - 20 мас. диопсида величины производительности фильтрации возрастают в 2,7 - 4 раза, дальнейшее повышение доли диопсида до 30 приводит к уменьшению производительности фильтрации, что связано с абразивным действием частиц диопсида, При этом достигается наибольшее сокращение расхода серной кислоты (норма серной кислоты снижается в 1,2 раза).Диоксид кремния присутствует в фосфатном сырье в виде кислоторастворимых (форстерит, опал, халцедон, кристобалит и др,) и кислотонерастворимых минералов (пироксены, кварц, кварциты, полевые шпаты и др.), Минеральный состав сырья в настоящее время однозначно определяется количественным рентгенофлюоресцентным и рентгенофазным анализом. Активный формой диоксида кремния являются кварциты и фосфатно-кремнистые породыВ табл. 2 приведены данные о влиянии расхода активного диоксида кремния на показатели процесса,Как видно из табл. 2, оптимальное содержание кварцитов е исходном магнийкарбонатсодержащем фоссырье составляет 100 - 200 оот стехиометрии на связывание доломита в диопсид, При снижении нормы 502 до 80 происходит ухудшение фильтрующих свойств (в 1,5-1,7 раза) фосфогипсовой суспенэии, что объясняется наличием в сырье после предварительной термообравращают 1750 мас,ч, фосфорной кислотыконцентрации 18% Рг 05, В процессе экстракции в газовую фазу удаляется 290 мас.ч, паров воды. Производительность фильтрации составляет 1,3 т/м ч,гП р и м е р 3.,1000 мас,ч. фосфорита Каратау, содержащего мас.%: доломит 11,5; фторкарбонатапатит 56,7; кварцит 8 (20,3 Рг 05, 35,5 Са 0; 2,5 М 90; 8 ЯОг), подвергают и редва рител ь ной термической обработкепри 900 С в течение 0,5 ч для переводадоломита и кварцита (норма активного ЬОг в исходном сырье - 105% от стехиометрии 45 50 ботки оксидов кальция и магния, образующихся в результате термической диссоциации доломита, но не связавшихся вдиопсид. Превышение нормы кварцитов более 200% от стехиометрии на связывание 5доломита в диопсид сопровождается снижением производительности фильтрации,что объясняется абразивным действиемкварцитов,П р и м е р 2, 1000 мас.ч. фосфорита 10Каратау, содержащего 27% доломита, 16%кварцитов и 51% фтоокарбонатапатита(5,9% М 90, 37,6 СаО 18,6% Рг 05, 16 9029,смешивают с 192,2 мас.ч. кварцитов (дляполучения нормы активного диоксида кремния, равной 200% от стехиометрии на связывание карбонатной составляющей вдиопсид) и подвергают предварительнойтермической обработке при 1300 С в течение 0,1 - ,0,2 ч, При этом в газовую фазу выделяется 152,2 мас,ч, диоксида углерода, а1040 мас.ч, спека, содержащего 30,5% диопсида, 16,9% кварцитов и 46,8 фторапатита (5,6% М 90; 36,1% СаО; 17,9 Рг 05;16,9% Я Ог), подвергают дроблению и грохочению, после чего 500 мас. ч. мелкой(8(5) - 0 мм) фракции агломерата направля, ют на получение ЭФК в качестве исходного фосфатного сырья. Это фосфатноесырье обрабатывают при нагревании (70 - 3090 С) смесью 265,9 мас,ч. 93%-ной серной(норма - 80% от стехиометрии на связывание всего СаО фосфэтного сырья, поступившего на экстракцию) и 1750 мас.ч,оборотной фосфорной кислоты концентрации 18% Рг 05 2515,9 мас,ч. образовавшейсясуспензии фосфогипса в фосфорной кислоте(Ж;Т=2,5:1) фильтруют, промывают осадок1054,7 мас,ч, воды и отделяют 1167 мас,ч.влажного (40%) осадка дигидрата сульфата 40кальция, 363,5 мас,ч, продукционной кисло-.ты концентрации 24% Рг 05 (степень извлечения Рг 05 в раствор составляет 97,5%). Настадию кислотного разложения сырья возна связывание доломита в диоксид 9 в кисло. тонерастворимый диоксид. При этом одновременно протекает декарбонизации фторкарбонатапатита. В результате получа. ют 135 мас,ч. диоксида и в газовую фазу выделяется 80 мас,ч, диоксида углерода. Полученный спек (920 мас.ч.) подвергают дроблению и грохочению, фракции 8(5)в 0 мм (500 мас.ч.) направляют на получение ЭФК в качестве исходного сырья, имеющего в своем составе, мас,%: диоксид 14,7; фторапатит 58,9 (22,1 Рг 05; 38,6 СаО 2,7 М 90: 8,6 310 г 9, Это фосфатное сырье обрабатывают при нагревании (70 - 90 С) смесью 327 мас,ч. 93%-ной серной кислоты (норма - 90% от стехиометрии на связывание всего оксида кальция, поступившего с сырьем) и 1218 мас,ч. обработанной фосфорной кислоты концентрации 20% Рг 05, Образовавшуюся суспенэию фосфогипса в фосфорной кислоте (2492 мас,ч Ж:Т=3,5:1) фильтруют, промывают осадок на фильтре 757 мас,ч, воды и отделяют 890 мас.ч. влажного (40%) осадка дигидрата сульфата кальция и 384 мас,ч, продукционной кислоты концентрации 28% Рг 05 (степень извлечения Рг 05 в жидкую фазу составляет 97,5%9. На стадию разложения сырья возвращают 1218 мас.ч. фосфорной кислоты (20% Рг 059. В процессе разложения в газовую фазу выделяется.310 мас.ч. паров воды.Производительность фильтрации составляет 4,2 т/м ч,г,Формула изобретения 1, Способ получения экстракционной фосфорной кислоты из карбонатсодержащего фосфатного сырья, включающ: его термическую обработку, последующук 1 обработку оборотной фосфорной и серной кислотами, кристаллизацию осадка дигидрата сульфата кальция, отделение фильтрацией продукта от осадка, его промывку и направление промывных вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты, о т л ич а ю щ и й с я тем. что. с целью повышения и роиз водитель носи т," ил ьтра ции и сокрашения расхода серной кислоты, термическую обработку проводят при 900 - 1300 С в присутствии диоксида кремния, взятого в количестве 100-200% от стехиометрии для связывания карбонатов - доломита и кальци 1 а в диопсид.2. Спосо 5 поп.1,отл ича ю щийся гем, что Б качестве диоксида кремния берут кварцит или кремнистые фосфзтные поро- ДЫ,1701628 Табл и ца 1 Влияние доли диопсида в фосфорите после предварительной термообработкина расход серной кислоты и фильтруащие свойства фосфогипса при получениизкстракционной фосфорной кислоты при 70 - 90 С (содержание ЯЮ 2 в видекварцитов в исходном фосфорите - 150 о, от стехиометрии на связываниедоломита в диопсид) ьТаблиц Со сь СаМ 9 мао, те ОННОЙ КИСЛОТЫ 20 о Р 205 нцентрация п р у 72 15 15 92 92 ияние содержания 3102 в виде квэрцитов в ильтрующие свойства фосфогипса и ри полусодержание Я 02 в исходном с исходном фосфорите н ении ЗФК при 70-90 Срье 12,8%) роизводитеОсть фильтции, г/м2,2,8 4,34,21701628 10 Продолжение табл,2 Составитель Т, ЦелищевТехред М.Моргентал Корректор М. Кучерявая Редактор 3. Ходакова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 4507 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5