Способ получения фосфорной кислоты

(5)5 С 01 В 25 Г ОСУДАРСТ 8 Е ННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГК, Т СССР МИТЕТОТКР ЫТИ ОПИС Е ИЗОБРЕТЕН( ф.( р ИДЕТЕЛ ЬСТВ АВТОРСКОМ(57) Использование, в производстве удобрений. Сущность изобретения: магнийсодержащее фосфатное сырье обрабатывают при нагревании серной кислотой концентрацией 7-9%, содержащей 0,4-0,6 мас,% ионов меди (Н). Суспензию фильтруют и отделяют обезмагненный фосфат, Очищенный фосфат разлагают оборотной фосфорной и серной кислотами, Суспензию фильтруют с отделением продукта. Степень извлечения магния составляет 60-80%. Производительность фильтрации по очищенному фасфату 500- 1000 кг/(м ч), в зависимости от вида сырья. 4 табл. 42технологический инс нко, А.Ю.Румянце .А.филимонов, Г,Р.Ри ов и М.М.Мирходжаев 3493340, кл. 23-165, 197 омышленность. 1981,НИЯ ФОСФОР Изобретение относится к технологии минеральных удобрений.Известен способ получения фосфорнойкислоты, включающий обезмагнивание фосфатного сырья серной кислотой при нагревании, отделении жидкой фазы, сернокислотное разложение фосфатного , сырья с последующим отделением осадка сульфата кальция фильтрацией и его промывку.Недостатком данного способа являетсято, что для предварительной обработки сырья берут довольно концентрированную (25-50%) серную кислоту при рН 2,6-7,5.Проведение процесса при рН 2,6-2,9 понижает селективность процесса, а при величине рН выше 4,0 скорость реакции мала и из сырья при технологически приемлемых условиях будет извлекаться незначительное количество М 90. Образующийся при этом гипс имеет мелкокристаллическую структуру. Производительность фильтрации после предварительной обработки этого сырья серной кислотой невелика (200-300 кг/(м ч, Вследствие этого для отделения жидкой фазы необходимо производить сгущение пульпы, что и риводит к увеличению продолжительности процесса,Наиболее близким к предлагаемому является способ получения фосфорной кислоты, включающий обезмагнивание фосфатного сырья предварительной обработкой серной кислотой при нагревании, фильтрацию, сернокислотнае разложение фосфатного сырья с получением экстракционной фосфорной кислоты, последующим отделением осадка сульфата кальция фильтрацией и его промывку.(56) Патент США МХимическая прй. 3, с 153-155.Недостатком этого способа является то, что в данных условиях (норма кислоты 57- 80% и продолжительность процесса 5-15 мин) селективно вести процесс возможно только для сырья, содержащего не более 2,5% МцО, при неглубоком взаимном прорастании минералов, что характерно для анионного концентрата фосфорита кингисеппского месторождения, При использовании сырья с сильным взаимным прорастанием минералов и с содержанием МцО выше 2,5%, таких как Фосфориты Каратау, провести селективно процесс с высокой степенью обезмагнивания за такой промежуток времени (5-15 мин) невозможно. Фосфорить 1 Каратау обладают гораздо худшими исходными Фильтрующими свойствами по сравнению с анионным концентратом кингисеппского Фосфорита (100-150 кг/(м ч) по сравнению с 240-300 кг/(м ч) ) вследствие разницы в структуре зерен и различного гранулометрического состава. Вследствие этого обеэмагненный фосфорит Каратау имеет крайне низкую производительность фильтрации (200-300 кг/(м ч, вследствие чего применение фильтрации на стадии разделения жидой и твердой фаз процесса обезмагнивания по данному способу не имеет возможности.Цель изобретения - интенсификация процесса обезмагнивания.Поставленная цель достигается тем, что в способе получения фосфорной кислоты, включающем обезмагнивание фосфатного сырья серной кислотой концентрации 7-9% при нагревании, фильтрацию, сернокислотное разложение Фосфатного сырья с получением экстракционной фосфорной кислоты, последующим отделением осадка сульфата кальция фильтрацией и его промывку, обезмагнивание фосфатного сырья проводят медьсодержащей серной кислотой, причем содержание Со в серной кислоте составляет 0,4-0,6 мас.%.Отличием предлагаемого способа от известного является использование для процесса обеэмагнивания серной кислоты, содержащей 0,4-0,6% Сц.Сущность изобретения заключается в том, что присутствие ионов Со в количестве 0,4-0,6% в процессе реакции серной кислоты с карбонатами способствует образованию более крупных кристаллов гипса. При ведении процесса на фосфорите, содержащей до 2,50 МоО, возможно использование концентрированной (10-93%) серной кислоты вследствие малого времени контактирования (5-15 мин), которое достаточно, чтобы извлечь 1-1,6% МцО, При этом в известном способе использовался анионный концентрат кингисеппского месторок дения, в котором взаимное прорастаниеминералов не столь велико и гранулометрический размер зерен достаточно велик ( 0,25 мм). Поэтому селективность процесса достаточно велика, При этом обезмагнен ный продукт может быть отделен от жидкойфазы фильтрацией. Однако, при величине рН менее 3,0 селективность процесса низкая, Вследствие разложения, кроме карбонатов Фосфатной части 15 производительность фильтрации повышается до 900-1000 кг/(м ч), При проведении процесса в оптимальных условиях (т.е.при высокой селективности) производительность фильтрации не превышает 800 20 кг/(м ч ), при этом размер кристалловгипса составляет(60-80)х(8-10) мкм, При использовании серной кислоты концентрации 7-9%, содержащей 0,4-0,6% Сц+, приводит к увеличению размеров кристаллов в опти мальных условиях до (85-100)х(11-15) мкм,что приводит к увеличению производительности фильтрации в данных условиях до900-1000 кг/(м ч ) (табл.1).При проведении процесса на Фосфори те, содержащем выше 2,5% МцО, и имеющем гранулометрический размер зерен менее 0,16 мкм при сильном взаимном прорастании минералов, например фосфориты месторождения Каратау использование 35 концентрированной (свыше 9%) сернойкислоты приводит к резкому уменьшению селективности процесса за счет местных пересыщений. Использование очень разбавленной кислоты (менее 7%) повышает 40 величину рН выше 4,0, что поникает степень извлечения МцО.Таким образом, проведение процессаобезмагнивания серной кислотой концент.- рацией 7-90 , содержащей 0,4-0,6% Си+, 45 способствует интенсификации процесса.При этом кристаллы гипса имеют крупные размеры, что позволяет для руды с глубоким взаимным прорастанием минералов (например, фосфориты Каратау) проводить отделе ние жидкой фазы фильтрацией, а для руд снеглубоким взаимным прорастанием минералов, имеющих крупный гранулометрический состав (например, фосконцентрат кингисеппского месторождения), повысить 55 производительность Фильтрации. При этомиспользование медьсодержащей кислоты позволяет, с одной стороны, интенсифицировать процесс обезмагнивания, а, с другой стороны, утилизировать кислые стоки меде 1775355плавильных заводов, что способствует решению экологических проблем.В табл.1 приведены сравнительные характеристики известного и предлагаемого процессов применительно для руд с глубоким взаимным прорастанием минералов, а в табл.2 - для руд с неглубоким взаимным прорастанием минералов.П р и м е р. 100 кг руды месторождения Кокджон состава: 24 Р 205, 2,9 МдО репульпируют в 200 кг воды и обрабатывают 122 кг 7 .ной серной кислоты, содержащеи 0,4 оСо . Процесс ведут при 60 С и рН 3,5 в течение 45 мин, Размер кристаллов гипса (50-60)х(8-10) мкм, Степень извлечения МдО а жидкую фазу составляет 60;/О, Р 205 3%.Полученную пульпу направляют на фильтрацию, Производител: ность фильтрации 500 кг/(мг ч). После фильтрации кек в количестве 134 кг, содержащий 25 овлаги, направляют в экстрактор,В экстрактор подают 90%-ную серную кислоту и оборотную фосфорную кислоту, промывные воды, Процесс ведут при 75 С, Ж;Т=2.5:1 в течение 5 ч, Коэффициент разложения составляет 96 . Пульпу разделяют на вакуум-фильтре. Производительность фильтрации 900 кг/(м ч), коэффициент отмывки 990 , концентрация кислоты 25 , Раствор сульфата магния нейтрализуют и перерабатывают по известному способу на гидроксид магния или гипсомагнезиальную смесь. Раствор после отделения от магния возвращают в цикл.В табл,З приведены примеры ведения процесса на руде с глубоким взаимным прорастанием минералов.При проведении процесса в оптимальных условиях (пример 1-3) при концентрации серной кислоты 7-9, содержащей 0,4-0,6 Сог+, получаотся кристаллы гипса размером (50-70)х(8-16) мкм, что позволяет проводить отделение жидкой фазы фильтрацией (производительность фильтрации 500-700 кг/(м чпри содержании влаги в кеке 20-35 о . При этом степень извлечения М 90 составляет 60-80%, а Р 205 3-5%.Проведение процесса кислотой концентрации 15% (пример 4) резко понижает величину рН до 2 т 5 за счет местного пересыщения, при подаче кислоты селективность процесса резко понижается (степень извлечения Р 205 повышается до 15 о ). Наличие в серной кислоте 0,9% меди не приводит к увеличению производительности фильтрации.Проведение процесса обезмагнивания при концентрации серной кислоты 4 оповышает величину рН до 4,0 (пример 5). При этом степень извлечения МдО резко уменьшается (до 40%).Наличие в серной кислоте всего 0,2меди не позволяет получать крупные кри 5 сталлы гипса, при этом производительностьфильтрации уменьшается до 350 кг/(м ч),г,В данных условиях отделение жидкой фазыможно проводить только сгущением,При проведении процесса по известно 10 му способу (примеры 6-8) производительность фильтрации уменьшается до200-300 кг/(м ч) и отделение жидкой фазы в производственных условиях возможнотолько сгущением.15 Проведение процесса обезмагнивания93 -ной кислотой (пример 6) при использовании тонкоиэмельченной руды понижаетсалективность процесса за счет местных пересыщений, Понижение концентрации сер 20 ной кислоты до 4 оприводит к увеличениюрН до 4,4. При этом степень иэвлеченйяМдО понижается до 40%.В табл.4 приведены примеры веденияпроцесса обезмагнивания руды с неглубо 25 ким взаимным прорастанием минералов икрупным гранулометрическим размером зерен.При проведении процесса в оптимальныхусловиях (примеры 9-11) кристаллы гип 30 са имеют размер (85-100)х(11-15) мкм,Производительность фильтрации при этомсоставляет 900-1000 кг/(м ч). Повыше 2ние содержания Сц в кислоте до 0,9%(пример 12) не приводит к увеличению про 35 из водитель ности фил ьтрации. Повышениеконцентрации кислоты до 15 опонижаетрН, а, следовательно, уменьшается селективность процесса.При содержании Со в кислоте до 0,2%40 (пример 13) производительность фильтрации понижается до 700 кг/(м ч).Проведение процесса обеэмагниванияпо известному способу (примеры 14-15) неотличается стабильностью вследствие ма 45 лого времени пребывания величины рН,Размерь 1 кристаллов гипса уменьшаются.Производительность фильтрации падает до400-800 кг/(мг ч ),Формула изобретения50 Способ получения фосфорной кислоты,включающий обезмагнивание фосфатногосырья обработкой серной кислотой концентрации 7-9% при нагревании, фильтрацию сотделением очищенного фосфата, серно 55 кислотное разложение фосфата, отделениепродукта фильтрацией от осадка сульфатакальция, его промывку и направление примывных вод на разложение, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью интенсификации1775355 держащей ионы меди (Н) при их концентрации 0,4-0,6 мвс Табли ца 1 е е е ш Ю етСпособ Характеристика известный предлагае- мый 2,5 выше 2,5 Содержание МвО в руде, Ф Проведение процесса обезмагничиванин предварительной обработкой серной кислотой:температура, СрНконцентрация серной кислоты,Фг+концентрация Сц в кислоте,Фстепень извлечения Мв 0,%степень извлечения РО,Фразмер кристаллов гипса,мкм отделение жидкой фазы Производительность фильтрации,кгм 2 ч)Содержание жидкой фазы в сгущенной части пульпы (отфильтрованной),3 200-300 500-700 40-60 20"35 Т а б л и ц а 2 Способ Характеристика известный предлагае- мый Содержание МрО.в руде,2,5 2,5 Проведение процесса обезмагничивания предварительной обработкой серной кислотой:температура, СрНконцентрация серной кислоты, концентрация Сц в кислоте,4г+степень извлечения ИвО, 7.степень извлечения Рг ОД размер кристаллов гипса,мкм Производительность фильтрации,кгмг ч) 400-800 900-1000 процесса обеэмагнивания, обработку фосфатного сырья ведут серной кислотой, со 70-903,0-4,41775355 Таблица 3 Пример Содержание жидкойфазы в сгуценной части, Ф Степень извлечения,Концентрациякислоты рИ Содержание СиРазмер кристалловгипса мкм 7 8 0,4 3 0,5 4 6 5 3,70 80 82 3 3,0 4 2,5 5 4 0 9154 0,9 0,2 63,0 7 3,5 8 4,4 9 77 тс 65 отс 40 отс,блица 4 Парамет При мер гниван показатели процесса Концент"рациякислоты Содержание Си Степень извлечения Производитель"ностьФильтрации,кгфз ч) Содержание жидкой Фазы в сгущенной части, Ф азмер кристаллоипса, мм 4 0,5 У 8 10 3,2 11 3,0 12 2,5 1,1 0,6 2,8 0,9 6,3 7 8 8 9 1 000 00000 13 4,0 14 3,0 15 3,6 16 4,3 0,5 2,8 800 6 1,2 45,6 0,5 72теотс. отЮСоставитель А.РумянцевТехред М.Моргентал Корректор П.Гереши Редактор Н.Соколо акаэ 4016 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Параметры и показатели процесса обезмагнивания ипате