Способ получения фосфорной кислоты и сульфата кальция

) С 01 В 25/221) 1 ) Д с1 4 фУ ГР - " Я ЗОБ ОПИСАН И перекристсульфатаЦель и образующегос 1 зоб а тносится к спос ени олучения ф ата кальци ием Фосфат льфорнои кислосернокислотго сырья с и ожещей ным ра о следую озможно ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ 0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ РИ ГКНТ СССР(72) Арман Лоран Давистер, Андре РоберДюбрек и Франсис Артур Тирьон (ВЕ)(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕ 11 ИЯ чОСФОР 11 ОЙ КИС ЛОТЫ И СУЛЬФАТА КЖ 1 ЬЦИЯ(57) Изобретение относится к способуполучения Фосфорной кислоты и сульфата кальция сернокислотным разложениемФосфатного сырья. Цель изобретения -обеспечение возможности получения различных гидратных форм сульфата кальция, снижение содержания в нем примесей при сохранении высоких выхода иконцентрации продукта, Фосфорную кислоту и сульфат кальция погучают обработкой Фосфатного сырья оборотной фос"Форной и серной кислотами с образованием осадка 06 -полугидрата сульфатакальция с последующим отделением.фосфорной кислоты от осадка Фильтрованием, перекристаллизацией 0 -полугидрата в дигидрат сульфата кальция с последующей фильтрацией пульпы с отделением осадка дигидрата сульфата каль ция перекристаллиэацией дигидрата в растворах Фосфорной и серной кислот либо в Ь -полугидрат при поддержании следующего режима: температура 78- 100 С, концентрации в жидкой Фазе пульпы 22-347 пентаксида фосфора и 7-157. серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 24-34%, либо в ангидрид (11) при иодцержании следующего режима: температура 60-75 С, кон 0 центрации в жидкой фазе пульпы 15- 187. пентаксида фосфора и 1 о% серной кислоты и концентраци твердого в пульпе 20-35%, либо в смесью-полугидрата и ангидрид (11) при подцержашш следующего режима: температурао70-85 С, концентрации в жидкой Фазе пульпы 18-277 пентаксида Фосфора и 13-177. серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 20-307, процесс ведут 0,5-3,0 ч, сульфат кальция отделяют Фильтрованием. Указанные отличия позволяют получить в одном процессе сульфат кальция различной гидратности и осуцествить его очистку от Фосфора, фтора, натрия, калия и урана. Остаточное содержание РО в сульфате кальция составляет 0,11- 0,28%, извлечение РО из сырья - 99,0-99,7%. Концентрация фосфорной кислоты 38-50% РО. 2 табл. альция.обретения - обеспечениеи получения различных г3ратных форм сульфата кальцняф скиже ние содержания в кем примесей при сохранении высоких выхода и концентрации продукта.П р и м е р. Смесь Фосфатовиз месторождений Кола - Того в пропорции 1;1 подают в первый реактор с серной кислотой в концентрации 99%, содержание твердых частиц в реакторе 16535,нале 8,5-12,07 время 8-12 ч. По окончании гидратации пульпу Фильтруют, фильтрат направляют ка конверсию полугидрата (второй этап), а влажный осадок дигидрата сульфата кальция направляют в резервуар для дегидратазди (третий этап).В резервуаре условия температуры,концентрации НЯО и РО регулируют так, чтобы получить в первом варианте М-полугидрат, во втором варианте преимущественно ангидрид (11), а втретьем варианте - смесь в определенной пропорции Ь-полугидрата и ангид.рида (11). Температуру в резервуаререгулируют подачей пара, концентрацию серной кислоты в жидкой фазе пульпы поддерживают подачей концентрированной серной кислоты,. а концент 5 О контролируют путем рециркуляции продукционной фосфорной кислоты, содержание Р О в жидкой фазе поддерживают гутем рециркуляции фильтрата, полученного ка третьем этапе (перекристаллизация дигидрата), условия реакции в реакторе следующие; температура 850 С, процентное содержание твердого в пульпе 25%, содержание РОь.в жидкой Фазе 43%, содержание серной кислоты в жидкой фазе 1,2%, Сульфат кальция выпадает в осадок в форме 0-полугидрата СаЗО 1/2 Н О в виде двойных кристаллов хорошей Фильтруемости. Степень разложения сырья составляет 96,5%, а полугидрат содержит 1% Р О в твердой фазе, что вычислено в сухом виде при 250 оС,Осадок полугидрата на Фильтре содержит 257 сопутствующей жидкости и его направляют в резервуар конверсии 30 (второй этап) в дигидрат, где температуру в результате охлаждекия скиожаюу до 60 С. Содержание твердых частиц состаьляет 357. в результате рецнркулирования фкльтратов со второго 1; третьего этапов, а содержание Р О в жидкой Фазе доводят до 21,57 в результате рециркулирования Фильтрата после третьего этала, концентрацию серной кислоты поддерживают в интер 40 4рацию РО,- и содержание твердых частиц в пульпе поддерзивают подачейчасти продукционной Фосфоркой кислоты и Фильтратов с фильтра третьегоэтапа.В первом варианте дигидрат превращают в полугидрат в результате по"вышения температуры до 85 оС и увеличения концентрации серной кислоты до9,5% при содержании твердых частиц307 и содержанки Р О в жидкой Фазе30,77 Время дегидратации 0,5-1 ч.Полученный ка выходе полугидратсульфата кальция содержит 0,15% РО,т.е. общий коэффициент извлечения Р О-2иэ Фосфата составил 99,5%.Благодаря благоприятньпч размерами Форме кристаллов влажность осадкадоведена до 19% а производительностьФильтрации Р. О- составила 99,8%,Во втором варианте дигидрат превращают в акгидрит (11) в результатеповышения температуры до 73 С и увеличения концентрации серной кислоты до167 при содержании твердью частиц 28%и содержании РО в жидкой фазе 18%,Время дегидратации 1,5"3 ч.Лнгкдритсодержит ке более 0,25%Р.,О, что соответствует степени извлеченчя РО из Фосфата, равной 997.,Влажность осадка составляла 257.,а проиэводителькость Фильтрации Р ОГравнялась 99,2%,В третьем варианте дигидрат превращают в сульфат кальция, состоящийна 80% из о -полугидрата и на 20%иэ ангидрита (11), С этой целью температуру повышают до 80 С, концентрациюсерной кислоты доводят до 13%, а содержание Р О поддерживают на уровне27%, содержание твердого в пульпе20-26%. В качестве варианта дегидратацюо проводят при режиме: содержание РО23%, концентрация серной кислоты 157, температура 78 С. Эти условия позволяют получить сульфат кальция, состоящий на 407 иэ 06-полугидрата и на 60% из акгидрита (11).Ба известному способу Фосфорную кислоту получают путем обработки Фосфорита оборотной фосФорной (36-44% Р О-) и серной кислотами в течение 1-2,5 ч при 90-100 оС с осаждением осадка полугидрата сульфата кальция, при этом концентрацию в жидкой Фазе пульпы фосфорной и серной кислот поддерживают в интервале 40-55% РО и5 1653540 2-,3% соответственно, В результате Фильтрации пульпы получают в качестве продукта фосфорную кислоту с содержанием 40-557. РО, Полугидрат сульфата кальшя промывают на фильтре промывным раствором с последующей стадией и получают оборотную Фосфорную кислотукоторув направляют на обработку фосфорита. Полугидрат суль фата кальция перекристаллизовывают в дигидрат обработкой в течение 2 чопри 50-80 С раствором, содержащим по 10-15% РО и серной кислоты. В процессе перекристаллизации содержание твердого в пульпе составляет 20- 45 Е. Пульпу фильтруют, осадок дигидрата сульфата кальция промывают водой. Полученный основной фильтрат направляют на промывку полугидрата, 20 промывной Фильтрат - на перекристал" лизацню. Промытый дегидрат сульфата кальция содержит 0,15-0,18% Р О о 1,1 и 0,03-0,04% РОодоои его можно использовать в производстве гипсового 25 вяжущего и портландцемента после дополнительной обработки. Извлечение РО иэ фосфорита достигает 99,3 Е,Другие примеры согласно изобретению сведены в табл. 1. 30В табл. 2 представлены сравнительные данные по чистоте сульфата кальция согласно известному (получены заявителем) и предлагаемому изобретению. В обоих случаях сульфат каль" ция высушен при 250 С. Из данных табл. 2 следует, что сульфат кальция, полученный предлагаемым способом чище по содержанию фос 40 фора, Фтора, натрия, кальция, урана. Эти примеси являются наиболее агрессивными и благодаря их низкому содержанию полученный согласно предлагаемому изобретению сульфат кальция в 45 виде 0 -полугидрата, ангидрида (11) или их смеси может быть непосредственно использован в различных областях техники без дополнительных обработок, 50 Формула изобретения Способ получения фосфорной кислоты и сульфата кальция, Включающий обработку фосфатного сырья оборотнон фосфорной и серной кислотами прн 70- 100 оС с образованием осадка М-. полугидрата сульфата кальция при поддержании в жидкой фазе пульпы концентрации пентаксида Фосфора и серной кислоты 38-50 и 0,25-2,5% соответственно с последующим отделением фосфорной кислоты от осадка фильтрованием, его промывку растворами с последующих стадий и направление промывных вод на обработку сырья, перекристаллизацию 06 -полугидрата в дигидрат сульфата кальция при 40-80 С в растоворе фосфорной и серной кислот при подцержании концентраций пентаксида фосфора и серной кислоты в жидкой фазе пульпы 15-35 и 0,5-17,5% соответственно и концентрации твердого в пульпе 22-607 с последующей фильтрациец пульпы с отделением осадка дигидрата сульфата кальция и фильтрата, направляемого на перекристаллизацию М-полугидрата, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения получения различных гидратных форм сульфата кальция, снижения содержания в нем примесей при сохранении высоких выхода и концентрации продукта, дигидрат сульфата кальция подвергают перекристаллизации в раствора; фосфорной и серной кислот либо в б -полугидрат при подцержании следующего режима: температура 78-100 С, концентрация в жидкой фазе пульпы 22-347. пентаксида фосфора и 7-15 Е серной кислотыи концентрация твердого в пульпе 24-34%, либо в ангидрид (11) при поддержании следующего режима: температура 60- 75 С, концентрация в жидкой фазе пульпы 15-187 пентаксида Фосфора и 16-257 серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 20-357, либо в смесь К-полугидрата и ангидрида (11) при поддержании следующего режима: температура 70-85 С, концентрация в жидкойофазе пульпы 18-277 пентаксида фосфора и 13-17% серной кислоты и концентрация твердого в пульпе 20-30 Е, процесс ведут 0,5-3,0 ч, сульфат кальция отделяют фильтрованием, промывают водой, фильтрат и промывные воды направляют на обработку сырья промывку о -полугидрата,и перекристаллизацию.:Х:1 Параметры Фосфоритколичество Кола ООХ флорида,1002Разлокение Температура, С время, ц Концентрация в вилкой фазе пулвпыю Рао ХП ВО,Х Содерианне твер 94 4,Время, чКонцентрация ввиднойфазепульпы:е аПеВОФ, ХСодериание твердого впульпе,ХДегидра"тацияДГСК1,Деги"дратацня вПГСКТемпература,оСВремя, чКонцептрация впипкойфазепуйьпы:РОВ, ХПабовСодериание твердого впульпе,ХСодеркание вДГСКвлаги,ХКристал- лизацновцойводы, ХР О , ХСтепеньизвлечения Рзоуйз сырьяХСтепеньотмыкн 2 з 4 5 6 7 В 9 1 О 11 колет марокко, Флорида Фалабор- Диебел- Фалабор- Дкебел" кола+Марокко, 100 Х 100 Х ва,100 Х ОПК, ва,100 Х ОНК, Того,7 О+ЗОХ100 Х7 О+ЗОХ+АГСК(11)СоставсмесиПГСК, ХАГСК, ХТемпера- .тура СВремя,чКонцентрация влидкойфазепульпыРа 05Пэ 804С оде ряаниетвердого впульпе, ХСодернаниеси 9 снвлаги, ХКристаллиэацноннойводы ХРеОуХСтепень извлеченияГЕОК изсырья,99,8 99,8 99,8 75 65Э,О 2,0 75 1,5" 3. 20-70 70-80 85 70 76 74 75 781,0 1,0 1,0, Э О 2,0 1,5 78 3,0 18 17 24 19 22 18 20 22 13 15-18 17 17 14 17 18-23 27-33 13-15 22 24 30 24 20 30 28 20 26 20 23 20 17 20,1 20 2,4 50 3248 460,11 0 22 0,16 0,1 Э 3,50,15 5,60,16 4,80,18 5,80,12 995 99,0 99;5 99 7 99,4 П р и м е ч а н и е. ДГСК - дигндрат сульфата кальция, ПГСК - полугидрат сульфата кальция, АГСК П - ангидрид сульфата кальция (11),,25 05 0,00 000060,001 045 0,031 с 6-Долугндрат + 5-103) ангиднд Ш) (пред агавей) 5,8-6,2 О, 18-025 399 58,6 О 10 5 006 00 06 0015 0,005 0,0005 Редакто Нед Заказ 1783 Тираж 302 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва Ж, Раушская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат Патент , г.ужгород, ул. Гагари а,11Г н 101 Фосфат амурби Га