Способ извлечения фосфора из железосодержащих отходов переработки вятско-камских фосфоритов
Владельцы патента RU 2375334:
Закрытое акционерное общество "Завод минеральных удобрений Кирово-Чепецкого химического комбината" (ЗАО "ЗМУ КЧХК") (RU)
Способ утилизации фосфора из железосодержащих отходов, образующихся при азотнокислотной переработке вятско-камских фосфоритов, в удобрения по азотнокислотной технологии, включает обработку отходов смесью азотной и серной кислот, отделение полученного сульфата кальция фильтрованием, введение в оставшийся раствор раствора NaOH, доведение рН до значений не менее 12, отделение осадка гидроокиси железа (III) фильтрованием и возвращение оставшегося раствора, содержащего фосфат натрия, в процесс получения удобрений. Полученный раствор содержит фосфат натрия без соединений железа, а осадок представляет собой гидроксид железа, содержащий соединения фосфора в количестве 1-1,5% от взятого для переработки. Способ позволяет извлекать фосфор из отходов азотнокислотной переработки вятско-камских фосфоритов с получением полезного продукта, пригодного для использования в процессах получения удобрений. 1 табл.
Изобретение относится к утилизации отходов, образующихся при переработке фосфоритов по азотнокислотной технологии, а именно к выделению фосфора из отходов, образующихся при переработке вятско-камских фосфоритов в удобрения.
В настоящее время актуальна задача расширения сырьевой базы для производства фосфорсодержащих удобрений, но фосфориты разведанных месторождений и, в частности, фосфориты Вятско-камского месторождения содержат много вредных примесей, особенно окислов железа и алюминия, поэтому они малопригодны для переработки. Химический состав вятско-камских фосфоритов: Р2O5 - 23,5-25,0; СаО - 36,1-39,5; Fе2O3 - 3,8-5,5; Аl2O3 - 2.8-3.5; СO2 - 4,4-5,0; MgO - 0,8; фтор - 2,5-3,0; нерастворимый остаток - 15,6 (Позин М.Е. Технология минеральных солей. 4.2, Л., Химия, 1974, с.811).
Известен способ получения азотно-кислотной вытяжки из вятско-камских фосфоритов, при котором фосфоритную муку Вятско-Камского месторождения обрабатывают азотной кислотой при температуре 20°С. Способ позволяет снизить содержание железа и алюминия в азотнокислотной вытяжке. (Пат. РФ №2288906, С05В 11/06, опубл. 10.12.2006).
Недостаток способа заключается в неполном извлечении фосфора из фосфоритной муки, т.к. в отход в виде нерастворимого осадка вместе с окислами железа и алюминия уходит до 28% соединений фосфора в пересчете на Р2O5. Способы извлечения фосфора из отходов азотнокислотной переработки вятско-камских фосфоритов в литературе не описаны.
Техническая задача настоящего изобретения состоит в извлечении фосфора из указанного выше осадка.
Поставленная техническая задача решается тем, что согласно изобретению отходы азотнокислотной переработки вятско-камских фосфоритов обрабатывают смесью азотной и серной кислот для перевода всех компонентов в раствор, отделяют полученный сульфат кальция фильтрованием, затем добавляют раствор щелочи, доводят рН до значений не менее 12, отделяют осадок гидроокиси железа (III) фильтрованием, а оставшийся раствор, содержащий фосфат натрия, возвращают в процесс получения удобрений.
Способ проверен в лабораторных условиях.
Пример
Нерастворимый осадок, полученный при аммонизации азотнофосфорнокислого раствора аммиаком до рН=0,9, отделяют от раствора фильтрованием. Осадок имеет следующий состав, %:
| Р2O5 | - 28,0 |
| Fe | - 5,5 |
| Са | - 14,0 |
| Al | - 1,2 |
| Нерастворимый осадок | - 40 |
Для опытов берут 16 г железосодержащего осадка, обрабатывают смесью НNО3 (20%) и Н3SO4 (20%). Количество серной кислоты берут из стехиометрического расчета перевода кальция в сульфат кальция, а количество азотной кислоты из расчета перевода в раствор фосфатов железа и алюминия с избытком до 10%. Обработку осадка смесью кислот проводят при t=60°C в течение 30 мин. Суспензию фильтруют под вакуумом. Осадок промывают 130 мл Н2O (t=60°C).
Полученный раствор обрабатывают 40%-ым NaOH в количестве 10,5 г (4,2 г NaOH 100%). При указанной обработке общее количество добавляемой щелочи было таким, чтобы рН раствора достигала значения 12. Полученную суспензию нагревают до t=90°C и выдерживают при этой температуре в течение 30 мин, после чего фильтруют под вакуумом. Осадок промывают 180 мл Н2O (t=90°С).
Результаты опытов сведены в таблице 1.
| Таблица 1 Переработка железосодержащего осадка. |
|||||||
| № оп. | рН | Содержание Р2O5, Fe, Al в осадке, % от взятого для опытов | Содержание P2O5, Fe, Al в растворе, % от взятого для опытов | ||||
| Р2O5 | Fe | Al | Р2O5 | Fe | Al | ||
| 1 | 12,0 | 5,5 | - | - | 94,5 | нет | - |
| 2 | 12,2 | 3,0 | 98,7 | 2,2 | 97,0 | нет | - |
| 3 | 12,5 | 6,2 | 99,3 | 2,2 | 93,8 | нет | 97,8 |
| 4 | 11,0 | 17,0 | 99,0 | - | 83,0 | 1,0 | - |
| 5 | 9,0 | 40,0 | 98,0 | 80,0 | 60,0 | 2,0 | 20,0 |
| 6 | 7,0 | 40,0 | 97,0 | 48,0 | 60,0 | 3,0 | 52,0 |
| 7 | 5,3 | 45,0 | 94,0 | 100 | 55,0 | 6,0 | нет |
Во всех опытах, где значение рН было не менее 12, в фосфорсодержащем растворе соединений железа не обнаружено, а с осадком, который представлял собой гидроокись железа (III), потери Р2O5 составили около 5% от его содержания в перерабатываемой пробе.
Способ извлечения фосфора из железосодержащих отходов азотнокислотной переработки вятско-камских фосфоритов, включающий обработку железосодержащих отходов смесью азотной и серной кислот, отделение полученного сульфата кальция фильтрованием, введение в оставшийся раствор раствора NaOH, доведение рН до значений не менее 12, отделение осадка гидроокиси железа (III) фильтрованием и возвращение оставшегося раствора, содержащего фосфат натрия, в процесс получения удобрений.
