Дата опубликования описания 15.О5.81 В. И. Комаров, С. Л. Коновалова, В. Я. Монин, В. Л. Шишкин, . В. М. Кириллов, E. А. Фомина, Т. А. Ларина, Е. Я. Бобин, Л. П. Шпяпинтох, В. С. Дяхновски!1, П. М. Никс пайчук, Т. В. Вовк, А, В. Бинштейн и В. Е. Пяпий !

Ленинградский государственный научно-исспедовят(.иьский,,:-:,:-. - . и проектный институт основной химической промышретя оатл.

1 3с . (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

И ПОЛУГИДРАТА СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ

Изобретение относится к технологии получения обесфторенной экстракционной фосфорной. кислоты (ЭФК), используемой для получения удобрений.

При переработке фосфатных руд, содержащих 2-3 вес.% фтора, в зависимости от применяемой технологии этот фтор распределяется между продуктами производства, твердыми отходами и газовыми выбросами.

При попугидратном методе получения

ЭФК непосредственно в кислоту переходит 36-44% фтора сырья, в твердые отходы вЂ” 24-32% и в газовую фазу 3238%, При дальнейшей переработке ЭФК

15 на минеральные удобрения фтор, содержащийся в кислоте, большей частью переходит. в конечные продукты. Фтор, перешед-. ший в отбросный фосфогипс, находится в водорастворимой форме. Под влиянием ат20 мосферных осадков соединения фтора растворяются и загрязняют почвенные воды.

Кроме того, существует необходимость компЪ ксной утипизации и переработки фтора на необходимые для народного хозяйства пройукты. Такая необходимость су|цествует вследствие быстрого роста масштабов потребления фторцстых соединений различными отраслями промышленности и острого дефицита традиционного фтористого сырья - плавикового шпата.

Увеличение фтора проводится методом упарки экстракционной фосфорной кислоты.

При концентрировании экстракцион ной фосфорной кислоты до содержания Р 0 - 5054%, фтористые соединения в виде четырехфтористого кремния и фтористого водорода начинают интенсивно переходить в газовую фазу.,Остаточное содержание фтора в упзренной экстракционной фосфорной кислоте (52-54% P О ) составляет в среднем 0,3-0,6%.

Известен способ обесфториряния ЭФК в процессе ее получения путем добавки в фосфат кремнийсодержащих соединений, В качестве кремнесодержащих соединений предлагают использовать глинозем, диатомовую землю, силикагель, кремнезем,.

3 8295 сложные силикаты железа и амм.опия, крем- невую киспоту, растворимые силикаты jl), Недостатком способа обесфторивания явпяется необходимость использования в процессе экстракции дополнительного спе5 циального сырья и его предварительного размола до мелкодисперсного состояния.

Применение указанных кремнесодержаших соединений и способа их ввода в реакционную смесь не обеспечивают высокой сте- k0 пени обесфторивания (продукционная кислота, как правило, содержит не менее

0,5% фтора), а введение силикатов жепеза и алюминия приводит к дополнительному загрязнению кислоты этими соединениями, и как .следствие, к снижению водорастворимого Р О в конечном продукте; при этом .не обеспечивается перевод основной массы фтора в газовую фазу, r.å. форму, наиболее удобнук для дальней- z0 шей его утилизации в виде целевого продукта. Большая часть фтора соосаждается с отбросным фосфогипсом, Наибопее близким к предлагаемому является способ получения фосфорной киспо- 25 ты и полугидрата сульфата кальция, включающий разпожение фосфатного сырья оборотной фосфорной кислотой и серной киспотой в присутствии кремнийсодержаших соединений с поспедуюшим отделением про- 30 дукта. По этому способу содержание фтора в осадке снижается до 0,5% 2 .

Недостатками данного способа являются неполное обесфторивание кислоты и полугидрата сульфата кальция, загрязнение 35 продукционной кислоты соединениями железа и агпоминия

Llekkk изобретения вЂ” повышение степени обесфторивания продукционной фосфорной киспоты и полугидрата сульфата капьция. 40

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения фосфорной кислоты в качестве кремнийсодержащего соединения используют суспензию свежеосаждаемой гепеобразной двуокиси 45 кремния в серной или фосфорной кислоте, выдержанную в течение 10-60 мин при

20-80 С, влажностью 20-90 4 и содержащую 0,1-3,0 о фтора.

@роме того, свежеосажденную гелеобразную двуокись кремния вводят в реакционную смесь в количестве 80-12ОО от стехиометрического количества на весь фтор сырья. При обработке свежеосажденной двуокиси кремния сильными минераль-. ными кислотами, вследствие поверхностной активации микроагрегатных частиц кремнегепя, двуокись кремния приобретает вы90

0,17

О,15

0,038

0,040

58 4 сокую реакционную способность к фториону.

При вскрытии фоссырья к и с потным и суспензиями саежеосажденной двуокиси кремния, последняя взаимодействует с фтором сырья до образования четырехфтористого кремния, который является инертным по отношению к данной реакционной среде и сравнительно легко переходит в газовую фазу. В виде четыремфтористого кремния в газовую фазу выделяется 8090:о фтора сырья.

Применение суспензии обеспечивает равномерное распределение свежеосажденной двуокиси кремния по всему объему реакционной среды, что приводит к полноте взаимодействия двуокиси кремния с фтором сырья. ОгpA kl11 e u u( содержания фтора в двуокиси кремния обусловлено усипением гидрофобных свойств кремнегеля при увепичении концентрации фтора в нем.

fi р и м е р. Ь экстрактор пода от

1000 кг апатитового концентрата (52<,,, СаО, 39,4О3 Р205; 3,2l<> F), 2600 кг оборотной фосфорной киспоты, содержашей

48 о Р О5- и 0,6 )o F, 1365 кг суспензии свежеосажденной и отмытой от фтора двуокиси кремния в 70 о-ной серной кислоте, приготовленной из 989 кг.92r, ной серной кислоты и 376 кг двуокиси кремния влажностью 904.

Режим разложения: Ж:T = 2,5:1, тема. пература вЂ” 95-98 С, время обработкивЂ”

4-5 ч. После. фильтрации реакционной пупьпы и водной промывки осадка получают

788 кг продукционной фосфорной киспоты, содержащей 484 Р 05 и 0,04 ; фтора, 2600 кг оборотной фосфорной кислоты, содержащей 48 ь Р.30 и 0,04,. фтора и

1696 кг попугидрата кальция, содержашего 0,5 О Р О 0,11 "oо фтора и 17:ь гигроскопической влаги.

В результате проведенной реакции 92,0%. фтора апатита и 93,3 О фтора обо) отпой фосфорной кислоты выделяется в газовую фазу в вийе четырехфтористого кремния.

Изменение содержания фтора в кислоте и полугидрате при варьировании влажности и количества вводимой в реакционную смесь двуокиси кремния (в пересчете на

100% à 0 ) даны в табл.. 1 и 2.

Таблиц а 1

829558

Продолжение табл. l

0,039 . 0,053

0,378

0,14

0,1 9

0,43

Ислопьзование свежеосвжденной двуокиси кремния с влажностью более 90%, например 93%, приводит к нарушению водного баланса процесса, который невозможно откорректировать за счет изменения концентрации серной кислоты ипи количества промывной воды.

Табпиц а 2 го

Копиче

5 0, от сте

Содержа тора в

Р 04 метри

120

0,16

0,03 9

0,038

О, 042

О, 187

0,13

100

0,15

0,29

80 зо

Повышение нормы расхода двуокиси кремния свыше 120% не дает дальнейшего заметного улучшения результатов обес- З5 фторирования н, следовательно, нецелесообразно.

Результаты зависимости содержания фтора в фосфорной кислоте и в полугидрвте сульфата кальция от времени приготов-пения суспензии приведены в табл. 3

Таблица 3

Время приготовления сус пензии, мин

we попУ» 45

0,040

О, 047

0,054

0,055

0,261

0,14

0,15

0,17

0,18

0,31

Указанный интервал при температуре о (20-80 () для приготовления суспензии двуокиси кремния является оптимальным, так как не нарушает теплового бапвнса технологического процесса.

Использование. предлагаемого способа обесфторивания ЭФК обеспечивает по сравнению с существующим способом спедуюшие преимушества, низкое содержание фтора (остаточное содержание фтора в

ЭФК и полугидрате сульфате кальция составпяет 0,04% и 0,15% соответственно); выделение всего удаляемого из реакционной смеси фтора в газовую фазу, т.е. в форму нвибопее удобную для em утилизации, при этом выделенные фторгазы могут улавливаться водой с попучением кремнефтористоводороцной киспоты, явпяющейся исходным продуктом дпя получения ряал товарных фтористых соединений Но уже разработанным технологиям; отсутствие затрат на дополнительное сырье (в качестве активной кремцийсодержащей добавки используется побочный продукт, выделяющийся при абсорбции отхоцяших фторгазов ипи при переработке абсорбционных раствЂ” воров нв фтористые соединения); це требуется больших квпзатрвт нв цопопнитепьное технологическое оборудование. Процесс может быть внецрен на действующих npoHBBoljc TBQx на .имеюшемся технологическом оборудовании. Ожидаемый экономический эффект составил цля условий Винницкого химического завода 1,140 млн.р. в год.

Формула изобретения

1. Способ получения фосфорной кислоты и попугидрвтв сульфата капьция, вкпючающий разложение фосфвтного сырья оборотной фосфорной кислотой и серной кислотой в присутствии кремнийсодержаших соединений с поспедующим отделением продукта, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания фтора в кислоте и полугидрате сульфата капьция, в качестве кремнийсодержашего соединения используют суспензию свежеосажценной гепеобрвзной двуокиси кремния в серной ипи фосфорной кислоте, выдержвнвЂ” ную в течение 10-60 мин при 20-80 С, влажностью 20-90%, и содержащую 0,13,0% фтора.

2. Способ по п. 1, о т и и ч а ю «« шийся тем, что свежеосажденную двуокись кремния вводят в количестве 807 829558

120 от стехиометрического количества 1. Авторское на весь фтор сырья. N 548565, кл.

Источники информации, 2. Авторское принятые во внимание при экспертизе No. 467028, кп.

8 свидетельство СССР

С 01 В 25/22, 1974. свидетельство СССР

С 01 В 25/22, 1972.

Составитель В. Гродзовская

Редактор М. Келемеш Техред А. Савка Корректор С. Шомак

Заказ 3491/62 Тираж 505 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., a. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4