Способ получения фосфорной кислоты

 

Союз CosotckNx

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 12.06.80 (21) 2937747/23-26 (51) Я. Кл.

С 01 В 25/226. с присоединением заявки Н

9кударствишыЯ квинтет

СССР Ilo аелем вэебуетеннЯ и юткрыткЯ (23) Приоритет ()пУблнковано 23.05.82. Бюллетень Н 19 (53) УДК 661.634. .2(088.8) Дата опубликования описания 23. 05.82

И.Е.Позин, Р.10.3инюк, Б.Д. Гуллер И.А.Й

Г.С.Одинцова, П.В.федорин, Г.И.Лазарев, В.И.Маринин, А.И.Самойлова и В.Я.

Ленинградский ордена. Октябрьской Револ

Трудового Красного Знамени технологиче им. Ленсовета и Волховский ордена Октя алюминиевый завод им. С.M. Kupo (72) Авторы изобретения кин., П.П.Власов, В.А апси убкЬЬ- : ..",, pцЯ и- ь ЬР) ей@.

КИЮ ВНСтьнтьуттг е рьскрй РевтойбЖи ь

a= ь.:ь,".,яГ ".. (71) Заявители ь (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ

КИСЛОТЫ

Изобретение относится к области: сернокислотной переработки природных фосфатов на экстракционную фосфорную кислоту, которая широко используется для производства минеральных удобрений.

Известен способ получения фосфоо-. ной кислоты с попутным извлечением в газовую фазу содержащегося в фосфатном сырье фтора путем термической обработки фосфорной кислоты, или пульпы сул ь«10 фата.кальция парогазовой смесью (1).

Недостаток этого способа - большой расход дефторирующего агента и невозможность получения продукционного .13 фтора из-за значительного разбавления фтористых газов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения экстракционной фосфорной кислоты путем смешения серной и оборотной фосфорной кислот, обработки фосфатного сырья, образовавшейся смесью кислот, фильтрации пульпы и отмывкй осадка. Способ позволяет выделить в газовую фазу 27-403 фтора содериееегося е росфетмом сырье (1).

Недостатком известного способа является интенсивное зарастание (0,6е.

0,8 кг/м ° ч) смесительной емкости ангидридом, возникающим при смешении в результате значительных пересыцений по сульфату кальция.

Цель изобретения — повышение скорости фильтрации и увеличение срока службы аппаратуры эа счет уменьшения инкрустирования смесительной емкости, а также повышение степени извлечения фтора и фосфатного сырья.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения. фосфорной кислоты, включающему обработку фосфатного сырья смесью серной и оборотной фосфорной кислот, фильтрации пульпы и отмывки осадка, причем обработку ведут смесью, полученной . добавлением к оборотной фосфорной

3 92954 кислоте сначала 5-10 QS04 от общег

ro количества, и после достижения полноты образования CaS04, оставшееся количество серной кислоты.

Целесообразно предварительно серную кислоту, взятую в количестве 90-953 смешивать с кремнефтористоводоролной кислотой в массовом соотношении

1:0,01-0,005. Отличия способа состоят в том, что обработку ведут 10 смесью, полученной добавлением к оборотной фосфорной кислоте сначала .5-103 H>S04 от обцего количества, и после достижения полноты образования CaS04, оставшееся количество серной кислоты, а также предварительное смешение серной кислоты с кремне- фтористоводородной кислотой в,массовом соотношении 1:0,01-0,005.

1;оличество серной кислоты, направ- 20 ляемое на смешение с оборотной фосфорной кислотой на первой стадии обработки определяется характером изменения растворимости, скоростей фазовых превращений и пересыцения сульфатом кальция сернофосфорнокислотных растворов.

При смешении оборотной фосфорной кислоты с серной, взятой в количестве менее 5 :, концентрация S04 а сме- 30 си недостаточна для осаждения сульфа" та кальция и кристаллизация последнего в значительной мере происходит при введении оставшегося количества серной кислоты, т.е. имеет место за« растание на второй стадии смеыения. ,Увеличение количества серной кислоты свыше 104 нецелесообразно, так как степень выделения сульфата кальция в твердую фазу практически не в возрастает, а размеры кристаллов уменьшаются, что обуславливает повышенное зарастание смесительной емкости первой стадии. 45

Иинимальное количество кремнефтористоводородной кислоты (0,005 вес.ч. на 1 вес.ч. серной кислоты), направляемой на смеыение с оставшейся частью серной кислоты (90-953), определяется необходимостью-проведения процесса при температуре не ниже о

100 С для наиболее полного выделения фтора в газовую, фазу. Увеличение количества кремнефтористоводородной кислоты выше 0,01 вес.ч. на 1 вес.ч. серной кислоты может привести к снижению качества отмывки осадка сульфата кальция авиду введения непосред-, 7 4 ственно в реакционную массу большого количества сбросного раствора.

Процесс получения фосфорной кислоты осуществляется следующим образом.

Оборотную фосфорную кислоту смешивают с серной кислотой (92"9 4), взятой в количестве 5-10 от ее общего потока. Образовавшуюся суспенwe сульфата кальция в фосфорной кислоте обрабатывают оставшимся количеством (90-954).серной кислоты, .и используют для экстракции Фосфорной кислоты из природных фосфатов. Экстракцию проводят при 65-105 С, содержа" нии в жидкой фазе 25-50(Pg О и 0,833 H S04 . Соотношение Ж:T в реакционной суспензии 1,5-3:1. Время пребывания массы в экстракторе или каскаде реакторов 1-7 ч. После разложения Фосфатного сырья и формирования осадка дигидрата или полугидрата сульфата кальция пульпу фильтруют осадок подвергают противоточной промывке на наливном фильтре,,где отделяют продукционную (24-49/

Р 0 -) и оборотную фосфорную кислоты (18-45;; Р О ).

Для повышения степени извлечения фтора из фосфатного сырья к

90-95О; H SOy перед подачей на вторую стадию смешения добавляют раствор

H Sif6 в количестве 0,005-0,01 вес.ч, Н 51 Fg на 1 вес.ч.. серной кислоты.

Пример 1. 241,5 кг оборотной фосфорной кислоты (27,7Ф Р О ) смешивают при 90ОС в течение 3 мин с ,4,9 кг (933) серной кислоты { 54 от общего количества). K образовавшейся суспенэии добавляют оставшиеся 93,1 кг 933-ной серной кислоты и выдерживают массу в течение 3 мин о при 100 C. При этом в газовую фазу извлекают 1,7 кг фтористых соединений (в пересчете на фтор)).

Смесь кислот направляют в реактор, куда вводят 100 кг апатитового концентрата. В реакторе происходит осаждение полугидрата сульфата кальция при 100 С в течение 2 ч, в газовую фазу удаляется 0,45 кг фтора. В результате улавливания фтористых газов от реактора и смесителя получают 22;63 кг 123-ной кремнефтористоводородной кислоты. Пульпу сульфата кальция в фосфорной кислоте фильтруют, осадок промывают 110 кг воды, в результате получают 105,1 кг про»"

Формула изобретения

so

5 92 дукционной фосфорной кислоты (36,0Ъ

Ру,О ) и 175,0 кг влажного отбросного осадка.

Скорость зарастания смесительной емкости составляет 0,25 кг/матч, по сравнению с 0,7-0,8 кг/и - .ч при ocy" ществлении процесса по известному способу (смеиение в одну стедию, т.е. в 3 раза ниже.

Пример 2. Осуществляют процесс аналогично примеру 1 с той разницей, что на первой стадии 241,5 кг оборотной фосфорной кислоты((27,73

Р О )смешивают с 9,8 кг.(933)серной кислоты (104 общего количества при 100 С, затем вводят осадок H>SO< и перемешивают в течение 4 мин при

105"С. При этом в газовую фазу извле кают 1,9 ..кг фтористых соединений (в пересчете на фтор).

Далее смесь кислот направляют в реактор, куда вводят 100 кг апатитового концентрата. В реакторе происходит осаждение полугидрата сульфата кальция при 100 С в течение о.

2 ч в газовую Фазу удаляется еще о

0,45 кг фтора. B результате улавливания фтористых газов от реактора и смесителя получают 23,15 кг

123-ной кремнефтористоводородной кислоты. Пульпу сульфата кальция в фосфорной кислоте фильтруют, осадок промывают 110 кг воды, в результате подучают 105,1 кг продукционной фосфорной кислоты (36у Р О )и 175 кг влажного отбросного осадка.

Скорость зарастания смесительной а емкости составляет 0,3 кг/м ч.

Пример 3. 249 кг оборотной фосфорной кислоты (28/, Р О ) смешивают при 95 С в течение 3 мин с 6,9 кг

93у.-ной серной кислоты (7у от обще- . го количества), оставшееся количество серной кислоты 91,1 кг сме шивают с l5,2 кг сбросной кремнефтористоводородной кислоты (34F

1,3Ф Р Оу, 0,54 Ca0) в течение 3 мин при 102 С (отношение Н Я :Н 51Р равно 1:0,005). Образовавшиеся смеси объединяют и выдерживают в течение

10 мин при температуре 100 С. В

9 результате смеыения всех указанных реагентов в газовую фазу извлекают

2 Ог кг фтористых соединений (в пересу .Э чете на фтор).

Далее смесь кислот направляют в реактор, куда вводят 1(0 кг апатито" . вого концентрата. В реакторе происходит осаждение полугидрата сульфа9547 . 6 та кальция при 100 С в течение 2 ч, в газовую фазу удаляется еще 0,40 кг фтора. 8 результате улавливания фтористых газов от .реактора. и смесителя получают 21,3 кг кремнефтористоводородной кислоты. Пульпу сульфата кальция в фосфорной кислоте фильтруют, осадок промывают 110 кг воды, в результате получают 99,5 кг продукционной фосфорной кислоты (301 Р, 0 ) и 175 кг влажного сбросного осадка.

Пример 4. Осуществляют процесс аналогично примеру -3, с той разницей, что 91,1 кг серной кислоты

15 (933) смешивают предварительно с

18,2 кг сбросной кремнефтористоводородной кислоты (отношение HgSOg H S i Fg равно 1:0,01). На стадии смешения реагентов извлекают в газовую фазу

2о 2,2 кг фтористых соединений..

Далее процесс осуществляют аналогично примеру 3 и получают 99,5 кг фосфорной кислоты (38 : Р 0 ),, 25,2 кг кремнефтористоводородной кислоты

25 (124 H

Я

0,23 кг/м,ч.

Таким образом, предложенный способ позволяет снизить в три раза скорость инкрустирования смесительного оборудования и увеличить объем фтора до

37-40 кг на 1 т/по сравнению с 2035

33 кг по известному).

1. Способ получения фосфорной кислоты путем обработки фосфатного сырья смесью серной и оборотной фосфорной кислотами, фильтрации пульпы и отмывки осадка, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения срока службы аппаратуры эа счет снижения. инкрустирования,а также йовышения степени извлечения фтора,оборотную фосфорную кислоту смешивают сначала с 5-104 от общего количества подаваемой серной кислоты до об" раэования суспенэии, а затем вводят остальное количество кислоты.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что предварительно серную кислоту в количестве 90"95ь смешивают с кремнефтористоводородНоА кислотой в массовом соотношении

1:0,01"0,005.

Источники информации, принятые во внимание flpM экспертизе

929547 8

1. Авторское свидетельство СССР

Н 572428, кл. С 01 В 25/237 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 253782, кл. С О1 В 25/2239 1968.

Составитель Г,Иещерякова.Редактор Г.Волкова Техред А, Ва инец Корректор Г.Решетник

° В Ю Ю Ю t1 ю

Заказ 3396/27 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д.4/5

Ю 4В ю ФВ

Филиал ППП "Патент", г;Ужгород, ул.Проектная,4