×
29.05.2019
219.017.66ca

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способу получения экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) из апатитового концентрата, а также высококачественных фосфоритов (содержание РO не менее 36%). Способ включает обработку фосфатного сырья серной и фосфорной кислотами с кристаллизацией дигидрата сульфата кальция, разделение продукционной дигидратной пульпы на две части, получение из одной части пульпы продукционной кислоты, противоточную водную промывку кека дигидрата сульфата кальция и возвращение промывных растворов на стадию разложения, обработку второй части дигидратной пульпы серной кислотой при массовых соотношениях в жидкой фазе пульпы PO:HSO=(2,5-6,0):1 и HSO:F=(2,0-9,4):1 в присутствии острого пара с получением полугидрата сульфата кальция, разделение полугидратной пульпы фильтрацией, противоточную водную промывку полугидрата сульфата кальция с использованием его для получения гипсового вяжущего и возвращение фильтрата и промывных вод на стадию разложения. Кристаллизацию дигидрата сульфата кальция проводят при содержаниях 25,0-28,5% PO и 0,5-2,4% HSO, обработку дигидратной пульпы ведут серной кислотой концентрации 93,0-98,5%, а полугидрат сульфата кальция на стадии фильтрации подвергают дополнительной промывке водой из расчета 0,2-0,6 м/т α-полугидрата сульфата кальция с утилизацией полученного фильтрата на стадии промывки дигидрата сульфата кальция. Способ позволяет сократить расход пара в полугидратной стадии и стабилизировать содержание РO в α-полугидрате сульфата кальция. 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к получению экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) из апатита, а также высококачественных фосфоритов (содержание P2O5 не менее 36%), широко используемой в производстве минеральных удобрений, кормовых фосфатов и фосфорных солей.

В настоящее время основное количество ЭФК в мире получают с использованием одностадийных дигидратных или полугидратных методов, в которых сульфат кальция кристаллизуется в виде одной фазы (CaSO4·2H2O или CaSO4·0,5H2O соответственно). Указанные способы хорошо освоены, позволяют получить относительно высокий выход P2O5 в ЭФК.

К недостаткам этих процессов относится:

- получаемый в качестве побочного продукта кристаллогидрат сульфата кальция содержит относительно большое количество примесей (Р2О5 общ, Р2О5 воднор., F и т.д.), что затрудняет его утилизацию (например, использование побочного продукта для производства гипсовых вяжущих);

- как правило, технологический выход P2O5 в ЭФК не превышает 95-96,5%. Использование в производстве ЭФК перекристаллизации одной модификации кристаллогидрата сульфата кальция в другую позволяет существенно улучшить основные технико-экономические показатели ЭФК. Так способ по заявке №2000127392/10 от 01.11.2000 г. предполагает кристаллизацию смеси кристаллогидратов сульфата кальция CaSO4*2H2O в соотношении (1-10):1 (часть первоначально выпавших кристаллов дигидрата сульфата кальция перекристаллизовывается в полугидрат сульфата кальция). Данный процесс позволяет несколько улучшить выход P2O5 в ЭФК и сократить содержание вредных примесей в побочном продукте. Однако полученная смесь кристаллогидратов сульфата кальция мало пригодна для получения гипсового вяжущего вследствие того, что перекристаллизация одной модификации сульфата кальция в другую протекает только на 10-50%, а сульфат кальция состоит из смеси кристаллогидратов, что дестабилизирует технологический процесс получения гипсового вяжущего (нестабильность сырьевой смеси для производства гипсового вяжущего).

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения ЭФК, описанный в выложенной заявке №93021173 С01В 25/226, приоритет 22.04.93 г. и опубликованной 20.03.96 г.

Описанный способ включает обработку фосфатного сырья серной и фосфорной кислотами с кристаллизацией дигидрата сульфата кальция, разделение продукционной дигидратной пульпы на две части, получение из одной части пульпы продукционной кислоты, противоточную водную промывку кека дигидрата сульфата кальция и возвращение промывочных растворов на стадию разложения, обработку второй части дигидратной пульпы серной кислотой при массовых соотношениях в жидкой фазе пульпы P2O5:H2SO4=(2,5-6,0):1 и H2SO4:F=(2,0-9,4):1 в присутствии острого пара с получением полугидрата сульфата кальция, разделение полугидратной пульпы фильтрацией, противоточную водную промывку полугидрата сульфата кальция с использованием его для получения гипсового вяжущего и возвращение фильтрата и промывных вод на стадию разложения. В примерах описанного способа приведены следующие параметры на стадии кристаллизации дигидрата сульфата кальция: содержание P2O5 - 29,0-30,3%, H2SO4 - 2,5%.

Однако данная технология требует относительно большого расхода пара на нагрев пульпы на полугидратной стадии. Используемый режим промывки кека α-полугидрата сульфата кальция не в полной мере обеспечивает качество α-полугидрата сульфата кальция по содержанию остаточной Р2О5 в промытом осадке.

Нами поставлена задача максимально сократить расход пара в полугидратной стадии и при этом стабилизировать содержание P2O5 в α-полугидрате сульфата кальция.

Поставленная задача решена в предложенном способе получения экстракционной фосфорной кислоты из апатитового концентрата и богатого фосфоритного сырья, включающем обработку фосфатного сырья серной и фосфорной кислотами с кристаллизацией дигидрата сульфата кальция, разделение продукционной дигидратной пульпы на две части, получение из одной части пульпы продукционной кислоты, противоточную водную промывку кека дигидрата сульфата кальция и возвращение промывных растворов на стадию разложения, обработку второй части дигидратной пульпы серной кислотой при массовых соотношениях в жидкой фазе пульпы P2O5:H2SO4=(2,5-6,0):1 и H2SO4:F=(2,0-9,4):1 в присутствии острого пара с получением полугидрата сульфата кальция, разделение полугидратной пульпы фильтрацией, противоточную водную промывку полугидрата сульфата кальция с использованием его для получения гипсового вяжущего и возвращение фильтрата и промывных вод на стадию разложения, в котором кристаллизацию дигидрата сульфата кальция проводят при содержаниях 25,0-28,5% P2O5 и 0,5-2,4% H2SO4, обработку дигидратной пульпы ведут серной кислотой концентрацией 93,0-98,5%, а полугидрат сульфата кальция на стадии фильтрации подвергают дополнительной промывке водой из расчета 0,2-0,6 м3/т α-полугидрата сульфата кальция с утилизацией полученного фильтрата на стадии промывки дигидрата сульфата кальция.

Сущность способа заключается в следующем. Как показали наши исследования изменение содержания Р2O5 и H2SO4 на дигидратной стадии способствует реализации ее при более высокой температуре, а именно 84-87°С, и повышению содержания H2SO4 на полугидратной стадии, что приводит к увеличению расхода H2SO4, т.е. большему разогреву пульпы на полугидратной стадии, а следовательно, к сокращению расхода пара на нагрев в полугидратной стадии. В приведенном прототипе температура для апатита составляет 80°С, у нас 84°С и выше.

При этом снижение содержания Р2O5 меньше 25% приводит к существенному снижению концентрации продукционной ЭФК, росту затрат на ее упарку. Увеличение же содержания P2O5 выше 28,5% приводит к ухудшению качества кристаллов дигидрата и снижению температуры на дигидратной стадии. Интервал содержания H2SO4 в пределах 0,5-2,4% H2SO4 обусловлен необходимостью кристаллизации легко фильтрующихся кристаллов дигидрата: повышение содержания H2SO4 больше 2,4%, кроме того, приводит к снижению расхода H2SO4 на полугидратной стадии и увеличению расхода пара. Концентрация серной кислоты в предложенном способе строго варьируется в пределах 93,0-98,5%. Нижний предел концентрации обусловлен увеличением расхода пара на нагрев пульпы на полугидратной стадии. Увеличение выше 98,5% нецелесообразно вследствие отдувки SO3 из кислоты и ухудшения экологии. Кроме того, в предлагаемом способе проводится дополнительная промывка кека α-полугидрата сульфата кальция водой с использованием полученного фильтрата на дигидратной стадии (замкнутый цикл), что позволяет стабилизировать содержание P2O5 в полугидрате сульфата кальция на низком уровне. Расход воды на эту промывку колеблется от 0,2 м3/т α-полугидрата до 0,6 м3/т α-полугидрата, так как при расходе менее 0,2 м3/т α-полугидрата не достигается существенного эффекта по доочистке кека от Р2O5.

Расход более 0,6 м3/т α-полугидрата не приводит к увеличению эффекта доотмывки.

Таким образом, использование предложенного способа, особенно в условиях крупнотоннажного производства, позволит сократить расход пара до 60-70% (а в некоторых вариантах вообще исключить расход пара) и при этом получить α-полугидрат сульфата кальция с содержанием водно-растворимого P2O5 в нем не более 0,2%. Такой α-полугидрат позволит значительно улучшить качество гипсового вяжущего, получаемого из него. Последнее позволит существенно сократить количество сульфата кальция, направляемого в отвал, и улучшить технико-экономические показатели производства ЭФК за счет повышения эффективности выхода P2O5 в продукт.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1.

Хибинский апатитовый концентрат с содержанием P2O5 - 39,0% и F - 3,0% в количестве 57,7 т/ч обрабатывают серной кислотой (93% Н2SO4) в количестве 50,2 т/ч и оборотной фосфорной кислотой в количестве 210,0 т/ч при температуре 87°С и содержании в жидкой фазе пульпы 25,0% Р2О5 и 2,4% H2SO4.

Полученную пульпу в количестве 307,5 т/ч разделяют на два потока в соотношении 65,3% и 34,7%. Первую часть направляют на вакуум-фильтр, отделяют продукционную кислоту в количестве 88,2 т/ч, осадок подвергают противоточной промывке. Промывные растворы в количестве 108,1 т/ч направляют на стадию разложения. Степень извлечения P2O5 в раствор составляет 98,5%; степень отмывки осадка - 98,5%.

Вторую часть дигидратной пульпы обрабатывают серной кислотой (93% H2SO4) в количестве 6,1 т/ч (соотношение P2O5/H2SO4=2,5:1) и паром в количестве 0,52 т/ч при температуре 90°С. Происходит процесс перекристаллизации дигидрата сульфата кальция и образуется α-полугидрат сульфата кальция.

Полученную пульпу, содержащую α-полугидрат сульфата кальция в количестве 28 т/ч, разделяют на вакуум-фильтре и осадок подвергают трехкратной противоточной промывке. Фильтрат и промывной раствор в количестве 101,7 т/ч рециркулируют на дигидратную стадию разложения. Промытый осадок подвергают дополнительной отмывке на фильтре водой в количестве 5,6 м3/ч (0,2 м3/т α-полугидрата сульфата кальция). Содержание Н2Ообщ. в отмытом полугидрате сульфата кальция составляет 19%, содержание общего P2O5 и водно-растворимого P2O5 - 0,47% и 0,2% соответственно (Кизвл. = 99,1%, Котм. = 99,3%), что позволяет использовать его для производства гипсового вяжущего. Фильтрат, полученный после дополнительной отмывки, утилизируют на стадии промывки дигидрата сульфата кальция.

Пример 2.

Хибинский апатитовый концентрат с содержанием P2O5 - 39,0% и F - 3,0% в количестве 57,7 т/ч обрабатывают серной кислотой (94% H2SO4) в количестве 46,5 т/ч и оборотной фосфорной кислотой в количестве 213,9 т/ч при температуре 85°С и содержании в жидкой фазе пульпы 27,0% Р2О5 и 2,0% H2SO4.

Полученную пульпу в количестве 307,5 т/ч разделяют на два потока в соотношении 65,3% и 34,7%. Первую часть направляют на вакуум-фильтр, отделяют продукционную кислоту в количестве 81,9 т/ч, осадок подвергают противоточной промывке. Промывные растворы в количестве 109,7 т/ч направляют на стадию разложения. Степень извлечения P2O5 в раствор составляет 98,5%; степень отмывки осадка - 98,5%.

Вторую часть дигидратной пульпы обрабатывают серной кислотой (94% H2SO4) в количестве 9,2 т/ч (соотношение P2O5/H2SO4 в растворе = 2,0:1) и паром в количестве 0,09 т/ч при температуре 92°С. Происходит процесс перекристаллизации дигидрата сульфата кальция и образуется α-полугидрат сульфата кальция.

Полученную пульпу, содержащую α-полугидрат сульфата кальция в количестве 28 т/ч, разделяют на вакуум-фильтре и осадок подвергают трехкратной противоточной промывке. Фильтрат и промывной раствор в количестве 104,3 т/ч рециркулируют на дигидратную стадию разложения. Промытый осадок подвергают дополнительной отмывке на фильтре водой в количестве 11,2 м3/ч (0,4 м3/т α-полугидрата сульфата кальция). Содержание H2Oобщ. в отмытом полугидрате сульфата кальция составляет 19%, содержание общего P2O5 и водно-растворимого P2O5 - 0,44% и 0,17% соответственно (Кизвл. = 99,1%, Котм. = 99,4%), что позволяет использовать его для производства гипсового вяжущего. Фильтрат, полученный после дополнительной отмывки, утилизируют на стадии промывки дигидрата сульфата кальция.

Основные технологические показатели (Котм., Кизвл.), характеризующие эффективность способа получения ЭФК по примерам 3-7 (приведенным в таблице №1 и различающимся концентрацией используемой серной кислоты, содержанием Р2О5 и H2SO4 в ж/ф пульпы на дигидратной стадии, температурой осуществления процесса на стадии разложения и количеством воды, используемым для дополнительной промывки α-полугидрата сульфата кальция) являются близкими к показателям, приведенным для примеров 1 и 2.

Таблица №1
Технологические показатели способа получения ЭФК
№ примера
1234567
концентрация серной кислоты, % H2SO4939498,5969598,595
дигидратная стадия получения ЭФК
содержание Р2O5 в ж/ф пульпы, %2527282827,528,528
содержание H2SO4 в ж/ф пульпы, %2,421,61,520,51,7
температура, °С87858585868484,5
стадия перекристаллизации дигидрата сульфата кальция в полугидрат сульфата кальция
температура, °С90929090919292
содержание SO3 в растворе, %7,29,58,07,67,37,19,8
расход пара, кг/т пульпы4,90,80,82,75,04,30,0
стадия промывки полугидрата сульфата кальция
расход воды на дополнительную промывку, м3/т альфа-полугидрата сульфата кальция0,20,40,60,360,50,60,5
содержание Р2O5 водно-растворимого в осадке, %0,20,170,150,180,160,150,17
коэффициент отмывки, %99,399,499,599,499,599,599,4
Примечание - эффективность извлечения Р2O5 в ЭФК во всех примерах является аналогичной и составляет:
на дигидратной стадии - 98,4-98,6%
после перекристаллизации - 99,1-99,2%

Способполученияэкстракционнойфосфорнойкислотыизапатитовогоконцентратаибогатогофосфоритногосырья,включающийобработкуфосфатногосырьясернойифосфорнойкислотамискристаллизациейдигидратасульфатакальция,разделениепродукционнойдигидратнойпульпынадвечасти,получениеизоднойчастипульпыпродукционнойкислоты,противоточнуюводнуюпромывкукекадигидратасульфатакальцияивозвращениепромывныхрастворовнастадиюразложения,обработкувторойчастидигидратнойпульпысернойкислотойпримассовыхсоотношенияхвжидкойфазепульпыРO:HSO=(2,5-6,0):1иHSO:F=(2,0-9,4):1вприсутствииострогопарасполучениемполугидратасульфатакальция,разделениеполугидратнойпульпыфильтрацией,противоточнуюводнуюпромывкуполугидратасульфатакальциясиспользованиемегодляполучениягипсовоговяжущегоивозвращениефильтратаипромывныхводнастадиюразложения,отличающийсятем,чтокристаллизациюдигидратасульфатакальцияпроводятприсодержаниях25,0-28,5%POи0,5-2,4%HSO,обработкудигидратнойпульпыведутсернойкислотойконцентрацией93,0-98,5%,аполугидратсульфатакальциянастадиифильтрацииподвергаютдополнительнойпромывкеводойизрасчета0,2-0,6м/гα-полугидратасульфатакальциясутилизациейполученногофильтратанастадиипромывкидигидратасульфатакальция.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 14.
27.01.2014
№216.012.9b5c

Способ получения экстракционной фосфорной кислоты

Изобретение относится к получению фосфорной кислоты методом сернокислотного разложения из фосфатного сырья, содержащего до 1,3-2,4% MgO. Способ включает разложение фосфатного сырья с соотношением PO:MgO=14-53 смесью фосфорной и серной кислот в присутствии рециркулируемой в зоне разложения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505478
Дата охранного документа: 27.01.2014
10.05.2016
№216.015.3cba

Способ получения экстракционной фосфорной кислоты

Изобретение относится к химической промышленности. Хибинский апатитовый концентрат, содержащий 14-40% фракции +0,16 мм, при содержании 30-33% РО и 0,72-1,10% AlO, разлагают смесью фосфорной и серной кислот с введением добавки кислоторастворимых соединений алюминия в течение 2,5-3,5 ч с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583956
Дата охранного документа: 10.05.2016
12.01.2017
№217.015.5b67

Способ определения критической длины трещины для нахождения вязкости разрушения

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов и может быть использовано для определения вязкости разрушения металлов. Сущность: осуществляют статическое нагружение плоского образца с выращенной трещиной усталости и регистрацию длины трещины в момент перехода от стабильного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589523
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.78be

Способ получения экстракционной фосфорной кислоты

Изобретение относится к способу получения экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) из качественных фосфоритов и апатитовых концентратов. Способ включает в себя разложение фосфатного сырья смесью фосфорной и серной кислот в присутствии рециркулируемой в зоне разложения пульпы с кратностью 10-85 с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599525
Дата охранного документа: 10.10.2016
26.08.2017
№217.015.dad9

Способ определения электромагнитных параметров асинхронных электродвигателей

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения электромагнитных параметров наземных и погружных асинхронных электродвигателей на предприятиях по ремонту электрооборудования и на площадках нефтедобывающих скважин. В известном способе определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623834
Дата охранного документа: 29.06.2017
10.05.2018
№218.016.4333

Способ определения релаксации напряжений в вершине трещины или концентраторе напряжений

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для оценки работоспособности металлов в конструкции. Сущность: осуществляют нагружение образца с трещиной или с концентратором напряжений, в котором ось приложения нагрузки и ось действия распорного болта разнесены,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649673
Дата охранного документа: 04.04.2018
29.03.2019
№219.016.f37e

Способ очистки экстракционной фосфорной кислоты

Изобретение относится к способу очистки экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) от примесей. Способ очистки экстракционной фосфорной кислоты, включает ступенчатую экстракцию фосфорной кислоты трибутилфосфатом, водную реэкстракцию фосфорной кислоты из органической фазы, которые осуществляют в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002301198
Дата охранного документа: 20.06.2007
09.05.2019
№219.017.4e33

Реактор для получения экстракционной фосфорной кислоты

Изобретение может быть использовано для производства экстракционной фосфорной кислоты из различных видов природного фосфатного сырья. Природный фосфат, серную кислоту и рециркулируемый раствор фосфорной кислоты подают в реактор через патрубки 15 и 16. Перемешивающие устройства 3 обеспечивают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002322287
Дата охранного документа: 20.04.2008
29.05.2019
№219.017.66af

Способ получения экстракционной фосфорной кислоты

Изобретение относится к дигидратным методам получения экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), используемой в производстве минеральных удобрений. Способ получения экстракционной фосфорной кислоты дигидратным методом включает разложение фосфатного сырья смесью серной и фосфорной кислот в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002372281
Дата охранного документа: 10.11.2009
29.05.2019
№219.017.66bf

Способ восстановления органического экстрагента

Способ относится к восстановлению органического экстрагента в производстве очищенной фосфорной кислоты из экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) путем обработки ее органическим растворителем, преимущественно не смешивающимся с кислотой, например трибутилфосфатом (ТБФ). Способ восстановления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002337060
Дата охранного документа: 27.10.2008
+ добавить свой РИД