DE1567846B1 - Process for the extraction of phosphoric acid - Google Patents
Process for the extraction of phosphoric acidInfo
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Description
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Verfahren zur Extraktion von Phosphorsäure mittels Hierzu wird zu der zu extrahierenden Lösung imProcess for the extraction of phosphoric acid by means of this, the solution to be extracted is im
organischer Lösungsmittel aus einer Lösung, die durch Verhältnis zur Phosphorsäure ein Überschuß von SaI-Aufschluß von phosphathaltigen Mineralien oder petersäure zugeführt, wobei die Lösung mit einer so Mineralmischungen mit Schwefelsäure oder Salzsäure kleinen Extraktionslösungsmenge extrahiert wird, daß erhalten wurden, sind bekannt. 5 die Extraktionslösung während der ganzen Extrak-organic solvent from a solution which, due to its ratio to phosphoric acid, has an excess of Sal digestion supplied by phosphate-containing minerals or pitric acid, the solution with a so Mineral mixtures with sulfuric acid or hydrochloric acid small amount of extraction solution is extracted that are known. 5 the extraction solution during the entire extraction
Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen Salpeter- tionszeit annähernd mit Salpetersäure gesättigt ist, säure verwendet wird. Das Phosphatmineral wird in oder zu einer oder mehreren Extraktionsphasen oder Salpetersäure aufgeschlossen, die Lösung von unlös- zu dem einzuführenden Extraktionslösungsmittel SaI-lichem Schlamm abgetrennt, dieser zwecks Entfernung petersäure zugegeben oder ein Teil der Extraktionsanhaftender Säure gewaschen und das Waschwasser io lösung in spätere Extraktionsphasen zurückgeführt in die Lösungsphase zurückgeführt. Die so erhaltene wird. In vielen Fällen ist es vorteilhaft, verschiedene Lösung wird dann mittels eines geeigneten organischen Kombinationen der oben angegebenen Maßnahmen zu Lösungsmittels extrahiert, wobei sowohl die Phosphor- verwenden.Furthermore, processes are known in which the nitric acid is approximately saturated with nitric acid, acid is used. The phosphate mineral is in or to one or more extraction phases or Nitric acid digested, the solution of insoluble to the extraction solvent to be introduced salary Separated sludge, added to it for the purpose of removing pitric acid or a part of the extraction adhering Washed acid and the washing water io solution returned to later extraction phases returned to the solution phase. The so obtained is. In many cases it is beneficial to have several Solution is then added by means of a suitable organic combination of the measures given above Solvent extracted, both using the phosphorus.
säure als auch die Salpetersäure in die organische Phase Die mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung geübergehen. Die Säuren werden aus der organischen 15 wonnenen Resultate zeigen, daß die organische Phase Phase mittels reinem Wasser abgetrennt, wonach die bzw. der Extrakt nach der Extraktion außer den im Wasser verbliebenen Lösungsmittelanteile und die Säuren eine kleine Menge Salze enthält. Ihre Menge ist Salpetersäure mittels Dampf aus der wäßrigen Phos- abhängig von dem verwendeten Extraktionsmittel, von phorsäure ausgetrieben werden. der Extraktionstemperatur und vom Wasser- und Salz-acid as well as nitric acid in the organic phase which pass by means of the method according to the invention. The acids obtained from the organic 15 show that the organic phase Phase separated by means of pure water, after which the or the extract after the extraction except the Solvent components remaining in the water and the acids contain a small amount of salts. Your crowd is Nitric acid by means of steam from the aqueous Phos- depending on the extractant used, of phosphoric acid are expelled. the extraction temperature and the water and salt
Ais Nebenprodukt erhält man bei diesem Verfahren 20 gehalt der zu extrahierenden Lösung. Die Salze können Calciumnitrat, das direkt als Düngemittel verwendet aus dem Extrakt durch Waschen mit Wasser oder werden kann. Es kann auch mit Ammoniak und Säure entfernt werden.In this process, the content of the solution to be extracted is obtained as a by-product. The salts can Calcium nitrate, which is used as a fertilizer from the extract by washing with water or directly can be. It can also be removed with ammonia and acid.
Kohlendioxyd behandelt werden zwecks Umwandlung Durch das Verfahren gemäß der Erfindung werdenCarbon dioxide can be treated for conversion by the process according to the invention
in Ammoniumnitrat. Da man von einer verhältnis- unter anderem folgende Vorteile erzielt. Die Calciummäßig schwachen Lösung ausgeht und in die Extrak- 25 nitratlösung, die ein bedeutendes Nebenprodukt dartionsphase außerdem das Waschwasser der Schlamm- stellt, fällt immer konzentriert an, was die Weiterwäsche zurückführt, erhält man jedoch das Calcium- behandlung erleichtert. Der Salpetersäuregehalt des nitrat in verdünnter Lösung, was seine Aufarbeitung Extraktes kann im Verhältnis zur Phosphorsäure erschwert. niedrig gehalten werden und gleichzeitig die Phosphor-in ammonium nitrate. Since one obtains the following advantages, among others, from a ratio. The calcium-wise weak solution runs out and into the extra nitrate solution, which is a significant by-product dartionsphase In addition, the washing water of the sludge is always concentrated, which is what the further washing however, the calcium treatment is made easier. The nitric acid content of the nitrate in dilute solution, what its work-up extract can do in relation to phosphoric acid difficult. be kept low and at the same time the phosphorus
Geeignete Lösungsmittel für eine derartige Extrak- 30 säure aus der Nitratlösung mit guter Ausbeute zurücktion sind z. B. Alkohole, Ketone, Äther, einige or- gewonnen werden.Suitable solvents for such an extra acid can be recovered from the nitrate solution with good yield are z. B. alcohols, ketones, ethers, some or- can be obtained.
ganische Phosphorverbindungen (Kohlenwasserstoffe) Das Verfahren gemäß der Erfindung wird vorteilhaftChemical phosphorus compounds (hydrocarbons) The method according to the invention becomes advantageous
sowie Mischungen dieser untereinander. Als Beispiele in nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden Extrakseien genannt n-Butanol, Isoamylalkohol, Cyclo- tionsanlagen ausgeführt. In der Zeichnung ist ein hexanon, Dipropyläther und Tributylphosphat. 35 schematisches Beispiel einer Extraktionsanlage vomas well as mixtures of these with one another. As examples in extracts working according to the countercurrent principle called n-butanol, isoamyl alcohol, cyclization systems. In the drawing is a hexanone, dipropyl ether and tributyl phosphate. 35 schematic example of an extraction system from
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein »Mixer-Settling«-Typ mit vier Stufen gezeigt, solches Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure, Die Zeichnung zeigt drei in Serie geschaltete Reak-The present invention relates to a "mixer-settling" type with four stages shown Such a process for the production of phosphoric acid, the drawing shows three reactors connected in series
bei dem Phosphorsäure mittels eines Lösungsmittels tionsgefäße I, II und III. In das erste wird das aufaus einer Lösung extrahiert wird, die durch Auflösung zuschließende Rohphosphat, z. B. Apatit, und die zum von Phosphatmineral in 45- bis 65°/oiger Salpetersäure 40 Aufschluß benötigte Menge Salpetersäure eingeführt, unter Verwendung einer möglichst geringen Menge Der unlösliche Anteil wird auf geeignete Weise, beivon Salpetersäure erhalten wurde. spielsweise durch Ausfällung oder durch Filtrieren, ab-in the phosphoric acid by means of a solvent tion vessels I, II and III. In the first, the is extracted from a solution, the raw phosphate to be closed by dissolution, e.g. B. apatite, and the phosphate mineral in 45 to 65 ° o acetic acid / nitric acid digestion 40 required amount of nitric acid introduced, using a minimum amount of the insoluble portion is beivon nitric acid was obtained in a suitable manner. for example by precipitation or by filtering,
Die Menge der dabei in wäßriger Lösung erhaltenen getrennt. Die erhaltene Calciumnitrat-Phosphorsäure-Phosphorsäure ist abhängig von der Menge der SaI- lösung R0 wird in das erste von vier Mischbecken £1-4 petersäure in der Lösung. In dieser herrscht das Gleich- 45 geleitet. Diese sind im Gegenstromprinzip mit vier gewicht: -"■:·-. Absetzbecken in Serie geschaltet. Extraktionslösung E0 The amount of this obtained in aqueous solution separately. The calcium nitrate-phosphoric acid-phosphoric acid obtained depends on the amount of salt solution R 0 is in the first of four mixing basins £ 1-4 pitric acid in the solution. In this, the same rules prevail. These are based on the countercurrent principle with four weights: - "■: · -. Settling basins connected in series. Extraction solution E 0
wird in das letzte Absetzbecken S4 zugegeben. Manis added to the last settling basin S 4 . Man
2 H PO = 2 H PO4" + 2 H+ erhält zwei Phasen, die Calciumnitrat-Wasserphase2 H PO = 2 H PO 4 "+ 2 H + contains two phases, the calcium nitrate water phase
3. * ·--.--■ bzw. die Raffinatphase Rn die aus dem Absetzbeckenl^ 3 . * · --.-- ■ or the raffinate phase R n from the settling tank ^
Ca(NOg)2 — Ca2+ + 2 NO3- 50 entfernt wird, und die Lösungsmittelphase bzw. dieCa (NOg) 2 - Ca 2+ + 2 NO 3 - 50 is removed, and the solvent phase or the
■ ■—: Extraktionsphase Ee, die aus dem Absetzbecken L4 ■ ■ - : Extraction phase E e , which from the settling tank L 4
2 H3PO4 H-Ca(NOg)2 = Ca(H2PO4)2 + 2 HNO3 entfernt wird. Die Strömung der verschiedenen Phasen2 H 3 PO 4 H-Ca (NOg) 2 = Ca (H 2 PO 4 ) 2 + 2 HNO 3 is removed. The flow of the different phases
von einer Extraktionsstufe zur anderen ist in derfrom one extraction stage to another is in the
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ver- Zeichnung dargestellt. Dabei ist die Wasserphase fahren zur Herstellung von Phosphorsäure aus einem 55 mittels Strichlinien und die Phasensuspension mittels calciumphosphathaltigen Mineral, wobei das Mineral durch Doppellinien gezeichnete Pfeile dargestellt, unter Verwendung einer zum Calciumgehalt des Zur Veranschaulichung der Erfindung werden dieThe present invention relates to a drawing. Here is the water phase drive to the production of phosphoric acid from a 55 by means of dashed lines and the phase suspension by means of calcium phosphate-containing mineral, the mineral being represented by arrows drawn by double lines, using a calcium content of the To illustrate the invention are the
Minerals etwa stöchiometrischen Menge Salpetersäure folgenden Beispiele aufgeführt. Beispiel 1 beschreibt in 45- bis 65%iger Salpetersäure aufgeschlossen wird ein herkömmliches Verfahren, während sich die und wobei die so erhaltene saure wäßrige Lösung in 60 übrigen auf das Verfahren gemäß der Erfindung beeinem mehrstufigen Extraktionssystem mit einem ziehen. In allen Beispielen wurde die in der Zeichnung polaren, mit Wasser teilweise mischbaren organischen dargestellte Anlage verwendet und als Lösungsmittel Lösungsmittel extrahiert wird, das dadurch gekenn- n-Butanol eingesetzt, zeichnet ist, daß während der Extraktion weitere SaI- . · 1 -1Minerals about stoichiometric amount of nitric acid are listed below. Example 1 describes In 45-65% nitric acid is digested a conventional process, while the and wherein the acidic aqueous solution thus obtained affects the method according to the invention in the remaining 60 multi-stage extraction system with one pull. In all examples, the one in the drawing polar, water partially miscible organic plant shown and used as a solvent Solvent is extracted, which uses n-butanol as a result, it is noted that during the extraction further SaI-. · 1 -1
petersäure zu mehreren der nach der ersten Stufe 65 Beispiel ipitric acid to several of the after the first stage 65 example i
folgenden Extraktionsstufen in einer Menge zugegeben Rohphosphat wurde durch Behandlung mit 53%iger following extraction steps in an amount of rock phosphate was added by treatment with 53% er ig
wird, die zur Verhinderung der Bildung von Mono- Salpetersäure in Lösung gebracht. Die unlöslichen Becalciumphosphat ausreichend ist. standteile wurden durch Filtrieren entfernt. Die er-which is brought into solution to prevent the formation of mono-nitric acid. The insoluble becalcium phosphate is sufficient. components were removed by filtration. Which he-
haltene Calciumnitrat-Phosphorsaurelösung (R0) hatte folgende Zusammensetzung:The calcium nitrate-phosphoric acid solution (R 0 ) held had the following composition:
NO3-N 8,4%, PA 10,9%, CaO 15,0%, H2O 33,5%. s NO 3 -N 8.4%, PA 10.9%, CaO 15.0%, H 2 O 33.5%. s
In dem Versuch wurden 50 kg R0 bei etwa 200C extrahiert. Zur Extraktion wurden 132 kg n-Butanol bzw. Lösungsmittel (E0) verwendet. E0 bestand aus 8,5 »/j, H2O und 91,5% n-Bu0H.50 kg of R 0 were extracted at about 20 ° C. in the experiment. 132 kg of n-butanol or solvent (E 0 ) were used for the extraction. E 0 consisted of 8.5% / j, H 2 O and 91.5% n-BuOH.
Bei der Extraktion wurden zwei Phasen erhalten: Die Calciumnitrat-Wasserphase bzw. die Raffinatphase (Rr) und die n-Butanolphase bzw. die Extraktphase (Ee). Raffinat erhielt man in einer Menge von 31,5 kg in einer Zusammensetzung NO3 — N 6,9 %, P2O5 3,3 %, CaO 17,2%, H2O 37,5 %.Two phases were obtained during the extraction: the calcium nitrate water phase or the raffinate phase (R r ) and the n-butanol phase or the extract phase (Ee). Raffinate was obtained in an amount of 31.5 kg in a composition NO 3 - N 6.9%, P 2 O 5 3.3%, CaO 17.2%, H 2 O 37.5%.
Es wurden 150,5 kg Extraktphase Ee der Zusammensetzung NO3-N 1,4%, P2O5 3,0%, CaO 1,4% und H2O 10,9% erhalten.150.5 kg of extract phase E e with the composition NO 3 -N 1.4%, P 2 O 5 3.0%, CaO 1.4% and H 2 O 10.9% were obtained.
Von der in der Ausgangslösung R0 enthaltenen Phosphorsäure wurden in der Extraktionsphase 81 % ao gewonnen.Of the phosphoric acid contained in the starting solution R 0 , 81% ao was obtained in the extraction phase.
Der Versuch wurde wie im Beispiel 1 durchgeführt, jedoch wurden zu R0 4,5 % 56%ige Salpetersäure zugegeben. Zur Extraktion wurden 78 kg i?0-Phase verwendet. Man erhielt 32,0 kg i?rPhase und 96,0 kg £O-Phase. Von der in der i?0-Phase enthaltenen Phosphorsäure erhielt man in der Extraktphase 80 %. obwohl die Menge des verwendeten Extraktionslösungsmittels nur 60% der im vorhergehenden Beispiel verwendeten Menge des Lösungsmittels betrug.The experiment was carried out as in Example 1, but 4.5% 56% nitric acid was added to R 0. 78 kg i? 0 phase used. 32.0 kg i? r phase and 96.0 kg £ O phase. From the in the i? 0 phase contained phosphoric acid was obtained in the extract phase 80%. although the amount of extraction solvent used was only 60% of the amount of solvent used in the previous example.
Der Versuch wurde wie im Beispiel 1 durchgeführt, jedoch wurden 8 % 56%ige Salpetersäure, bezogen auf R0, fortlaufend während der Extraktion in die zweite und vierte Extraktionsstufe eingeführt. Es wurden 50 kg R0 bei 105 kg iv-Phase erhalten. Man erhielt 34,2 kg i?r-Phase und 130 kg £e-Phase. Von der in der i?0-Phase enthaltenen Phosphorsäure gingen 90% in die Extraktphase über.The experiment was carried out as in Example 1, but 8% 56% strength nitric acid, based on R 0 , was continuously introduced into the second and fourth extraction stages during the extraction. 50 kg of R 0 were obtained with 105 kg of iv phase. 34.2 kg i? r phase and 130 kg £ e phase. From the in the i? 0 phase contained phosphoric acid passed over into the extract phase.
Der Versuch wurde sonst wie im Beispiel 1 durchgeführt, jedoch wurden vor der Extraktion 8,9% 56%ige Salpetersäure zur Extraktionslösung E0 zugegeben. Es wurden 50 kg R0 und 113 kg Ee erhalten. Von der in der i?0-Phase enthaltenen Phosphorsäure gingen 91 % m die Extraktphase über.The experiment was otherwise carried out as in Example 1, but 8.9% 56% nitric acid was added to the extraction solution E 0 before the extraction. 50 kg of R 0 and 113 kg of E e were obtained. From the in the i? 0 phosphoric acid contained phase were 91% higher than m the extract phase.
Der Versuch wurde sonst wie im Beispiel 1 durchgeführt, jedoch wurden 55 % der Extraktphase (Ee) in die dritte Extraktionsstufe in den Kreislauf zurückgeführt. Man erhielt 50 kg R0 und 104 kg E0, 24,5 kg l?r-Phase und 129,5 kg £e-Phase. Von der Phosphorsäure in der i?0-Phase gingen 81 % in die Extraktphase über.The experiment was otherwise carried out as in Example 1, but 55% of the extract phase (E e ) was returned to the third extraction stage in the cycle. 50 kg of R 0 and 104 kg of E 0 , 24.5 kg of l? R phase and 129.5 kg of e phase were obtained. From the phosphoric acid in the i? 0 phase, 81% went into the extract phase.
In diesem Versuch wurden sowohl zum Extraktionslösungsmittel (E0) als auch zur dritten Extraktionsphase Salpetersäure zugegeben und ein Teil der Extraktphase (Ei) (etwa 60 kg) in die zweite Extraktionsstufe in den Kreislauf zurückgeführt. Im übrigen weicht der Versuch von den vorhergehenden nicht ab.In this experiment, nitric acid was added to the extraction solvent (E 0 ) as well as to the third extraction phase and part of the extract phase (Ei) (about 60 kg) was returned to the second extraction stage in the cycle. Otherwise the experiment does not differ from the previous ones.
Die Resultate der Versuche gemäß den Beispielen sind in nachfolgender Tabelle dargestellt.The results of the tests according to the examples are shown in the table below.
P2O5 yield
P 2 O 5
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist nicht nur auf die Beispiele beschränkt, sondern kann innerhalb der angegebenen Hauptgrundregeln variiert werden. So kann irgendein anderes an und für sich bekanntes Extraktionslösungsmittel als n-Butanol oder eine Mischung von Lösungsmitteln verwendet werden. Die verwendete Extraktionsanlage kann einem anderen Typ angehören als »Mixer-Settlinge-Beckentyp, und die Anzahl der Extraktionsstufen kann natürlich schwanken, Die Weiterbehandlung zur Gewinnung ίο γοη Phosphorsäure aus der Extraktphase kann auf an und für sich bekannte Art geschehen, oder die Extraktphase kann als solche zur Herstellung von Misehdüngemitteln verwendet werden,The method according to the invention is not limited only to the examples, but can be used within of the stated main basic rules can be varied. So can any other known in and of itself Extraction solvents can be used as n-butanol or a mixture of solvents. the The extraction system used can be of a different type than »Mixer-Settlinge-Basin type, and the number of extraction stages can of course vary. The further treatment for the recovery ίο γοη phosphoric acid from the extract phase can be done in a manner known per se, or the extract phase can be used as such for the production of mixed fertilizers,
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