SU1620419A1 - Method of producing phosphoric acid - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технологии фосфорной кислоты, используемой дл  производства удобрений, кормовых и технических фосфатов и других фосфоросодержащих продуктов . Целью изобретени   вл етс  повышение производительности процесса за счет повышени  стабильности полугидрата сульфата кальци  и сокращени  простоев оборудовани , Фосфорную кислоту получают в две стадии обработкой фосфатного сырь  на первой стадии при повышенной температуре циркулирующей пульпой, оборотной фос- форной и частью серной кислот в присутствии фторидов натри  и алюмини  при расходе 0,2-0,4 ч. фтора на 100 ч, серной кислоты, подаваемой на зту стадию. На вторую стадию подают остальное количество серной кислоты, отдел ют продукт от осадка полугидрата сульфата кальци  фильтрацией , промывают его раствором, содержащим фториды натри  и алюмини , и возвращают промывные воды на первую стадию. Целесообразно на первую стадию подавать 30-70% серной кислоты от общего количества (длительность этой стадии 15-90 мин), а концентрацию растворенного сульфата кальци  в жидкой фазе пульпы поддерживать 0,5-41,0%. Указанные отличи  позвол ют на 9-49% повысить производительность процесса за счет увеличени  длительности гидратации в 1,6-2,8 раза и уменьшени  средней скорости оводне- ни  в 1,6-4,4 раза. 2 з.п.ф-лы, 3 табл. ЁThis invention relates to phosphoric acid technology used for the production of fertilizers, feed and industrial phosphates and other phosphorus-containing products. The aim of the invention is to increase the productivity of the process by increasing the stability of calcium sulfate hemihydrate and reducing equipment downtime. Phosphoric acid is obtained in two stages by treating the phosphate raw material in the first stage at elevated temperatures with circulating pulp, recycled phosphorus and part of sulfuric acid aluminum at a flow rate of 0.2-0.4 parts of fluorine per 100 hours, sulfuric acid supplied to this stage. The second stage is supplied with the remaining amount of sulfuric acid, the product is separated from the calcium sulfate hemihydrate precipitate by filtration, washed with a solution containing sodium and aluminum fluorides, and the washings are returned to the first stage. It is advisable to supply 30-70% of sulfuric acid of the total amount (the duration of this stage is 15-90 minutes) to the first stage, and the concentration of dissolved calcium sulfate in the liquid phase of the pulp is maintained at 0.5-41.0%. These differences make it possible to increase the productivity of the process by 9–49% by increasing the duration of hydration 1.6–2.8 times and reducing the average rate of hydration 1.6–4.4 times. 2 hp ff, 3 tab. Yo

Description

Изобретение относитс  к технологии фосфорной кислоты, используемой дл  производства удобрений, кормовых и технических фосфатов и других фосфорсодержащих продуктов.This invention relates to phosphoric acid technology used to manufacture fertilizers, feed and industrial phosphates and other phosphorus-containing products.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности процесса за счет повышени  стабильности полугидрата сульфата кальци  и сокращени  простоев оборудовани .The aim of the invention is to increase the productivity of the process by increasing the stability of calcium sulfate hemihydrate and reducing equipment downtime.

Пример1.В первой секции экстратора 56,6 т/ч апатитового концентрата при 100°С в течение 90 мин обрабатываютExample 1. In the first section of the extractor 56.6 t / h of apatite concentrate at 100 ° C for 90 minutes process

смесью 137,2 т/ч оборотной фосфорной кислоты и 129,2 кг/ч фторидных солей (56,6 кг и 72,6 кг NaF), а также 38,7 т/ч (93%) серной кислоты (70% общего количества). При этом расход фторидных солей относительно серной кислоты, подаваемой в первую секцию, составл ет 0,2 ч. F на 100 ч. H2S04. Концентраци  сульфата кальци  в жидкой фазе пульпы 0,5%. Далее суспензи  обрабатываетс  оставшимис  16,5т/ч серной кислоты при 100°С в течение 2,5 ч в последующих секци х экстрактора. При этом в газовую фазу переходит 11,3 т/ч водыa mixture of 137.2 t / h of circulating phosphoric acid and 129.2 kg / h of fluoride salts (56.6 kg and 72.6 kg of NaF), as well as 38.7 t / h (93%) of sulfuric acid (70% of the total quantities). The consumption of fluoride salts relative to the sulfuric acid fed to the first section is 0.2 parts F per 100 parts H2SO4. The concentration of calcium sulfate in the liquid phase of the pulp is 0.5%. Next, the suspension is treated with the remaining 16.5 t / h of sulfuric acid at 100 ° C for 2.5 hours in the subsequent sections of the extractor. In this case, 11.3 t / h of water passes into the gas phase.

и фтористых соединений, улавливаемых на стадии адсорбции. 237,6 т/ч суспензии фильтруют на двух карусельных вакуум- фильтрах К-50 и получают б 1,3 т/ч экстрак- ц ионной фосфорной кислоты, содержащей 35% Р20б, а также влажный осадок, подвергаемый противоточной промывке с использованием 52,5 т/ч гор чей воды. В результате образуетс  88,9 т/ч полугидрата сульфата кальци  и 137,2 т/ч оборотной фосфорной кислоты, которую направл ют нэ смешение с 129,2 кг/ч фторидных солей . Длительность гидратации О.БНаО в слабом растворе фосфорной кислоты (0,7% НзРО-i) на 50% составл ет 4,8 ч, средн   скорость гидратации при полном оводнении 0,07 кмоль/м3- ч, что обеспечивает степень использовани  оборудовани  70% и годовую производительность системы 132 тыс.т PaOs.and fluoride compounds trapped in the adsorption step. 237.6 t / h of the suspension is filtered on two K-50 rotary vacuum filters, and b 1.3 t / h of an extract of ionic phosphoric acid containing 35% P20b are obtained, as well as a wet sediment subjected to countercurrent washing using 52, 5 t / h of hot water. As a result, 88.9 t / h of calcium sulfate hemihydrate and 137.2 t / h of circulating phosphoric acid are formed, which are not mixed with 129.2 kg / h of fluoride salts. The duration of hydration of O.BNaO in a weak solution of phosphoric acid (0.7% H3PRO-i) is 50% at 4.8 hours, the average rate of hydration at full hydration is 0.07 kmol / m3-h, which ensures the degree of use of the equipment 70 % and the annual system performance 132 thousand tons PaOs.

По известному способу фосфорную кислоту получают обработкой апатитового концентрата оборотной фосфорной кислотой, циркулирующей пульпой и серной кислотой в количестве 40-80% от общего расхода, Врем  этой стадии 1,5-3,2 ч, а концентраци  в жидкой фазе пульпы СаОсв 0,6-2,5%. На второй стадии ввод т оставшеес  количество серной кислоты и пульпы первой м второй стадий, противоточно смешивают, Способ позвол ет повысить производительность процесса за счет снижени  скорости гидратации полугидрата сульфата кальци  до 0,18-0,25 моль CaSCM/M3 ч. Производительность процесса составл ет 110-121 тыс. т Р2О5/Г (фильтр К-100).In a known method, phosphoric acid is obtained by treating apatite concentrate with circulating phosphoric acid, circulating pulp and sulfuric acid in an amount of 40-80% of the total consumption, the time of this stage is 1.5-3.2 h, and the concentration in the liquid phase of CaOc pulp is 0.6 -2.5%. In the second stage, the remaining amount of sulfuric acid and pulp of the first m of the second stage is introduced, countercurrently mixed. The method improves the productivity of the process by reducing the hydration rate of calcium sulfate hemihydrate to 0.18-0.25 mol CaSCM / M3 h. em 110-121 kt of P2O5 / G (filter K-100).

В табл.1 показано вли ние расхода фторидных солей, вз тых дл  приготовлени  смеси с оборотным раствором фосфорной кислоты, на стабильность полугидрата сульфата кальци  к оводнению и производительность типовой системы экстракции (поверхность .фильтра 100 м2).Table 1 shows the effect of the consumption of fluoride salts, taken to prepare a mixture with a circulating solution of phosphoric acid, on the stability of calcium sulfate hemihydrate to hydration and the productivity of a typical extraction system (filter surface 100 m2).

Как следует из табл.1, уменьшение расхода фторидных солей менее 0,2 ч. св зано с кристаллизацией сравнительно неустойчивого , склонного к гидратации полугидрата сульфата кальци  вследствие малого количества модифицирующей добавки, а повышение его дозировки более 0,45 ч. не усиливает положительный эффект, следовательно , нежелательно (увеличиваетс  расход реагентов-регул торов). Образование смеси оборотной фосфорной кислоты и фторидных солей путем введени  последних в виде водного раствора на отмывку полугмд- рата сульфата кальци  обеспечивает некоторое усиление положительного эффекта, вследствие достижени  более полного комплексообразовани  по мере концентрировани  промывных растворов на фильтре.As follows from Table 1, a decrease in the consumption of fluoride salts of less than 0.2 hours is associated with the crystallization of a relatively unstable calcium hydrate sulfate hemihydrate, which is prone to hydration due to a small amount of modifying additive, and increasing its dosage level to over 0.45 hours therefore undesirable (increased consumption of control reagents). Formation of a mixture of circulating phosphoric acid and fluoride salts by introducing the latter in the form of an aqueous solution to the washing of calcium sulphate hemi-half provides some enhancement of the positive effect, due to more complete complexation as the washing solutions are concentrated on the filter.

Положительный эффект достигаетс  при обработке фосфатного сырь  на первойA positive effect is achieved when processing phosphate raw materials at the first

стадии частью серной кислоты (30-70% от суммарного потока), циркулирующей пульпой и предварительно приготовленной смесью оборотной фосфорной кислоты и фторидных солей натри  и алюмини , вз 0 тых с расходом 0,20-0,45. ч. фтора на 100 ч. H2S04, подаваемой на первую стадию разложени . Указанные услови  реализации первой стадии при 95-115°С и длительности 15-90 мин усиливают комплексообразова5 ние ионов алюмини  и фтора, их сорбцию на гран х кристаллов полугидрата сульфата кальци , что способствует агрегированию частиц последнего с образованием однородных (70-90 мкм) устойчивых к оводне0 нию сростков. Последнее позвол ет сократить простой оборудовани  и повысить производительность процесса.the stage is part of sulfuric acid (30-70% of the total flow), circulating pulp and a preliminarily prepared mixture of circulating phosphoric acid and fluoride salts of sodium and aluminum, taken at a rate of 0.20-0.45. fluorine per 100 hours H2S04 fed to the first stage of decomposition. The specified conditions for the implementation of the first stage at 95-115 ° C and duration of 15-90 minutes enhance the complex formation of aluminum ions and fluorine, their sorption on the faces of the calcium sulfate hemihydrate crystals, which contributes to the aggregation of the particles of the latter with the formation of uniform to water build-ups. The latter makes it possible to reduce simple equipment and increase the productivity of the process.

В табл.2 представлены данные о вли нии параметров обработки фосфатногоTable 2 presents data on the effect of phosphate treatment parameters.

5 сырь  на устойчивость полугидрата сульфата кальци  и производительность системы с фильтром К-50 (при получении кислоты концентрации 35% Р20б).5 raw materials for stability of calcium sulfate hemihydrate and system performance with a K-50 filter (upon receipt of an acid concentration of 35% P20b)

Как следует из табл.2, уменьшение вре0 мени обработки фосфатного сырь  менее 15 мин, св зано с кристаллизацией сравнительно неустойчивого полугидрата сульфата кальци , увеличение же времени взаимодействи  свыше 90 мин. не усиливает поло5 жительный эффект и, следовательно, нежелательно (увеличиваетс  объем аппаратуры ). Введение на стадию обработки фосфатного сырь  менее 30 или более 70% серной кислоты также св зано с получениемAs follows from Table 2, the reduction in the processing time of the phosphate raw material is less than 15 minutes, due to the crystallization of the relatively unstable calcium sulfate hemihydrate, and the increase in the interaction time is more than 90 minutes. does not enhance the positive effect and, therefore, is undesirable (the volume of equipment increases). The introduction of less than 30 or more than 70% sulfuric acid to the phosphate raw material processing stage is also associated with

0 склонного к оводнению CaS04 0.5H2O (табл.2) вследствие неоптимальной концентрации сульфатных ионов в жидкой фазе реакцибнной суспензии и частичного разрушени  фторокомплексов.0 CaS04 0.5H2O prone to hydration (Table 2) due to the suboptimal concentration of sulfate ions in the liquid phase of the reactive suspension and partial destruction of fluorocomplexes.

5 В табл.3 представлены данные о вли нии времени обработки и содержани  сульфата кальци  в жидкой фазе пульпы на первой стадии обработки на показатели процесса (норма rtoSCM на первую стадию 50%)5 Table 3 presents data on the effect of processing time and the content of calcium sulfate in the liquid phase of the pulp in the first stage of processing on process performance (the rtoSCM rate at the first stage is 50%)

Claims (3)

0 Из данных табл.3 следует, что содержание растворенного сульфата кальци  в жидкой фазе зависит от времени, нормы Нг504, температуры и аппаратурного оформлени . Хот  оно в значительно меньшей мере ска5 зываетс  на производительности и длительности оводнени , но в области 0,5-1% CaS04 достигаютс  наилучшие результаты. Формула изобретени  1, Способ получени  фосфорной кислота в две стадии, включающий обработку0 From the data of Table 3 it follows that the content of dissolved calcium sulphate in the liquid phase depends on time, Hg 504 rate, temperature and instrumentation. Although it is much less affected by the productivity and duration of hydration, but in the 0.5-1% CaS04 area, the best results are achieved. Claim 1, a method for producing phosphoric acid in two stages, including processing фосфатного сырь  на первой стадии при повышенной температуре циркулирующей пульпой, оборотной фосфорной и частью серной кислот, обработку образованной пульпы на второй стадии остальным количеством серной кислоты, отделение продукта от осадка полугидрата сульфата кальци  фильтрацией, его промывку и возврат промывных вод на первую стадию, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности процесса за счет повышени  стабильности полугидрата и сокращени  простоев оборудовани , обработку сырь  на первой стадии ведут в присутствииphosphate raw materials in the first stage at elevated temperatures circulating pulp, circulating phosphoric and part of sulfuric acid; that, in order to increase the productivity of the process by increasing the stability of the hemihydrate and reducing equipment downtime, the processing of raw materials in the first stage is carried out in the presence of uu 00 5five фторидов натри  и алюмини  при расходе 0,2-0,4 ч. фтора на 100 ч. серной кислоты, подаваемой на эту стадию, промывку осадка ведут раствором, содержащим фториды натри  и алюмини .sodium fluorides and aluminum at a flow rate of 0.2-0.4 parts of fluorine per 100 parts of sulfuric acid supplied to this stage; the precipitate is washed with a solution containing sodium and aluminum fluorides. 2.Способ по п.1,отличающийс  тем, что серную кислоту подают на первую стадию в количестве 30-70% от общего расхода и обработку на первой стадии ведут при поддержании концентрации растворенного сульфата кальци  в жидкой фазе пульпы 0,5-1,0 мас.%.2. A method according to claim 1, characterized in that sulfuric acid is fed to the first stage in an amount of 30-70% of the total consumption and the treatment in the first stage is carried out while maintaining the concentration of dissolved calcium sulfate in the liquid phase of the pulp 0.5-1.0 wt.% 3.Способнопп.1 и2,отличающий- с   тем, что первую стадию ведут 15-90 мин.3. The methods of Claims 1 and 2, characterized in that the first stage takes 15-90 minutes. H2SCM на первую стадию 60%, температура 100°С, на врем  90 мин. По прототипу H2SCM at the first stage 60%, temperature 100 ° C, for a time of 90 minutes. Prototype Смесь оборотной фосфорной кислоты и фторидных солей образуют путем введени  водного раствора на отмывку полугидрада сульфата кальци . A mixture of recycled phosphoric acid and fluoride salts is formed by introducing an aqueous solution to wash out calcium sulfate hemihydrate. ТаблицаTable Таблица2Table 2 ТаблицаЗTable3