close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16581

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.12.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 01B 25/22
(2006.01)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ
КИСЛОТЫ
(21) Номер заявки: a 20091256
(22) 2009.08.24
(43) 2011.04.30
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Гомельский химический
завод" (BY)
(72) Авторы: Каштелян Николай Григорьевич; Козлова Анна Михайловна;
Людков Александр Арсентьевич;
Максименко Николай Филиппович;
Трепашко Иван Иванович; Шаблинский Анатолий Александрович
(BY)
BY 16581 C1 2012.12.30
BY (11) 16581
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Открытое акционерное общество "Гомельский химический завод" (BY)
(56) UA 44048 A, 2002.
RU 2356833 C1, 2009.
RU 2008254 C1, 1994.
SU 1751955 A1, 1994.
RU 2056392 C1, 1996.
CA 1106137 A1, 1981.
BG 39363, 1986.
(57)
Способ получения экстракционной фосфорной кислоты, включающий получение
пульпы разложением фосфатного сырья серной кислотой в присутствии оборотной фосфорной кислоты и циркулирующей фосфатной пульпы, разделение полученной пульпы на
два потока, один из которых используют в качестве циркулирующей пульпы, а второй
фильтруют с отделением товарной фосфорной кислоты, осадок промывают, а промывные
растворы используют в качестве оборотной фосфорной кислоты, отличающийся тем, что
серную кислоту смешивают с оборотной фосфорной кислотой до концентрации серной
кислоты 21-22 % и смесь подают в охлажденную циркулирующую пульпу до концентрации серной кислоты примерно 5 %.
Заявляемое изобретение относится к способам получения фосфорной кислоты сернокислотным разложением фосфатного сырья и может быть использовано на предприятиях,
производящих минеральные удобрения.
Известный способ, изложенный в книге [1], включает следующие основные стадии
процесса: экстракция (разложение фосфатного сырья серной кислотой) с циркуляцией и
охлаждением экстракционной пульпы, отделение фосфорной кислоты на наливных вакуум-фильтрах (с. 70). Осадок на фильтре промывают водой противотоком в три стадии.
Промывные растворы направляют в экстрактор и называют оборотной фосфорной кислотой. Описание одного из основных типов экстракторов приведено на с. 83 названной выше
книги. Железобетонный экстрактор рабочей емкостью 740 м3 разделен на 10 секций, из
которых 8 - рабочие, девятая - карман для установки погружных насосов, подающих
пульпу на охлаждение в вакуум-испаритель, десятая распределительная емкость, из кото-
BY 16581 C1 2012.12.30
рой поступающую туда из вакуум-испарителя охлажденную пульпу направляют частично
на фильтрование, а в основном - в первую секцию. Такой экстрактор установлен, в частности, на заводе-заявителе. Согласно технологическому регламенту завода-заявителя
фосфатное сырье подается в первую секцию экстрактора, где оно смешивается с циркулирующей пульпой и где происходит частичное разложение фосфатного сырья кислотами,
содержащимися в жидкой фазе циркулирующей пульпы, затем в экстрактор подается через смеситель концентрированная серная кислота и оборотная фосфорная кислота. Предварительное смешение серной и оборотной фосфорной кислот позволяет существенно
снизить локальные пересыщения по сульфат-иону, что важно для формирования хорошо
фильтрующихся кристаллов сульфата кальция. Предварительное смешение фосфатного
сырья с циркулирующей пульпой и смешение серной и оборотной фосфорной кислот существенно снижают возможность заключения фосфатных кристаллов в скорлупу из сульфата кальция, что ускоряет процесс разложения фосфатного сырья. При переработке
апатитового концентрата этот способ позволял иметь высокую производительность до 40 т/ч
по исходному сырью при высоких технологических показателях (выход P2O5 не менее
96 %). Недостатки способа выявились в связи с необходимостью вовлечения в переработку альтернативного сырья с более низким содержанием фосфатов и содержащих карбонаты. Карбонаты, содержащиеся в сырье, снижают степень разложения фосфатной части
сырья, видимо, за счет высокой скорости их разложения и частичной загипсовки фосфатных минералов в зоне подачи серной кислоты в смеси с оборотной фосфорной кислотой
при высоких нагрузках. Это вынуждает снижать производительность до 30 т/ч при переработке ближневосточных и североафриканских фосфоритов во избежание снижения извлечения фосфора.
Известны различные способы интенсификации фильтрования и снижения потерь фосфора с гипсом. В частности, по способу, защищенному патентом Российской Федерации
[2], циркулирующую пульпу разделяют на два потока, одним из которых, движущимся с
заданной скоростью, разбавляют серную кислоту, а другой, движущийся с заданной скоростью, смешивают с фосфорсодержащим сырьем до заданной концентрации P2O5 в пульпе, а затем смешивают полученные потоки пульпы так, чтобы векторы скоростей потоков
были направлены друг к другу под углом 90 ± 10 градусов. Реализация этого способа позволяет снизить локальные пересыщения по сульфат-иону для конкретного вида сырья.
При возрастании соотношения карбонатов к фосфатам (увеличение содержания карбонатов, или снижение содержания фосфора, или и то и другое) проблема интенсификации
фильтрования и снижения потерь фосфора с гипсом остается актуальной, снижается производительность узла фильтрации.
Наиболее близким к заявляемому способу (прототипом) является способ, защищенный
патентом Украины [3]. По этому способу фосфатное сырье обрабатывается смесью оборотной фосфорной и серной кислот, туда же вводится циркулирующая пульпа, полученная смесь делится на две части, первая часть возвращается как циркулирующая пульпа,
вторая часть фильтруется с отделением продукционной фосфорной кислоты от осадка
сульфата кальция, промывка осадка водой с возвратом промывных растворов в качестве
оборотной фосфорной кислоты на стадию обработки фосфатного сырья. Основной особенностью способа-прототипа является поддержание заданного объемного соотношения
циркуляционной пульпы и пульпы, образующейся при смешении фосфатного сырья с
оборотной фосфорной и серной кислотами в зависимости от реакционной активности исходного сырья. Фактически этим соотношением поддерживается концентрация свободных
сульфат ионов. Так, для фосфатного сырья с низкой реакционной активностью (кольский
апатит, ковдорский апатит) соотношение потоков пульп задается на уровне 5-8, что обеспечивает концентрацию свободных сульфат ионов на уровне 20-30 г/л по SO3; для фосфатного сырья со средней реакционной активностью (алжирские, флоридские фосфориты)
соотношение потоков задается на уровне 8-15, что обеспечивает концентрацию свободных
2
BY 16581 C1 2012.12.30
сульфат-ионов на уровне 5-15 г/л по SO3; для фосфатного сырья с высокой реакционной
активностью (марокканские, тунисские, ближневосточные фосфориты) соотношение потоков задается на уровне 12-20, что обеспечивает концентрацию свободных сульфатионов на уровне 0-5 г/л по SO3. По этому способу обеспечивается возможность переработки фосфатного сырья различного типа с высоким коэффициентом выхода фосфора в
экстракционную фосфорную кислоту.
Способ-прототип создает условия, чтобы исключить загипсовку фосфатных минералов за счет регулирования равновесного содержания свободных сульфат ионов. Но, к сожалению, он не позволяет исключить локальные пересыщения по сульфат-иону в месте
ввода серной кислоты в фосфатную пульпу, содержащую неразложенное фосфатное сырье. Разложение фосфатного сырья и выделение сульфата кальция проходит в относительно широком диапазоне концентраций серной кислоты (от 0 до 22 %), приводит к
образованию в местах подачи серной кислоты кристаллов неоднородной формы, снижающих производительность фильтрации, что в конечном итоге снижает товарный выход, за
счет снижения степени отмывки.
Задача изобретения - устранение отмеченного выше недостатка. Решение задачи достигается тем, что в способе получения экстракционной фосфорной кислоты, включающем получение пульпы разложением фосфатного сырья серной кислотой в присутствии
оборотной фосфорной кислоты и циркулирующей фосфатной пульпы, разделение полученной пульпы на два потока, один из которых используют в качестве циркулирующей
пульпы, а другой фильтруют с отделением товарной фосфорной кислоты, осадок промывают, а промывные растворы используют в качестве оборотной фосфорной кислоты, отличающийся тем, что серную кислоту смешивают с оборотной фосфорной кислотой до
концентрации серной кислоты 21-22 % и смесь подают в охлажденную циркулирующую
пульпу до концентрации серной кислоты примерно 5 %. Фактически разложение фосфатного сырья начинается сильно разбавленной (примерно 5 %) серной кислотой, выделение
сульфата кальция происходит в очень узком диапазоне концентраций сульфат-иона.
Именно такой способ подачи реагентов обеспечивает, по мнению авторов, высокую
скорость разложения фосфатного сырья и создает условия для формирования хорошо
фильтрующихся призматических кристаллов сульфата кальция. Ввод смеси серной и оборотной фосфорной кислот в циркулирующую пульпу до подачи фосфатного сырья позволяет снять не только локальные пересыщения по сульфат-иону, но и уменьшить
температурную неоднородность, до начала формирования кристаллов сульфата кальция.
Предварительное смешение 92,5 % серной кислоты с оборотной фосфорной кислотой позволяет получить серную кислоту с концентрацией 21-22 % в отсутствии кристаллов дигидрата сульфата кальция, последующее смешение с циркулирующей пульпой позволяет
разбавить серную кислоту до концентрации примерно 5 %. При разбавлении серной кислоты от 22 % до 5 % структура кристаллов дигидрата сульфата кальция не нарушается.
Фактически на разложение фосфатного сырья подается серная кислота с концентрацией
5 %, что исключает локальные пересыщения по свободному сульфат-иону, а следовательно, и образование неоднородных кристаллов сульфата кальция, и заключение фосфатного
минерала в гипсовый панцирь.
Один из вариантов реализации заявляемого способа на описанном выше экстракторе:
пульпа из девятого сектора делится на два потока, один из которых направляется на узел
фильтрации, а второй - на узел охлаждения с возвратом в десятую секцию. В десятую секцию подается через смеситель смесь оборотной фосфорной и концентрированной серной
кислот, вся полученная смесь подается в первую секцию экстрактора, туда подается и
фосфатное сырье.
Пример 1 (предлагаемый способ).
В первую секцию экстрактора с рабочим объемом 740 м3, разделенного на десять секций, непрерывно подают 45 т/ч кольского апатитового концентрата, содержащего 39 %
3
BY 16581 C1 2012.12.30
P2O5, и 1567,8 т/ч пульпы из десятой секции экстрактора. Далее пульпа последовательно
проходит вторую-восьмую секции экстрактора, где при температуре 75 °С и концентрации
свободных сульфат-ионов на уровне 25-30 г/л происходит разложение апатита с образованием кристаллов дигидрата сульфата кальция, и поступает в девятую секцию экстрактора.
Из девятой секции пульпа разделяется на два потока, из которых 230,4 т/ч пульпы направляется на узел фильтрации, а 1382,4 т/ч - на узел вакуумного охлаждения, откуда возвращается 1368,9 т/ч пульпы и направляется в десятый отсек экстрактора. В десятый отсек
экстрактора через смеситель вводят 44,28 т/ч 92,5 % серной кислоты и 154,62 т/ч оборотной фосфорной кислоты с содержанием P2O5 17,4 %.
Фильтрацию пульпы проводят на карусельном вакуум-фильтре (КВФ-100). На первой
стадии фильтрации отделяют экстракционную фосфорную кислоту от осадка сульфата
кальция. Далее осадок подвергают трехкратной противоточной промывке, вводя на последнюю зону 104,4 т/ч горячей воды. В результате фильтрации получают 60,165 т/ч экстракционной фосфорной кислоты с содержанием P2O5 28 %, 154,62 т/ч оборотной
фосфорной кислоты, направляемой в экстрактор, и 120,015 т/ч влажного фосфогипса
(влажность 40 %), направляемого в отвал. Содержание P2O5 в фосфогипсе в пересчете на
сухой продукт составляет 0,9 %, в том числе водорастворимого P2O5 - 0,6 %.
Коэффициент выхода P2O5 из апатита в экстракционную фосфорную кислоту составляет 96,3 %.
Пример 2 (прототип).
В первую секцию экстрактора с рабочим объемом 740 м3, разделенного на десять секций, причем перегородка между первой и второй секциями отсутствует, непрерывно подают 45 т/ч кольского апатитового концентрата, содержащего 39 % P2O5, и 1368,9 т/ч
пульпы из десятой секции. Во вторую секцию экстрактора через смеситель вводят 44,28 т/ч
92,5 % серной кислоты и 154,62 т/ч оборотной фосфорной кислоты с содержанием P2O5
17,4 %. Далее пульпа последовательно проходит третью-восьмую секции экстрактора, где
при температуре 75 °С и концентрации свободных сульфат-ионов на уровне 25-30 г/л
происходит разложение апатита с образованием кристаллов дигидрата сульфата кальция,
и поступает в девятую секцию экстрактора. Из девятой секции пульпа в количестве 1612,8 т/ч
направляется на узел вакуумного охлаждения, откуда она в количестве 1599,3 т/ч направляется в десятую секцию экстрактора. Из десятой секции 230,4 т/ч пульпы направляется
на узел фильтрации и 1368,9 т/ч - в первую секцию экстрактора.
Фильтрацию пульпы проводят так, как описано в примере 1. В результате фильтрации
получают 58,68 т/ч экстракционной фосфорной кислоты с содержанием P2O5 28 %, 154,62 т/ч
оборотной фосфорной кислоты, направляемой в экстрактор, и 121,5 т/ч влажного фосфогипса (влажность 40,7 %), направляемого в отвал. Содержание P2O5 в фосфогипсе в пересчете на сухой продукт составляет 1,6 %, в том числе водорастворимого P2O5 - 1,3 %.
Коэффициент выхода P2O5 из апатита в экстракционную фосфорную кислоту составляет 93,4 %.
Пример 3 (предлагаемый способ).
В первую секцию экстрактора с рабочим объемом 740 м3, разделенного на десять секций, непрерывно подают 40 т/ч сирийского фосфорита, содержащего 29,75 % P2O5, и
2215,2 т/ч пульпы из десятой секции экстрактора. Далее пульпа последовательно проходит вторую-восьмую секции экстрактора, где при температуре 75 °С и концентрации свободных сульфат-ионов на уровне 5-10 г/л происходит разложение апатита с образованием
кристаллов дигидрата сульфата кальция, и поступает в девятую секцию экстрактора. Из
девятой секции пульпа разделяется на два потока, из которых 185,6 т/ч пульпы направляется на узел фильтрации, а 2227,2 т/ч - на узел вакуумного охлаждения, откуда возвращается 2215,2 т/ч пульпы и направляется в десятый отсек экстрактора. В десятый отсек
экстрактора через смеситель вводят 31,12 т/ч 92,5 % серной кислоты и 128,48 т/ч оборотной фосфорной кислоты с содержанием P2O5 18,6 %.
4
BY 16581 C1 2012.12.30
Фильтрацию пульпы проводят на карусельном вакуум-фильтре (КВФ-100). На первой
стадии фильтрации отделяют экстракционную фосфорную кислоту от осадка сульфата
кальция. Далее осадок подвергают трехкратной противоточной промывке, вводя на последнюю зону 80,68 т/ч горячей воды. В результате фильтрации получают 41,12 т/ч экстракционной фосфорной кислоты с содержанием P2O5 28 %, 128,48 т/ч оборотной
фосфорной кислоты, направляемой в экстрактор, и 96,68 т/ч влажного фосфогипса (влажность 40 %), направляемого в отвал. Содержание P2O5 в фосфогипсе в пересчете на сухой
продукт составляет 0,95 %, в том числе водорастворимого P2O5 - 0,65 %.
Коэффициент выхода P2O5 из фосфорита в экстракционную фосфорную кислоту составляет 96,8 %.
Источники информации:
1. Технология фосфорных и комплексных удобрений / Под редакцией С.Д. Эвенчика,
А.А. Бродского. - М.: Химия, 1987. - С. 70, 83.
2. Патент РФ 2056392 C1, 1996.
3. Патент Украины 44048 A, , 2002.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
95 Кб
Теги
патент, by16581
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа