Procédé de fabrication d'acide phosphorique d'extraction La présente invention se rapporte aux procédés de fabrication de l'acide phosphorique, et plus particulièrement à un procédé de fabrication de l'acide phosphorique d'extraction par les méthodes de traitement à l'acide sulfurique de la matière première phosphatée. L'acide phosphorique est employé comme semi-produit dans la fabrication d'engrais minéraux ainsi que pour la production des sels phosphoriques techniques.
On connaît des procédés effectués en une seule étape de fabrication de l'acide phosphorique d'extraction par décomposition à l'acide sulfurique de la matière première phosphatée lors de la cristallisation du dihydrate ou du semi-hydrate de sulfate de calcium. On mélange d'abord
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en quelques secondes à une température de 85[deg.]C ou sous vide à une température de 80[deg.]C).
La décomposition de la matière première phosphatée est réalisée par un mélange des acides sulfurique et phosphorique à une température de 75[deg.]C à 80[deg.]C et à un débit
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métrique de l'acide sulfurique au calcium de la matière première phosphatée avec séparation ultérieure par filtration de l'acide phosphorique obtenu du dihydrate de sulfate de calcium. Le dépôt est lavé à l'eau à contre-courant ,
et mis au rebut et renvoyé au stade de mélange indiqué des acides. L'eau de lavage et une partie de l'acide phos-
1 phorique produit sont dans une proportion telle que la. concentration en acide phosphorique dans le mélange avec
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On atteint alors un rendement spécifique en acide phosphorique en décomposant la matière première phosphatée
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de composés fluorés passent dans l'acide phosphorique produit
(voir le brevet des Etats-Unis d'Amérique No. 2.807.521, Chem.Engin. Progr., 1967, 63 No. 10).
A part les procédés à une seule étape, on connaît
des procédés à deux stades de fabrication de l'acide phosphorique d'extraction selon lesquels on obtient l'acide phosphorique par traitement de la matière première phospha-
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stade suivi d'un traitement subséquent de la masse réactionnelle obtenue avec l'acide sulfurique au deuxième stade. Au cours du traitement de la matière première phosphatée
par l'acide phosphorique,se déroule partiellement la réaction de décomposition de celle-ci avec formation du phosphatr monocalcique selon la réaction :
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La masse obtenue est traitée par l'acide sulfurique sous vide, est séparée par filtration et lavée à l'eau. On obtient alors l'acide phosphorique à 28 à 30% en poids
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produit et en partie, il est mis en circulation avec les eaux de lavage au mélange précité avec la matière première phosphatée,et le dihydrate de sulfate de calcium obtenu est mis au rebut. Le rendement spécifique du volume de réaction en acide phosphorique atteint jusqu'à 34 kg p.ar m<3> par heure
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de 96%. Le taux d'extraction du fluor dans la phase gazeuse est de 10 à 15% de sa teneur dans la matière première phosphatée (voir le brevet des Etats-Unis d'Amérique No.
3.416.889).
On connaît un procédé de fabrication d'acide phosphorique d'extraction en décomposant une matière première phosphatée par un mélange d'acide phosphorique à 18 - 48% d'après
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ral de ces acides de 1,5 à 3,5 : 1 respectivement. Le mélange des acides est effectué durant 2 à 60 minutes à une tempé-
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mière phosphatée à un débit d'acide sulfurique dans les
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sulfurique au calcium de la matière première phosphatée.
On sépare par filtration le dépôt formé de dihydrate ou de semi-hydrate du sulfate de calcium de l'acide phosphorique produit et on le lave à l'eau. On renvoie au stade de mélange précité des acides l'eau de lavage et une partie de l'acide phosphorique produit dans une proportion telle que
la concentration d'après P205 de l'acide phosphorique dans
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de mélange des acides (en cas d'utilisation de l'acide sulfurique à une concentration de 75 à 93% ou de 93 à 98%) se déroule simultanément la décomposition de l'acide fluosili- cique en tétrafluorosilane et en hydrogène fluoré qui s'éli- minent dans la phase gazeuse, ainsi que la décomposition
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et en phosphates des métaux alcalins, en tétrafluorosilane et en hydrogène fluoré. Les gaz fluorés concentrés sont absorbés par l'eau et forment de l'acide fluosilicique �.
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encombrante et l'exigence de beaucoup de métal. Le taux d'extraction insuffisant du fluor dans la matière première phosphatée au stade du mélange des acides phosphorique et sulfurique surtout dans le procédé avec le semi-hydrate, conduit à des pertes en fluor lors de la transformation ultérieure de l'acide phosphorique en engrais minéraux ou
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traction du fluor dans l'acide phosphorique obtenu et, en outre, conduit à un degré insuffisant d'utilisation du P205 contenu dans la matière première phosphatée, surtout dans le procédé avec le semi-hydrate.
Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients connus.
Conformément à ce but, on s'est proposé d'élever la productivité du procédé de fabrication de l'acide phosphorique d'extraction en modifiant la technologie du processus.
La solution consiste en ce que dans le procédé de fabrication de l'acide phosphorique d'extraction, par décomposition d'une matière première phosphatée avec l'acide sulfurique et avec l'acide phosphorique, par évacuation des composés fluorés dégagés en traitant le mélange réactionnel à la vapeur surchauffée, par épuration à l'eau visant à séparer l'acide phosphorique obtenu du sulfate de calcium, avec évacuation subséquente d'une partie de l'acide phospho- rique sous forme de produit désiré et avec renvoi de la partie restante de l'acide phosphorique et des eaux de lava- ge au stade de décomposition, selon l'invention, la décom- position de la matière première phosphatée est effectuée par un mélange des acides sulfurique et phosphorique à une pression absolue allant de 250 à 740 mm de Hg et à une concentration de l'acide sulfurique de 0,
6 à 2,8% en poids d'après H2S04 et à une concentration de l'acide phosphorique
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phorique de 1:1,5 à 2,5 respectivement. Pour évacuer les composés fluorés, il est préférable de maintenir dans le mélange réactionnel une concentration de l'acide phosphori-
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On propose un procédé de fabrication de l'acide phosphorique d'extraction à une concentration de 21 à 32%
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le semi-hydrate.
Il est préférable d'effectuer le processus avec le' dihydrate de fabrication de l'acide phosphorique à une
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re suivante. La matière première phosphatée (les apatites, les phosphorites) sèche ou sous forme d'une supension ' aqueuse est traitée par un mélange des acides sulfurique
et phosphorique à un débit de l'acide sulfurique de 95 à
1051/la en poids de la quantité stoéchiométrique nécessaire à.
la formation du sulfate de calcium à partir de la matière première phosphatée. Le traitement par le mélange des acides est effectué sous une pression absolue de 250 à 740 mm de Hg
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durant 1 à 2 heures, à une concentration de l'acide phos-
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atmosphérique durant 1,5 à 2 heures, l'acide phosphorique est séparé par filtration du dépôt formé de dihydrate de sulfate de calcium et le dépôt est lavé à l'eau. Une partie
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de manière à ce que la concentration en acide phosphorique
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mélange obtenu est utilisé au stade de mélange des acides. On atteint alors un rendement spécifique en acide phospho-
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réactionnelle et celle de filtration de 40 à 42 kg par m par heure et de 230 à 300 kg par m <2> par heure respectivement. Le degré de décomposition de la matière première phosphatée est compris entre 98 et 98,5% et le taux de lavage est de
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est de 96,5 à 97%. La composition moyenne de l'acide phosphorique .obtenue à partir du concentré d'apatite dans le processus avec le dihydrate est la suivante, en % en poids:
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La teneur réduite en fluor de l'acide phosphorique s'explique par le fait qu'une partie notable, allant jus-
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furique et phosphorique de circulation sous forme de mélange
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Il est rationnel d'obtenir l'acide phosphorique à
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avec le semi-hydrate. La matière première phosphatée est traitée par le mélange des acides phosphorique et sulfuri-
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de la quantité stoéchiométrique nécessaire pour la formation du sulfate de calcium à partir de la matière première phosphatée, sous une pression absolue de 250 à 400 mm de Hg et
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durant 1,5 heure ; la concentration de l'acide phosphorique
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en poids d'après P 205. La masse réactionnelle obtenue est maintenue sous pression atmosphérique pendant 2 heures. La suspension de semi-hydrate de sulfate de calcium formée dans l'acide phosphorique est séparée par filtration et lavée à l'eau. Une partie de l'acide phosphorique à une con-
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avec l'acide sulfurique concentré. Lors de la fabrication de
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poids d'après P 205par le procédé avec le semi-hydrate, il est préférable de traiter la matière première phosphatée par les acides phosphorique et sulfurique sous vide en traitant simultanément la masse réactionnelle par la vapeur d'eau dans le but d'un dégagement plus poussé du fluor à partir de la matière première phosphatée dans la phase gazeuse.
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de filtration de 50 à 60 kg par m par heure et de 320 à
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Le degré de décomposition de la matière première phosphatée à la concentration moyenne de l'acide phosphorique
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sa teneur dans la matière première phosphatée est de 67 à
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La composition moyenne de l'acide phosphorique obtenu à partir du concentré d'apatite par le procédé avec le semihydrate est le suivant (% en poids) :
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Le semi-hydrate de sulfate de calcium a une teneur
de 8 à 13% (au maximum) en humidité adsorbée. Les dimensions moyennes des cristaux (en microns) sont de 80 x 60 x 40.
Grâce à l'application du procédé proposé de fabrication d'acide phosphorique d'extraction, on atteint un rendement spécifique élève en acide phosphorique sur l'installati.on réactionnelle et celle de filtration, procédé réalisé en un stade dépassant de 1,5 à 2 fois les indices spécifiques des procédés connus. Le procédé avec le semi-hydrate proposé
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dans la matière première phosphatée. Pour illustrer la description précédente, on donne un tableau où l'on compare le procédé proposé aux procédés connus.
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D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation du procédé de fabrication de l'acide phosphorique d'extraction.
Exemple 1
Pour la fabrication de l'acide phosphorique d'extraction par le procédé avec le dihydrate, on traite 1000 kg de
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à la décomposition sous une pression absolue de 300 mm de Hg, par 3630 kg de mélange des acides sulfurique et phosphorique de circulation, la concentration de l'acide phospho-
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celle de l'acide sulfurique étant de 2,0% de H2S04. Le traitement du concentré d'apatite par le mélange indiqué est
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un rapport de l'acide phosphorique obtenu au sulfate de calcium solide dans la masse réactionnelle liquide/solide de 1,7 à 2,5/1 respectivement, tandis que le mélange d'acides est obtenu en mélangeant 2645 kg d'acide phosphorique à
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dant 15 minutes à une température de 120[deg.]C. On obtient alors
4400 kg de masse réactionnelle contenant 1600 kg de dihydrate de sulfate de calcium et 2800 d'acide phosphorique à
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sion atmosphérique et est envoyée à la filtration et au lavage à l'eau. On évacue 1274 kg d'acide phosphorique d'une concentration de 30% d'après P205 sous forme de produit, et 2645 kg d'acide phosphorique dans le mélange avec les eaux de lavage ( la concentration de l'acide phospho-
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au stade de mélange des acides. Le dihydrate de sulfate de calcium résultant de la réaction à raison de 1600 kg est
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décomposition de la matière première phosphatée, il se dé-
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Exemple 2
La fabrication de l'acide phosphorique d'extraction se déroule d'une manière analogue à celle de l'exemple 1, mais pour la décomposition, on utilise l'acide sulfurique à 75%, l'acide phosphorique de circulation et la matière première phosphatée sèche. La décomposition de la matière première phosphatée est effectuée par un mélange d'acide
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pression absolue de 250 mm de Hg pendant 2 heures. Le mélangE des acides est obtenu par mélange de 1220 kg d'acide sulfurique à 75% et de 3022 kg d'acide phosphorique de circulation à une température de 115[deg.]C et par admission de la vapeur vide d'eau dans le mélange d'acides. Après un maintien supplémentaire de la masse réactionnelle durant 1,5 heure sous pression atmosphérique et à une température de
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tion des phases. L'extraction des composés fluorés se déroule d'une manière analogue à celle de l'exemple 1.
Après la décomposition du concentré d'apatite, de
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P205 et 3022 kg d'acide phosphorique dans le mélange avec les eaux de lavage (la concentration de l'acide phosphorique de circulation est de 21% de P 205). Le degré d'utilisation de la matière première phosphatée d'après P 205 est de
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ple 1.
Exemple 3
Pour fabriquer de l'acide phosphorique d'extraction, par le procédé avee le semi-hydratu, on traite 1000
kg de concentré d'apatite. Cette matière première est soumise à la décomposition par 3380 kg de mélange d'acide sulfûri- ; que et d'acide phosphorique de circulation durant 1,5 heure en admettant dans la masse réactionnelle 40 kg de vapeur
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tionnelle obtenue est ensuite maintenue sous pression atmosphérique pendant 1,5 heure à une température de 85[deg.]C. Le mélange des acides est obtenu en mélangeant 2395 kg d'acide
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dant le mélange et la décomposition de la matière première phosphatée , la concentration de l'acide phosphorique at-
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cique et des silicofluorures de sodium et de potassium a lieu avec dégagement de composés fluorés dans la phase gazeuse à partir de laquelle, par absorption avec l'eau, on extrait l'acide fluosilicique à une concentration d'en-
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d'acide phosphorique à une concentration d'environ 48% en
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d'après P205' et le taux d'extraction des composés fluorés est de 67% de sa teneur dans la matière première phosphatée.
Exemple 4
Pour obtenir l'acide phosphorique d'extraction par
le procédé avec le semi-hydrate, on traite 1000 kg de concentré d'apatite. Cette matière première est soumise à la décomposition par 4100 kg de mélange d'acides sulfurique et phosphcrique de circulation contenant, en % en poids:
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une température de 95[deg.]C. Il en résulte de l'acide phospho- rique, sous forme d'une suspension avec le semi-hydrate de
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phosphorique à une concentration de 42% en poids d'après
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masse réactionnelle obtenue est maintenue durant 2 heures sous la pression atmosphérique, puis elle est séparée par filtration et lavée à l'eau. Lors de la séparation des phases, on obtient comme produit fini 900 kg d'acide phospho-
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l'acide sulfurique. Les rebuts de la production constituent <1>400 kg de CaS04 . 0,5 H20 (calculée par rapport à la
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spécifique de la surface de filtration est de 360 kg par
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phosphatée est de 96 à 96,5% et le taux d'extraction des
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tière première phosphatée.
REVENDICATIONS
1.- Procédé de fabrication de l'acide phosphorique d'extraction par décomposition d'une matière première phosphatée avec les acides sulfurique et phosphorique, en éliminant les composés fluorés dégagés par traitement du mélange réactionnel à la vapeur surchauffée, par séparation de l'acide phosphorique obtenu des sulfates de calcium en le lavant à l'eau, avec évacuation ultérieure d'une partie de l'acide phosphorique sous forme de produit visé et en renvoyant l'autre partie de l'acide phosphorique et les eaux de lavage au stade de décomposition, caractérisé en ce que la décomposition de la matière première phosphatée est effectuée par le mélange d'acides sulfurique et phosphorique sous une pression absolue de 250 à 740 mm de Hg et à
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le sulfate de calcium et l'acide phosphorique , à une valeur de 1:1,5 à 2,5 respectivement.