PL119692B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania odpadowego fosfogipsu, wytwarzanego w ekstrakcyjnej metodzie otrzymywania kwasu fosforowego, dla potrzeb technologii materialów budowlanych i konstrukcyj¬ nych, od zwiazków uranu i radu, a takze zwiazków fluoru i fosforu.Znane sa z monografii A.V.Slack „Phosphorie Acid" wyd. M.Dekker, New York 1968, sposoby ekstrakcyj¬ ne rozkladu surowców fosforowych kwasem siarkowym. W sposobach tych powstaje roztwór porozkladowy zawierajacy od 28—32% mas. P*05 oraz krystaliczny odpad tzw. fosfogips, którego glównym skladnikiem w metodach dwuwodzianowych jest dwuwodny siarczan wapnia. Ilosc tego odpadu przewyzsza znacznie mase produktu. Osad ten oddziela sie od roztworu porozkladowego na drodze filtracji i przeciwpradowego przemywa¬ nia, przy czym objetosc wody stosowana w tym procesie jest scisle ograniczona bilansem wodnym metody.Powszechnie stosuje sie skladowanie fosfogipsu w poblizu wytwórni nawozowych oraz zatapianie w oceanach.Wymienione sposoby w kazdym przypadku stanowia zagrozenie dla srodowiska naturalnego, skutki czego obser¬ wuje sie juz obecnie.Próby utylizacji przemyslowej fosfogipsu wykazaly, ze niezaleznie od stosowanych metod wysoka zawar¬ tosc w tym odpadzie zanieczyszczen powoduje trudnosci eksploatacyjne w procesach utylizacyjnych. Pogorsze¬ niu ulega równiez jakosc wytworzonych z tego odpadu produktów.W surowcach fosforowych nadajacych sie do przerobu na ekstrakcyjny kwas fosforowy stosunek CaO/P205 zawarty jest w przedziale od 1,35 do 1,65, a wiec w wyniku procesu ekstrakcyjnego powstaje od 4,0 do 5,5 t fosfogipsu przy przerobie 1 t P2 05. W praktyce masa tego odpadu,jest wyzsza od 20—40% ze wzgledu na wilgotnosc fosfogipsu i zanieczyszczenia mineralne. Paradoksem technologicznym jest wiec sytuacja, w której masa wilgotnego odpadu dwukrotnie przewyzsza mase produktu jakim jest roztwór kwasu fosforowego. Konsek¬ wencja takiej proporcji strumieni, przy masowym charakterze produkcji sa olbrzymie trudnosci nie tylko z utyli¬ zacja tego odpadu ale równiez zjego skladowaniem na terenach przyfabrycznych. Odpad fosfogipsowy zawiera od 0,8 do 2,0% mas. P205 w formie rozpuszczalnych fosforanów, jonu HP04"2 wbudowanego izomorficznie w siec fosfogipsu, oraz w formie nierozlozonego surowca fosforowego. W odpadzie tym zawarte sa ponadto zwiazki glinu, zelaza, magnezu, krzemu, sodu, potasu, a takze wysoka zawartosc fluoru czesto przekraczajaca 2% mas. F.2 119 692 Powaznym utrudnieniem w stosowaniu fosfogipsu do wytwarzania materialów budowlanych jest jego radioaktywnosc spowodowana zawartoscia w nim radu i uranu, zawartych pierwotnie w surowcach fosforowych.Problem ten jest szczególnie istotny przy przetwarzaniu surowców fosforowych pochodzenia osadowego, pow¬ szechnie zreszta stosowanych do przetwarzania surowców fosforowych na nawozy. Surowce te zawieraja od 20 do 200 g U/g, a zawartosc w nich radu okreslana ich aktywnoscia promieniotwórcza wynosi od 185-1022 do 370*1022 Bq/g. Wytworzone w metodzie ekstrakcyjnej fosfogipsy maja radioaktywnosc od 111-1022 do 222*102 2 Bq/g i zawieraja od 20 do 200 g/g U. Zastosowanie tego odpadu bezposrednio do wytwarzania elemen¬ tów konstrukcyjnych stworzyloby warunki, w których istnialoby zwiekszone ryzyko zachorowania na raka pluc. Sytuacja taka powodowana bylaby emisja radioaktywnego radonu powstajacego w wyniku przemian izoto¬ pów zawartych w fosfogipsie. Niezbedne jest wiec wyeliminowanie tej wlasnosci odpadu, lub tez zredukowanie do poziomu nie stanowiacego zagrozenie dla zdrowia uzytkowników. Wedlug danych z publikacji w Phosphorus and Potassium, w Wielkiej Brytanii istnieje zakaz stosowania elementów budowlanych wytwarzanych z fosfogipsu o radioaktywnosci przewyzszajacej 92,5* 1022 Bq/g.Znany jest, z polskiego opisu patentowego nr 116 006 sposób przemywania odpadowego fosfogipsu pow¬ stajacego przy rozkladzie mineralnego surowca fosforowego kwasem siarkowym. W sposobie tym przemywanie prowadzi sie systemem przeciwpradowym na wielostrefowym filtrze, na którego ostatnia strefe wprowadza sie wode apopluczki filtracyjne zawraca sie do etapu rozkladu, a do cieczy pluczacych wprowadza sie roztwór kwasu siarkowego o stezeniu od 20 do 98% wagowych.Wynalazek dotyczy sposobu usuwania z fosfogipsu zanieczyszczen w postaci zwiazków uranu i radu, a tak¬ ze fluoru i fosforu, polegajacego na rozkladzie surowca fosforowego kwasem siarkowym.Istota wynalazku polega na tym, ze fosfogipsowa pulpe filtracyjna poddaje sie hydraulicznej klasyfikacji, zawracajac najdrobniejsza frakcje krysztalów do reaktorów rozkladu, po czym pulpe wprowadza sie na filtr i po oddzieleniu roztworu porozkladowego zawierajacego od 28 do 40% masowych P2O5 i od 0,005 do 0,015% masowych U, placek filtracyjny przemywa sie przeciwpradowo roztworem kwasu siarkowego o stezeniu od 2 do 10% i nastepnie osad fosfogipsu repulpuje sie w roztworze kwasu siarkowego o stezeniu od 1 do 10% przy stosunku fazy stalej do cieklej od 1:1 do 1:3. Proces prowadzi sie w temperaturze od 20 do 60°C i w czasie przemywania od 0,1 do 2,0 godzin. Na zakonczenie pujpe odfiltrowuje sie i przemywa woda a filtrat i popluczki zawraca sie do procesów poczatkowych. Wyodrebnienie z osadu fosfogipsu zwiazków fosforu sprawia, ze podwy¬ zszeniu ulega sprawnosc fosforanowa metody ekstrakcyjnej.Sposób powoduje zmiane obiegu uranu w obrebie obiektu technologicznego. Do osadu fosfogipsu przecho¬ dzi wówczas tylko 10% uranu pierwotnie zawartego w surowcu fosforowym, pozostala czesc przemieszczana jest do kwasu fosforowego co przy zastosowaniu procesu ekstrakcji rozpuszczalnikowej uranu sprawia, ze realny jest odzysk okolo 85% uranu zawartego w surowcach fosforowych.W procesie bedacym przedmiotem wynalazku przez zastosowanie procesu repulpacji uzyskuje sie efekt desorpcji zwiazków uranylowych fosforanowych oraz fluorowych, zaadsorbowanych na powierzchni fosfogipsu.Zastosowanie ponadto procesu hydraulicznej klasyfikacji umozliwia oddzielenie najdrobniejszej frakcji kryszta¬ lów, na której powierzchni zaadsorbowana jest najwieksza ilosc tych zanieczyszczen. Desorbowane zwiazki przechodza do fazy cieklej i wraz z nia zostaja zwrócone do procesu rozkladu surowca fosforowego. Uzyskany w efekcie zastosowanych operacji odpad zawiera o okolo 50% nizsza ilosc tych zanieczyszczen ijego radioaktyw¬ nosc zredukowana jest do poziomu 20-25 pCi/g, a wiec jest przydatnym surowcem dla potrzeb technologii wytwarzania budowlanych elementów gipsowych. W przypadku pozyskiwania uranu z ekstrakcyjnego kwasu fos¬ forowego, stosowanie sposobu umozliwia zwiekszenie sprawnosci procesu odzysku uranu o okolo 20%, gdyz uran zaadsorbowany na powierzchni fosfogipsu regenerowany jest w procesie repulpacji z kwasem siarkowym i przemieszczany do strumienia kwasu ekstrakcyjnego.Przedmiot wynalazku jest objasniony w przykladzie oczyszczania fosfogipsu wytwarzanego w dwuwodzia- nowej metodzie otrzymywania kwasu siarkowego.Przyklad. 1000 kg surowca Floryda 68BPL zawierajacego 32,5% mas. P2Os, 3-6% F, i0,013% U, o radioaktywnosci 92,4 pCi/g rozklada sie w sposób ciagly roztworem kwasu siarkowego zawierajacego 96% mas.H2S04 w ilosci 710 kg/h. Kwas siarkowy przed wprowadzeniem do reaktora rozciencza sie 3,0 m3 popluczek filtracyjnych o gestosci 1,2 g/cm3, zawierajacych 20% P205 oraz 4,8% H2 S04,0,007% U. Pulpe porozkladowa stanowiaca zawiesine fosfogipsu w roztworze kwasu fosforowego w ilosci 10400 kg/h poddaje sie hydraulicznej klasyfikacji zawracajac do reaktora 5100 kg/h a 5300 kg/h pulpy zawierajacej populacje krysztalów o znacznie wyzszym uziamieniu, wprowadza sie do procesu filtracji. Pulpe te odfiltrowuje sie i przemywa w sposób przeciw- pradowy. W procesie filtracji uzyskuje sie 1100 kg/h roztworu kwasu fosforowego o stezeniu 28,9% P205 i 0,010% U z którego odzyskuje sie uran, a nastepnie przerabia sie na nawozy wieloskladnikowe. Fosfogips119 692 3 przemywa sie przeciwpradowo wprowadajac na ostatnia strefe mycia 2800 kg/h roztworu A zawierajacego 0.48% P2O5 5* 10~4% U, 7,7% H2S04. Przemyty w ten sposób fosfogips wprowadza sie w sposób ciagly do mieszalni¬ ka, do którego wprowadza sie w sposób ciagly 270 kg/h roztworu kwasu siarkowego o stezeniu 65 7c H2 S04 oraz 1680 kg/h roztworu B zawierajacego 4,2-10"4%U, 3,0% H2S04, 0,2% P205. Wytworzona w ten sposób pulpe krystaliczna miesza sie przy zachowaniu czasu przebywania 0,5 h w temperaturze 45°C i nastepnie filtruje sie na filtrze obrotowym uzyskujac 2800 kg/h roztworu A, po czym placek filtracyjny przemywa sie przeciwpra¬ dowo woda w ilosci 1430 kg/h, a popluczki w ilosci 1680 kg/h stosuje sie w procesie repulpacji jako roztwór B.Przemyty w ten sposób fosfogips w ilosci 2300 kg/h o wilgotnosci 30,4% H20 zawiera 0,41% P205 rozp., 0.05 rozp. H2 0,0,5% F i 5,6* 10"4 U. Radioaktywnosc tego pólproduktu wynosi 53,26* 102 2 Bq/g.Zastrzezenie patentowe Sposób oczyszczania fosfogipsu z zanieczyszczen w postaci zwiazków uranu i radu a takze zwiazków fluoru i fosforu polegajacy na rozkladzie surowca fosforowego kwasem siarkowym, znamienny tym, ze fosfo- gipsowa pulpe przed filtracja poddaje sie hydraulicznej klasyfikacji, zawracajac najdrobniejsza frakcje krysztalów do reaktorów rozkladu, po czym pulpe te wprowadza sie na filtr i po oddzieleniu roztworu porozkladowego, zawierajacego od 28 do 40% masowych P205 i od 0,005 do 0,015% masowych U, placek filtracyjny przemywa sie przeciwpradowo roztworem kwasu siarkowego o stezeniu 2 do 10% masowych H2S04 i nastepnie osad fosfogipsu repulpuje sie w roztworze kwasu siarkowego o stezeniu 1-10% masowych przy stosunku fazy cieklej do stalej od 1:1 do 3:1, w temperaturze od 20 do 60°C i czasie przemywania od 0,1 do 2 godzin, po czym pulpe te ofiltrowuje sie i przemywa woda, a filtrat i popluczki zawraca sie do procesów poprzedzajacych operacje. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób oczyszczania fosfogipsu z zanieczyszczen w postaci zwiazków uranu i radu a takze zwiazków fluoru i fosforu polegajacy na rozkladzie surowca fosforowego kwasem siarkowym, znamienny tym, ze fosfo- gipsowa pulpe przed filtracja poddaje sie hydraulicznej klasyfikacji, zawracajac najdrobniejsza frakcje krysztalów do reaktorów rozkladu, po czym pulpe te wprowadza sie na filtr i po oddzieleniu roztworu porozkladowego, zawierajacego od 28 do 40% masowych P205 i od 0,005 do 0,015% masowych U, placek filtracyjny przemywa sie przeciwpradowo roztworem kwasu siarkowego o stezeniu 2 do 10% masowych H2S04 i nastepnie osad fosfogipsu repulpuje sie w roztworze kwasu siarkowego o stezeniu 1-10% masowych przy stosunku fazy cieklej do stalej od 1:1 do 3:1, w temperaturze od 20 do 60°C i czasie przemywania od 0,1 do 2 godzin, po czym pulpe te ofiltrowuje sie i przemywa woda, a filtrat i popluczki zawraca sie do procesów poprzedzajacych operacje. PL