RU2094365C1 - Method of phosphoric acid production - Google Patents
Method of phosphoric acid production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2094365C1 RU2094365C1 RU96101708A RU96101708A RU2094365C1 RU 2094365 C1 RU2094365 C1 RU 2094365C1 RU 96101708 A RU96101708 A RU 96101708A RU 96101708 A RU96101708 A RU 96101708A RU 2094365 C1 RU2094365 C1 RU 2094365C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calcium sulfate
- precipitate
- decomposition
- hemihydrate
- phosphoric acid
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения экстракционной фосфорной кислоты, используемой для производства минеральных удобрений. The invention relates to methods for producing extraction phosphoric acid used for the production of mineral fertilizers.
Известен способ получения фосфорной кислоты путем обработки фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с получением кислоты концентрацией 33-35% P2O5 и дигидрата сульфата кальция, последующей фильтрацией полученной пульпы. Дигидрат сульфата кальция, отделенный от жидкой фазы перекристаллизовывают в полугидрат сульфата кальция при 85oC, осадок полугидрата отделяют фильтрацией и промывают [1]
Недостатком способа является недостаточная производительность фильтрации пульпы полугидрата, связанная с тем, что полугидрат сульфата кальция, полученный при перекристаллизации из дигидрата при избытке серной кислоты кристаллизуется в виде мелких друз или игловидных кристаллов.A known method of producing phosphoric acid by processing phosphate raw materials with reverse phosphoric and sulfuric acids to obtain an acid concentration of 33-35% P 2 O 5 and calcium sulfate dihydrate, followed by filtration of the resulting pulp. Calcium sulfate dihydrate, separated from the liquid phase, is recrystallized in calcium sulfate hemihydrate at 85 o C, the precipitate of the hemihydrate is separated by filtration and washed [1]
The disadvantage of this method is the insufficient filtration performance of the hemihydrate pulp due to the fact that the calcium sulfate hemihydrate obtained by recrystallization from dihydrate with an excess of sulfuric acid crystallizes in the form of small drusen or needle-shaped crystals.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения фосфорной кислоты, включающий разложение фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием осадка сульфата кальция, состоящего из двух форм его с последующей перекристаллизацией осадка при добавлении серной кислоты, фильтрацией и промывкой. По этому способу измельченное фосфатное сырье обрабатывают оборотной фосфорной и серной кислотами в нескольких зонах с образованием реакционной пульпы, состоящей из фосфорной кислоты и осадка сульфата кальция. Процесс ведут в два этапа с образованием либо дигидрата, либо полугидрата сульфата кальция, содержащего 2 12 мас. ангидрита сульфата кальция Продукт (фосфорную кислоту) отделяют от осадка сульфата кальция и далее осадок перекристаллизовывают при добавлении серной кислоты в другие гидратные формы. Полеченный осадок, содержащий 2 95 мас. ангидрита сульфата кальция снова фильтруют, промывают и раствор (промывные воды) возвращают в процесс [2]
Недостатком способа является необходимость проведения двух фильтраций, что значительно усложняет процесс, создает дополнительные трудности при переводе действующих производств на предложенную технологию. Кроме того, ангидрит сульфата кальция это мелкодисперсный осадок, что снижает производительность фильтрации и степень его отмывки.Closest to the invention in technical essence and the achieved result is another known method for the production of phosphoric acid, including the decomposition of phosphate feedstock with reverse phosphoric and sulfuric acids to form a precipitate of calcium sulfate, which consists of two forms, followed by recrystallization of the precipitate by adding sulfuric acid, filtration and washing . In this method, the crushed phosphate feed is treated with reverse phosphoric and sulfuric acids in several zones to form a reaction pulp consisting of phosphoric acid and a precipitate of calcium sulfate. The process is conducted in two stages with the formation of either dihydrate or hemihydrate of calcium sulfate containing 2 to 12 wt. calcium sulfate anhydrite The product (phosphoric acid) is separated from the calcium sulfate precipitate and then the precipitate is recrystallized by adding sulfuric acid to other hydrated forms. Treated sediment containing 2 95 wt. calcium sulfate anhydrite is again filtered, washed and the solution (washing water) is returned to the process [2]
The disadvantage of this method is the need for two filtrations, which greatly complicates the process, creates additional difficulties in the conversion of existing plants to the proposed technology. In addition, calcium sulfate anhydrite is a fine precipitate, which reduces the filtration performance and the degree of washing.
Задача изобретения разработка процесса, который позволит увеличить коэффициент извлечения (Кизв.), упростить наиболее трудоемкую стадию фильтрации и который был бы максимально приближен к технологическом схемам действующих предприятий.The objective of the invention is the development of a process that will increase the extraction coefficient (K izv ), simplify the most time-consuming stage of filtration and which would be as close as possible to the technological schemes of existing enterprises.
Задача решается тем, что в способе получения фосфорной кислоты, включающем разложение фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием сульфата кальция, состоящего из двух форм его с последующей перекристаллизацией осадка при добавлении серной кислоты, фильтрацией и промывкой, разложение ведут при добавлении серной кислоты в количестве, достаточной для получения в жидкой фазе пульпы CaO, связанном в монокальцийфосфат в количестве 0,7 1,7 мас. и процесс разложения ведут до получения в осадке соотношения дигидрат полугидрат равном (1-5):1 соответственно. The problem is solved in that in the method for producing phosphoric acid, including the decomposition of phosphate feedstock with reverse phosphoric and sulfuric acids with the formation of calcium sulfate, which consists of two forms, followed by recrystallization of the precipitate with sulfuric acid, filtration and washing, decomposition is carried out with sulfuric acid added an amount sufficient to obtain in the liquid phase of the pulp CaO, bound in monocalcium phosphate in an amount of 0.7 to 1.7 wt. and the decomposition process is carried out until the dihydrate hemihydrate ratio is equal to (1-5): 1, respectively.
Новым в способе является то, что получают осадок сульфата кальция в двух его формах, а именно, дигидрат и полугидрат при их определенном соотношении, а также количество серной кислоты, добавляемой на стадии разложения, четко определяющее состав жидкой фазы по CaO. New in the method is that a precipitate of calcium sulfate is obtained in its two forms, namely, dihydrate and hemihydrate at a certain ratio, as well as the amount of sulfuric acid added at the decomposition stage, which clearly determines the composition of the liquid phase by CaO.
Сущность способа заключается в следующем. The essence of the method is as follows.
Стадия разложения определяет ход всего технологического процесса, коэффициент извлечения и стадию фильтрации осадка. Для увеличения коэффициента извлечения необходимо иметь определенный состав как жидкой, так и твердой фазы, полученных в процессе разложения. Необходимо, чтобы в жидкой фазе было определенное количество растворимого монокальцийфосфата, связавшего определенное количество CaO, так как тогда не происходит блокировки зерен неразложившегося фосфатного сырья сульфатными пленками, что приводит к увеличению коэффициента извлечения на стадии разложения. При недостаточном количестве CaO, связанного в монокальцийфосфат в жидкой фазе пульпы сульфатные пленки на зернах фосфата образуются и снижается Кизв.. При большем количестве CaO, перешедшего в монокальций фосфат (более 1,7 мас.) повышается вероятность внедрения иона HPO4 в кристаллическую решетку, образовавшегося полугидрата, что приводит к потерям готового продукта. Так как само ведение процесса разложения зависит от многих факторов, таких как состав сырья, температура разложения, время разложения, аппаратурное оформление процесса, а данный процесс разработан главным образом, для реконструкции уже действующих цехов, то регламентировать получение определенного количества CaO, связанного в монокальцийфосфат можно подачей серной кислоты на стадию разложения. Количество серной кислоты подбирается в каждом случае отдельно, исходя из необходимого количества CaO, перешедшего в монокальцийфосфат в жидкую фазу пульпы.The decomposition stage determines the course of the entire technological process, the recovery coefficient and the stage of sediment filtration. To increase the recovery coefficient, it is necessary to have a certain composition of both the liquid and solid phases obtained in the decomposition process. It is necessary that in the liquid phase there should be a certain amount of soluble monocalcium phosphate that binds a certain amount of CaO, since then grains of undecomposed phosphate raw materials are not blocked by sulfate films, which leads to an increase in the recovery coefficient at the decomposition stage. With an insufficient amount of CaO bound in monocalcium phosphate in the liquid phase of the pulp, sulfate films on the grains of phosphate are formed and K iz decreases . . With a larger amount of CaO that has converted to monocalcium phosphate (more than 1.7 wt.%), The probability of introducing the HPO 4 ion into the crystal lattice, resulting in hemihydrate, increases, which leads to the loss of the finished product. Since the very conduct of the decomposition process depends on many factors, such as the composition of the raw material, the decomposition temperature, the decomposition time, the hardware design of the process, and this process is designed mainly for the reconstruction of existing workshops, it is possible to regulate the production of a certain amount of CaO bound to monocalcium phosphate supply of sulfuric acid to the decomposition stage. The amount of sulfuric acid is selected in each case separately, based on the required amount of CaO transferred to monocalcium phosphate in the liquid phase of the pulp.
Вторым важным моментом для проведения процесса в целом является получение осадка сульфата кальция в виде двух его форм. При этом наилучшим является получение сульфата кальция в виде дигидрата и полугидрата при определенных их соотношениях. Так как при получении осадка в одной форме усложняется стадия его перекристаллизации, требуется или больший избыток серной кислоты, или повышенная температура и увеличение времени стадии перекристаллизации, требуется или больший избыток серной кислоты или повышение температуры и времени, что в целом значительно усложняет процесс. Повышение температуры на стадии перекристаллизации вызывает необходимость подачи острого пара, что приводит к снижению концентрации продукционной фосфорной кислоты и повышению энергоресурсов. Увеличение избытка серной кислоты приведет к загрязнению продукционной кислоты, а следовательно, и полученных из нее удобрений и повышению норм расхода реагентов. Наиболее предпочтительным является получение в осадке смеси дигидрата и полугидрата сульфата кальция, так как ангидритная форма сульфата кальция требует высоких температур (выше 100oC) и высоких расходов серной кислоты. Кроме того, ангидритная форма сульфата кальция является мелкодисперсной, что вызывает трудности на стадии фильтрации.The second important point for the process as a whole is to obtain a precipitate of calcium sulfate in two forms. In this case, it is best to obtain calcium sulfate in the form of dihydrate and hemihydrate in certain ratios. Since when the precipitate is obtained in one form, the stage of its recrystallization is complicated, either a greater excess of sulfuric acid or an increased temperature and an increase in the time of the recrystallization stage are required, either a larger excess of sulfuric acid or an increase in temperature and time are required, which generally complicates the process significantly. An increase in temperature at the stage of recrystallization necessitates the supply of hot steam, which leads to a decrease in the concentration of production phosphoric acid and an increase in energy resources. An increase in the excess of sulfuric acid will lead to contamination of the production acid, and hence the fertilizers obtained from it, and to an increase in the consumption rates of reagents. It is most preferable to obtain a precipitate of a mixture of calcium sulfate dihydrate and hemihydrate, since the anhydrite form of calcium sulfate requires high temperatures (above 100 o C) and high costs of sulfuric acid. In addition, the anhydrite form of calcium sulfate is finely divided, which causes difficulties at the stage of filtration.
При уменьшении доли дигидрата сульфата кальция в осадке менее 1 падает Кизв. P2O5, так как полугидратная форма приводит к снижению извлечения кислоты, если дигидрата будет больше указанного предела, то увеличивается время проведения стадии перекристаллизации без заметного увеличения Кизв..With a decrease in the proportion of calcium sulfate dihydrate in the sediment of less than 1, K iz decreases . P 2 O 5 , since the hemihydrate form leads to a decrease in acid recovery, if the dihydrate is greater than the specified limit, the time for the recrystallization step to increase without a noticeable increase in K ext. .
Пример 1. 1000 кг апатитового концентрата состава: 39% P2O5 и 51,5% CaO подают на стадию разложения, куда одновременно вводят 3601 кг оборотной фосфорной кислоты и 872 кг серной кислоты концентрацией 93% Температура разложения 80oC, время разложения 80oC, время разложения 1,5 ч. В результате получают 5223 кг пульпы, содержащей жидкую и твердую фазу. Жидкая фаза содержит СаО, связанного в монокальцийфосфат равного 0,7% и твердая фаза содержит 750 кг дигидрата сульфата кальция и 750 кг полугидрата сульфата кальция (соотношение дигидрата сульфата кальция полугидрата сульфата кальция равно 1: 1). Пульпа перетекает на стадию перекристаллизации, куда добавляют 97 кг H2SO4. Температура перекристаллизации 82oC. В результате перекристаллизации получают 5320 кг пульпы, содержащей 1400 кг полугидрата. Пульпу подают на стадию вакуумной фильтрации с противоточной промывкой осадка, где получают 955 кг фосфорной кислоты концентрацией 40% P2O5. Производительность фильтрации 1200 кг/м2ч сухого полугидрата, Кизв. Р2О5 в раствор 98,5% Котм. фосфополугидрата 99%
Пример 2. 1000 кг апатитового концентрата состава: 39% Р2О5 и 51,5% СаО подают на стадию разложения, куда одновременно вводят 3601 кг оборотной фосфорной кислоты и 775 кг серной кислоты концентрацией 93% Температура разложения 82oC, время разложения 1,5 ч. В результате получают 5126 кг пульпы, содержащей жидкую и твердую фазу. Жидкая фаза содержит: СаО, связанного в монокальцийфосфат 1,2% и твердая фаза содержит 1135 кг дигидрата сульфата кальция и 350 кг полугидрата (соотношение дигидрата и полугидрата сульфата кальция 3:1). Пульпа перетекает на стадию перекристаллизации, куда добавляют 194 кг H2SO4. Температура перекристаллизации 84oC. В результате перекристаллизации получают 5320 кг пульпы, содержащей 1400 кг полугидрата. Пульпу подают на стадию вакуумной фильтрации с противоточной промывкой осадка и получают 1006 кг фосфорной кислоты концентрацией 38% Р2О5. Производительность фильтрации 1300 кг/м2ч сухого полугидрата, Кизв. Р2О5 в раствор 98,7% Котм. фосфорполугидрата 99%
Пример 3. 1000 кг апатитового концентрата состава: 39% Р2О5 и 51,5% СаО подают на стадию разложения, куда одновременно вводят 3601 кг оборотной фосфорной кислоты и 678 кг серной кислоты концентрацией 93% Температура разложения 83oC, время разложения 1,3 ч. В результате получают 5029 кг пульпы, содержащей жидкую и твердую фазы. Жидкая фаза содержит СаО, связанного в монокальцийфосфат 1,7% твердая фаза содержит 1250 кг дигидрата сульфата кальция и 250 кг полугидрата сульфата кальция (соотношение дигидрата сульфата кальция и полугидрата сульфата кальция 5:1). Пульпа перетекает на стадию перекристаллизации, куда добавляют 291 кг H2SO4. Температура перекриcталлизации 85oC. В результате перекристаллизации получают 5320 кг пульпы, содержащей 1400 кг полугидрата сульфата кальция. Пульпу подают на стадию вакуумной фильтрации с противоточной промывкой осадка и получают 1092 кг фосфорной кислоты концентрацией 35% Р2О5. Производительность фильтрации 1500 кг/м2ч сухого полугидрата, Kизв Р2О5 в раствор 99,0% Котм фосфополугидрата 99%
Использование прелагаемого способа позволит увеличить Кизв практически до 99% По сравнению с дигидратным процессом в 1,5 раза увеличивается производительность при одновременном увеличении концентрации продукционной фосфорной кислоты до 35 -40% Р2О5. По сравнению с полугидратным процессом, где Кизв фактически не превышает 96 97% происходит увеличение его и получается альфа полугидрат, представляющий собой готовое вяжущее. Предложенная технология проста в аппаратурном оформлении, что позволит перевести на нее действующие цеха, оборудованные двумя реакторами-экстракторами без дополнительной реконструкции.Example 1. 1000 kg of apatite concentrate composition: 39% P 2 O 5 and 51.5% CaO are fed to the decomposition stage, where 3601 kg of recycled phosphoric acid and 872 kg of sulfuric acid with a concentration of 93% are simultaneously introduced. Decomposition temperature 80 o C, decomposition time 80 o C, the decomposition time of 1.5 hours. The result is 5223 kg of pulp containing liquid and solid phase. The liquid phase contains CaO bound to monocalcium phosphate equal to 0.7% and the solid phase contains 750 kg of calcium sulfate dihydrate and 750 kg of calcium sulfate hemihydrate (the ratio of calcium sulfate dihydrate to calcium sulfate hemihydrate is 1: 1). The pulp flows to the recrystallization stage, where 97 kg of H 2 SO 4 are added. The recrystallization temperature is 82 ° C. As a result of recrystallization, 5320 kg of pulp containing 1400 kg of hemihydrate are obtained. The pulp is fed to the vacuum filtration stage with countercurrent washing of the precipitate, where 955 kg of phosphoric acid with a concentration of 40% P 2 O 5 are obtained. Filtration capacity 1200 kg / m 2 h of dry hemihydrate, To Izv. P 2 About 5 in a solution of 98.5% Km. phosphosemihydrate 99%
Example 2. 1000 kg of apatite concentrate composition: 39% P 2 O 5 and 51.5% CaO are fed to the decomposition stage, where 3601 kg of recycled phosphoric acid and 775 kg of sulfuric acid with a concentration of 93% are simultaneously introduced. Decomposition temperature 82 o C, decomposition time 1.5 hours. The result is 5126 kg of pulp containing liquid and solid phases. The liquid phase contains: CaO bound in monocalcium phosphate 1.2% and the solid phase contains 1135 kg of calcium sulfate dihydrate and 350 kg of hemihydrate (ratio of calcium sulfate dihydrate and hemihydrate 3: 1). The pulp flows to the recrystallization stage, where 194 kg of H 2 SO 4 are added. The recrystallization temperature is 84 ° C. As a result of recrystallization, 5320 kg of pulp containing 1400 kg of hemihydrate are obtained. The pulp is fed to the vacuum filtration stage with countercurrent washing of the precipitate and 1006 kg of phosphoric acid with a concentration of 38% P 2 O 5 are obtained. Filtration capacity 1300 kg / m 2 h of dry hemihydrate, To Izv. P 2 O 5 in a solution of 98.7% Km. phosphorus hemihydrate 99%
Example 3. 1000 kg of apatite concentrate composition: 39% P 2 O 5 and 51.5% CaO are fed to the decomposition stage, where 3601 kg of recycled phosphoric acid and 678 kg of sulfuric acid with a concentration of 93% are simultaneously introduced. Decomposition temperature 83 o C, decomposition time 1.3 hours. The result is 5029 kg of pulp containing liquid and solid phases. The liquid phase contains CaO bound in monocalcium phosphate 1.7%; the solid phase contains 1250 kg of calcium sulfate dihydrate and 250 kg of calcium sulfate hemihydrate (the ratio of calcium sulfate dihydrate to calcium sulfate hemihydrate is 5: 1). The pulp flows to the recrystallization stage, where 291 kg of H 2 SO 4 are added. The recrystallization temperature is 85 ° C. As a result of recrystallization, 5320 kg of pulp containing 1400 kg of calcium sulfate hemihydrate is obtained. The pulp is fed to the vacuum filtration stage with countercurrent washing of the precipitate and 1092 kg of phosphoric acid with a concentration of 35% P 2 O 5 are obtained. Filtration performance 1500 kg / m 2 h of dry hemihydrate, K Iz P 2 O 5 in a solution of 99.0% Kmph of hemihydrate 99%
The use of the proposed method will increase K.sub.y to almost 99%. Compared to the dihydrate process, productivity increases by a factor of 1.5, while the concentration of production phosphoric acid increases to 35-40% P 2 O 5 . Compared to the hemihydrate process, where K izv does not actually exceed 96 97%, it increases and alpha hemihydrate is obtained, which is a finished binder. The proposed technology is simple in hardware design, which will allow to transfer to it the existing workshops equipped with two reactor-extractors without additional reconstruction.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96101708A RU2094365C1 (en) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | Method of phosphoric acid production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96101708A RU2094365C1 (en) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | Method of phosphoric acid production |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2094365C1 true RU2094365C1 (en) | 1997-10-27 |
| RU96101708A RU96101708A (en) | 1998-05-27 |
Family
ID=20176293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96101708A RU2094365C1 (en) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | Method of phosphoric acid production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2094365C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002020400A1 (en) * | 2000-09-01 | 2002-03-14 | Shandong Lubei Enterprise Group Company | A method of preparing wet process phosphoric acid |
-
1996
- 1996-01-30 RU RU96101708A patent/RU2094365C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Rhosphrus and Pollasium. - 1973, N 66, р. 25 - 28. SU, патент, 1614756, кл. C 01 B 25/22, 1985. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002020400A1 (en) * | 2000-09-01 | 2002-03-14 | Shandong Lubei Enterprise Group Company | A method of preparing wet process phosphoric acid |
| US7172742B2 (en) | 2000-09-01 | 2007-02-06 | Shandong Lubei Enterprise Group Company | Method of preparing wet process phosphoric acid |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1067675A (en) | Process for the manufacture of a slurry containing highly concentrated phosphoric acid and calcium sulfate hemihydrate in a readily filterable form | |
| EP0012487B1 (en) | Process for the preparation of calcium sulphate anhydrite and calcium sulphate anhydrite obtained by this process | |
| US3632307A (en) | Process for the preparation of phosphoric acid and gypsum from phosphate rock | |
| AU2010326637B2 (en) | Method for producing phosphoric acid | |
| JPS61168510A (en) | Continuous manufacture of phosphoric acid and calcium sulfate | |
| CN105350066A (en) | Method for preparing calcium sulfate hemihydrate crystal whisker by ardealite | |
| CA1211919A (en) | Method for preparing phosphoric acid and calcium sulfate | |
| GB1205122A (en) | Process for the production of phosphoric acid | |
| AU574321B2 (en) | Phosphoanhydrite process | |
| RU2094365C1 (en) | Method of phosphoric acid production | |
| US2885263A (en) | Anhydrite process for phosphoric acid manufacture | |
| SU1223838A3 (en) | Method of producing phosphoric acid | |
| US3745208A (en) | Wet process manufacture of phosphoric acid and calcium sulphate | |
| EP0012488B1 (en) | Process for the preparation of calcium sulphate hemihydrate and calcium sulphate hemihydrate obtained by this process | |
| US3984525A (en) | Manufacture of phosphoric acid | |
| CA1045340A (en) | Process for the manufacture of stabilised, hardenable calcium sulphate by reacting crude phosphate with sulphuric acid | |
| US4994248A (en) | P2 O5 recovery and phosphoric acid purification | |
| US3726660A (en) | Nitrophosphate fertilizer production | |
| SU711019A1 (en) | Method of preparing complex nitrogen-phosphorus fertilizer | |
| SU1370074A1 (en) | Method of obtaining phosphoric acid | |
| CA1186867A (en) | Phosphoanhydrite process | |
| SU1399266A1 (en) | Method of producing phosphoric acid | |
| US4350671A (en) | Method of preparing phosphoric acid by a wet process | |
| SU1209601A1 (en) | Method of producing phosphoric acid | |
| US4141958A (en) | Process for producing phosphoric acid and dicalcium phosphate |