RU2783861C2 - Phosphoric acid production - Google Patents

Phosphoric acid production Download PDF

Info

Publication number
RU2783861C2
RU2783861C2 RU2020118880A RU2020118880A RU2783861C2 RU 2783861 C2 RU2783861 C2 RU 2783861C2 RU 2020118880 A RU2020118880 A RU 2020118880A RU 2020118880 A RU2020118880 A RU 2020118880A RU 2783861 C2 RU2783861 C2 RU 2783861C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acid
phosphoric acid
phosphate material
less
mpa
Prior art date
Application number
RU2020118880A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020118880A (en
Inventor
Дрисс ДХИБА
Бенуа МАНЬИ
Хамид МАЗУЗ
Селин МЕТИВЬЕ
Жак МОНЬУАН
Original Assignee
ОуСиПи СА
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR1760550A external-priority patent/FR3073218B1/en
Application filed by ОуСиПи СА filed Critical ОуСиПи СА
Publication of RU2020118880A publication Critical patent/RU2020118880A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2783861C2 publication Critical patent/RU2783861C2/en

Links

Abstract

FIELD: chemical industry.
SUBSTANCE: method for the production of phosphoric acid includes treatment of an aqueous suspension containing water and particles of at least one phosphate material with at least one strong acid at a temperature from 40 to 100°C. A size of particles of phosphate material is from 10 to 400 mcm. Particles are dispersed in the presence of at least one anionic polymer with mass molecular weight (MW) from 1000 to 90,000 g/mol, obtained by a reaction of polymerization of at least one acid selected from acrylic acid, methacrylic acid, and salts thereof. Mass amount of used anionic polymer is from 0.1 to 5% relatively to amount of phosphate material. A method for improvement of hydrodynamics of a reaction medium in the production of phosphoric acid is also proposed.
EFFECT: invention allows for reduction in suspension viscosity, phosphorus loss, increase in the yield of a reaction for the production of phosphoric acid.
25 cl, 7 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к способу промышленного получения фосфорной кислоты из водной суспензии, содержащей воду и частицы по меньшей мере одного фосфатного материала, диспергированного в присутствии по меньшей мере одной добавки полимера анионного типа. Фосфорную кислоту получают путем обработки этой суспензии по меньшей мере одной сильной кислотой. Полимер получают реакцией полимеризации по меньшей мере одной кислоты, выбранной из акриловой кислоты, метакриловой кислоты и их солей.The invention relates to a process for the industrial production of phosphoric acid from an aqueous suspension containing water and particles of at least one phosphate material dispersed in the presence of at least one anionic type polymer additive. Phosphoric acid is obtained by treating this suspension with at least one strong acid. The polymer is obtained by a polymerization reaction of at least one acid selected from acrylic acid, methacrylic acid and their salts.

Изобретение относится к применению этого анионного полимера, а также к способу улучшения реологии суспензии и гидродинамики реакционной среды, в которой происходят реакции для производства фосфорной кислоты.The invention relates to the use of this anionic polymer, as well as to a method for improving the rheology of the suspension and the hydrodynamics of the reaction medium in which the reactions for the production of phosphoric acid take place.

По существу, также особенно эффективным является способ получения водной суспензии, содержащей воду и частицы по меньшей мере одного фосфатного материала, диспергированные в присутствии по меньшей мере одной добавки полимера анионного типа.As such, it is also particularly effective to prepare an aqueous suspension containing water and particles of at least one phosphate material dispersed in the presence of at least one anionic type polymer additive.

Полученная таким образом фосфорная кислота является незаменимым продуктом для производства удобрений, особенно тройных удобрений NPK или двойных удобрений NP. Фосфорную кислоту также используют в производстве пищевых продуктов, в частности, для подкисления напитков, или для обработки металлических поверхностей или в области микроэлектроники.The phosphoric acid obtained in this way is an indispensable product for the production of fertilizers, especially NPK triple fertilizers or NP double fertilizers. Phosphoric acid is also used in the food industry, in particular for the acidification of beverages, or for the treatment of metal surfaces or in the field of microelectronics.

Важными источниками сырья для производства фосфорной кислоты являются фосфатные породы. Фосфорную кислоту (Н3РО4) можно получить главным образом двумя способами: влажным процессом или термическим процессом. Влажный процесс используется наиболее широко, и фосфорную кислоту, полученную по этому способу, можно использовать для производства фосфатных удобрений (диаммонийфосфата или DAP, моноаммонийфосфата или MAP или тройного суперфосфата или TSP). Кислота, полученная термическим процессом, имеет более высокую чистоту и, как правило, используется для фармацевтических или пищевых продуктов.Phosphate rocks are important sources of raw materials for the production of phosphoric acid. Phosphoric acid (H 3 PO 4 ) can be obtained mainly in two ways: a wet process or a thermal process. The wet process is the most widely used, and the phosphoric acid produced by this process can be used to produce phosphate fertilizers (diammonium phosphate or DAP, monoammonium phosphate or MAP or triple superphosphate or TSP). The acid produced by the thermal process is of higher purity and is generally used for pharmaceutical or food products.

На установке получения влажным процессом фосфорную кислоту получают, в частности, путем воздействия сильной кислотой на фосфатную руду. Наиболее часто используемой сильной кислотой является серная кислота, и в таком случае образуется нерастворимый сульфат кальция, который отделяют фильтрацией для извлечения гипса. Рабочие условия выбирают для осаждения сульфата кальция или в его дигидратной форме, получая Р2О5 обычно в концентрации 26-32% при 70-80°С; или в полугидратной форме с Р2О5 обычно в концентрации 40-52% при 90-110°С. Затем можно использовать выпаривание для дополнительного концентрирования фосфорной кислоты и таким образом оптимизировать качество кислоты.In a wet process plant, phosphoric acid is produced, in particular, by exposing phosphate ore to a strong acid. The most commonly used strong acid is sulfuric acid, in which case insoluble calcium sulfate is formed, which is separated by filtration to recover the gypsum. Operating conditions are chosen to precipitate calcium sulfate or in its dihydrate form, obtaining P 2 O 5 usually at a concentration of 26-32% at 70-80°C; or in hemihydrate form with P 2 O 5 usually at a concentration of 40-52% at 90-110°C. Evaporation can then be used to further concentrate the phosphoric acid and thus optimize the quality of the acid.

Обычно после извлечения фосфатную породу обрабатывают для получения или в сухой форме, или во влажной форме, в которой ее смешивают с водой, например, с образованием фосфатной пульпы.Typically, after extraction, the phosphate rock is processed to either be in a dry form or in a wet form in which it is mixed with water, for example, to form a phosphate slurry.

В последнем случае высокая концентрация фосфатной породы делает возможным уменьшение количества воды, используемой при обработке данного количества фосфатной породы. Кроме более хорошей эксплуатации ресурсов, уменьшение количества воды представляет особый интерес во время различных стадий получения фосфорной кислоты. In the latter case, the high concentration of phosphate rock makes it possible to reduce the amount of water used in processing a given amount of phosphate rock. In addition to better exploitation of resources, water reduction is of particular interest during the various steps in the production of phosphoric acid.

Также важно иметь возможность придать улучшенные свойства частицам фосфатной породы, в частности, свойства, улучшающие эффективность реакции получения фосфорной кислоты, например, за счет улучшения гидродинамики реакции получения фосфорной кислоты. Таким образом, важно иметь улучшенные способы производства фосфорной кислоты, в частности, для увеличения общей эффективности реакции для получения фосфорной кислоты из фосфатной породы.It is also important to be able to impart improved properties to the phosphate rock particles, in particular properties that improve the efficiency of the phosphoric acid production reaction, for example by improving the hydrodynamics of the phosphoric acid production reaction. Thus, it is important to have improved methods for producing phosphoric acid, in particular to increase the overall efficiency of the reaction to produce phosphoric acid from phosphate rock.

Известный уровень техники представляет различные разработки процесса производства фосфорной кислоты. Например, в WO 2017 040795 раскрывается способ для повышения скорости фильтрации или улучшения очистки фосфорной кислоты, полученной влажным способом. В этом способе используется реагент, содержащий микрочастицы анионного полимера, имеющего молекулярную массу больше 60 миллионов дальтон.The prior art represents various developments of the process for the production of phosphoric acid. For example, WO 2017 040795 discloses a method for increasing the filtration rate or improving the purification of wet phosphoric acid. This method uses a reagent containing microparticles of an anionic polymer having a molecular weight greater than 60 million daltons.

В документе US 5120519 раскрываются противонакипные агенты, используемые при разложении фосфатной породы для производства фосфорной кислоты. Эти агенты являются сополимерами акриламида и акриловой кислоты, которые имеют молекулярную массу по меньшей мере 1000000 г/моль.US 5,120,519 discloses antiscale agents used in the decomposition of phosphate rock to produce phosphoric acid. These agents are copolymers of acrylamide and acrylic acid which have a molecular weight of at least 1,000,000 g/mol.

Документ WO 2010 080806 относится к регулированию седиментации водной синтетической смеси, содержащей фосфат, фосфонат, анионный полимер и смесь анионный полимер - катионный полимер. Используемые флокулянты имеют молекулярную массу, варьирующую от 250000 до 30000000 г/моль.Document WO 2010 080806 relates to the control of sedimentation of an aqueous synthetic mixture containing a phosphate, a phosphonate, an anionic polymer and an anionic polymer-cationic polymer mixture. The flocculants used have a molecular weight ranging from 250,000 to 30,000,000 g/mol.

Документ ЕР 0274177 относится к производству высококонцентрированной фосфорной кислоты путем разложения фосфатов кислотой, состоящей главным образом из серной кислоты и фосфорной кислоты. В раскрытом способе используют полиакриламидные флокулянты, которые имеют очень высокую молекулярную массу.Document EP 0274177 relates to the production of highly concentrated phosphoric acid by the decomposition of phosphates with an acid consisting mainly of sulfuric acid and phosphoric acid. The disclosed method uses polyacrylamide flocculants which have a very high molecular weight.

В документе US 5185135 раскрывается суспензия из влажного процесса производства фосфорной кислоты. Эта суспензия обезвоживается фильтрацией с использованием полимерной способствующей фильтрации добавки с молекулярной массой от 200000 до 40000000 г/моль.US 5,185,135 discloses a slurry from a wet process for the manufacture of phosphoric acid. This suspension is dehydrated by filtration using a polymeric filtration aid with a molecular weight of 200,000 to 40,000,000 g/mol.

Кроме того, документ WO 2015105464 предоставляет модификацию как устройства для реакции для оптимизации скорости солюбилизации фосфатной породы в более высоких величинах, так и обеспечения лучшей кристаллизации образовавшегося гипса, а также способ фильтрации для улучшения фильтруемости суспензии с фосфорной кислотой. Документ CN 106395879 предназначается для улучшения размера кристаллов гипса при производстве фосфорной кислоты влажным процессом путем использования композитной добавки, образованной из сульфоновой кислоты в качестве регулятора, слабой органической кислоты, аммониевой соли в качестве буферного агента и хорошо растворимого в воде полимерного дисперсанта. Подобным образом, документ US 4501724 относится к способу с влажным процессом производства концентрированной фосфорной кислоты, основанному на использовании смеси газообразного триоксида серы и серной кислоты вместо концентрированной серной кислоты. Это приводит к большей теплоте реакции, что позволяет использовать очень разбавленную серную кислоту или фосфат после мокрого помола без воздействия на титр произведенной фосфорной кислоты.In addition, WO 2015105464 provides a modification to both the reaction device to optimize the solubilization rate of the phosphate rock at higher rates and to provide better crystallization of the resulting gypsum, as well as a filtration method to improve the filterability of the phosphoric acid slurry. CN 106395879 is for improving the size of gypsum crystals in wet process production of phosphoric acid by using a composite additive formed from sulfonic acid as a regulator, a weak organic acid, an ammonium salt as a buffering agent, and a highly water-soluble polymeric dispersant. Similarly, US 4,501,724 relates to a wet process for the production of concentrated phosphoric acid based on the use of a mixture of gaseous sulfur trioxide and sulfuric acid instead of concentrated sulfuric acid. This results in a higher heat of reaction, which allows the use of very dilute sulfuric acid or phosphate after wet grinding without affecting the titer of phosphoric acid produced.

Когда фосфорную кислоту получают из фосфатной породы, также важно контролировать общий водный баланс. Вода необходима как носитель для обработки фосфатной породы сильной кислотой, но тем не менее ее количество должно ограничиваться, в частности, для того, чтобы избежать снижения титра раствора произведенной кислоты.When phosphoric acid is obtained from phosphate rock, it is also important to control the overall water balance. Water is necessary as a carrier for the treatment of the phosphate rock with a strong acid, but nevertheless its amount must be limited, in particular in order to avoid a decrease in the titer of the produced acid solution.

Подобным образом, когда фосфорную кислоту получают из фосфатной породы, важна возможность улучшения гидродинамики, когда фосфатную породу обрабатывают сильной кислотой, для того, чтобы уменьшить потери фосфора в непрореагировавшей или сокристаллизованной (синкристаллизованной) форме в кристаллах образовавшегося гипса.Similarly, when phosphoric acid is produced from phosphate rock, it is important to be able to improve hydrodynamics when the phosphate rock is treated with a strong acid in order to reduce the loss of phosphorus in unreacted or co-crystallized (syncrystallized) form in the resulting gypsum crystals.

Способ получения фосфорной кислоты согласно изобретению предоставляет решение всех или части таких проблем, в частности, за счет существенного улучшения условий производства фосфорной кислоты.The method for producing phosphoric acid according to the invention provides a solution to all or part of these problems, in particular by significantly improving the conditions for the production of phosphoric acid.

Таким образом, изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты, включающему обработку, осуществляемую при температуре в диапазоне от 40 до 100°С посредством по меньшей мере одной сильной кислоты, водной суспензии (А), содержащей воду и частицы по меньшей мере одного фосфатного материала, имеющие размер в диапазоне от 10 до 400 мкм, и диспергированные в присутствии по меньшей мере одного анионного полимера с массовой молекулярной массой (MW) от 1000 до 90000 г/моль, полученного реакцией полимеризации по меньшей мере одной кислоты, выбранной из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, и их солей.Thus, the invention relates to a process for the production of phosphoric acid, comprising treatment carried out at a temperature in the range from 40 to 100°C with at least one strong acid, an aqueous suspension (A) containing water and particles of at least one phosphate material, having a size in the range from 10 to 400 microns, and dispersed in the presence of at least one anionic polymer with a mass molecular weight (M W ) from 1000 to 90000 g/mol, obtained by a polymerization reaction of at least one acid selected from acrylic acid, methacrylic acid, and their salts.

Использование такого анионного полимера для способа получения фосфорной кислоты согласно изобретению делает возможным получение хорошего компромисса различных характеристик этого способа получения, в частности, химического выхода реакции, фильтруемости и титра фосфорной кислоты.The use of such an anionic polymer for the production process of phosphoric acid according to the invention makes it possible to obtain a good compromise between the various characteristics of this production process, in particular chemical yield, filterability and titer of phosphoric acid.

В особенно предпочтительном варианте способ получения согласно изобретению делает возможным регулирование вязкости водной суспензии (А).In a particularly preferred embodiment, the production process according to the invention makes it possible to control the viscosity of the aqueous suspension (A).

Для способа получения по изобретению предпочтительно вязкость по Брукфилду водной суспензии (А), измеренная через 90 с после получения суспензии, при 25°C, при 100 об/мин и концентрации фосфатного материала больше 45 мас. %, составляет меньше 1500 мПа⋅с или меньше 1200 мПа⋅с, предпочтительнее меньше 1000 мПа⋅с, еще предпочтительнее меньше 500 мПа⋅с или даже меньше 350 мПа⋅с или меньше 200 мПа⋅с.For the preparation method according to the invention, the Brookfield viscosity of the aqueous slurry (A) is preferred, measured 90 seconds after the preparation of the slurry, at 25° C., at 100 rpm and a concentration of phosphate material greater than 45 wt. % is less than 1500 mPa⋅s or less than 1200 mPa⋅s, more preferably less than 1000 mPa⋅s, even more preferably less than 500 mPa⋅s or even less than 350 mPa⋅s or less than 200 mPa⋅s.

Предпочтительнее вязкость по Брукфилду водной суспензии (А), измеренная через 90 с после получения суспензии, при 25°C, при 100 об/мин и концентрации фосфатного материала больше 60 мас. %, составляет меньше 1500 мПа⋅с или меньше 1200 мПа⋅с, предпочтительнее меньше 1000 мПа⋅с, еще предпочтительнее меньше 500 мПа⋅с или даже меньше 350 мПа⋅с или меньше 200 мПа⋅с.More preferably, the Brookfield viscosity of the aqueous slurry (A), measured 90 seconds after the slurry was obtained, at 25° C., at 100 rpm and a concentration of phosphate material greater than 60 wt. % is less than 1500 mPa⋅s or less than 1200 mPa⋅s, more preferably less than 1000 mPa⋅s, even more preferably less than 500 mPa⋅s or even less than 350 mPa⋅s or less than 200 mPa⋅s.

При осуществлении способа согласно изобретению частицы фосфатного материала обрабатывают в водной суспензии (А), содержащей воду и частицы фосфатного материала, диспергированные в присутствии анионного полимера.In carrying out the method according to the invention, the phosphate material particles are treated in an aqueous suspension (A) containing water and phosphate material particles dispersed in the presence of an anionic polymer.

Согласно изобретению, фосфатный материал обрабатывают в форме частиц, имеющих размер меньшей 400 мкм. Предпочтительнее размер этих частиц составляет меньше 200 мкм или меньше 150 мкм. Кроме того, размер этих частиц превышает 10 мкм, предпочтительно больше 30 мкм.According to the invention, the phosphate material is treated in the form of particles having a size of less than 400 µm. More preferably, these particles are less than 200 microns or less than 150 microns. In addition, the size of these particles is greater than 10 μm, preferably greater than 30 μm.

Таким образом, для способа получения согласно изобретению размер частиц фосфатного материала может находиться в диапазоне от 10 до 400 мкм или от 10 до 200 мкм или от 10 до 150 мкм. Предпочтительно этот размер может находиться в диапазоне также от 30 до 400 мкм или от 30 до 200 мкм или от 30 до 150 мкм.Thus, for the production method according to the invention, the particle size of the phosphate material can be in the range of 10 to 400 µm, or 10 to 200 µm, or 10 to 150 µm. Preferably, this size may also be in the range of 30 to 400 µm or 30 to 200 µm or 30 to 150 µm.

Для способа получения согласно изобретению частицы фосфатного материала можно перерабатывать в высушенной форме. Для способа получения согласно изобретению частицы фосфатного материала также можно перерабатывать в форме водной суспензии (В).For the production process according to the invention, the phosphate material particles can be processed in dried form. For the production process according to the invention, the phosphate material particles can also be processed in the form of an aqueous suspension (B).

Предпочтительно водная суспензия (В) имеет концентрацию фосфатного материала свыше 45 мас. %. Предпочтительнее водная суспензия (В) имеет концентрацию фосфатного материала свыше 50%, еще предпочтительнее свыше 55%, даже еще предпочтительнее свыше 60% или 65% или даже свыше 70% или 75%. Наиболее предпочтительно водная суспензия (В) также содержит по меньшей мере один анионный полимер согласно изобретению.Preferably, the aqueous suspension (B) has a concentration of phosphate material in excess of 45 wt. %. More preferably, the aqueous slurry (B) has a phosphate material concentration of over 50%, even more preferably over 55%, even more preferably over 60% or 65%, or even over 70% or 75%. Most preferably, the aqueous suspension (B) also contains at least one anionic polymer according to the invention.

Также предпочтительнее вязкость по Брукфилду водной суспензии (В), измеренная через 90 с после получения суспензии, при 25°C, при 100 об/мин и концентрации фосфатного материала больше 45 мас. %, предпочтительнее больше 60 мас. % фосфатного материала, составляет меньше 1500 мПа⋅с или меньше 1200 мПа⋅с, предпочтительно меньше 1000 мПа⋅с, еще предпочтительнее меньше 500 мПа⋅с или даже меньше 350 мПа⋅с или меньше 200 мПа⋅с.Also preferred is the Brookfield viscosity of the aqueous suspension (B), measured 90 seconds after the preparation of the suspension, at 25°C, at 100 rpm and a concentration of phosphate material greater than 45 wt. %, preferably more than 60 wt. % of phosphate material is less than 1500 mPa.s or less than 1200 mPa.s, preferably less than 1000 mPa.s, even more preferably less than 500 mPa.s or even less than 350 mPa.s or less than 200 mPa.s.

Особенно предпочтительно вязкость по Брукфилду водной суспензии (В), измеренная через 90 с после получения суспензии, при 25°C, при 100 об/мин и концентрации фосфатного материала больше 60 мас. %, составляет меньше 1500 мПа⋅с или меньше 1200 мПа⋅с, предпочтительно меньше 1000 мПа⋅с, еще предпочтительнее меньше 500 мПа⋅с или даже меньше 350 мПа⋅с или меньше 200 мПа⋅с.Particularly preferred is the Brookfield viscosity of the aqueous suspension (B), measured 90 seconds after the preparation of the suspension, at 25° C., at 100 rpm and a concentration of phosphate material greater than 60 wt. % is less than 1500 mPa.s or less than 1200 mPa.s, preferably less than 1000 mPa.s, even more preferably less than 500 mPa.s or even less than 350 mPa.s or less than 200 mPa.s.

Предпочтительно для способа получения согласно изобретению диспергирование в воде частиц фосфатного материала выполняют при перемешивании посредством подходящего устройства. Предпочтительнее его выполняют при механическом перемешивании. Получение водной суспензии (А) или водной суспензии (В) согласно изобретению можно осуществлять при различных температурах. Предпочтительно его выполняют при температуре от 10 до 60°С, предпочтительнее от 20 до 50°С или от 25 до 50°С.Preferably, for the production process according to the invention, the dispersion in water of the phosphate material particles is carried out with agitation by means of a suitable device. Preferably, it is carried out with mechanical agitation. The preparation of an aqueous suspension (A) or an aqueous suspension (B) according to the invention can be carried out at various temperatures. Preferably it is performed at a temperature of 10 to 60°C, more preferably 20 to 50°C or 25 to 50°C.

Таким образом, использование полимера согласно изобретению во время реакции для получения фосфорной кислоты делает возможным регулирование свойств реакционной среды и делает возможным, в частности, регулирование вязкости реакционной среды. Полимер, используемый согласно изобретению, не является флокулянтом.Thus, the use of the polymer according to the invention during the reaction for the production of phosphoric acid makes it possible to control the properties of the reaction medium and makes it possible, in particular, to control the viscosity of the reaction medium. The polymer used according to the invention is not a flocculant.

Для постоянной концентрации частиц фосфатного материала и для постоянных условий перемешивания реакционная среда имеет, в частности, пониженную вязкость в присутствии полимера согласно изобретению по сравнению с реакционной средой, не содержащей полимер. Также лучше регулируется гидродинамика реакционной среды; она улучшается.For a constant concentration of phosphate material particles and for constant stirring conditions, the reaction medium has, in particular, a reduced viscosity in the presence of the polymer according to the invention compared to a reaction medium containing no polymer. The hydrodynamics of the reaction medium is also better controlled; she is improving.

В особенно предпочтительном воплощении способ получения согласно изобретению, таким образом, делает возможным регулирование гидродинамики реакционной среды для получения фосфорной кислоты. Таким образом и предпочтительно для способа получения согласно изобретению, гидродинамика реакционной среды для получения фосфорной кислоты улучшается используемым анионным полимером. Использование анионного полимера снижает вязкость суспензии, получающейся от реакции получения, причем таким образом улучшается гидродинамика реакции получения фосфорной кислоты за счет возможности возрастания числа Рейнольдса согласно формулеIn a particularly preferred embodiment, the production process according to the invention thus makes it possible to control the hydrodynamics of the reaction medium for the production of phosphoric acid. Thus, and preferably for the production process according to the invention, the hydrodynamics of the reaction medium for the production of phosphoric acid is improved by the anionic polymer used. The use of an anionic polymer reduces the viscosity of the suspension resulting from the production reaction, and thus improves the hydrodynamics of the reaction for the production of phosphoric acid due to the possibility of increasing the Reynolds number according to the formula

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

гдеwhere

- Re представляет собой число Рейнольдса,- R e is the Reynolds number,

- ρ представляет собой плотность текучей среды [кг/м3],- ρ is the density of the fluid [kg/m 3 ],

- Vmoy is Vmoy представляет собой характеристическую скорость текучей среды [м/с],- V moy is V moy is the characteristic velocity of the fluid [m/s],

- D представляет собой характеристический размер [м],- D is the characteristic dimension [m],

- η представляет собой динамическую вязкость текучей среды [Па·с].- η is the dynamic viscosity of the fluid [Pa·s].

Предпочтительно способ согласно изобретению проводят в условиях турбулентности или сильной турбулентности. Предпочтительно число Рейнольдса во время осуществления способа по изобретению выше или равно 2100, предпочтительно выше или равно 3000 или даже превышает эти значения. Предпочтительно способ согласно изобретению делает возможным возрастание числа Рейнольдса по сравнению со средой, не содержащей полимер согласно изобретению. Предпочтительно такое возрастание числа Рейнольдса превышает 10% или превышает 20%.Preferably, the process according to the invention is carried out under conditions of turbulence or strong turbulence. Preferably the Reynolds number during the process of the invention is greater than or equal to 2100, preferably greater than or equal to 3000 or even greater than these values. Preferably, the method according to the invention makes it possible to increase the Reynolds number compared to a medium not containing the polymer according to the invention. Preferably, such an increase in Reynolds number is greater than 10% or greater than 20%.

Также преимущественно, по сравнению со способами получения фосфорной кислоты известного уровня техники, способ получения согласно изобретению делает возможным поддержание или возрастание химического выхода реакции. Таким образом, в предпочтительном воплощении способ получения фосфорной кислоты согласно изобретению делает возможным достижение химического выхода реакции получения фосфорной кислоты больше 90 мас. % в пересчете на эквивалент фосфора в исходном фосфатном материале. Предпочтительнее, согласно изобретению, химический выход реакции получения фосфорной кислоты больше 92 мас. %, предпочтительнее больше 94 мас. % или даже 95 мас. % или даже больше 96 мас. % или 98 мас. % в пересчете на эквивалент фосфора в исходном фосфатном материале.Also advantageously, compared to prior art processes for the production of phosphoric acid, the production method according to the invention makes it possible to maintain or increase the chemical yield of the reaction. Thus, in a preferred embodiment, the method for producing phosphoric acid according to the invention makes it possible to achieve a chemical yield of the reaction for producing phosphoric acid greater than 90 wt. % in terms of the equivalent of phosphorus in the original phosphate material. More preferably, according to the invention, the chemical yield of the reaction for obtaining phosphoric acid is greater than 92 wt. %, preferably more than 94 wt. % or even 95 wt. % or even more than 96 wt. % or 98 wt. % in terms of the equivalent of phosphorus in the original phosphate material.

Также в особенно выгодном воплощении, по сравнению со способами получения фосфорной кислоты известного уровня техники, способ получения согласно изобретению делает возможным уменьшение количества остаточных сульфат-ионов в водном растворе полученной фосфорной кислоты. Предпочтительно водный раствор фосфорной кислоты содержит остаточные сульфат-ионы в массовой концентрации, варьирующей от 20 до 35 г/л. Предпочтительнее водный раствор фосфорной кислоты содержит остаточные сульфат-ионы в массовой концентрации 22-26 г/л.Also in a particularly advantageous embodiment, compared to prior art phosphoric acid production methods, the production method according to the invention makes it possible to reduce the amount of residual sulfate ions in the aqueous solution of the produced phosphoric acid. Preferably, the aqueous solution of phosphoric acid contains residual sulfate ions in a mass concentration varying from 20 to 35 g/l. More preferably, the aqueous solution of phosphoric acid contains residual sulfate ions in a mass concentration of 22-26 g/l.

Также выгодно, по сравнению со способами получения фосфорной кислоты известного уровня техники, способ получения согласно изобретению делает возможным получение водного раствора фосфорной кислоты с особенно преимущественным титром фосфорной кислоты. Предпочтительно полученная фосфорная кислота имеет титр Р2О5 больше 25%, предпочтительнее больше 28% или 30%.Also advantageously, compared to prior art processes for the production of phosphoric acid, the production method according to the invention makes it possible to obtain an aqueous phosphoric acid solution with a particularly advantageous titer of phosphoric acid. Preferably the resulting phosphoric acid has a P 2 O 5 titer greater than 25%, more preferably greater than 28% or 30%.

Также преимущественно, по сравнении со способами получения фосфорной кислоты известного уровня техники, способ получения согласно изобретению делает возможным получение водного раствора фосфорной кислоты особенно выгодной массовой концентрации фосфорной кислоты. Предпочтительно полученный водный раствор фосфорной кислоты имеет массовую концентрацию полученной фосфорной кислоты от 20 до 45%, предпочтительнее от 25 до 40%, даже предпочтительнее от 30 до 35%.Also advantageously, compared to prior art processes for the production of phosphoric acid, the production process according to the invention makes it possible to obtain an aqueous solution of phosphoric acid with a particularly advantageous mass concentration of phosphoric acid. Preferably, the resulting aqueous phosphoric acid solution has a mass concentration of the resulting phosphoric acid of 20 to 45%, more preferably 25 to 40%, even more preferably 30 to 35%.

Способ получения фосфорной кислоты согласно изобретению включает обработку водной суспензии (А), содержащей воду и частицы по меньшей мере одного фосфатного материала, по меньшей мере одной сильной кислотой.The process for producing phosphoric acid according to the invention includes treating an aqueous suspension (A) containing water and particles of at least one phosphate material with at least one strong acid.

Предпочтительно, согласно изобретению, водная суспензия (А) может быть приготовлена заблаговременно. Таким образом, способ получения фосфорной кислоты согласно изобретению может включатьPreferably, according to the invention, the aqueous suspension (A) can be prepared in advance. Thus, the method for producing phosphoric acid according to the invention may include

(а) приготовление, необязательно с использованием перемешивания, смеси воды, частиц фосфатного материала и по меньшей мере одного анионного полимера, полученного реакцией полимеризации по меньшей мере одной кислоты, выбранной из акриловой кислоты, метакриловой кислоты и их солей, с образованием водной суспензии (А);(a) preparing, optionally using agitation, a mixture of water, phosphate material particles, and at least one anionic polymer obtained by a polymerization reaction of at least one acid selected from acrylic acid, methacrylic acid, and salts thereof, to form an aqueous suspension (A );

(b) обработку водной суспензии (А) по меньшей мере одной сильной кислотой с образованием водного раствора фосфорной кислоты.(b) treating the aqueous suspension (A) with at least one strong acid to form an aqueous solution of phosphoric acid.

При выполнении способа получения фосфорной кислоты согласно изобретению частицы фосфатного материала во время обработки водной суспензии (А) сильной кислотой подвергаются воздействию кислоты. Во время этого воздействия кислоты образуются частицы фосфогипса.In carrying out the method for producing phosphoric acid according to the invention, the particles of the phosphate material are exposed to the acid during the treatment of the aqueous suspension (A) with a strong acid. During this exposure to acid, phosphogypsum particles are formed.

Фосфогипс представляет собой гипс, имеющий источником фосфат. Он представляет собой сульфат кальция. Могут присутствовать различные формы сульфата кальция, включая гидратированный сульфат кальция, дигидрат сульфата кальция или безводный сульфат кальция.Phosphogypsum is a gypsum that has a phosphate source. It is calcium sulfate. Various forms of calcium sulfate may be present, including hydrated calcium sulfate, calcium sulfate dihydrate, or anhydrous calcium sulfate.

Предпочтительно, согласно изобретению, сильная кислота, используемая при обработке водной суспензии (А), является неорганической сильной кислотой. Предпочтительнее, согласно изобретению, сильная кислота имеет pKa меньше 4 или меньше 3 или даже меньше 2,5. Еще предпочтительнее сильная кислота выбрана из серной кислоты, фосфорной кислоты, азотной кислоты, хлороводородной кислоты и их смесей. Еще предпочтительнее сильная кислота представляет собой серную кислоту, фосфорную кислоту или их смеси.Preferably, according to the invention, the strong acid used in the treatment of the aqueous suspension (A) is an inorganic strong acid. More preferably, according to the invention, the strong acid has a pKa of less than 4 or less than 3 or even less than 2.5. Even more preferably, the strong acid is selected from sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, and mixtures thereof. Even more preferably, the strong acid is sulfuric acid, phosphoric acid, or mixtures thereof.

Кристаллы фосфогипса, образовавшиеся во время способа получения согласно изобретению, могут быть различными по форме или размеру.The phosphogypsum crystals formed during the production process according to the invention may vary in shape or size.

Преимущественно способ получения согласно изобретению делает возможным получение определенных частиц фосфогипса во время обработки серной кислотой. В особенно предпочтительном воплощении способ получения согласно изобретению делает возможным получение кристаллических форм определенных частиц фосфогипса, которые можно весьма эффективно отделить, в частности, фильтрацией. И, что очень выгодно, эти частицы фосфогипса имеют ацикулярные (А), табулярные (В) и компактные кристаллические формы или формы поликристаллических агрегатов (С). Кроме таких конкретных морфологий эти различные кристаллические формы можно охарактеризовать по их размерам, как правило, согласно размерам, показанным в таблице 1.Advantageously, the production process according to the invention makes it possible to obtain certain particles of phosphogypsum during treatment with sulfuric acid. In a particularly preferred embodiment, the preparation process according to the invention makes it possible to obtain crystalline forms of certain phosphogypsum particles which can be separated very effectively, in particular by filtration. And, very advantageously, these phosphogypsum particles have acicular (A), tabular (B), and compact crystalline or polycrystalline aggregate forms (C). In addition to such specific morphologies, these various crystalline forms can be characterized by their sizes, typically according to the sizes shown in Table 1.

Figure 00000002
Figure 00000002

Предпочтительно способ получения согласно изобретению делает возможным получение кристаллов гипса с улучшенной фильтруемостью. Преимущественно такие кристаллы гипса имеют компактную морфологию. В частности, три размера этих кристаллов - длина, ширина и толщина - являются относительно схожими. Предпочтительно из-за этих относительно близких размеров кристаллы гипса, получаемые при осуществлении способа получения согласно изобретению, имеют общую морфологию, близкую к сферической форме или форме, которая может вписаться в сферический или квазисферический объем. Таким образом, способ получения согласно изобретению делает возможным получение кристаллов гипса, сферичность которых (соотношение между радиусом вписанной окружности частицы и радиусом описанной окружности частицы), которая является мерой отклонения формы частиц относительно сферической частицы, близка к 1.Preferably, the production method according to the invention makes it possible to obtain gypsum crystals with improved filterability. Advantageously, such gypsum crystals have a compact morphology. In particular, the three dimensions of these crystals - length, width and thickness - are relatively similar. Preferably, because of these relatively close sizes, the gypsum crystals obtained by carrying out the preparation process according to the invention have an overall morphology that is close to a spherical shape or a shape that can fit into a spherical or quasi-spherical volume. Thus, the production method according to the invention makes it possible to obtain gypsum crystals whose sphericity (the ratio between the radius of the particle's inscribed circle and the radius of the particle's circumscribed circle), which is a measure of the deviation of the shape of the particles relative to the spherical particle, is close to 1.

Поэтому способ получения согласно изобретению обеспечивает возможность эффективной фильтрации частиц фосфогипса. Таким образом, общий химический выход получения фосфорной кислоты является особенно выгодным. Согласно изобретению, вычисление общего химического выхода при получении фосфорной кислоты, выраженного в пересчете на Р2О5, выполняют путем сравнения титра потерь Р2О5 в фосфогипсе во время получения раствора сильной кислоты, произведенного с титром Р2О5 исходного материала фосфатной породы. Титрование потерь выполняют для растворов для промывки гипса, из которых извлекают включенный Р2О5, и для кристаллов гипса, в которых Р2О5 присутствует в непрореагировавшей или синкристаллизованной форме. Затем оценивают общий выход согласно уравнениюTherefore, the preparation method according to the invention enables efficient filtration of the phosphogypsum particles. Thus, the overall chemical yield of phosphoric acid production is particularly advantageous. According to the invention, the calculation of the total chemical yield in the production of phosphoric acid, expressed as P 2 O 5 , is performed by comparing the loss titer of P 2 O 5 in phosphogypsum during the preparation of a strong acid solution produced with the titer of P 2 O 5 of the starting material of the phosphate rock . Loss titration is performed for gypsum washes from which incorporated P 2 O 5 is recovered and for gypsum crystals in which P 2 O 5 is present in unreacted or syncrystallized form. The overall yield is then estimated according to the equation

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

гдеwhere

- Yld представляет собой химический выход (%),- Yld is the chemical yield (%),

- Pt представляет собой общие потери P2O5 в гипсе,- Pt is the total loss P2O5 in plaster

- CaOpp представляет собой титр CaO в фосфате,- CaOpp is the titer of CaO in phosphate,

- CaOgy представляет собой титр CaO в гипсе,- CaOgy is the titer of CaO in gypsum,

- P2O5pp представляет собой титр P2O5 в фосфате.- P2O5pp represents the titer P2O5 in phosphate.

Преимущественно осуществление способа получения согласно изобретению улучшает химический выход при получении фосфорной кислоты. Улучшение может, в частности, получаться от ограничения потерь непрореагировавшего Р2О5 во время получения фосфорной кислоты, снижения потерь синкристаллизованного Р2О5 в гипсе или лучшего отделения гипса, делающего возможным уменьшение потерь Р2О5, оставшегося проникшим в твердый остаток от фильтрации.Advantageously, carrying out the production process according to the invention improves the chemical yield in the production of phosphoric acid. The improvement can in particular be obtained from limiting the loss of unreacted P 2 O 5 during the production of phosphoric acid, reducing the loss of syncrystallized P 2 O 5 in gypsum, or better separating the gypsum, making it possible to reduce the loss of P 2 O 5 remaining infiltrated into the solid residue from filtration.

Предпочтительно согласно изобретению отделенные кристаллы фосфогипса являются удлиненными по форме и имеют размер примерно 250 мкм или размер 220-350 мкм (Q1). Также предпочтительно согласно изобретению отделенные кристаллы фосфогипса являются полуудлиненными по форме размером примерно 150 мкм или размером 125-160 мкм (Q2). Также предпочтительно согласно изобретению отделенные кристаллы фосфогипса являются компактными или звездообразными размером примерно 50 мкм или размером примерно 40-85 мкм (Q3).Preferably according to the invention, the separated phosphogypsum crystals are elongated in shape and have a size of about 250 µm, or a size of 220-350 µm (Q1). Also preferably, according to the invention, the separated phosphogypsum crystals are semi-elongated in shape with a size of about 150 µm or a size of 125-160 µm (Q2). Also preferably according to the invention, the separated phosphogypsum crystals are compact or star-shaped with a size of about 50 µm or a size of about 40-85 µm (Q3).

Предпочтительно способ получения согласно изобретению включает отделение (с) водного раствора фосфорной кислоты от кристаллов фосфогипса, образовавшихся во время обработки (b). Предпочтительнее эти кристаллы фосфогипса отделяют фильтрацией.Preferably, the preparation process according to the invention comprises separating (c) an aqueous solution of phosphoric acid from the phosphogypsum crystals formed during the treatment (b). More preferably, these phosphogypsum crystals are separated by filtration.

Предпочтительно способ получения согласно изобретению улучшает отделение кристаллов гипса от фосфорной кислоты фильтрацией. Предпочтительнее коэффициент фильтрации или фильтруемость улучшается более, чем на 0,5 тP2O52/день или 1 тP2O52/день или даже 2 тP2O52/день, по сравнению со способом отделения, в котором не используется полимер.Preferably, the preparation process according to the invention improves the separation of gypsum crystals from phosphoric acid by filtration. More preferably, the filtration coefficient or filterability is improved by more than 0.5 tP 2 O 5 /m 2 /day or 1 tP 2 O 5 /m 2 /day or even 2 tP 2 O 5 /m 2 /day compared to the method compartment that does not use polymer.

Неотъемлемой характеристикой водной суспензии (А), используемой согласно изобретению, является то, что она содержит по меньшей мере один анионный полимер в комбинации с водой и частицами по меньшей мере одного фосфатного материала. Анионный полимер согласно изобретению получен реакцией полимеризации по меньшей мере одной кислоты, выбранной из акриловой кислоты, метакриловой кислоты и их солей.An essential characteristic of the aqueous suspension (A) used according to the invention is that it contains at least one anionic polymer in combination with water and particles of at least one phosphate material. The anionic polymer according to the invention is obtained by a polymerization reaction of at least one acid selected from acrylic acid, methacrylic acid and their salts.

Во время получения анионного полимера, используемого согласно изобретению, в реакции полимеризации используют по меньшей мере один анионный мономер, содержащий по меньшей мере одну способную к полимеризации олефиновую ненасыщенность и по меньшей мере одну карбоксильную функциональную группу, в частности, анионный мономер, содержащий по меньшей мере одну способную к полимеризации этиленовую ненасыщенность и по меньшей мере одну карбоксильную функциональную группу. Предпочтительно анионный мономер выбран из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, соли акриловой кислоты, соли метакриловой кислоты. В такой реакции полимеризации также можно использовать две эти кислоты – акриловую и метакриловую, и их соли.During the preparation of the anionic polymer used according to the invention, at least one anionic monomer containing at least one polymerizable olefinic unsaturation and at least one carboxyl functional group is used in the polymerization reaction, in particular an anionic monomer containing at least one polymerizable ethylenic unsaturation; and at least one carboxyl functional group. Preferably the anionic monomer is selected from acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid salt, methacrylic acid salt. In such a polymerization reaction, these two acids, acrylic and methacrylic, and their salts can also be used.

Полимер, используемый согласно изобретению, также может представлять собой сополимер, полученный реакцией полимеризации с использованием по меньшей мере одной другой кислоты, выбранной из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, малеиновой кислоты, итаконовой кислоты и их солей, а также по меньшей мере одного другого сомономера, который может представлять собой сложный эфир кислоты, выбранной из акриловой кислоты и метакриловой кислоты.The polymer used according to the invention may also be a copolymer obtained by a polymerization reaction using at least one other acid selected from acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid and their salts, as well as at least one other comonomer, which may be an ester of an acid selected from acrylic acid and methacrylic acid.

Другие сомономеры, которые могут быть использованы при получении сополимера согласно изобретению, включают неионный мономер, выбранный из сложных эфиров кислоты, содержащей по меньшей мере одну карбоксильную функцию, в частности, сложный эфир кислоты, выбранной из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, соли акриловой кислоты, соли метакриловой кислоты и их смесей. Примеры таких сомономеров включают соединение, выбранное из стирола; винилкапролактама; алкилакрилата, в частности, C1-C10-алкилакрилата, предпочтительно C1-C4-алкилакрилата, предпочтительнее метилакрилата, этилакрилата, пропилакрилата, изобутилакрилата, н-бутилакрилата; алкилметакрилата, в частности, C1-C10-алкилметакрилата, предпочтительно C1-C4-алкилметакрилата, предпочтительнее метилметакрилата, этилметакрилата, пропилметакрилата, изобутилметакрилата, н-бутилметакрилата; арилакрилата, предпочтительно феноксиэтилакрилата; арилметакрилата, предпочтительно феноксиэтилметакрилата. Метилакрилат, этилакрилат, пропилакрилат, изобутилакрилат, н-бутилакрилат, метилметакрилат, этилметакрилат, пропилметакрилат, изобутилметакрилат и н-бутилметакрилат являются особенно предпочтительными.Other comonomers that can be used in the preparation of the copolymer according to the invention include a non-ionic monomer selected from esters of an acid containing at least one carboxyl function, in particular an ester of an acid selected from acrylic acid, methacrylic acid, salt of acrylic acid, salts of methacrylic acid and mixtures thereof. Examples of such comonomers include a compound selected from styrene; vinylcaprolactam; alkyl acrylate, in particular C 1 -C 10 alkyl acrylate, preferably C 1 -C 4 alkyl acrylate, more preferably methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, isobutyl acrylate, n-butyl acrylate; alkyl methacrylate, in particular C 1 -C 10 -alkyl methacrylate, preferably C 1 -C 4 -alkyl methacrylate, preferably methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-butyl methacrylate; aryl acrylate, preferably phenoxyethyl acrylate; aryl methacrylate, preferably phenoxyethyl methacrylate. Methyl acrylate, ethyl acrylate, propylacrylate, isobutyl acrylate, n-butyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isobutyl methacrylate and n-butyl methacrylate are particularly preferred.

Другие сомономеры, которые могут быть использованы при получении сополимера согласно изобретению, включают соединение, выбранное из 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, соли 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, этоксиметакрилат-сульфоновой кислоты, соли этоксиметакрилат-сульфоновой кислоты, металлилсульфоната натрия, стиролсульфоновой кислоты и ее солей.Other comonomers that may be used in the preparation of the copolymer of the invention include a compound selected from 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid salt, ethoxymethacrylate sulfonic acid, ethoxymethacrylate sulfonic acid salt, sodium metallylsulfonate , styrenesulfonic acid and its salts.

Предпочтительно анионный полимер согласно изобретению получен в отсутствие акриламида или в отсутствие N,N’-метиленбисакриламида; полимер согласно изобретению является несшитым.Preferably the anionic polymer according to the invention is made in the absence of acrylamide or in the absence of N,N'-methylenebisacrylamide; the polymer according to the invention is uncrosslinked.

Предпочтительно полимер, используемый согласно изобретению, частично или полностью нейтрализован. Предпочтительнее он частично или полностью нейтрализован с помощью по меньшей мере одного производного, выбранного из производного щелочного металла, щелочноземельного металла и их смесей, в частности, производного, включающего по меньшей мере один элемент, выбранный из лития, натрия, кальция, магния и их смесей, например, NaOH, KOH, Ca(OH)2. Особенно предпочтительны натрий, кальций и их смеси. Нейтрализацию посредством натрия и кальция можно выполнить с использованием по меньшей мере одного соединения, выбранного из NaOH, Ca(OH)2 и их смесей. Соответственные пропорции натрия и кальция могут варьировать в широких пределах. Например, молярное отношение Na/Ca может варьировать от 98/2 до 30/70, предпочтительно от 95/5 до 40/60, предпочтительнее от 90/10 до 30/70 или от 90/10 до 40/60, даже еще предпочтительнее от 70/30 до 40/60, в особенности, составляют 50/50.Preferably the polymer used according to the invention is partially or completely neutralized. More preferably, it is partially or completely neutralized with at least one derivative selected from an alkali metal derivative, an alkaline earth metal and mixtures thereof, in particular a derivative comprising at least one element selected from lithium, sodium, calcium, magnesium and mixtures thereof. , for example, NaOH, KOH, Ca(OH) 2 . Particular preference is given to sodium, calcium and mixtures thereof. Neutralization with sodium and calcium can be performed using at least one compound selected from NaOH, Ca(OH) 2 and mixtures thereof. The respective proportions of sodium and calcium can vary widely. For example, the Na/Ca molar ratio may vary from 98/2 to 30/70, preferably from 95/5 to 40/60, more preferably from 90/10 to 30/70 or from 90/10 to 40/60, even more preferably 70/30 to 40/60, in particular, are 50/50.

Предпочтительно анионный полимер, используемый согласно изобретению, имеет массовую молекулярную массу (MW) от 2000 до 90000 г/моль, предпочтительно от 1000 или 2000 до 50000 г/моль, даже предпочтительнее от 1000 или 2000 до 10000 г/моль, и предпочтительнее от 1500 или 2000 до 8000 г/моль. Согласно изобретению, массовая молекулярная масса (MW) измерена пространственно-эксклюзионной хроматографией (SEC).Preferably the anionic polymer used according to the invention has a molecular weight ( MW ) of 2000 to 90000 g/mol, preferably 1000 or 2000 to 50000 g/mol, even more preferably 1000 or 2000 to 10000 g/mol, and more preferably from 1500 or 2000 to 8000 g/mol. According to the invention, the mass molecular weight (M W ) is measured by spatial exclusion chromatography (SEC).

Предпочтительными полимерами, используемыми согласно изобретению, являются гомополимеры акриловой кислоты или сополимеры акриловой кислоты и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, в частности, нейтрализованные гомополимеры акриловой кислоты или нейтрализованные сополимеры акриловой кислоты и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты. Более предпочтительными полимерами, используемыми согласно изобретению, являются нейтрализованные гомополимеры акриловой кислоты или нейтрализованные сополимеры акриловой кислоты и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, массовая молекулярная масса которых (MW) составляет от 1000 до 10000 г/моль, предпочтительно от 1500 до 8000 г/моль. Примеры особенно предпочтительных сополимеров, используемых согласно изобретению, выбраны из Preferred polymers used according to the invention are homopolymers of acrylic acid or copolymers of acrylic acid and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, in particular neutralized homopolymers of acrylic acid or neutralized copolymers of acrylic acid and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid. More preferred polymers used according to the invention are neutralized acrylic acid homopolymers or neutralized copolymers of acrylic acid and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, whose molecular weight ( MW ) is from 1000 to 10000 g/mol, preferably from 1500 to 8000 g/mol. Examples of particularly preferred copolymers used according to the invention are selected from

• полимера (P1): гомополимер, имеющий молекулярную массу 5000 г/моль и полученный полимеризацией акриловой кислоты в присутствии сульфата меди(2), сульфата железа, пероксида водорода и 2-(1-карбоксиэтилсульфанилкарботиоилсульфанил)пропановой кислоты (DPTTC - CAS No. 6332-91-8), нейтрализованный натрием и кальцием (молярное отношение 70/30 по количеству акриловой кислоты);• polymer (P1): a homopolymer having a molecular weight of 5000 g/mol and obtained by polymerization of acrylic acid in the presence of copper(2) sulfate, iron sulfate, hydrogen peroxide and 2-(1-carboxyethylsulfanylcarbothioylsulfanyl)propanoic acid (DPTTC - CAS No. 6332 -91-8), neutralized with sodium and calcium (molar ratio 70/30 based on the amount of acrylic acid);

• полимера (P2): гомополимер, имеющий молекулярную массу 4200 г/моль и полученный полимеризацией акриловой кислоты в присутствии сульфата меди(2), сульфата железа, пероксида водорода и гипофосфита натрия, нейтрализованный натрием и кальцием (молярное отношение 90/10 относительно количества акриловой кислоты);• polymer (P2): a homopolymer having a molecular weight of 4200 g/mol and obtained by polymerization of acrylic acid in the presence of copper(2) sulfate, iron sulfate, hydrogen peroxide and sodium hypophosphite, neutralized with sodium and calcium (90/10 molar ratio relative to the amount of acrylic acids);

• полимера (P3): полимер, имеющий молекулярную массу 4800 г/моль и полученный полимеризацией акриловой кислоты в присутствии персульфата натрия и гипофосфита натрия, нейтрализованный натрием и кальцием (молярное отношение 50/50 относительно количества акриловой кислоты);• polymer (P3): polymer having a molecular weight of 4800 g/mol and obtained by polymerization of acrylic acid in the presence of sodium persulfate and sodium hypophosphite, neutralized with sodium and calcium (50/50 molar ratio relative to the amount of acrylic acid);

• полимера (P4): сополимер, имеющий молекулярную массу 3800 г/моль и полученный полимеризацией акриловой кислоты и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (77,5/12,5 по массе) в присутствии персульфата натрия и гипофосфита натрия, нейтрализованный натрием и кальцием (молярное отношение 50/50 по количеству акриловой кислоты);• polymer (P4): copolymer having a molecular weight of 3800 g/mol and obtained by polymerization of acrylic acid and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (77.5/12.5 by weight) in the presence of sodium persulfate and sodium hypophosphite, neutralized with sodium and calcium (50/50 molar ratio based on acrylic acid);

• полимера (P5): гомополимер, имеющий молекулярную массу 4200 г/моль и полученный полимеризацией акриловой кислоты в присутствии сульфата меди(2), сульфата железа, пероксида водорода и гипофосфита натрия, нейтрализованный натрием и кальцием (молярное отношение 30/70 по количеству акриловой кислоты).• polymer (P5): a homopolymer having a molecular weight of 4200 g/mol and obtained by polymerization of acrylic acid in the presence of copper(2) sulfate, ferrous sulfate, hydrogen peroxide and sodium hypophosphite, neutralized with sodium and calcium (molar ratio 30/70 by the amount of acrylic acids).

В случае способа согласно изобретению количество используемого анионного полимера может варьировать в широких пределах. Предпочтительно массовое количество (сухое/сухое) используемого анионного полимера составляет от 0,05 до 5%, предпочтительнее от 0,1 до 2% относительно количества фосфатного материала. Также для способа получения согласно изобретению предпочтительно массовое количество (сухое/сухое) используемого анионного полимера составляет от 0,1 до 5 мас. % относительно количества фосфатного материала. Предпочтительнее для способа получения согласно изобретению массовое количество (сухое/сухое) используемого анионного полимера составляет от 0,15 до 2 мас. % относительно количества фосфатного материала.In the case of the process according to the invention, the amount of anionic polymer used can vary within wide limits. Preferably, the weight amount (dry/dry) of the anionic polymer used is 0.05 to 5%, more preferably 0.1 to 2%, relative to the amount of phosphate material. Also for the preparation method according to the invention, the mass amount (dry/dry) of the anionic polymer used is preferably from 0.1 to 5 wt. % relative to the amount of phosphate material. Preferably, for the preparation method according to the invention, the mass amount (dry/dry) of the anionic polymer used is from 0.15 to 2 wt. % relative to the amount of phosphate material.

Из-за особых свойств, приданных частицам фосфатного материала, объединенных с анионным полимером, используемым согласно изобретению, обработка кислотой водной суспензии (А) улучшается. Так, водная суспензия (А) содержит пенную фазу, объем которой ограничен или даже нулевой во время обработки кислотой. Предпочтительно во время обработки водной суспензии (А) посредством сильной кислоты согласно изобретению эта суспензия содержит пенную фазу, объем которой уменьшен до 40% или уменьшен даже до 20% от общего объема суспензии.Due to the special properties imparted to the phosphate material particles combined with the anionic polymer used according to the invention, the acidizing of the aqueous suspension (A) is improved. Thus, the aqueous suspension (A) contains a foam phase, the volume of which is limited or even zero during acid treatment. Preferably, during the treatment of the aqueous suspension (A) with a strong acid according to the invention, this suspension contains a foam phase, the volume of which is reduced to 40% or even reduced to 20% of the total volume of the suspension.

Преимущественно водная суспензия (А) согласно изобретению имеет объемную плотность, измеренную пикнометром и в случае содержания твердых веществ свыше 60 мас. %, от 1,5 до 2, предпочтительно от 1,7 до 2.Advantageously, the aqueous suspension (A) according to the invention has a bulk density measured with a pycnometer and, in the case of a solids content of more than 60 wt. %, from 1.5 to 2, preferably from 1.7 to 2.

Во время обработки кислотой водной суспензии (А) согласно изобретению условия реакции получения фосфорной кислоты являются модифицированными. Так, модификация параметров реакции получения фосфорной кислоты является возможной вследствие использования анионного полимера согласно изобретению.During the acid treatment of the aqueous suspension (A) according to the invention, the reaction conditions for producing phosphoric acid are modified. Thus, modification of the reaction parameters for the production of phosphoric acid is possible due to the use of an anionic polymer according to the invention.

Таким образом, кроме способа получения фосфорной кислоты из водной суспензии (А), изобретение также относится к способу улучшения гидродинамики реакции получения фосфорной кислоты.Thus, in addition to a method for producing phosphoric acid from an aqueous suspension (A), the invention also relates to a method for improving the hydrodynamics of the reaction for producing phosphoric acid.

Способ улучшения гидродинамики реакции получения фосфорной кислоты путем обработки, осуществляемой при температуре в диапазоне от 40 до 100°С посредством по меньшей мере одной сильной кислоты, водной суспензии (А) частиц по меньшей мере одного фосфатного материала, имеющих размер в диапазоне от 10 до 400 мкм, включает использование по меньшей мере одного анионного полимера с массовой молекулярной массой (MW) от 1000 до 90000 г/моль, полученного реакцией полимеризации по меньшей мере одной кислоты, выбранной из акриловой кислоты, метакриловой кислоты и их солей.A method for improving the hydrodynamics of the reaction for producing phosphoric acid by treating, carried out at a temperature in the range from 40 to 100°C, with at least one strong acid, an aqueous suspension (A) of particles of at least one phosphate material having a size in the range from 10 to 400 microns, includes the use of at least one anionic polymer with a mass molecular weight (M W ) from 1000 to 90000 g/mol, obtained by the polymerization reaction of at least one acid selected from acrylic acid, methacrylic acid and their salts.

Предпочтительно способ улучшения гидродинамики согласно изобретению делает возможным снижение потерь фосфорной кислоты, выраженных в пересчете на эквивалент Р2О5. В особенно предпочтительном воплощении способ улучшения гидродинамики согласно изобретению делает возможным снижение потерь фосфорной кислоты, выраженных в пересчете на эквивалент Р2О5, за счет снижения потерь Р2О5, присутствующего в фосфатной породе, которая не подвергается воздействию во время обработки кислотой, или за счет снижения потерь в пересчете на эквивалент Р2О5, которые связаны с фосфором, присутствующим в синкристаллизованной форме в кристаллах фосфогипса.Preferably, the method for improving the hydrodynamics according to the invention makes it possible to reduce the loss of phosphoric acid, expressed in terms of the equivalent of P 2 O 5 . In a particularly preferred embodiment, the method for improving hydrodynamics according to the invention makes it possible to reduce the loss of phosphoric acid, expressed in terms of the equivalent of P 2 O 5 , by reducing the loss of P 2 O 5 present in the phosphate rock, which is not affected during acid treatment, or by reducing losses in terms of the equivalent of P 2 O 5 that are associated with phosphorus present in syncrystallized form in phosphogypsum crystals.

Также предпочтительно способ улучшения гидродинамики согласно изобретению повышает общую эффективность реакции при производстве фосфорной кислоты.Also preferably, the method for improving hydrodynamics according to the invention improves the overall reaction efficiency in the production of phosphoric acid.

Для способа улучшения гидродинамики согласно изобретению характеристики реакции получения фосфорной кислоты являются условиями реакции получения фосфорной кислоты, определенными согласно изобретению.For the process for improving hydrodynamics according to the invention, the characteristics of the reaction for producing phosphoric acid are the reaction conditions for producing phosphoric acid as determined according to the invention.

Для способа улучшения гидродинамики согласно изобретению полимер представляет собой анионный полимер, используемый в реакции получения фосфорной кислоты, определенный согласно изобретению.For the method for improving hydrodynamics according to the invention, the polymer is an anionic polymer used in the reaction for producing phosphoric acid, defined according to the invention.

Для способа улучшения гидродинамики согласно изобретению фосфатный материал представляет собой фосфатный материал, используемый в реакции получения фосфорной кислоты, определенный согласно изобретению.For the method for improving hydrodynamics according to the invention, the phosphate material is the phosphate material used in the phosphoric acid production reaction defined according to the invention.

Особые, выгодные или предпочтительные характеристики способа получения согласно изобретению делают возможным определение аналогичных способов улучшения гидродинамики согласно изобретению, которые являются определенными, выгодными или предпочтительными.The particular, advantageous or preferred characteristics of the preparation method according to the invention make it possible to identify similar methods for improving the hydrodynamics according to the invention, which are certain, advantageous or preferred.

В особенно эффективном варианте различные аспекты изобретения делают возможным улучшение эффективности различных стадий с использованием фосфатного материала. В частности, изобретение делает возможным существенное улучшение общего химического выхода при обработке фосфатной породы, используемой для получения фосфорной кислоты.In a particularly effective embodiment, various aspects of the invention make it possible to improve the efficiency of the various steps using the phosphate material. In particular, the invention makes it possible to significantly improve the overall chemical yield in the treatment of phosphate rock used to produce phosphoric acid.

Приведенные далее примеры поясняют различные аспекты изобретения.The following examples illustrate various aspects of the invention.

Пример 1. Получение пульпы фосфатной породыExample 1. Obtaining pulp of phosphate rock

В пульпе фосфатной породы, которая представляет собой водную суспензию, содержащую воду и частицы фосфатного материала, определяют свойства этой суспензии. Фосфатный материал поступает из осадочных пород Khouribga (Марокко). Пульпу получают путем смешивания воды и измельченной и дробленой фосфатной породы и, необязательно, анионного полимера согласно изобретению.In the pulp of the phosphate rock, which is an aqueous suspension containing water and particles of phosphate material, determine the properties of this suspension. The phosphate material comes from the sedimentary rocks of Khouribga (Morocco). The pulp is obtained by mixing water and crushed and crushed phosphate rock and optionally an anionic polymer according to the invention.

Размер частиц фосфатного материалаPhosphate material particle size

Распределение по размерам частиц пульпы фосфатной породы определяют с использованием лазерного дифракционного гранулометра Malvern Mastersizer 2000. Результаты приводятся в таблице 2. The particle size distribution of the phosphate rock slurry was determined using a Malvern Mastersizer 2000 laser diffraction granulometer. The results are shown in Table 2.

Figure 00000004
Figure 00000004

Плотность пульпыpulp density

Плотность определяют при 25°C с использованием пикнометра размером 1501/100 (Sheen S230729) объемом 100 см3. Чистый пикнометр взвешивают пустым. В пикнометр загружают гомогенизированную пульпу фосфатной породы; присутствующий воздух продувают, и пикнометр закрывают. Заполненный пикнометр взвешивают. Массу пустого пикнометра вычитают из массы заполненного пикнометра, величину этой разницы умножают на 10, и получают плотность пульпы фосфатной породы. Результаты приводятся в таблице 3.Density is determined at 25°C using a pycnometer size 1501/100 (Sheen S230729) with a volume of 100 cm 3 . A clean pycnometer is weighed empty. The pycnometer is loaded with homogenized pulp of phosphate rock; the air present is purged and the pycnometer is closed. The filled pycnometer is weighed. The mass of the empty pycnometer is subtracted from the mass of the filled pycnometer, the value of this difference is multiplied by 10, and the density of the pulp of the phosphate rock is obtained. The results are shown in Table 3.

Figure 00000005
Figure 00000005

Использование полимера согласно изобретению делает возможным существенное повышение содержания твердых частиц фосфатной породы и плотности пульпы, причем в то же время облегчается обработка этой концентрированной пульпы.The use of the polymer according to the invention makes it possible to significantly increase the solids content of the phosphate rock and the density of the pulp, while at the same time facilitating the processing of this concentrated pulp.

Вязкость пульпыpulp viscosity

В 250-мл стакан при 25°С загружают 300 г пульпы фосфатной породы при механическом перемешивании (600 об/мин в течение 2 мин). При необходимости добавляют полимер согласно изобретению в количествах сухого полимера относительно количества сухой фосфатной породы, показанных в таблице 3. Перемешивание прекращают, и через 90 с измеряют вязкость при 23°С посредством вискозиметра Брукфилда, снабженного шпинделем типа S63, при скорости вращения 100 об/мин. Результаты приводятся в таблице 4.In a 250-ml beaker at 25°C load 300 g of phosphate rock pulp with mechanical stirring (600 rpm for 2 min). If necessary, the polymer according to the invention is added in quantities of dry polymer relative to the amount of dry phosphate rock shown in Table 3. Stirring is stopped and after 90 seconds the viscosity is measured at 23° C. with a Brookfield viscometer fitted with an S63 type spindle at a rotation speed of 100 rpm . The results are shown in Table 4.

Figure 00000006
Figure 00000006

В то время как измерить вязкость пульпы без полимера не удается, пульпа, содержащая полимер согласно изобретению, имеет контролируемую вязкость, что облегчает ее обработку и перемещение, в частности, за счет силы тяжести.While it is not possible to measure the viscosity of the pulp without the polymer, the pulp containing the polymer according to the invention has a controlled viscosity, which facilitates its handling and movement, in particular by gravity.

Пример 2. Получение фосфорной кислоты и характеризация ее качестваExample 2. Obtaining phosphoric acid and characterizing its quality

Частицы фосфатного материала водной суспензии согласно примеру 1 приводят в контакт с серной кислотой в дигидратном процессе производства фосфорной кислоты. Получают суспензию, которую фильтруют для отделения фосфогипса, и получают водный раствор фосфорной кислоты. Получают раствор сильной фосфорной кислоты. При необходимости его можно концентрировать, выпаривая воду в вакууме. Промывая фосфогипс разбавленным раствором фосфорной кислоты или водой, или обогащенной сульфатом водой, можно получить средние или слабые растворы фосфорной кислоты.The phosphate material particles of the aqueous suspension according to example 1 are brought into contact with sulfuric acid in a dihydrate process for the production of phosphoric acid. A suspension is obtained, which is filtered to separate the phosphogypsum, and an aqueous solution of phosphoric acid is obtained. Get a solution of strong phosphoric acid. If necessary, it can be concentrated by evaporating the water in a vacuum. By washing phosphogypsum with a dilute phosphoric acid solution or with water, or with sulfate-enriched water, medium or weak solutions of phosphoric acid can be obtained.

Подобную процедуру применяют для различных суспензий, полученных согласно примеру 1.A similar procedure is used for various suspensions obtained according to example 1.

Реакция получения фосфорной кислоты характеризуется различными параметрами. Время фильтрации дает информацию о форме кристаллов фосфогипса, присутствующих в фосфатном материале. Время фильтрации также дает информацию о качестве полученной фосфорной кислоты. Плотность показывает титр полученной фосфорной кислоты и должна быть выше 1,266 при 25°С для достижения общего приемлемого качества.The reaction for obtaining phosphoric acid is characterized by various parameters. The filtration time gives information about the shape of the phosphogypsum crystals present in the phosphate material. The filtration time also provides information on the quality of the phosphoric acid produced. Density indicates the titer of phosphoric acid produced and must be above 1.266 at 25°C to achieve overall acceptable quality.

Количество свободного сульфата, присутствующего в кислоте (г/л), оценивают из уровня остаточной серной кислоты, которая не реагирует во время обработки частиц фосфатного материала в суспензии. Это предоставляет информацию о развитии реакции получения фосфорной кислоты. Предпочтительно водный раствор фосфорной кислоты содержит остаточные сульфат-ионы в массовой концентрации 20-35 г/л. Предпочтительнее водный раствор фосфорной кислоты включает остаточные сульфат-ионы в массовой концентрации 22-26 г/л.The amount of free sulfate present in the acid (g/l) is estimated from the level of residual sulfuric acid that does not react during the treatment of the phosphate material particles in the slurry. This provides information on the development of the phosphoric acid production reaction. Preferably, the aqueous solution of phosphoric acid contains residual sulfate ions in a mass concentration of 20-35 g/l. More preferably, the aqueous solution of phosphoric acid contains residual sulfate ions in a mass concentration of 22-26 g/l.

Фильтруемость суспензии фосфатного материала (тонн Р2О52/день) позволяет оценить мощность производства сильной фосфорной кислоты. Фильтруемость фосфогипса связана с его кристалличностью. Отдельные формы кристаллов фосфогипса могут привести к накоплению, которое ухудшает эффективность фильтрации или забивает фильтр. По шкале 1-7 фильтруемость должна колебаться от 5 до 7, предпочтительно 6-7. Фильтруемость F вычисляют согласно формулеThe filterability of the suspension of phosphate material (ton P 2 O 5 /m 2 /day) allows you to estimate the production capacity of strong phosphoric acid. The filterability of phosphogypsum is related to its crystallinity. Individual forms of phosphogypsum crystals can lead to buildup that impairs filtration efficiency or clogs the filter. On a scale of 1-7, filterability should range from 5 to 7, preferably 6-7. Filterability F is calculated according to the formula

Figure 00000007
,
Figure 00000007
,

гдеwhere

- A представляет собой специфическую константу технологии измерения,- A is a measurement technology specific constant,

- B представляет собой содержание влаги в фосфогипсе (мас. %),- B is the moisture content of phosphogypsum (wt.%),

- t1 представляет собой время фильтрации сильной фосфорной кислоты (с),- t1 is the filtration time of strong phosphoric acid (s),

- t2 представляет собой время фильтрации фосфорной кислоты средней силы (с),- t2 is the filtration time of medium strength phosphoric acid (s),

- t3 представляет собой время фильтрации слабой фосфорной кислоты (с).- t3 is the filtration time of weak phosphoric acid (s).

Результаты, полученные по фильтруемости, приводятся в таблице 5.The results obtained for filterability are shown in Table 5.

Figure 00000008
Figure 00000008

Присутствие полимера согласно изобретению в водной суспензии частиц фосфатного материала делает возможным получение фильтруемости сохраненной или даже улучшенной, причем в то же время как возникает возможность повышения содержания твердых веществ. Эффективность способа получения сильной фосфорной кислоты улучшается.The presence of the polymer according to the invention in an aqueous suspension of phosphate material particles makes it possible to obtain a retained or even improved filterability, while at the same time increasing the solids content is possible. The efficiency of the process for producing strong phosphoric acid is improved.

Выполнение реакции получения фосфорной кислоты и качество полученной фосфорной кислоты: плотность и титр сильной кислоты.The performance of the reaction for obtaining phosphoric acid and the quality of the obtained phosphoric acid: the density and titer of a strong acid.

После обработки кислотой и фильтрации суспензии фосфатного материала измеряют плотность сильной фосфорной кислоты денситометром, градуированным от 1200 до 1300 или 1300-1400, и при температуре 25°С. Титрование раствора фосфорной кислоты выполняют способом, который сам по себе известен. Полученные результаты приводятся в таблице 6.After acid treatment and filtration of the suspension of phosphate material, the density of strong phosphoric acid is measured with a densitometer graduated from 1200 to 1300 or 1300-1400 and at a temperature of 25°C. The titration of a phosphoric acid solution is carried out in a manner known per se. The results obtained are shown in Table 6.

Figure 00000009
Figure 00000009

Присутствие полимера согласно изобретению в водной суспензии частиц фосфатного материала делает возможным получение высококонцентрированной пульпы с весьма улучшенными свойствами. Улучшается титр P2O5. Подобным образом улучшается плотность кислоты.The presence of the polymer according to the invention in an aqueous suspension of phosphate material particles makes it possible to obtain a highly concentrated pulp with very improved properties. The titer of P 2 O 5 improves. Similarly, the density of the acid is improved.

Когда фосфорную кислоту получают путем обработки водной суспензии частиц фосфатного материала серной кислотой, кристаллы фосфогипса (сульфата кальция) должны иметь регулируемые размеры для улучшения их отделения фильтрацией. Величины и размеры кристаллов различных ретентатов фильтрации определяют с использованием оптического микроскопа (Olympus SZX-ILLD200, линзы DF PLFL 1,6* PF), получая изображения, которые обрабатывают с помощью программы Imagej.When phosphoric acid is produced by treating an aqueous suspension of phosphate material particles with sulfuric acid, the phosphogypsum (calcium sulfate) crystals must be of controlled size to improve their separation by filtration. The sizes and sizes of crystals of various filtration retentates were determined using an optical microscope (Olympus SZX-ILLD200, DF PLFL 1.6* PF lens) to obtain images which were processed with Imagej software.

Присутствуют различные кристаллические формы: ацикулярная (А), табулярная (В) или компактные кристаллы или поликристаллические агрегаты (С). Для этих кристаллов различных форм имеются некоторые интервалы размеров. Среди таких кристаллов имеются удлиненные кристаллы размером примерно 250 мкм или 220-350 мкм (Q1), полуудлиненные кристаллы размером примерно 150 мкм или 125-160 мкм (Q2) и более компактные или звездообразные кристаллы размером примерно 50 мкм или 40-85 мкм (Q3). Кристаллы типа (Q3) дают наилучшие результаты по фильтруемости. Результаты приводятся в таблице 6.Various crystalline forms are present: acicular (A), tabular (B), or compact crystals or polycrystalline aggregates (C). There are some size ranges for these crystals of various shapes. Among these crystals are elongated crystals of about 250 µm or 220-350 µm (Q1), semi-elongated crystals of about 150 µm or 125-160 µm (Q2) and more compact or star-shaped crystals of about 50 µm or 40-85 µm (Q3 ). Type (Q3) crystals give the best filterability results. The results are shown in Table 6.

Относительные количества кристаллов типа (Q3) возросло, и фильтруемость кристаллов фосфогипса улучшилась.The relative amounts of type (Q3) crystals increased and the filterability of phosphogypsum crystals improved.

Оценка потерь полученной фосфорной кислотыEstimation of losses of the obtained phosphoric acid

При получении фосфорной кислоты, выраженной в пересчете на Р2О5, общий химический выход при получении фосфорной кислоты может снизиться из-за потерь кислоты. Как правило, способ получения кислоты ведет к потерям кислоты в различных формах. Эти потери можно идентифицировать и измерить. Часть (А) потерь продукта соответствует фосфорной кислоте, присутствующей в фосфатной породе, на которую кислота во время обработки не подействовала. Часть (В) потерь продукта фосфорной кислоты связана с кислотой, захваченной в синкристаллизованной форме в кристаллах фосфогипса. Часть (С) потери продукта фосфорной кислоты является результатом присутствия кислоты в растворе в промывных водах. Результаты приводятся в таблице 7.Upon receipt of phosphoric acid, expressed in terms of P 2 O 5 , the overall chemical yield during the production of phosphoric acid may decrease due to losses of acid. As a rule, the method of obtaining acid leads to losses of acid in various forms. These losses can be identified and measured. Part (A) of the product loss corresponds to the phosphoric acid present in the phosphate rock, which was not affected by the acid during processing. Part (B) of the loss of phosphoric acid product is due to the acid trapped in syncrystallized form in the phosphogypsum crystals. Part (C) of the loss of phosphoric acid product results from the presence of acid in solution in the washings. The results are shown in Table 7.

Figure 00000010
Figure 00000010

Кроме существенного улучшения общей эффективности реакции получения фосфорной кислоты, использование полимера согласно изобретению в реакции получения фосфорной кислоты из водной суспензии частиц фосфатного материала снижает различные потери фосфорной кислоты. В частности, значительно снижаются потери кислоты, происходящие из-за необработанного фосфатного материала во время обработки кислотой.In addition to greatly improving the overall efficiency of the reaction for producing phosphoric acid, the use of the polymer of the invention in the reaction for producing phosphoric acid from an aqueous suspension of phosphate material particles reduces various losses of phosphoric acid. In particular, acid losses due to untreated phosphate material during acid treatment are significantly reduced.

Claims (29)

1. Способ получения фосфорной кислоты, включающий обработку, осуществляемую при температуре в диапазоне от 40 до 100°С посредством по меньшей мере одной сильной кислоты, водной суспензии (А), содержащей воду и частицы по меньшей мере одного фосфатного материала, размер которых составляет от 10 до 400 мкм, диспергированные в присутствии по меньшей мере одного анионного полимера с массовой молекулярной массой (MW) от 1000 до 90000 г/моль, полученного реакцией полимеризации по меньшей мере одной кислоты, выбранной из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, и их солей, причем массовое количество (сухое/сухое) используемого анионного полимера составляет от 0,1 до 5% относительно количества фосфатного материала.1. A method for producing phosphoric acid, including processing carried out at a temperature in the range from 40 to 100 ° C with at least one strong acid, an aqueous suspension (A) containing water and particles of at least one phosphate material, the size of which is from 10 to 400 µm, dispersed in the presence of at least one anionic polymer with a mass molecular weight (M W ) of 1000 to 90000 g/mol, obtained by the polymerization reaction of at least one acid selected from acrylic acid, methacrylic acid, and their salts , and the mass amount (dry/dry) of the anionic polymer used is from 0.1 to 5% relative to the amount of phosphate material. 2. Способ получения по п. 1, в котором вязкость по Брукфилду водной суспензии (А), измеренная через 90 с после получения суспензии, при 25°C, при 100 об/мин и концентрации больше 45 мас. % фосфатного материала, предпочтительно больше 60 мас. % фосфатного материала, составляет меньше 1500 мПа⋅с или меньше 1200 мПа⋅с, предпочтительно меньше 1000 мПа⋅с, предпочтительнее меньше 500 мПа⋅с или даже меньше 350 мПа⋅с или меньше 200 мПа⋅с.2. The method of obtaining according to p. 1, in which the Brookfield viscosity of the aqueous suspension (A), measured 90 seconds after receiving the suspension, at 25°C, at 100 rpm and a concentration of more than 45 wt. % phosphate material, preferably more than 60 wt. % of phosphate material is less than 1500 mPa*s or less than 1200 mPa*s, preferably less than 1000 mPa*s, more preferably less than 500 mPa*s or even less than 350 mPa*s or less than 200 mPa*s. 3. Способ получения по п. 1 или 2, в котором используемая сильная кислота выбрана из серной кислоты, азотной кислоты, хлороводородной кислоты и смеси этих кислот.3. The production method according to claim 1 or 2, wherein the strong acid used is selected from sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid and a mixture of these acids. 4. Способ получения по любому из пп. 1-3, в котором используемая сильная кислота представляет собой серную кислоту.4. The method of obtaining according to any one of paragraphs. 1-3, in which the strong acid used is sulfuric acid. 5. Способ получения по любому из пп. 1-4, в котором полученная фосфорная кислота имеет титр Р2О5 больше 25%, предпочтительнее больше 28% или 30%.5. The method of obtaining according to any one of paragraphs. 1-4, in which the resulting phosphoric acid has a P 2 O 5 titer greater than 25%, preferably greater than 28% or 30%. 6. Способ получения по любому из пп. 1-5, включающий6. The method of obtaining according to any one of paragraphs. 1-5 including (а) приготовление, необязательно с использованием перемешивания, смеси воды, частиц фосфатного материала и по меньшей мере одного анионного полимера, полученного реакцией полимеризации по меньшей мере одной кислоты, выбранной из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, и их солей, с образованием водной суспензии (А);(a) preparing, optionally using agitation, a mixture of water, phosphate material particles, and at least one anionic polymer obtained by the polymerization reaction of at least one acid selected from acrylic acid, methacrylic acid, and salts thereof, to form an aqueous suspension ( BUT); (b) обработку водной суспензии (А) по меньшей мере одной сильной кислотой, предпочтительно серной кислотой, с образованием водного раствора фосфорной кислоты.(b) treating the aqueous suspension (A) with at least one strong acid, preferably sulfuric acid, to form an aqueous solution of phosphoric acid. 7. Способ получения по п. 6, дополнительно включающий (с) отделение водного раствора фосфорной кислоты от частиц фосфогипса, образовавшихся во время обработки (b).7. The production method according to claim 6, further comprising (c) separating the aqueous phosphoric acid solution from the phosphogypsum particles formed during the treatment of (b). 8. Способ получения по п. 7, в котором отделенные кристаллы фосфогипса8. The method of obtaining according to p. 7, in which the separated crystals of phosphogypsum являются удлиненными размером 250 мкм или 220-350 мкм (Q1), полуудлиненными размером 150 мкм или 125-160 мкм (Q2) и более компактными или звездообразными размером 50 мкм или 40-85 мкм (Q3), предпочтительно в основном более компактными или звездообразными размером 50 мкм или 40-85 мкм (Q3); илиare elongated at 250 µm or 220-350 µm (Q1), semi-elongated at 150 µm or 125-160 µm (Q2) and more compact or star-shaped at 50 µm or 40-85 µm (Q3), preferably generally more compact or star-shaped size 50 µm or 40-85 µm (Q3); or имеют сферичность (отношение радиуса вписанной окружности частицы к радиусу описанной окружности частицы), близкую к 1.have sphericity (the ratio of the radius of the inscribed circle of the particle to the radius of the circumscribed circle of the particle) close to 1. 9. Способ получения по п. 7 или 8, в котором частицы фосфогипса отделяют фильтрацией.9. The production method according to claim 7 or 8, wherein the phosphogypsum particles are separated by filtration. 10. Способ получения по любому из пп. 1-9, в котором полученный водный раствор фосфорной кислоты имеет массовую концентрацию полученной фосфорной кислоты от 20 до 45%, предпочтительно от 25 до 40%, предпочтительнее от 30 до 35%.10. The method of obtaining according to any one of paragraphs. 1-9, in which the obtained aqueous phosphoric acid solution has a mass concentration of the obtained phosphoric acid from 20 to 45%, preferably from 25 to 40%, more preferably from 30 to 35%. 11. Способ получения по любому из пп. 1-10, в котором частицы фосфатного материала используют в высушенной форме.11. The method of obtaining according to any one of paragraphs. 1-10, wherein the phosphate material particles are used in dried form. 12. Способ получения по любому из пп. 1-10, в котором частицы фосфатного материала используют в форме водной суспензии (В), предпочтительно в форме водной суспензии (В), имеющей концентрацию фосфатного материала больше 45 мас. %.12. The method of obtaining according to any one of paragraphs. 1-10, in which the phosphate material particles are used in the form of an aqueous suspension (B), preferably in the form of an aqueous suspension (B) having a concentration of phosphate material greater than 45 wt. %. 13. Способ получения по п. 12, в котором водная суспензия (В) также содержит по меньшей мере один анионный полимер, охарактеризованный в п. 1.13. The production process according to claim 12, wherein the aqueous suspension (B) also contains at least one anionic polymer as defined in claim 1. 14. Способ получения по п. 13, в котором водная суспензия (В) имеет концентрацию фосфатного материала больше 50%, предпочтительно больше 55%, предпочтительнее больше 60% или 65% или даже больше 70% или 75%.14. The production process according to claim 13, wherein the aqueous slurry (B) has a concentration of phosphate material greater than 50%, preferably greater than 55%, more preferably greater than 60% or 65%, or even greater than 70% or 75%. 15. Способ получения по п. 13 или 14, в котором вязкость по Брукфилду водной суспензии (В), измеренная через 90 с после получения суспензии, при 25°C, при 100 об/мин и концентрации больше 45 мас. % фосфатного материала, предпочтительно больше 60 мас. % фосфатного материала, составляет меньше 1500 мПа⋅с или меньше 1200 мПа⋅с, предпочтительно меньше 1000 мПа⋅с, предпочтительнее меньше 500 мПа⋅с или даже меньше 350 мПа⋅с или меньше 200 мПа⋅с.15. The production method according to claim 13 or 14, in which the Brookfield viscosity of the aqueous suspension (B), measured 90 seconds after receiving the suspension, at 25°C, at 100 rpm and a concentration of more than 45 wt. % phosphate material, preferably more than 60 wt. % of phosphate material is less than 1500 mPa*s or less than 1200 mPa*s, preferably less than 1000 mPa*s, more preferably less than 500 mPa*s or even less than 350 mPa*s or less than 200 mPa*s. 16. Способ получения по любому из пп. 1-15, в котором полимер частично или полностью нейтрализован, предпочтительно частично или полностью нейтрализован с помощью производного, выбранного из производного щелочного металла, щелочноземельного металла и их смесей, в частности содержащего по меньшей мере один элемент, выбранный из лития, натрия, кальция, магния и их смесей, предпочтительнее выбранный из натрия, кальция и их смесей.16. The method of obtaining according to any one of paragraphs. 1-15, in which the polymer is partially or completely neutralized, preferably partially or completely neutralized, with a derivative selected from an alkali metal derivative, an alkaline earth metal and mixtures thereof, in particular containing at least one element selected from lithium, sodium, calcium, magnesium and mixtures thereof, preferably selected from sodium, calcium and mixtures thereof. 17. Способ получения по любому из пп. 1-16, в котором анионный полимер получен реакцией полимеризации, также использующей по меньшей мере один сложный эфир кислоты, выбранной из акриловой кислоты и метакриловой кислоты.17. The method of obtaining according to any one of paragraphs. 1-16, in which the anionic polymer is obtained by a polymerization reaction also using at least one ester of an acid selected from acrylic acid and methacrylic acid. 18. Способ получения по любому из пп. 1-17, в котором анионный полимер имеет массовую молекулярную массу (MW) от 2000 до 90000 г/моль, предпочтительно от 2000 до 50000 г/моль, предпочтительнее от 2000 до 10000 г/моль и предпочтительнее от 2000 до 8000 г/моль.18. The method of obtaining according to any one of paragraphs. 1-17, wherein the anionic polymer has a molecular weight ( MW ) of 2,000 to 90,000 g/mol, preferably 2,000 to 50,000 g/mol, more preferably 2,000 to 10,000 g/mol, and more preferably 2,000 to 8,000 g/mol . 19. Способ получения по любому из пп. 1-18, в котором массовое количество (сухое/сухое) используемого анионного полимера составляет от 0,15 до 2% относительно количества фосфатного материала.19. The method of obtaining according to any one of paragraphs. 1-18, in which the mass amount (dry/dry) of the anionic polymer used is from 0.15 to 2% relative to the amount of phosphate material. 20. Способ получения по любому из пп. 1-19, в котором частицы фосфатного материала имеют размер меньше 400 мкм, предпочтительно меньше 200 мкм или меньше 150 мкм, или размер больше 10 мкм, предпочтительно больше 30 мкм.20. The method of obtaining according to any one of paragraphs. 1-19, in which the phosphate material particles have a size of less than 400 µm, preferably less than 200 µm or less than 150 µm, or a size of more than 10 µm, preferably more than 30 µm. 21. Способ получения по любому из пп. 1-20, в котором сильная кислота имеет рКа меньше 4, или меньше 3, или 2,5, причем сильная кислота выбрана из серной кислоты, фосфорной кислоты, азотной кислоты, хлороводородной кислоты и их смесей.21. The method of obtaining according to any one of paragraphs. 1-20, wherein the strong acid has a pKa of less than 4, or less than 3, or 2.5, wherein the strong acid is selected from sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, and mixtures thereof. 22. Способ получения по любому из пп. 1-21, в котором водная суспензия (A) содержит пенную фазу, объем которой снижен до 40% или даже снижен до 20% от общего объема суспензии, или водная суспензия имеет объемную плотность, измеренную посредством пикнометра, и для содержания твердых веществ больше 60 мас. % варьирующую от 1,5 до 2, предпочтительно варьирующую от 1,7 до 2.22. The method of obtaining according to any one of paragraphs. 1-21, in which the aqueous suspension (A) contains a foam phase, the volume of which is reduced to 40% or even reduced to 20% of the total suspension volume, or the aqueous suspension has a bulk density measured by a pycnometer, and for a solids content greater than 60 wt. % ranging from 1.5 to 2, preferably ranging from 1.7 to 2. 23. Способ улучшения гидродинамики реакционной среды при получении фосфорной кислоты посредством обработки, осуществляемой при температуре в диапазоне от 40 до 100°С посредством по меньшей мере одной сильной кислоты, водной суспензии (А) частиц по меньшей мере одного фосфатного материала, имеющих размер от 10 до 400 мкм, включающий использование по меньшей мере одного анионного полимера с массовой молекулярной массой (MW) от 1000 до 90000 г/моль, полученного реакцией полимеризации по меньшей мере одной кислоты, выбранной из акриловой кислоты, метакриловой кислоты и их солей, причем массовое количество (сухое/сухое) используемого анионного полимера составляет от 0,1 до 5% относительно количества фосфатного материала.23. A method for improving the hydrodynamics of the reaction medium in the production of phosphoric acid by treating, carried out at a temperature in the range from 40 to 100 ° C with at least one strong acid, an aqueous suspension (A) of particles of at least one phosphate material having a size of 10 up to 400 μm, including the use of at least one anionic polymer with a mass molecular weight (M W ) from 1000 to 90000 g/mol, obtained by the polymerization reaction of at least one acid selected from acrylic acid, methacrylic acid and their salts, and the mass the amount (dry/dry) of the anionic polymer used is 0.1 to 5% relative to the amount of phosphate material. 24. Способ улучшения гидродинамики по п. 23, в котором потери фосфорной кислоты, выраженные в пересчете на эквивалент Р2О5, снижаются, предпочтительно за счет снижения потерь Р2О5, присутствующего в фосфатной породе, которая не подвергается воздействию во время обработки кислотой, или за счет снижения потерь Р2О5, которые связаны с фосфором, присутствующим в сокристаллизованной форме в кристаллах фосфогипса.24. A method for improving hydrodynamics according to claim 23, wherein the loss of phosphoric acid, expressed in terms of the equivalent of P 2 O 5 , is reduced, preferably by reducing the loss of P 2 O 5 present in the phosphate rock, which is not affected during processing acid, or by reducing the loss of P 2 O 5 that is associated with phosphorus present in co-crystallized form in phosphogypsum crystals. 25. Способ улучшения гидродинамики по п. 23 или 24, в котором реакция получения фосфорной кислоты, полимер и фосфатный материал охарактеризованы в одном из пп. 2-22.25. A method for improving hydrodynamics according to claim 23 or 24, in which the reaction for producing phosphoric acid, the polymer and the phosphate material are described in one of paragraphs. 2-22.
RU2020118880A 2017-11-09 2018-11-09 Phosphoric acid production RU2783861C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1760550 2017-11-09
FR1760550A FR3073218B1 (en) 2017-11-09 2017-11-09 PHOSPHORIC ACID PREPARATION
PCT/FR2018/052794 WO2019092380A1 (en) 2017-11-09 2018-11-09 Phosphoric acid preparation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020118880A RU2020118880A (en) 2021-12-13
RU2783861C2 true RU2783861C2 (en) 2022-11-21

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0274177A2 (en) * 1986-12-08 1988-07-13 MITSUI TOATSU CHEMICALS, Inc. Process for the production of highly concentrated phosphoric acid
US5120519A (en) * 1991-11-04 1992-06-09 Nalco Chemical Company Scale control in phosphoric acid manufacture
US5183211A (en) * 1991-09-25 1993-02-02 Nalco Chemical Company Chemical aids for wet-grinding phosphate rock
US5185135A (en) * 1991-08-12 1993-02-09 Nalco Chemical Company Method of dewatering a wet process phosphoric acid slurry
RU2011126503A (en) * 2009-01-06 2013-02-20 Налко Компани MODIFICATION OF SEDIMENTAL MORPHOLOGY AND DEPOSIT CHARACTERISTICS IN ACID ENVIRONMENT

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0274177A2 (en) * 1986-12-08 1988-07-13 MITSUI TOATSU CHEMICALS, Inc. Process for the production of highly concentrated phosphoric acid
US5185135A (en) * 1991-08-12 1993-02-09 Nalco Chemical Company Method of dewatering a wet process phosphoric acid slurry
US5183211A (en) * 1991-09-25 1993-02-02 Nalco Chemical Company Chemical aids for wet-grinding phosphate rock
US5120519A (en) * 1991-11-04 1992-06-09 Nalco Chemical Company Scale control in phosphoric acid manufacture
RU2011126503A (en) * 2009-01-06 2013-02-20 Налко Компани MODIFICATION OF SEDIMENTAL MORPHOLOGY AND DEPOSIT CHARACTERISTICS IN ACID ENVIRONMENT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7248985B2 (en) Hydrated crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid
JP3767907B2 (en) Method for producing water-soluble anionic dispersion polymer
CA1326754C (en) Filtration aids for removal of calcium solids from aqueous phosphoric acid
KR20120065334A (en) Anionic cross-linked polymers in water-in-water polymer dispersions
US11702338B2 (en) Preparation of phosphoric acid
US5009873A (en) Crystal modification in wet process phosphoric acid production
RU2783861C2 (en) Phosphoric acid production
JP2018535907A (en) Manufacture of precipitated calcium carbonate (PCC)
CN111629995B (en) Preparation of aqueous suspensions of phosphate materials
RU2783859C2 (en) Preparation of aqueous suspension of phosphate material
WO2017151016A1 (en) Solid phosphate salt and process for preparation thereof
US20230227311A1 (en) Process for the removal of heavy metals from a phosphoric acid containing composition using a flocculating agent
JPS5840948B2 (en) 4↓-amino↓-3,5,6↓-trichloro↓-2↓-picolinic acid crystallization method
CN104843659A (en) Processes for removing hydrazine from hydroxylamine solutions
AU2021294256B2 (en) Process for the removal of heavy metals from a phosphoric acid containing composition
WO2024094510A1 (en) Binding composition for ore agglomerates
JPH06220108A (en) Stabilizer for suspension polymerization and suspension polymerization process