SU1011509A1

SU1011509A1 - Process for producing phosphoric acid

Info

Publication number: SU1011509A1
Application number: SU813331515A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Владимирович Гриневич; Петр Владимирович Классен; Марк Моисеевич Талмуд; Анатолий Артемьевич Новиков; Василий Михайлович Борисов; Станислав Васильевич Хрящев; Владимир Михайлович Лембриков; Вера Валентиновна Кочеткова; Ольга Ивановна Куртева; Инна Акимовна Воронина; Виктор Георгиевич Никитин
Original assignee: Предприятие П/Я В-8830
Priority date: 1981-08-04
Filing date: 1981-08-04
Publication date: 1983-04-15

Abstract

Ь СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ путем разложени фосфатного сырь смесью серной и фосфор- ной кислот и сульфата.аммони с кристаллизацией сульфата кальци , отделени осадка фильтрацией, о т л и ч а;ю щ и и с тем, что, с целью повы;шени выхода продукта, разложение ведут в присутствии азотной кислоты, вводимой в количестве, обеспечивающем соотношение суммарной кислотноети к окиси кальци фосфатного сырь , равного 10,95-1,0):1. 2. Способ по п. 1, о т л и ч a ющ и и с ; тем, что соотношение иона аммони к нитрат-иону в растворе берут , равным 1гО:ХО,95-1,0. 8B A method of producing phosphoric acid by decomposing phosphate raw material with a mixture of sulfuric and phosphoric acids and ammonium sulfate with crystallization of calcium sulfate, separating the precipitate by filtration, so that product yield, decomposition is carried out in the presence of nitric acid, administered in an amount that provides the ratio of total acid-to-calcium-phosphate raw materials, equal to 10.95-1.0): 1. 2. The method according to p. 1, of tl and h a yusch and and c; the fact that the ratio of ammonium ion to nitrate ion in solution is taken equal to 1 gO: XO, 95-1.0. eight

Description

Изобретение относитс к способу п :лучени фосфорной кислоты кислотной обработкой фосфатного сырь и может быть использовано в производстве кон центрированных фосфорсодержащих удоб рений. Известен способу получени фосфор ной кислоты путем обработки фосфатно го сырь азотной и серной кислотами в присутствии сульфата аммони с последующим отделением осадка фильтрацией . По этому способу разложение сначала ведут азотной кислотой при расходе ее 1286 кг на 1 т сырь , затем добавл ют сульфат аммони в количестве 90-110 от стехиометрии по азотной кислоте, а затем серной кислотой . Соотношение МНл : NOa равно 1:5,0 1. Недостатками этого способа вл ютс большой расход азотной кислоты и невозможность использовать получаемый фосфорнокислотный раствор дл получени концентрированных удобрений без проведени дополнительных операций. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ получени фосфорной кислоты путем разложени фосфатного сырь смесью серной и фос форной кислот и сульфата аммони с кристаллизацией сульфата кальци и отделением осадка фильтрацией. По этому способу 8-15 серной кислоты замен ют эквивалентным количеством сульфата аммони . Процесс ведут при 72-82 С в течение 2-5 ч при отношении сумм;арной кислотности (,Н)к окиси кальци .сырь , равной (0,85-0,93 :1. Осадок получают в виде дигидрата сульфата кальци 23. Недостатком этого способа вл етс невысокий выход готового продукта. Степень извлечени растворе не превышает 9 Цель изобретени - повышениевыхода гото.вого продукта. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу получени экстракционной фосфорной кислоты путем разложени фосфатного сырь смесью серной и фосфорной кислот и сульфата аммони с кристаллизацией сульфата кальци , отделени осадка сульфата кальци фильтрацией, в котором разложение ведут в присутствии азотной кислоты, вводимой в количестве, обеспечивающем соотношение суммарной кислотности к окиси кальци |)осфатного сырь , равном iO,95-1,. Целесообразно соотношение иона аммони к нитрат-иону в растворе брать равным 1:(0, ) При проведении разложени фосфатного сырь необходимо в растворе поддерживать определенную концентрацию ионов водорода, а при замене части серной кислоты на сульфат аммони , в растворе по вл ютс ионы аммони , которые мешают процессу кристаллизации сульфата кальци , св зыва сь с ионами 50л. Поэтому целесообразно дл поддержани необходимой кислотности и дл св зывани ионов NH- разложение вести в присутствии азотной кислоты. При этом количество введенной азотной кислоты должно быть таким , чтобы ион кальци сырь переходил целиком в раствор, а затем при кристаллизации - в осадок. Это количество должно быть равно (0,95Н ,0) 1,0 СаО сырь (таблица.The invention relates to a method for the production of phosphoric acid by acid treatment of phosphate raw materials and can be used in the production of concentrated phosphorus-containing fertilizers. A known method for producing phosphoric acid by treating phosphate raw materials with nitric and sulfuric acids in the presence of ammonium sulfate, followed by separating the precipitate by filtration. In this method, decomposition is first carried out with nitric acid at a flow rate of 1286 kg per 1 ton of raw material, then 90-110 ammonium sulfate is added in the amount of nitric acid stoichiometry, and then sulfuric acid. The ratio of MNL: NOa is 1: 5.0. The disadvantages of this method are the high consumption of nitric acid and the inability to use the resulting phosphoric acid solution to obtain concentrated fertilizers without additional operations. The closest to the invention in its technical essence and the achieved result is a method for producing phosphoric acid by decomposing a phosphate raw material with a mixture of sulfuric and phosphoric acids and ammonium sulfate with crystallization of calcium sulfate and separating the precipitate by filtration. In this method, 8-15 sulfuric acid is replaced with an equivalent amount of ammonium sulfate. The process is carried out at 72-82 ° C for 2-5 hours with the ratio of the amounts; aric acidity (, H) to calcium oxide. Crude equal to (0.85-0.93: 1. The precipitate is obtained as calcium sulfate dihydrate 23. The disadvantage of this method is the low yield of the finished product. The degree of recovery of the solution does not exceed 9 The purpose of the invention is to increase the yield of the ready product. crystalline s calcium sulfate, calcium sulfate precipitate by filtration compartment, wherein the decomposition is carried out in the presence of nitric acid administered in an amount effective to calcium oxide ratio of total acidity |) osfatnogo feedstock equal iO, 95-1 ,. It is advisable to take the ratio of ammonium ion to nitrate ion in the solution equal to 1: (0,). When decomposing the phosphate raw material, it is necessary to maintain a certain concentration of hydrogen ions in the solution, and when replacing part of the sulfuric acid with ammonium sulfate, ammonium ions appear which interfere with the crystallization of calcium sulphate by binding to 50l ions. Therefore, it is advisable to maintain the required acidity and to bind the NH- ions, decomposition is carried out in the presence of nitric acid. At the same time, the amount of nitric acid introduced should be such that the calcium ion of the raw material passes completely into solution, and then during crystallization - to precipitate. This quantity should be equal to (0.95Н, 0) 1.0 CaO of raw materials (table.

3101131011

Как видно из таблицы при добавлении азотной кислоты в количестве, не обеспечивающем сумму общей кислотности 0,95 Н к 1,0 СаО сырь , коэффициент разложени сырь замет- 5 но падает и.соответственно снижаетс выход готового продукта. При повышении количества добавл емой азотной кислоты Ufl 1,0 СаО показатели процесса не измен ютс и, поэтому в дополнительный расход азотной кислоты экономически нецелесообразен.As can be seen from the table, when adding nitric acid in an amount that does not provide the sum of the total acidity of 0.95 N to 1.0 CaO of the raw material, the decomposition coefficient of the raw material significantly decreases and the yield of the finished product decreases accordingly. With an increase in the amount of added nitric acid Ufl of 1.0 CaO, the process indices do not change and, therefore, it is not economically viable for additional consumption of nitric acid.

Соотношение в растворе ионов NH и МОз обусловлено указанными услови ми кристаллизации сульфата каль- 5 ци .The ratio of NH and M03 ions in solution is due to the indicated conditions for the crystallization of calcium sulfate.

. . П р и м е р 1.. В реактор объемом 1 м дозируют 1 т/ч апатитового концентрата (ЗЭ, PgOj 52 СаО; и предварительно подготовленную смесь 20 азотной,серной и фосфорной кислот и кристаллического сульфата аммони в количестве 190 кг (содержание азо- , ta 2П).. . PRI me R 1 .. Into a 1 m reactor, 1 t / h of apatite concentrate is dispensed (GE, PgOj 52 CaO; and a pre-prepared mixture of 20 nitric, sulfuric and phosphoric acids and crystalline ammonium sulfate in an amount of 190 kg (azo content -, ta 2P).

Смесь кислот готов т смешением 25 827 кг серной кислоты, кг 50%-ной азотной кислоты и 2615 кг обо ротной фосфорной кислоты, содержащей 2k,k% -поступающей со стадии промывки сулсфата кальци водой. зоThe mixture of acids is prepared by mixing 25,827 kg of sulfuric acid, kg of 50% nitric acid and 2,615 kg of phosphoric acid containing 2k, k% of which is obtained from the stage of washing calcium sulphate with water. zo

Соотношение Н СаО составл ет 0,95:1 степень замены-серной кислоты сульфатом аммони составл ет а соотношение ,95:1В результате обработки при 80°С nojj лучают АВОО кг пульпы (соотношение ). Коэффициент разложени . сырь 98,1. После фильтрации получав ют 1200 кг продукционной кислоты, содержащей 31,6 N0 и ,3 40 NH (96,1%). Кек фосфогипса промывают 1380 кг воды (с учетом испаренной во- . ды ) прртивоточным способом. Полученный в результате промывки раствор оборотной фосфорной кислоты в количе-. стве 2615 кг подают на, стадию разложени , а влажный фосфогипс, состо щий из дигйдрата сульфата кальци , в количестве 2286 кг с влажностью 30 вывод т из процесса. Производительность „ фильтрации фосфогипса составл ет 800 . Коэффициент отмывки фосфосипса 98, U.The ratio of H CaO is 0.95: 1; the degree of substitution of sulfuric acid with ammonium sulfate is: 95: 1. As a result of treatment at 80 ° C, nojj give ABOO kg of pulp (ratio). Decomposition factor. raw material 98.1. After filtration, 1200 kg of production acid are obtained, containing 31.6 N0 and, 3 40 NH (96.1%). The phosphogypsum cake is washed with 1380 kg of water (taking into account the evaporated water) by the anti-flow method. The resulting solution of circulating phosphoric acid in the amount of -. A 2615 kg unit is fed to the decomposition stage, and wet phosphogypsum consisting of calcium sulfate dihydrate in an amount of 2,286 kg with a humidity of 30 is removed from the process. The phosphogypsum filtration capacity is 800. The coefficient of washing phosphosypsum 98, U.

П р и м е р 2. В реактор рабочим объемом 12 м дозируют 1 т/ч апатито-55 вого концентрата указанного состава в примере 1 и предварительно приготовленную смесь азотной, серной и фосфор5094PRI mme R 2. A reactor with a working volume of 12 m is metered with 1 t / h of apatite-55 concentrate of the indicated composition in example 1 and a pre-prepared mixture of nitrogen, sulfuric and phosphorus 5094

ной кислот и кристаллический сульфат ,аммони в количестве 130 кг содержание азота 21%).hydrochloric acid and crystalline sulfate, ammonium in the amount of 130 kg nitrogen content 21%).

Смесь кислот готов т при смешении 875 кг серной кислоты j ..кг 50%-ной азотной кислоты и 2700 кг обр . ротной фосфорной кислоты, содержащей . 24,1% поступающей со стадии пp мывки сульфата кальци водой.A mixture of acids is prepared by mixing 875 kg of sulfuric acid j..kg of 50% nitric acid and 2700 kg arr. rotary phosphoric acid containing. 24.1% coming from the stage of washing calcium sulphate with water.

Соотношение Н :СаО (серной и ааот ной кислот к СаО фосфата ) составл ет . 0,97:1|степень замены серной кислоты сульфатом аммони составл ет 10,6% (в расчете на стехиометрическое количество .), а соотношение NOj:NH.,97J 1The ratio H: CaO (sulfuric and aaotic acid to CaO phosphate) is. 0.97: 1 | the degree of replacement of sulfuric acid with ammonium sulfate is 10.6% (based on the stoichiometric amount.), And the ratio NOj: NH., 97J 1

В результате обработки при получают 4800 кг пульпы ( соотношение ). Коэффициент разложени сырь составл ет 98,5%. После фильтрации получают .1235 кг продукционной кислоты концентрацией 31% PgOs содержащей 1,8% , 2,9% NHj и 9,6% N0. Кек фосфогипса промывают 1400 кг воды противоточным способом. Полученный в результате промывки раствор оборотной фосфорной кислоты в количестве 2700 кг подают на стадию разложени , а влажный фосфогипс, состо щий в основном из дигйдрата сульфата кальци , в количестве 2254 кг с влажностью 29% -вывод т из процесса. Производительность фильтрации фосфогипса составл ет 850 . Коэффициент отмывки фосфогипса 98,6%.As a result of treatment, 4800 kg of pulp is obtained (ratio). The decomposition rate of the raw material is 98.5%. After filtration, a .1235 kg of production acid with a concentration of 31% PgOs containing 1.8%, 2.9% NHj and 9.6% N0 is obtained. The phosphogypsum cake is washed with 1400 kg of water in a countercurrent manner. The resulting washing solution of circulating phosphoric acid in the amount of 2700 kg is fed to the decomposition stage, and wet phosphogypsum, consisting mainly of calcium sulfate dihydrate, in the amount of 2254 kg with a moisture content of 29% is derived from the process. The filtration performance of phosphogypsum is 850. The coefficient of washing phosphogypsum 98,6%.

П р и м е р 3. В реактор объемом 13 м дозируют 1 т/ч апатитового концентрата указанного состава и предварительно подготовленную смесь азотной , серной и фосфорной кислот и кристаллического сульфата аммони в количестве 100 кг (содержание азота 21%J.rPRI me R 3. In a 13 m reactor, 1 t / h of apatite concentrate of the indicated composition and a pre-prepared mixture of nitric, sulfuric and phosphoric acids and crystalline ammonium sulfate in an amount of 100 kg (nitrogen content 21% J.r

Смесь кислот готов т смешением 899 кг 93%ной серной кислоты, 191 кг The mixture of acids is prepared by mixing 899 kg of 93% sulfuric acid, 191 kg

,50%-ной азотной кислоты и 2800 мг оборотной фосфорной кислоты, содер:жашей 23,8% поступающей со стадии промывки сульфата, кальци во;ДОЙ .,, 50% nitric acid and 2800 mg of circulating phosphoric acid, containing: 23.8% of your ingredients coming from the sulphate washing stage, calcium; DOY.,

I.I.

Соотношение СаО составл ет 1: 1 степень зёмены серной кислоты сульфатом аммони составл ет 8,2%, а соотношение NOj:NH4 1:1. The CaO ratio is 1: 1; the degree of sulfuric acid seed ammonium sulfate is 8.2%, and the ratio NOj: NH4 is 1: 1.

В результате обработки при -получают 4800 кг пульпы (соотношение ). Коэффициент разложени сырь составл ет 98«7% После .фильтрации получают 1320 кг продукs 1011509«As a result of processing, 4800 kg of pulp is obtained (ratio). The coefficient of raw material decomposition is 98 "7%. After filtration, 1320 kg of products 1011509" are obtained.

ционной кислоты концент эацией 2Э%процесса. Выход готового продукта роР205 , содержащей 2,5% H2SQ, Tit ставл ет 96,7. NCLM 2,1% NH.. Кек фосфогипса промы-Использование предложенного спо|в4ют 1500 кг воды (с учётом испарен-соба позвол ет увеличить выход гото ной воды) противоточным способом.S вого продукта с 9 до 9б,.acid concentration of 2E% process. The yield of poP205 finished product containing 2.5% H2SQ, Tit is 96.7. NCLM 2.1% NH .. The phosphogypsum washing cake. Using the proposed method, 1500 kg of water (taking into account evaporation, can increase the yield of prepared water) in a countercurrent way. The total product from 9 to 9b.

Полученный в результате промывкиПри этом расход серной кислоты мораствор оборотной фосфорной кислотыiхет быть снижен на по сравнев количестве подают на ста-;чию со способами разложени смесьюAs a result of washing, the consumption of sulfuric acid and the phosphoric acid recycling morator are to be reduced by the same amount as applied to the decomposition methods of the mixture

дию.разложени , а влажный фосфогипс/| осфорной и серной кислотами. Прососто щий в основном из дигидрата о изводительность фильтрации фосфосульфата кальци , в количестве. гипса составл ет 850 . Коэф2192 кг с влажностью 27% вывод т изФициент отмывки фосфогипса 98,t.decomposition, and wet phosphogypsum / | osphoric and sulfuric acids. Compounded mainly from dihydrate, the filtration capacity of calcium phosphosulfate is, in quantity. gypsum is 850. Coef2192 kg with a moisture content of 27% is removed from the washing phosphogypsum 98, t.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING PHOSPHORIC ACID by decomposing phosphate raw materials with a mixture of sulfuric and phosphoric acid> sulfate. Ammonium with crystallization of calcium sulfate, separating the precipitate by filtration, characterized in that, in order to increase the yield of the product, decomposition is carried out in the presence of nitric acid, introduced in an amount that provides a ratio of total acidity to calcium oxide of phosphate raw materials. equal (0.95-1.0): 1.

2. The method according to claim 1, with the fact that the ratio of ammonium ion to nitrate ion in the solution is taken equal to 1 _r 0: (0.95-1.0). §>

1 1011509