Особенности процесса производства экстракционной фосфорной кислоты

Аппаратура для производства экстракционной фосфорной кислоты в основном не зависит от способа выделения сульфата кальция. Различие технологических режимов сказывается главным образом на соотношениях между отдельными аппаратурными элементами, а также и на выборе конструкционных материалов, защите от коррозии и величине образования потоков.

Наиболее распространен дигидратный режим, усовершенствование которого позволяет получать из апатитового концентрата или высококачественных фосфоритов при 65-80°С фосфорную кислоту с содержанием PO.

Фосфорную кислоту с содержанием более 30-32% PO получают по высокотемпературному режиму (90-100°С) с выделением в твердую фазу полугидрата или ангидрита. Полугидратный процесс в настоящее время широко используется в промышленности.

Ангидритный процесс, протекающий при температуре выше 100°С с применением концентрированной кислоты осложняется сильной коррозией аппаратуры, трудностью отделения мелких кристаллов; кроме того, для поддержания автотермичности процесса из-за недостаточной экзотермичности его необходим подогрев реагентов. Помимо этого возникают большие трудности при отмывке фосфорной кислоты из осадка. Поэтому ангидритный процесс до сих пор не вышел из стадии небольших опытных масштабов.

Производство экстракционной фосфорной кислоты состоит из следующих основных стадий: дозирования фосфатного сырья серной кислотой, разложение фосфата смесью серной и фосфорной кислот (экстракции), охлаждение циркулирующей пульпы, фильтрования экстракционной пульпы, абсорбции фторсодержащих газов и концентрирования фосфорной кислоты.

В зависимости от температуры и концентрации фосфорная кислота в системе CaSO4-H3PO4-H2O сульфат Ca осаждается в виде дигидрата (гипса), гемигидрата или ангидрита. В реальных условиях осадок загрязнен примесями P2O5 в виде неразложенных природных фосфатов, недоотмытой H3PO4, сокристаллизованных фосфатов различных металлов и др., поэтому образующиеся сульфаты Ca называют соответствующе фосфогипс, фосфогемигидрат и фосфо-ангидрит. В зависимости от типа осаждаемого сульфата различают три прямых способа производства экстракционной фосфорной кислоты: дигидратный, полугидратный (гемигидратный) и ангидритный, а также комбинированные: полугидратно-дигидратный и дигидратно-полугидратный.

В СНГ наиболее отработан в промышленности дигидратный способ, который отличается высоким выходом P2O5 (93-96,5%) в продукционную кислоту; однако относительно низкая концентрация фосфорной кислоты требует ее последующего упаривания. Основные стадии процесса: экстракция с внешней или внутренней циркуляцией и вакуумным или воздушным охлаждением экстракционной пульпы, дозревание пульпы после экстрактора, отделение фосфорной кислоты на наливных вакуум-фильтрах. Эффективность процесса определяют в основном экстрагирование P2O5 и фильтрование пульпы. Аппаратурное оформление должно обеспечить полноту разложения сырья и кристаллизацию сульфата Ca в условиях минимального пересыщения им жидкой фазы. Оптимальная форма и размеры кристаллов сульфата Ca обусловливают хорошую фильтруемость пульпы и эффективную отмывку от фосфорной кислоты минимальным количеством воды (для получения концентрированной продукционной фосфорной кислоты). Типовая схема дигидратного способа (рис. 1) реализуется при непрерывном дозировании в экстрактор фосфатного сырья, 75-93%-ной H2SO4 и оборотной H3PO4. Температура процесса 72-750C, продолжительность 4-6 ч. Использование 93%-ной H2SO4 (при переработке апатитового концентрата) позволяет увеличить подачу воды для промывки фосфогипса на вакуум-фильтре. Поступающая на фильтр фосфорная кислота отделяется, осадок фосфогипса промывается на фильтре по противоточной схеме водой с возвратом образующейся слабой фосфорной кислоты в экстрактор. Фосфорную кислоту, полученную из апатитового концентрата (28-32% P2O5), обычно упаривают до содержания P2O5 52-54%. Концентрирование фосфорной кислоты, полученной из фосфоритов (20-24% P2O5), неосуществимо без предварительной очистки от примесей и не используется в промышленности.

Перейти на страницу: 1 2

Другие материалы

Охрана окружающей среды в Оренбургской области
Забота об окружающей среде – это забота о городе. Совершенствование системы нормирования и устранение административных барьеров – неотъемлемое условие совершенствования экономического механизма охраны окружающей среды. Окружающая среда это понятие емкое и к нему нельзя относиться однозначно. То, как на данн ...