способ получения кормового дикальцийфосфата

Формула изобретения

Способ получения кормового дикальцийфосфата, включающий первую стадию, а именно обработку предварительно прокаленного фосфогипса щелочным карбонатсодержащим реагентом до рН 9,15-10, вторую стадию, а именно смешение полученной на первой стадии меловой пульпы с предварительно очищенной фосфорной кислотой до рН 5,4-6 с последующей фильтрацией и сушкой готового продукта, отличающийся тем, что первую стадию проводят при исходном отношении жидкой и твердой фаз, составляющем Ж:Т=4,7-5,5:1, после чего меловую пульпу сгущают до отношения жидкой и твердой фаз, составляющего Ж:Т=3-4:1, и вторую стадию проводят до отношения жидкой и твердой фаз, составляющего Ж:Т=4-4,7:1.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к технологии переработки экстракционной фосфорной кислоты на технические фосфаты, в частности в кормовой дикальцийфосфат с использованием отходов производства.

Известен способ получения кормового дикальцийфосфата, включающий обработку фосфогипса фосфорной кислотой в присутствии гидроксида кальция или натрия при рН 7-11 и концентрации P ₂O₅ 0,7-2,752 г/л до установления равновесия (А.С. СССР № 829559, С01 В 25/32, Беримжанов Б.А. и др. Оп. 15.05.81. Бюл. № 18).

Недостатками известного способа являются использование разбавленных растворов фосфорной кислоты, что усложняет технологический процесс, использование фосфогипса, содержащего большое количество примесей, использование дорогостоящего натриевого гидроксида, большая длительность процесса (до установления равновесия 8-15 час) и низкое качество готового продукта - 32-41% P ₂O₅ и 0,45-0,5% F. Такой продукт не может быть использован в качестве кормового из-за высокого содержания фтора.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ получения дикальцийфосфата, включающий обработку фосфогипса фосфатным раствором, фильтрацию и сушку готового продукта, в котором процесс проводят в две стадии: на первой стадии предварительно прокаленный фосфогипс обрабатывают щелочным карбонатсодержащим реагентом до рН 9,15-10, на второй стадии полученную меловую пульпу смешивают с предварительно очищенной фосфорной кислотой до рН 5,4-6 (Патент РФ № 2149828, С01В 25/32. Oп. 27.05.2000) (прототип).

Недостатками известного способа являются недостаточно высокая степень перехода Р₂О₅ в готовый продукт и большие потери Р₂O₅.

На первой стадии процесса исходное отношение жидкой и твердой фаз (Ж:Т) составляет 7,38-9:1, конечное Ж:Т=10-12,38:1 Это количество жидкой фазы поступает на вторую стадию, куда подается фосфорная кислота. При этом количество жидкой фазы возрастает до отношения Ж:Т=9,9-12,2:1. Количество отходящего раствора сульфата калия (натрия) в 10 раз больше количества осадка. Это приводит к значительной потере P₂O₅ с отходящим раствором сульфата. Содержание P₂O₅ в отходящем растворе составляет 1,23-2,1% Р₂O₅. Потери P₂O ₅ с отходящим раствором составляют 21-34%. Выход Р ₂О₅ в готовый продукт составляет 66-79%.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение выхода P₂O₅ в готовый продукт.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения кормового дикальцийфосфата, включающем первую стадию, а именно обработку предварительно прокаленного фосфогипса щелочным карбонатсодержащим реагентом до рН 9,15-10, вторую стадию, а именно смешение полученной на первой стадии меловой пульпы с предварительно очищенной фосфорной кислотой до рН 5,4-6, с последующей фильтрацией и сушкой готового продукта, согласно изобретению первую стадию проводят при исходном отношении жидкой и твердой фаз, составляющем Ж:Т=4,7-5,5:1, после чего меловую пульпу сгущают до отношения жидкой и твердой фаз, составляющем Ж:Т=3-4:1, и вторую стадию проводят до отношения жидкой и твердой фаз, составляющем Ж:Т=4-4,7:1.

Изменение условий процесса достигается за счет уменьшения количества жидкой фазы на первой стадии получения меловой пульпы, сгущения пульпы и проведения процесса осаждения дикальцийфосфата в более густой пульпе, что приводит к увеличению выхода Р₂ О₅ в готовый продукт.

Уменьшение количества жидкой фазы на стадии получения мела ниже 4,7:1 приведет к загустению пульпы в связи с образованием кристаллогидратов сульфата кальция, при увеличении Ж:Т выше 5,5:1 увеличатся потери P₂ O₅. Уменьшение Ж:Т на стадии сгущения ниже 3:1 осложнит процесс в связи с ухудшением массообмена, увеличение рН выше 4:1 приводит к повышению потерь P₂O₅. Уменьшение количества жидкой фазы на стадии получения дикальцийфосфата меньше 4:1 приведет к снижению выхода P₂O₅ в готовый продукт. Увеличение количества жидкой фазы выше 4,7:1 приведет к потерям Р₂O₅.

Сущность процесса поясняется примерами.

Пример 1. 1000 кг фосфогипса, прокаленного при 400°С (термофосфогипс (ТФГ)), имеющего основной состав 38% СаО, 53,2% SO₃, 1,17% P₂O₅, обрабатывают 1923 кг 47% раствора поташа и 3402 кг воды. Общее количество пульпы составляет 6325 кг, Ж:Т=5,3:1. Процесс протекает в течение 1 часа при температуре 50°С до рН 9,15. Пульпа в количестве 6325 кг при содержании твердого 735 кг и жидкого 5590 кг имеет соотношение Ж:Т=7,6:1. Пульпу сгущают до Ж:Т=3:1 и в количестве 2941 кг (2205,7 кг жидкой фазы и 735,3 кг твердой фазы) направляют на смешение с 3143 кг фосфорнокислотного раствора, содержащего 19,8% P₂O ₅, 2,66% СаО, 6,65% K₂О, 0,06% Fе₂ О₅, 0,05% F, имеющего рН 3. Общее количество пульпы составляет 6084 кг, количество жидкой фазы составляет 5349 кг, твердой - 735 кг, Ж:Т=7,3:1. Процесс осаждения дикальцийфосфата протекает в течение 30 мин при температуре 102°С до рН 5,8. Затем пульпу в количестве 6084 кг с Ж:Т=4,7:1 фильтруют, осадок промывают и сушат. Количество осадка составляет 1079 кг. Фильтрат в количестве 5005 кг, содержащий 2,1% P₂O₅ , 6,5% K₂O, 0,68% СаО, 0,0047% Fе₂О ₃, 0,003% F, направляют на производство удобрений. Готовый продукт содержит 49% P₂O₅, 38,65% CaO, 0,13% Fe₂O₃, 0,12% F. Количество P ₂O₅ в готовом продукте составляет 528,7 кг. Отношение P₂O₅ усв. к Р₂О ₅ общ. равно 99,9%. Выход Р₂O₅ в готовый продукт составляет 83,6%. С раствором уходит 105,3 кг Р₂O₅, что составляет 16,4% потерь.

Пример 2. 1000 кг фосфогипса, прокаленного при 400°С состава, указанного в примере 1, обрабатывают 720 кг соды и 3980 кг воды. Количество пульпы составляет 5700 кг, Ж:Т=4,7:1. Процесс протекает в течение 1 часа при температуре 50°С до рН 9,15. Пульпа в количестве 5700 кг при содержании осадка 735 кг и жидкой фазы 4965 кг имеет Ж:Т=6,76:1. Пульпу сгущают до Ж:Т=3,5:1 и в количестве 3307,5 кг направляют на смешение с 2679 кг фосфорнокислотного раствора, содержащего 23% P₂О₅, 7% Na ₂O, 0,08% Fе₂О₃, 0,086% F, имеющего рН 3,5. Общее количество пульпы составляет 5986,5 кг, Ж:Т=7,2:1 Процесс осаждения дикальцийфосфата протекает в течение 30 мин при температуре 102°С до рН 5,8. Затем пульпу в количестве 5986,5 кг с Ж:Т=4:1 фильтруют, осадок промывают и сушат. Количество осадка составляет 1185 кг. Фильтрат в количестве 4801,9 кг, содержащий 1,33% Р₂O₅, 6,5% Na₂O, 0,68% CaO, 0,008% Fе₂O₃, 0,003% F, направляют на производство удобрений. Готовый продукт содержит 48,1% Р ₂O₅, 37,9% CaO, 0,13% Fe₂O₃ , 0,2% F. Отношение Р₂O₅ усв. к Р₂ O₅ общ. равно 99,8%. Выход P₂O₅ в готовый продукт составляет 89,9%. С раствором уходит 64 кг P₂O₅, что составляет 10,1% потерь.

Пример 3. 1000 кг фосфогипса, прокаленного при 400°С состава, указанного в примере 1, обрабатывают 2512 кг 28% раствора карбоната аммония и 3066 кг воды. Количество пульпы составляет 6578 кг, Ж:Т=5,5:1. Процесс протекает в течение 1 часа при температуре 50°С до рН 9,15. Пульпа в количестве 6578 кг при содержании осадка 735 кг и жидкой фазы 5843 кг имеет Ж:Т=7,95:1. Пульпу сгущают до Ж:Т=4:1 и в количестве 3675 кг направляют на смешение с 2200 кг фосфорнокислотного раствора, содержащего 28% P ₂O₅, 2,66% CaO, 3% NH₃, 0,07% Fe ₂O₃, 0,12% F, имеющего рН 2,5. Общее количество пульпы составляет 5875 кг, Ж:Т=7:1. Процесс осаждения дикальцийфосфата протекает в течение 30 мин при температуре 102°С до рН 5,8. Затем пульпу в количестве 5875 кг с Ж:Т=4:1 фильтруют, осадок промывают и сушат. Количество осадка составляет 1174 кг. Фильтрат в количестве 4701 кг, содержащий 1,23% P₂O₅ , 2,25 NН₃, 0,68% CaO, 0,005% Fе₂O ₃, 0,005% F, направляют на производство удобрений. Готовый продукт содержит 48,5% P₂O₅, 38,25% CaO, 0,1% Fe₂O₃, 0,2% F. Отношение P₂ O₅ усв. к P₂O₅ общ. равно 99,7%. Выход P₂O₅ в готовый продукт составляет 90,8%. С раствором уходит 58 кг P₂O₅, что составляет 9,2% потерь.

В таблице приведены сравнительные показатели заявляемого и известного способов.

Как видно из таблицы, в предлагаемом способе количество жидкой фазы уменьшается на всех стадиях, что приводит к увеличению концентрации отходящего раствора сульфата и повышению выхода P₂ O₅ в готовый продукт.

Таким образом, заявляемый способ позволяет увеличить выход P₂O ₅ в готовый продукт и снизить потери Р₂O ₅ на второй стадии.

Таблица
Показатели	Предлагаемый	Известный (прототип)
Пример 1	Пример 2	Пример 3
1. Исходное сырье
Фосфогипс	Имеется	Имеется	Имеется	Имеется
Прокалка	Имеется	Имеется	Имеется	Имеется
Фосфорная
кислота	Имеется	Имеется	Имеется	Имеется
рН	2,5-3,5	2,5-3,5	2,5-3,5	2,5-3,5
Концентрация
% Р2O5	19,6-28	19,6-28	19,6-28	19,6-28
Карбонаты
щелочных
металлов	Имеются	Имеются	Имеются	Имеются
2. Стадии процесса
осаждение мела	Имеется	Имеется	Имеется	Имеется
Ж:Т исх.	5,3:1	4,7:1	5,5:1	7,38-9:1
Ж:Т кон.	7,3:1	6,76:1	7,95:1	10-12,38:1
Сгущение	Имеется	Имеется	Имеется	Отсутствует
Ж:Т	3:1	3,5:1	4:1	-
Осаждение ДКФ	Имеется	Имеется	Имеется	Имеется
Ж:Т	4,7:1	4:1	4:1	9,9-12,2:1
Состав готового
продукта
Р2О5	49	48,1	48,5	48,1-49
СаО	38,65	37,9	38,25	37,9-38,25
Fе2 О3	0,13	0,13	0,1	0,1-0,13
F	0,12	0,2	0,2	0,12-0,2
P2 O5усв./Р2О5общ., %	99,9	99,8	99,7	99,7-99,9
Выход Р 2O5 в готовый продукт	83,6	89,9	90,8	66-79