ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экстракционная фосфорная кислота. Физико-химические основы сернокислотной экстракции из фосфатов из "Технология минеральных удобрений Издание 6" Основным условием успешного осуществления процесса сернокислотной экстракции является выделение сульфата кальция в виде достаточно крупных, легко отделяемых и хорошо отмываемых от фосфорной кислоты кристаллов. Достигается это подбором рационального аппаратурного оформления отдельных стадий процесса и поддержанием определенного технологического режима экстракции, т. е. совокупностью концентрационных, температурных и других параметров, обеспечивающих осаждение требуемой формы сульфата кальция (гипса, полугидрата или ангидрита) и получение продукционных растворов фосфорной кислоты заданной концентрации. [c.170] В связи с рециркуляцией для процесса экстракции характерно накопление в растворах примесей, переходяш,их из фосфатного сырья. Концентрации примесей определяются как составом сырья, так и распределением соответствующих компонентов между жидкой, газовой и твердой фазами. Наличие в производственных растворах примесей катионов щелочных металлов, магния, алюминия, железа и анионов Р , 51Рб может существенно изменять свойства сульфатного осадка и продукционной кислоты. [c.171] Таким образом, степень гидратации сульфата кальция, отделяемого при экстракции, может не соответствовать стабильным формам и зависит от конкретных условий осуществления процесса. На рис. 4.20 изображена диаграмма, показывающая практическую степень гидратации сульфата кальция в зависимости от режима экстракции — температуры и концентрации фосфорной кислоты. В области ниже кривой 2 сульфат кальция отделяется в виде гипса, выше кривой 1 — в виде ангидрита, а между этими линиями — в виде полугидрата. [c.171] Форма и размеры образующихся при экстракции кристаллов сульфата кальция, определяющие фильтрующие свойства слоя этого материала, а следовательно, и эффективность отмывки его от фосфорной кислоты, зависят от температуры и концентрации кислоты, степени и условий снятия пересыщения. Они также зависят от соотношения концентраций в растворе ионов Са и S0 и от концентраций примесей соединений магния, алюминия, фтора. При избытке Са + гипс выделяется в форме тончайших игл длиной 20—80 мкм при избытке SO4 , напротив, размеры кристаллов гипса достигают 100 мкм в ширину и нескольких сотен микрометров в длину. [c.172] На кристаллизацию сульфата кальция влияют и присутствующие в растворе примеси. Наиболее существенно влияние примесей соединений алюминия и фтора, образующих в растворе фтор-комплексные ионы типа (А1Р )(з- )+ последние, сорбируясь на определенных гранях кристаллов, обусловливают выделение более изометричных пластинчатых кристаллов гипса и шестигранных призм полугидрата, легко срастающихся в агломераты. [c.173] При оптимальных условиях экстракции скорость разложения фосфатных минералов достаточно велика, а продолжительность процесса определяется скоростями кристаллизации и роста кристаллов сульфата кальция. Практически продолжительность экстракции для разных видов сырья и режимов колеблется в пределах 4—8 ч — это обеспечивает (разумеется, при соблюдении оптимальных условий осаждения) образование достаточно крупных, легко отделяемых на фильтре кристаллов и позволяет избежать отрицательного влияния кратковременных колебаний дозировки реагентов на показатели процесса. Необходимая длительность процесса обеспечивается выбором соответствующего реакционного объема (экстрактора), через который реакционная масса (суспензия) протекает медленно, но при энергичном перемешивании. В качестве реакционного объема используют один, два или большее число реакторов. Устанавливают, например, однобаковый экстрактор в виде большого прямоугольного резервуара, разделенного перегородками на несколько секций, снабженных мешалками или каскад из 2—8 цилиндрических экстракторов, разделенных на секции или не имеющих перегородок в последнем случае мешалки не только перемешивают суспензию, но и обеспечивают ее циркуляцию и перемещение по определенному направлению. [c.173] И кристаллизации сульфата кальция при обработке образовавшейся суспензии монокальцийфосфата серной кислотой. В первую секцию возвращают также значительную часть суспензии из предпоследней или последней секции — это позволяет снизить пересыщение и улучшить условия кристаллизации сульфата кальция. Выделяющиеся при разложении сырья фторидные газы из газового пространства экстракторов отсасываются в систему абсорбции, где улавливаются водными растворами Н251Рв. Теплота идущих в процессе экстракции реакций отводится путем отбора водяных паров в систему абсорбции (воздушное охлаждение) либо охлаждением циркулирующей суспензии за счет вакуум-испарения (вакуумное охлаждение). Возможно также предварительное разбавление серной кислоты и ее охлаждение в графитовых теплообменниках водой, но при этом должна быть уменьшена подача воды на отмывку осадка (см. разд. 4.6.8). [c.174] Из последней секции экстрактора суспензию кристаллов сульфата кальция в растворе фосфорной кислоты направляют на разделение этих компонентов. При отделении фосфогипса от жидкой фазы реакционной массы образуется основной фильтрат, а при противоточной промывке фосфогипса водой — промывной фильтрат. Часть основного фильтрата отводят в качестве готового продукта, а часть смешивают с промывным фильтратом и возвращают на экстракцию в виде оборотного раствора. В зависимости от числа промывок образуется несколько фильтратов разной концентрации. По их числу называют схему фильтрования — например, трех-, четырехфильтратная и т. д. [c.174] Отделение и промывку фосфогипса производят на наливных ленточных, конвейерно-лотковых (карусельных) и других вакуум-фильтрах. Одно из главных требований к фильтрам — обеспечение хорошей отмывки осадка от фосфорной кислоты. Фильтры погружного типа, например барабанные вакуум-фильтры, требуют организации нескольких ступеней фильтрования с промежуточной репульпацией осадка для его отмывки. Фильтры наливного типа позволяют совмещать основное фильтрование с промывкой, что существенно упрощает этот узел и облегчает его эксплуатацию. [c.174] Наиболее часто на экстракционных системах большой мош,-ности применяют карусельный лотковый вакуум-фильтр (рис. 4.21). Он состоит из 24 отдельных лотков, на их днищах уложена фильтровальная ткань. Лотки установлены на каретках с колесами, движущимися по круговым рельсам. С помощью двух шайб, образующих головку фильтра, — подвижной, вращающейся вместе с лотками, и неподвижной — фильтраты отсасываются в соответствующие вакуум-сборники. После прохождения зон фильтрования и промывок каждый лоток с помощью направляющих автоматически опрокидывается для выгрузки лепешки фосфогипса. Фильтровальная ткань промывается водой и подсушивается воздухом. Затем лоток вновь принимает рабочее положение и перемещается в зону основного фильтрования. Воду, используемую для регенерации фильтровальной ткани, подают затем на предпоследнюю или последнюю зону промывки осадка — это сокращает потери Р2О5 и позволяет создать на экстракционных системах замкнутую систему водооборота. [c.175] В настоящее время в мировой промышленной практике реализованы несколько десятков вариантов процесса сернокислотной экстракции, различающихся режимом осаждения сульфата кальция и аппаратурным оформлением отдельных узлов технологической схемы дозировки исходных реагентов, получения реакционной суспензии, регулирования ее температуры, обезвреживания отходящих фторсодержащих газов, разделения суспензии и отмывки сульфатного осадка, его удаления в отвал. Указанные различия обусловлены как спецификой конкретных режимов осуществления процесса (дигидратный, полугидратный, полугидратно-ди-гидратный или, наоборот, дигидратно-полугидратный, когда выделенный первоначально гипс затем рекристаллизуют в полугидрат), так и поиском оптимального конструктивно-технологического оформления отдельных стадий. [c.176] Вернуться к основной статье