Способ рафинирования фосфорной кислоты
Сущность способа: в водный раствор фосфорной кислоты вводят нитрат-ионы в количестве 45-90 г/л, проводят экстракцию фосфорной кислоты трибутилфосфатом с последующей реэкстракцией водой. Степень извлечения 13,0-18,7%. 2 табл.
50„„1754652 А1
COI03 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
is>)s С 01 В 25/46
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ (57) Сущность способа; в водный раствор фосфорной кислоты вводят нитрат-ионы в количестве 45-90 г/л, проводят экстракцию фосфорной кислоты трибутилфосфатом с последующей резкстракцией водой. Степень извлечения 13,0-18,77. 2 табл. (21) 4875157/26 (22) 17.10.90 (46) 15,08,92. Бюл. и 30 (71) Московский институт стали и сплавов (72) В.К,Ларин, A,Ï.Áåëÿåâ, А,А,Соловьев, В, Н. Шохин, С.И;Гришин и A.B,Êàëèíèí (56) Химическая промышленность, 1988, ¹
4, с, 21 — 22.
Изобретение относится к способам пол- ..Ванадий 0,01-0,10 учения фосфорной кислоты с низким содер- Известен способ очистки ЭФК от соеди>канием примесей, предназначенной для нений магния и алюминия путем введения производствавысококачестзенныхфосфор- фторокремневой кислоты в количестве, содержащих продуктов, и может быть ис- обеспечивающем соотношение F:MgO. равпользовано при производстве жидких ное2,5:1-10,1:1споследующимконцентрикомплексных удобрений суперфосфорных рованием полученной смеси до содержания кислот и технических фосфатов, Р2ОБ 45-55;, выдерживанием в течение 8 ч
Экстракционная фосфорная кислота и отделением образовавшегося MgA1Fg. (ЭФК), получаемая сернокислотным раЗло-" Известен также способ очистки супер>кением природных фосфоритов, апатитов фосфорной кислоты путем осаждения аироили концентрата на их основе, содержит фосфата магния с регенерацией значительное количество примесей, удале- захваченной осадком НзРО4. . ние которых известными мЕтодами сопря.- Удалениеполуторныхокислов,вчастно жено со значительными техническими сти железа и алюминия, осуществляют дотрудностями и потерями целевого продукта. бавлением к ЭФК тонкоизмельченйого
Содержание примесей в ЗФКПО "Фос- известняка с частичной нейтрализацйей форит" (г,Кингесепп) приведено ниже, r/ë раствора. (исходное сырье — Ковдорский и Кировский Недостатком известных способов очиапатит): стки Э Ф К от примесей я вляется вероятСтронций 0,06-0,1 ность вторичного загрязнения, а также
Лантоноиды(сумма) 0,39 — 0,51 высокие потери фосфорной кислоты в проМарганец 0,22-0,25 цессе рафинирования. Так, осаждение гидЖелезо 2,0 — 5,0 рооксидов железа и алюминия при
Алюминий 1,9-2,9 нейтрализации ЭФК и =вестняком сопроФтор 9,0-т2,0, вождается снижением концентрации Pz0s
Магний 2,2-7,3 4 5%.
Кремний До 6,5 . Наиболее близким к предлагаемому явБарий 0,01-О,БО ляется способ очистки ЭФК экстракцией
1754652
4 трибутилфосфатом (ТБФ) или его раствором в инертном раэбавителе с последующей реэкстракцией водой и получением раствора
НзРОд с низким содержанием примесей.
По прототипу ЭФК с содержанием, мас,%: Pz05 21,6; Mg0 1,5; RgO3 1,2; ЯОз 2,0;
F 1,2, контактируют с 5%-ным раствором
ТБФ в керосине при соотношении органической и водной фаз, равно 2;1-6,8:1, после чего реэкстракцию фосфорной кислоты осуществляют в условиях противотока водой при О:В = 10:1 с получением раствора с концентрацией 15,4 — 17.2 мас.% PzOs, Недостатком прототипа являются достаточно высокие потери фосфорной кислоты в процессе рафинирования на стадии экстракции НзРО< трибутилфосфатом, вследствие чего процесс необходимо проводить при большем избытке экстрагента, что приводит к росту капитальных затрат за счет увеличения объема загрузки органической фазы и размеров экстракционного оборудования.
Целью изобретения является снижение потевb фосфорной кислоты в процессе рафинирования при сохранении высокой степени очистки НзРО от примесей.
Поставленная цель достигается тем, что
4 перед экстракцией фосфорной кислоты раствором ТБФ в инертном разбавителе в исходный водный раствор НзРО4 вводят нитрат-ионы в количестве 45 — 90 г/л.
Технология способа заключается в следующем, В ЭФК из процесса серйокислотного разложения природных фосфоритов, содер>кащую помимо целевого продукта значительные количества примесей, добавляют нитрат аммония или щелцчных металлов до концентрации нитрат-ионов 45-90 г/л и ведут экстракцию фосфорной кислоты ТБФ, Насыщенную органическую фазу обрабатывают водой с полуумением водного раствора фосфорной кислоты, который кондициони. руют известными способами (упаривание, перегонка и т,д.) и используют для производства фосфоросодержащих соединений.
Пример 1. В пробу ЭФК объемом 1000 мл, отобранную из процесса сернокислотного разложения апатита Ковдорского месторождения, содержащую, г/л: фосфорная кислота 524; магний 7,2; железо 3,1; алюминий 2,8; фтор 10,1; кремний 4,2; вв6дят азотнокислыйый а ммоний в кол ичестве, обеспечивающем содержание нитратионов в растворе 120 г/л, Затем 500 мл раствора ЭФК, содержащего нитрат-ионы, подвергают контактированию с раствором трибутилфосфата (ТБФ) в керосине с содержанием 50 об,% ТБФ. Контактирование с раствором осуществляется при соотношении органической и водной фаз (О:В) = "t:1, температуре 22 С, времени контактирования 10 мин, По окончании контактирования
5 фазы разделяют, а в рафинате экстракции и в насыщенной органической фазе определяют концентрацию фосфорной кислоты, после чего по экспериментальным значениям концентрации ЭФК в органической фазе и в
10 рафинате рассчитывают коэффициент распределения фосфорной кислоты и степень извлечения фосфорной кислоты в органическую фазу, Концентрация фосфорной кислоты в органической фазе составляет 68,5 г/л, 15 концентрация. фосфорной кислоты в рафинате составляет 455,5 г/л, коэффициент распределения 0,15, а степень извлеченил
НзРО4 в органическу о фазу составляет
13,0%.
20 Пример ы 2 — 8. Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но в пробу
ЭФК перед контактированием с ТБФ вводят азотнокислый аммоний в количестве, обеспечиванием содержание нитрат-ионов в
25 растворе 15; 30; 45; 60; 75; 90 и 105 г/л.
Экспериментальные значения концентра- . ций фосфорной кислоты в рафинате и в органической фазе, а также рассчитанные по экспериментальным значениям концентра30 цией НзР0< в рафинате и в органической фазе значения коэффициентов распределенил фосфорной кислоты и степеней извлечения фосфорной кислоты в органическую фазу приведены в табл. 1.
35 Пример 9. Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но соотношение
О:В в процессе контактирования раствора
ЭФК с раствором ТБФ составляет 2;1, Концентрация фосфорной кислоты в органиче40 ской фазе составляет 49,5 г/л, концентрация фосфорной кислОты в рафинате составляет 425,5 г/л, коэффициент распределения — 0,116, а степень извлечения фосфорной кислоты составляет 18,7%.
45 Пример 10-16. Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но соотношение О, В в процессе контактирования раствора ЭФК с раствором ТБФ составляет
2;1, а в пробу ЭФК перед контактированием
50 с ТБФ вводят азотнокислый аммоний в количестве, обеспечивающем содержание нитрат -ионов 15; 30, 45; 60; 75; 90 и 105 г/л.
Пример 17 (прототип). Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но в
55 пробу ЭФК перед контактированием с ТБФ нитрат-ионы не вводят. Концентрация фосфорной кислоты в органической фазе составляет 34,0 г/л, концентрация фосфорной кислоты в рафинате составллет 490,0 г/л, коэффициент распределенил 0,069,. а сте1754652..очистки НзРО< от примесей (содержание основных примесей в реэкстракте по сравнению с исходной ЭФК снижается в 20-100 раз, 5
Формула изобретения
Способ рафинирования фосфорной кислоты, получаемой при сернокислотном разложении фосфорсодержащих руд и
10 концентрата, включающий экстракцию фосфорной кислоты из водного раствора трибутилфосфатом с последующей реэкстракцией водой, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь фосфор15 ной кислоты в процессе рафинирования при сохранении высокой степени очистки, перед зкстракцией в водный раствор фосфорной кислоты вводят нитрат-ионы в количестве 45 — 90 г/л.
20 Табл и ца t
Степень извлечения,,4
Концентрация НзРО4, r/ë
ГI:;;и
Коэффициент распределения
Рафинат экстракции
Органическаяскал фаза
П е соб лагаемый спо
П ототип
490,5
492,5
34,0
31,5
0,069
0,064
17
0
6,5
12,0 деления и степени извлечения фосфорной кислоты в органическую фазу, т,е, существенного снижения потерь фосфорной кислоты в процессе, ее рафинирования в сравнении с прототипом не происходит.
Как видно из табл, 2, осуществление изобретения позволяет повысить (no сравнению с прототипом) содержание НзРО4 в реэкстракте с 286,5 до 446 г/л при близком содержании основных примесей (Mg, Fe, Al, F, Si) в реэкстрактах, по предлагаемому способу и прототипу, т.е. при осуществлении изобретения сохраняется высокая степень очистки фосфорной кислоты от примесей, Таким образом, осуществление изобретения позволяет получить реэкстракт значительно более концентрированный по фосфорной кислоте (по сравнению с прототипом) при сохранении высокой степени
2
4
6
8
10 .
11
12
13
14
455,5
456;5
456,0
464,5
480,0
485,0
490,0
490,0
425,5
422,0
426,0
432,0
442,0
448,0
463,5
468,0
68,5
67,5
68,0
59,5
44,0
39.0
34,0
34,0
49,5
51,0
49,0
46,0
41,0
38,0
32,5
32,0
0,150
0,148
0,149
0,128
0,092
0,080
0,069
0,69
0,116
0,116
0,115
0,106
0,093
0,084
0,066
0 059
13,0
12,0
13,0
11,4
8,4
7,4
6,5
6,5
18,7
18,7
18,7
17,6
15,6
14,5
1 1,6
10,7
1 75 1652 пень извлечения фосфорной кислоты в арга- разделяют, а орГаническую фазу абрабатыническую фазу составляет 6,5; . вают водой с целью реэкстракции Н3Р04 в
Пример 18 (прототип). Реализуют по режиме трехступенчатого пративатока па методике, приведенной в примере 1, íà со- 5 методике, приведенной в примере l9. В абь отношение О:В в процессе контактирава- единенных реэкстрактах(после трехступен ния раствора ЭФК с раствором ТБФ чатой реэкстракции) определяют составляет2:1, а в пробу ЭФК перед контак- содержание НзРО4 и примесей (Mg, Ре, Al. тированием с ТБФ нитрат-ионы не вводят, 10 F, Sl).
Концентрация фосфорной кислоты в орга.- Содержание фосфорной кислоты и принической фазе составляет 31,5 г/л, канцен- месей в реэкстрактах приведены в табл, 2, трация фосфорной кислоты в рафинате 492 Пример 27 (прототип), П об ЭФК, гlл, /, Коэффициент распределения 0,064, а состав которой приведен в примере 1, но не ип, ро у . степень извлечения фосфорной кислоты со- 15 содержащую нитрат-ионов, подвергают кантактированию с растворам ТБФ в кероПример 19. Пробу ЭФК, состав кото- сине по методике, приведенной в примере рой приведен в примере 1„1, на при соотношении 0:В в процессе экснитрат-ионы в количестве 120 r/ë. падвер- тракции 2:1. По окончании кантактирования гают контактираванию с раствором ТФБ в 20 фазы разделяют, а органическую фазу подкеросине по методике, приведенной в при- вергают кантактированию с водой с целью мере 1, но при соотношении О:В в процессе реэкстракции фосфорной кислоты в режиме экстракции 2:1. Па окончании кантактиро- трехступенчатого противотока па методике. вания фазы разделяют, а жидкую арганиче- приведенной в примере 19. В обьединенскую фазу обрабатывают водой с целью 25 нам реэкстракте (пасле трехступенчатой ререэкстракции НзРО4 при соотношении 0:В экстракции) определяют содержание НзР04
= 10:1, температуре 22 С, продолжительно- и примесей (Mg, Fe, Al, F, Si). Содержание сти контактирования с водой 10 мин. Реэк- определяемых компонентов в реэкстракте стракцию НзРО4 проводят в режиме составляет, г/л, НзРО 286,5; Mg 0,38; Ге трехступенчатого противотока, т.е, по за- 30 0,108; А1 0,151; F 0,106; Sl 0,24. вершении первой ступени реэкстракции, Как видно из табл, 2, введение в фоспараметры которой приведены выше, орга- фарную кислоту перед ее кантактированием ническую и водную фазу разделяют, а реэк- ° с раствором ТБФ в керосине нитрат-ионов стракцию вновь повторяют со свежей в количестве 45-90 г/л позволяет повысить порцией воды, причем параметры второй 35 содержание НзР04 в органической фазе(па ступени реэкстракции аналогичны парамет- сравнению с прототипом) с 31,5-34,0 да 38рам первой ступени реэкстракции, Па за- 68,5 гlл при одновременном повышении вершении второй ступени реэкстракции степени извлечения фосфорной кислоты в органическую и водную фазу BHoBb разделя- органическую фазу (по сравнению с протоют, к органической вновь добавляют све- 40 типом)с6,5да7,4 — 12,9/ (присоотношении жую порцию воды и проводят третью 0;В =2:1), т,е, потери фосфорной кислоты в ступень реэкстракцэии, параметры которой процессе рафинирования на стадии экстрааналогичны параметрам первых двух ступе- кции HqP04 трибутилфасфатам сокращаютней. По завершении третьей ступени реэк- ся на 1 — 6%. стракции вновь проводят разделение 45 Снижение содержания нитрат-ионов в органической и водной фаз, Порции реэкст- растворе фосфорной кислоты, поступающей ракта после всех трех ступеней реэкстрак-. на контактирование с раствором ТБФ в кеции смешивают, и в объединенном расине, ниже содержания нитрит-ионов 45 реэкстракте определяют содержание фас- r/ë не приводит к существенному увеличефорной кислоты и примесей (Mg, Ге, Al, F, 50 нию концентрации НзР04 в органической
Si), Содержание определяемых компонен- фазе и степени извлечения НзРО в арганитов в реэкстракте составляет, г/л: НзРО4 ческую фазу па сравнению с прототипом, 445,0; Mg 0,32; Fe О, l01; Al 0,15; Sl 0,25; F т.е, снижение потерь фосфорной кислоты в б процессе рафинирования в сравнении с
Пример ы 20 — 26. Пробу ЭФК, состав 55 прототипом не происходит. которой приведен в примере 1, содержа- Повышение содержания нитрат-ионов в щуюнитрат-ионы вколичестве15,30,45,60, растворе фосфорной кислоты, поступаю75, 90, 105 г/л, подвергают контактирова- щем на контактирование с раствором ТБФ нию с раствором ТБФ в керосине по мета- в керосине, более 90 г/л не приводит к дальдике, приведенной в примере 1, на при нейшемупавышеник)(пасравнени асаспасоотношении О:В в процессе экстракции сабам-прототипом) концентрации НзР04 в
2;1, По окончании контактирования фазы арганическайфазе, коэффициентавраспре1754652
Таблица2
Кон ент ация в еэкст акте г/л
НзРО4
Fe
П е агаемый способ
П ототип
О . 286 5 0,38 0,108 0,151 0,106 0,24
Корректор Н.Милюкова
Составитель А.Калинин
Теехред M.Ìîðãåíòàë
Редактор Т.Лазоренко
Заказ 2863 Тираж .. Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35„Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, yn,Гагарина, 101
19
21
22
23
24
Соотношение
О:В в процессе экстракции
2. 1
2;1
2:t
Содержание нитратионов, p""
p Hg PO перед зктрак цией, г/л
106
445,0
444,0
446,0
414,0
373,0
342,0
283,5
260 5
0,32
0,37
0,38
0,36
0,29
0,35
0,39
0,37
0,101
0,101
0,102
0,098
0,104
0,100
0,120
0,098
0,150
0,143
0,134
0,134
0.111
0,123
0,148
0 162
0,100
0,098
0,106
0,105
0,101
0,08
0,101
0,06
0,25
0,21
0,22
0,24, 0,20
0,18
0,23
026
