Brevet FR2474472A1 — publié le 19810731

L'invention concerne un procédé de séparation des matières solides contenues dans l'acide phosphorique produit d'après le procédé de digestion humide. On connaît de nombreux procédés pour purifier l'acide phosphorique produit d'après le procédé humide. Dans l'acide phosphorique produit selon le procédé humide, par traitement du phosphate brut avec de l'acide sulfurique, de très grandes quantités d'impuretés dissoutes ou en sus- pension sont contenues dans les boues obtenues, comme par exemple: Al 2K(PO4)2 OH.2 H20, FeJ13(PO4)2.4 H20 ou FelH(H2PO4)4. Ces composés chimiques sont très difficiles à séparer, étant donné qu'ils ont souvent une consistance gélatineuse. C'est ainsi par exemple qu'on connaît, par le premier fascicule publié de la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne No 2 436 921 un procédé permettant d'obtenir une purification en ajoutant des cam- posés du calcium, par précipitation de sulfate de chaux et par séparation conjointe de la boue avec le sulfate de chaux. On connaît également des procédés dans lesquels des floculants sont ajoutés à l'acide (brevets des E.U.A. No 3 644 091 et No 3 907 680, par exemple). On connaît d'autres procédés de purification d'après les premiers fascicules publiés des demandes de brevet de la R.F.A. 2 635 911 et 2 635 91.2, de même que des procédés d'élimi- nation des caoposés organiques d'après le premier fascicule publié de la demande de brevet de la R.F.A. 2 522 220 ou des procédés de purification à l'aide de solvants organi- ques d'après les premiers fascicules publiés de la demande de brevet de la R.F.A. 2 435 789 ou 2 511 340. Les procédés déjà connus ou bien consomment de grandes quantités d'énergie ou bien nécessitent un déploiement con- sidérable d'appareillages ou bien exigent de telles quan- tités d'acide dilué pour la phase de séparation que la rentabilité du procédé est remise en question. Le problème servant de base à l'invention est d'éliminer les boues de consistance gélatineuse con- tenues dans l'acide phosphorique produit selon le procé- dé humide, par des moyens simples mais très efficaces, par rapport à la teneur en P205. Par un procédé du type décrit ci-dessus ce problème est résolu en ce que la concentration en matières solides de l'acide phosphorique est d'abord augmentée jus- qu'à un taux de 7 % par la concentration de l'acide phos- phorique à 54 % de P205, et en ce que cet acide est ensui- te dirigé vers un séparateur, étant entendu que l'effluent est épaissi jusqu'à une concentration en matières solides de l'ordre de 15% environ, tandis que le filtrat a une concentration en matières solides inférieure à 0,5 %, l'ef- fluent épaissi est ensuite envoyé du séparateur vers une centrifugeuse à bol plein, la pulpe recueillie ayant une concentration en matières solides de l'ordre de 50 à 60 %, et le filtrat évacué de la centrifugeuse une concentration en matières solides de l'ordre de 1 à 6 %. Au début du pro- cédé, la concentration en matières solides de l'acide phos- phorique peut se situer dans une marge allant de 0,5 % à %. Il est connu que l'acide phosphorique peut être concentré à 54 % de P 205 par évaporation de l'eau. Par le procédé conforme à l'invention, il s'est avéré que le débit en matières solides, c'est-à-dire la concentra- tion en matières solides de la boue, par rapport à 1' acide ajouté, peut s'élever jusqu'à 90 %. Ce qui est particuliè- rement important ici, c'est que, d'après cette invention, la séparation des matières solides contenues dans un acide de grande viscosité élevée est également possible. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, une partie du filtrat provenant du séparateur peut être recyclée vers celui-ci. De ce fait, on obtient, selon le réglage du système, une meilleure efficacité de cette phase du procédé. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, l'efficacité est augmentée si une partie du filtrat évacué de la centrifugeuse est rajoutée à l'acide mis en oeuvre. Une autre caractéristique essentielle de l'invention réside dans le fait que du SiO2 est ajouté à l'acide en amont du séparateur, une caractéristique particulière de cette invention étant qu'il est prévu d'ajouter 0,1 à 0,7 % de SiO2, par rapport à un acide contenant 54 % de P205. Alors que l'acide phosphorique chimiquement pur a une viscosité de l'ordre de 20 x 10 3 Ns/m, la viscosité est élevée conformément à l'invention, par -3 2 l'addition de SiO2, à une valeur maximale de 200 x 10 Ns/m La viscosité d'un acide phosphorique dépend d'une part des solutés et d'autres part de la teneur en matières solides, étant entendu que la concentration en matières solides doit être, pour le procédé conforme à l'invention, de l'ordre de 15 % environ en aval du sépa- rateur, et de ce fait, son influence peut être négligée ici. En raison de l'augmentatbn de la viscosité par l'ad- dition de SiO2, et en fonction de la quantité de SiO2 ajoutée, les composés de fer et d'aluminium ne se forment plus ou qu'en partie seulement. Les composés du calcium, tels que CaSO 4.2 H20, CaF CaSiF6 et les fluorures alcalins, qui se forment encore en fonction de la concentration en acide phosphorique, sont cependant séparés dans la centri- fugeuse en aval, comme une analyse de la boue obtenue se- lon le procédé conforme à l'invention l'a montré T A B L E A U 1 22,82 % Na2SiF6 3,98. K 2SiF6 36,57 % CaSO4.2 i120 17,01 % FePO4 2,03 % AlPO4 32,41 % Le reste se compose principalement d'acide phosphorique, lié de manière complexe aux phosphates, étant donné que la teneur en P 205 de la boue (sèche) est de 24,4 % et que seulement 9,18 % de P 205 sont liés par FePO et AlPO 4 4' L'augmentation de la viscosité par l'addition de SiO2 dépend du degré de polymérisation du SiO2. il s'est avéré qu'après l'augmentation de la viscosité selon le procédé de l'invention, la composition de l'acide phosphorique après séparation des matières solides était la suivante: - T A B L E A U 2 P 05 49,4 % 2 5 F2e3 1,1 % 2l3 Al203 0,97 % F 1,2 % SiO2 0,12 % Comme il ressort de ces deux tableaux, le taux souhaité, très élevé, en composés de fer et d'aluminium est toujours présent dans l'acide tandis que la teneur en Fe 203 et Al203 est de l'ordre de 0,5 % sans addition de SiO2 (0,3%). Les résultats obtenus ainsi que les températu- res nécessaires pour le procédé conforme à l'invention sont indiqués au tableau 3 ci-après. Le déroulement du processus est décrit sur le dessin annexé. De l'acide phosphorique concentré à envi- ron 30 % de P 205 est envoyé par la ligne 1 vers un évapo-. rateur 2 qui concentre l'acide phosphorique à 54 % P 205 par évaporation. Le concentré est ensuite évacué par la ligne 3 de l'évaporateur 2 vers le séparateur 4, d'o le filtrat est évacué par le ligne 5, étant entendu que la teneur du filtrat en matières solides est inférieure à 0,5 %. L'effluent épaissi est évacué du séparateur par la ligne 6; sa concentration en matières solides s'élève à 15 % environ. Il est ensuite dirigé vers la centrifugeuse 7, qui peut être une centrifugeuse à bol plein pour le procédé conforme à l'invention. La pulpe est évacuée par la ligne 8, sa teneur en matières solides est de l'ordre de 60 % environ, tandis que le concentré est soutiré par la ligne 9 et a une teneur en matières solides de 2 % environ. Le recyclage d'une partie de l'effluent du séparateur est désigné par 10, tandis que le recyclage d'une partie du concentré évacué par la cen- trifugeuse à bol plein est désigné par 11. Un apport de SiO2 au début du procédé est désigné par 12. Il a lieu dans l'exemple décrit, lorsque l'acide est 30 % de P205. Il va de soi que l'invention peut être modi- fiée de différentes façons, sans que pour cela l'idée fondamentale en soit abandonnée. En particulier l'inven- tion ne se limite pas à l'aménagement cité de l'appareil- lage nécessaire au fonctionnement du procédé, comme le séparateur et la centrifugeuse à bol plein: il est éga- lement possible en effet d'utiliser d'autres appareillages fonctionnant de manière semblable. TAB N d'essai 1 2 3 4 Solides dans 14,2 14,2 14,2 14,2 acide départ Solide cans 1,95 2,12 2,69 5,76 Solide dans concentré % Solides dans 58,4 53,5 54,6 58,4 pulpe % Solides sépa- 89,23 88,58 85,03 65,92 rés % RendEment 89,48 87,26 88,47 92,22 P205 % Nbre dIf. de 19,37 12,94 12,94 19,37 tours / n Position des haut haut bas bas déversoirs Tenpérature de 48 43 47 51 l'acide C (concentré) Dgbit calculé 0,106 0,128 0,134 0,122 m /h Raemarque: >t avec addition de Praestol, 100 L E A U 9,95 2,46 ,9 79,50 89,64 19,37 bas 0,105 g 3 gAi'. 9,95 2,67 49,9 77,21 91,43 12,94 bas 7, 14,2 4,38 58,5 74,72 91,20 12,94 bas 8, 14,2 ,21 ,7 69, 23 92,57 12,94 bas 9, 4,23 1,73 59,6 ,76 98,19 12,94 bas 0,105 0,140 0,135 0,119 , 18,9 3,41 48,5 88,15 78,18 23,21 bas 0,110 11, 18,9 1,86 51,5 93,55 79,48, 23,21 bas 0,070* P-J PJ N R E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé de séparation des matières solides contenues dans l'acide phosphorique produit selon le pro- cédé de digestion humide, procédé caractérisé en ce que la concentration en matières solides de l'acide phosphorique est d'abord augmentée jusqu'à 7 % par la concentration de l'acide phosphorique à 54 % de P 205 et en ce que cet acide est ensuite dirigé vers un séparateur, dont l'effluent épaissi à une concentration en matières solides de l'ordre de 15 % environ et le filtrat une concentration en matières solides inférieure à 0,5 %, l'effluent épaissi est ensuite dirigé du séparateur vers la centrifugeuse à bol plein, la pulpe recueillie ayant une concentration en matières solides de l'ordre de 50 à 60 % environ. 2.- Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'une partie de l'effluent du séparateur est renvoyée vers le séparateur. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une partie du filtrat de la centrifugeuse à bol plein est rajoutée à l'acide mis en oeuvre. 4.- Procédé selon l'une quebonque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que du SiO2 est ajouté à l'acide en amont du séparateur. 5.- Procédé selon la revendication 4, carac- térisé en ce que d'environ 0,1 % à 0,7 % de SiO2 est ajouté, par rapport à un acide concentré à 54 % de P 205