СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВОГО ДИКАЛЬЦИЙФОСФАТА
METHOD OF PRODUCING DICALCIUM PHOSPHATE FEED

Предлагаемое изобретение относится к технологии переработки экстракционной фосфорной кислоты на технические фосфаты, в частности в кормовой дикальцийфосфат с использованием отходов производства.
2
5
Известен способ получения кормового дикальцийфосфата, включающий обработку фосфогипса фосфорной кислотой в присутствии гидроксида кальция или натрия при рН 7-11 и концентрации PO 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).
2
5
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% PO 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).
2
5
2
5
Недостатками известного способа являются недостаточно высокая степень перехода РО в готовый продукт и большие потери РO.
2
5
2
5
2
5
2
5
2
5
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 PO с отходящим раствором сульфата. Содержание PO в отходящем растворе составляет 1,23-2,1% РO. Потери PO с отходящим раствором составляют 21-34%. Выход РО в готовый продукт составляет 66-79%.
2
5
Задачей предлагаемого изобретения является повышение выхода PO 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.
2
5
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 РО в готовый продукт.
2
5
2
5
2
5
2
5
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 PO. 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 PO. Уменьшение количества жидкой фазы на стадии получения дикальцийфосфата меньше 4:1 приведет к снижению выхода PO в готовый продукт. Увеличение количества жидкой фазы выше 4,7:1 приведет к потерям РO.
Сущность процесса поясняется примерами.
3
2
5
2
5
2
2
5
2
5
2
2
3
2
5
2
3
2
5
2
5
2
5
2
5
2
5
Пример 1. 1000 кг фосфогипса, прокаленного при 400°С (термофосфогипс (ТФГ)), имеющего основной состав 38% СаО, 53,2% SO, 1,17% PO, 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% PO, 2,66% СаО, 6,65% KО, 0,06% FеО, 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% PO, 6,5% KO, 0,68% СаО, 0,0047% FеО, 0,003% F, направляют на производство удобрений. Готовый продукт содержит 49% PO, 38,65% CaO, 0,13% FeO, 0,12% F. Количество PO в готовом продукте составляет 528,7 кг. Отношение PO усв. к РО общ. равно 99,9%. Выход РO в готовый продукт составляет 83,6%. С раствором уходит 105,3 кг РO, что составляет 16,4% потерь.
2
5
2
2
3
2
5
2
2
3
2
5
2
3
2
5
2
5
2
5
2
5
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% PО, 7% NaO, 0,08% FеО, 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% РO, 6,5% NaO, 0,68% CaO, 0,008% FеO, 0,003% F, направляют на производство удобрений. Готовый продукт содержит 48,1% РO, 37,9% CaO, 0,13% FeO, 0,2% F. Отношение РO усв. к РO общ. равно 99,8%. Выход PO в готовый продукт составляет 89,9%. С раствором уходит 64 кг PO, что составляет 10,1% потерь.
2
5
3
2
3
2
5
3
2
3
2
5
2
3
2
5
2
5
2
5
2
5
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% PO, 2,66% CaO, 3% NH, 0,07% FeO, 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% PO, 2,25 NН, 0,68% CaO, 0,005% FеO, 0,005% F, направляют на производство удобрений. Готовый продукт содержит 48,5% PO, 38,25% CaO, 0,1% FeO, 0,2% F. Отношение PO усв. к PO общ. равно 99,7%. Выход PO в готовый продукт составляет 90,8%. С раствором уходит 58 кг PO, что составляет 9,2% потерь.
В таблице приведены сравнительные показатели заявляемого и известного способов.
2
5
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 PO в готовый продукт.
2
5
2
5
Таким образом, заявляемый способ позволяет увеличить выход PO в готовый продукт и снизить потери РO 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
% Р<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
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
Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub>
49
48,1
48,5
48,1-49
СаО
38,65
37,9
38,25
37,9-38,25
Fе<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
0,13
0,13
0,1
0,1-0,13
F
0,12
0,2
0,2
0,12-0,2
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub><sub>усв.</sub>/Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub><sub>общ., %</sub>
99,9
99,8
99,7
99,7-99,9
Выход Р<sub>2</sub>O<sub>5</sub> в готовый продукт
83,6
89,9
90,8
66-79