Технологическая схема получения экстракционной фосфорной кислоты дигидратным способом

На рис. 4 приведена принципиальная схема получения фосфорной кислоты (28−32% P₂O₅) из апатитового концентрата. По этой схеме возможно получение фосфорной кислоты (20−22% P₂O₅) из фосфоритов.

Рис. 4 Схема получения экстракционной фосфорной кислоты дигидратным способом [7]: 1 — бункер фосфатного сырья; 2 — дозатор; 3 — двухступенчатый экстрактор; 4 — сборник серной кислоты; 5 — погружные насосы; 6 — расходомер серной кислоты; 7 — погружной насос (циркуляционный); 8 — испаритель; 9 — брызгоуловитель; 10 — конденсатор; 11 — барботажный нейтрализатор; 12 — лотки карусельного вакуум-фильтра; 13 — ресиверы (сепараторы); 14 — промежуточный сборник суспензий — после регенерации фильтровальной ткани; 15, 16, 17 — барометрические сборники: для первого (основного) фильтра (15), для оборотной фосфорной кислоты (16), для промывного фильтра (17)

Согласно схеме, в первый реактор экстрактора 3 из бункера 1 дозатором 2 непрерывно вводят апатитовый концентрат. В этот же реактор погружными насосами 5 вводят оборотную фосфорную кислоту из барометрического сборника 16 и циркуляционную суспензию после вакуум-испарительной установки 8[кратность циркуляции (8ч12):1] и серную кислоту из сборника 4. Серную кислоту возможно частично или полностью вводить во второй реактор.

Соотношение Ж: Т в суспензии в экстракторе поддерживают равным (1,7ч2,7):1. Из первого реактора суспензия перетекает во второй, откуда основная часть ее погружным насосом 7 подается в вакуум-испаритель 8, представляющий собой резервуар, в котором вауум-насосом поддерживают пониженное давление. Вследствие этого поступающая в него жидкость оказывается перегретой и закипает с выпаркой части воды. Это приводит к понижению температуры на 3−5є С. Газы из вакуум-испарителя через брызгоуловитель отводят в поверхностный конденсатор 10, в котором конденсируются пары воды и улавливается часть соединений фтора. Окончательную очистку газа от соединений фтора производят в барботажном нейтрализаторе 11.

Продукционная суспензия поступает на карусельный лотковый фильтр, в котором гипс отделяется от растворов, а осадок промывается по трехфильтровальной системе.

Карусельный лотковый фильтр состоит из 24 отдельных лотков, на днищах которых уложена фильтровальная ткань (капрон, лавсан и т. п.). Лотки установлены на каретках с колесами, движущимися по круговым рельсам. С помощью двух шайб, образующих головку фильтра — подвижной, вращающейся вместе с лопатками, и неподвижной — фильтраты отсасываются в соответствующие вакуум-сборники (15, 16 и 17). После прохождения зон фильтрации 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 на последнюю или предпоследнюю зону промывки осадка, что сокращает потери P₁₀O₄ и позволяет создать на экстракционных установках замкнутую систему водооборота. Гигроскопическая влажность фосфогипса 15−40%. Количество фосфогипса (в пересчете на сухое вещество) составляет 1,2−1,6 т на 1 т переработанного природного фосфата. В процессе переработки апатита выход гемигидрата кальция равен 1,4; гипса 1,6 т.

Газожидкостная смесь разделяется в сепараторах 13, в которых поддерживается разрежение 65−85 кПа. Первый фильтрат Ф₁ направляется в сборник готовой продукции, а часть его переливается в барометрический сборник оборотной кислоты 16, куда также поступает и второй фильтрат Ф₂, полученный в процессе промывки осадка третьим фильтратом Ф₃. Фильтрат Ф₃ образуется при промывке осадка суспензией, получаемой в процессе регенерации фильтровальной ткани, и свежей горячей (60−70є С) водой. Промытый гипс передается с лотка в сборник 14, из которого в виде суспензии перекачивается в отстойник гипса. Содержание P₂O₅ в фильтратах: Ф₁ — 28−32%, Ф₂ — 22−25%, Ф₃ — 5−10%.

В процессе получения фосфорной кислоты дигидратным способом выделение фтора в атмосферу (преимущественно в виде тетрафторида кремния) невелико — 3−5% от содержащегося в исходном сырье (около 80% переходит в целевой продукт, 15−17% - в фосфогипс). Соответственно концентрация фторидов в отводимых из экстрактора газах в зависимости от способа охлаждения и вытяжки вентилятора в пересчете на фтор составляет 0,2−2,5 г/м³.

Согласно дигидратному способу, на 1 т продукционного P₂O₅ расходуется 2,65−2,73 т апатита и 2,45−2,48 т 100%-ной серной кислоты. Экстракционная фосфорная кислота, полученная из апатита дигидратным способом, содержит (в %): P₂O₅ — 25−32; SO₃ — 1,8−2,8; CaO — 0,1−0,4; Al₂O₃ — 0,3−0,4; Fe₂O₃ — 0,3−0,5;F — 1,7−2,20.