способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора и лантаноиды

Классы МПК:C01F11/46 сульфаты
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) (RU),
ООО "Пирит Технолоджи" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-06-06
публикация патента:

Изобретение относится к технологии комплексной переработки фосфогипса, получаемого при сернокислотной переработке апатитового концентрата на минеральные удобрения. Осуществляют выщелачивание фосфогипса 22-30% раствором серной кислоты в течение 20-25 минут с переводом фосфора и лантаноидов в пересыщенный по лантаноидам раствор выщелачивания и получением осадка гипса. Осадок гипса отделяют от раствора выщелачивания центрифугированием до обеспечения остаточной влажности не более 20%, после чего гипс обрабатывают основным соединением кальция до рН более 5. Затем из раствора выщелачивания кристаллизацией выделяют концентрат лантаноидов, который отделяют от маточного раствора. Маточный раствор контролируют на содержание примеси фосфора и при величине произведения х·у<180, где х - содержание примеси фосфора в маточном растворе в пересчете на P2O5 (г/л), у - остаточная влажность осадка гипса (%), маточный раствор направляют на стадию выщелачивания, а при величине произведения х·успособ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 180, маточный раствор предварительно подвергают очистке. Очистку маточного раствора от фосфора осуществляют путем введения в раствор соединения титана в количестве, определяемом соотношением 2,5·(х-5) г/л, с отделением образовавшегося осадка гидратированного фосфата титанила. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности переработки фосфогипса за счет снижения расхода и числа реагентов и уменьшения энергоемкости процесса при одновременном увеличении степени извлечения лантаноидов в раствор выщелачивания до 82,1% и упрощении способа. 5 з.п. ф-лы.

Формула изобретения

1. Способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора и лантаноиды, включающий выщелачивание фосфогипса серно-кислым раствором с переводом фосфора и лантаноидов в раствор выщелачивания и получением осадка гипса, отделение осадка гипса от раствора выщелачивания, выделение концентрата лантаноидов из раствора выщелачивания и отделение концентрата лантаноидов от маточного раствора, отличающийся тем, что выщелачивание фосфогипса ведут с получением пересыщенного по лантаноидам раствора выщелачивания, отделение осадка гипса от раствора выщелачивания осуществляют до обеспечения остаточной влажности не более 20%, после чего гипс обрабатывают основным соединением кальция до рН более 5, концентрат лантаноидов выделяют кристаллизацией, маточный раствор контролируют на содержание примеси фосфора и при величине произведения содержания примеси фосфора в растворе и остаточной влажности осадка гипса

х·у<180,

где х - содержание примеси фосфора в маточном растворе в пересчете на Р 2O5, г/л,

у - остаточная влажность осадка гипса %,

маточный раствор направляют на стадию выщелачивания, а при величине произведения х·успособ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 180, маточный раствор предварительно подвергают очистке.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание фосфогипса ведут 22-30% раствором серной кислоты в течение 20-25 мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделение осадка гипса от раствора выщелачивания осуществляют центрифугированием.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соединения кальция используют гашеную или негашеную известь или известняк.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку маточного раствора от фосфора осуществляют путем введения в раствор соединения титана в количестве, определяемом соотношением 2,5·(х-5) г/л, с отделением образовавшегося осадка гидратированного фосфата титанила.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве соединения титана используют титанилсульфат моногидрат TiOSO 4·H2O в сухом виде или его раствор в серной кислоте.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии комплексной переработки фосфогипса, получаемого при сернокислотной переработке апатитового концентрата на минеральные удобрения, и может быть использовано для получения строительных материалов и концентрата лантаноидов.

При сернокислотной переработке апатитового концентрата на минеральные удобрения образуется отвальный фосфогипс, в который попадает значительное количество лантаноидов. Известные способы переработки фосфогипса в новых экономических условиях оказались неэффективными и производство гипсовых материалов, действовавшее на ведущем в России предприятии ОАО «Воскресенские минеральные удобрения», остановлено. Основной причиной этого является высокая энергозатратность и значительно возросшие цены на энергоресурсы, что определило более высокую стоимость получаемых из фосфогипса гипсовых строительных материалов по сравнению с производимыми из природного гипса. Кроме того, в соответствии с международными стандартами снижены допустимые концентрации примеси фосфора в гипсовых материалах. Они не могли быть достигнуты с использованием применявшейся технологии. Резервом повышения конкурентоспособости фосфогипса может стать разработка комплексной технологии его переработки, предусматривающей повышение качества получаемого гипса с попутным доизвлечением из фосфогипса лантаноидов, а также снижение энергетических затрат.

Известен способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора и лантаноиды (см. Андрианов A.M., Русин Н.Ф., Дейнека Г.Ф. и др. Получение из фосфогипса сульфата аммония, окиси кальция и концентрата редкоземельных элементов // Журнал прикладной химии. 1978. Т.51. №7. С.1441-1444), включающий обработку фосфогипса карбонатом аммония в водной среде с получением осадка карбоната кальция и раствора сульфата аммония, разделение осадка и раствора, упаривание раствора сульфата аммония с получением товарного продукта, пригодного для использования в качестве минерального удобрения. Осадок карбоната кальция прокаливают при температуре способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 900°С с получением углекислого газа и загрязненного примесями оксида кальция, который обрабатывают раствором хлорида аммония с получением концентрата лантаноидов, содержащего до 5,6 мас.% способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 Ln2O3, и раствора. Раствор обрабатывают смесью аммиака и углекислого газа с получением оборотного раствора хлорида аммония и осадка карбоната кальция, который прокаливают при температуре способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 900°С, синтезируя очищенный от примесей оксид кальция и углекислый газ. Образующийся в способе углекислый газ используют в обороте. Степень извлечения лантаноидов в концентрат составляет до 99,5%.

Недостатками данного способа являются его сложность, высокая энергоемкость, обусловленная расходами энергии на упаривание раствора сульфата аммония и двукратную высокотемпературную прокалку карбоната кальция, сложность использования большого количества получаемого сульфата аммония, что ограничивает возможность реализации способа для переработки значительных объемов фосфогипса, потери фосфогипса с концентратом лантаноидов, составляющие не менее 7-9%, низкое содержание лантаноидов в концентрате.

Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора и лантаноиды (см. Ciurla Z., Grudzewski W. Economiczne problemy odziskiwania ziem rzadkich z fosfogipsow. I. Utylizacia fosfogipsow z odziskiwaniem lantanowców. // Gosp. surow. miner. 1990. Т.6, №4. С.819-828), включающий выщелачивание фосфогипса 10% Н2SO4 в течение 1 часа при температуре 60°С и отношении Т:Ж=1:2,5 с переводом фосфора и лантаноидов в раствор выщелачивания и получением осадка гипса, отделение осадка гипса от раствора выщелачивания, отмывку гипса от остатка раствора выщелачивания репульпацией в воде, выделение концентрата лантаноидов из раствора выщелачивания путем аммонизации раствора выщелачивания до обеспечения рН 8-9 с осаждением гидроксидов лантаноидов и отделение осадка гидроксидов лантаноидов от маточного раствора. Подлежащий утилизации низкоконцентрированный раствор сульфата аммония, как правило, упаривают. Степень извлечения лантаноидов в раствор выщелачивания составляет не более 45%.

К недостаткам известного способа следует отнести то, что сернокислый раствор выщелачивания не используется в обороте, а нейтрализуется аммиаком, что приводит к большому расходу серной кислоты и аммиака. Необходимость нагрева сернокислого раствора до 60°С и упаривания получаемого низкоконцентрированного раствора сульфата аммония приводят к большим энергетическим затратам. Кроме того, известный способ характеризуется относительно невысокой степенью извлечения лантаноидов в раствор выщелачивания.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности переработки фосфогипса за счет снижения расхода и числа реагентов, уменьшения энергоемкости процесса при одновременном увеличении степени извлечения лантаноидов в раствор выщелачивания и упрощении способа.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора и лантаноиды, включающем выщелачивание фосфогипса сернокислым раствором с переводом фосфора и лантаноидов в раствор выщелачивания и получением осадка гипса, отделение осадка гипса от раствора выщелачивания, выделение концентрата лантаноидов из раствора выщелачивания и отделение концентрата лантаноидов от маточного раствора, согласно изобретению выщелачивание фосфогипса ведут с получением пересыщенного по лантаноидам раствора выщелачивания, отделение осадка гипса от раствора выщелачивания осуществляют до обеспечения остаточной влажности не более 20%, после чего гипс обрабатывают основным соединением кальция до рН более 5, концентрат лантаноидов выделяют кристаллизацией, маточный раствор контролируют на содержание примеси фосфора и при величине произведения содержания примеси фосфора в растворе и остаточной влажности осадка гипса,

x·у<180,

где x - содержание примеси фосфора в маточном растворе в пересчете на Р2O5 (г/л),

у - остаточная влажность осадка гипса (%),

маточный раствор направляют на стадию выщелачивания, а при величине произведения x·успособ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 180, маточный раствор предварительно подвергают очистке.

Технический результат достигается также тем, что выщелачивание фосфогипса ведут 22-30% раствором серной кислоты в течение 20-25 минут.

Технический результат достигается также и тем, что отделение осадка гипса от раствора выщелачивания осуществляют центрифугированием.

На достижение технического результата направлено то, что в качестве соединения кальция используют гашеную или негашеную известь или известняк.

На достижение технического результата направлено также то, что очистку маточного раствора от фосфора осуществляют путем введения в раствор соединения титана в количестве, определяемом соотношением 2,5·(х-5) г/л, с отделением образовавшегося осадка гидратированного фосфата титанила.

На достижение технического результата направлено также и то, что в качестве соединения титана используют титанилсульфат моногидрат TiOSO4·H2O в сухом виде или его раствор в серной кислоте.

Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем испрашиваемой правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, соотносятся с техническим результатом следующим образом.

При выщелачивании фосфогипса сернокислыми растворами происходит растворение фосфатов по реакциям:

способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879

способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879

способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879

Выщелачивание фосфогипса ведут с получением пересыщенного по лантаноидам раствора выщелачивания. В процессе выщелачивания в раствор переходит и содержащаяся в фосфогипсе фосфорная кислота. При отделении осадка гипса от раствора выщелачивания часть раствора остается в гипсе. Гипс с повышенным содержанием кислоты не может быть использован для производства строительных материалов. По этой причине отделение осадка гипса от раствора выщелачивания осуществляют до обеспечения остаточной влажности не более 20%. Такая величина остаточной влажности обусловлена необходимостью ограничения количества попадающих в гипс фосфора и подлежащей нейтрализации серной кислоты. При влажности более 20% количество фосфора, попадающего в гипс с остатком сернокислого раствора, будет настолько велико, что может привести к превышению допустимой концентрации фосфора в гипсе.

Осуществлять водную промывку гипса от захваченного раствора выщелачивания нецелесообразно, так как будет получаться большой объем низкоконцентрированных кислых промывных вод, утилизация которых представляет самостоятельную проблему. Поэтому предлагается осуществлять нейтрализацию захваченного гипсом раствора выщелачивания до рН более 5 путем обработки гипса основным соединением кальция, в качестве которого могут быть использованы гашеная или негашеная известь или известняк. Допустимый уровень величины рН определяется требованиями к гипсу, предъявляемыми промышленностью строительных материалов. Процесс нейтрализации осуществляют согласно реакциям:

способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879

способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879

способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879

способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879

способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879

способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879

Образующийся при этом CaSO4 ·2H2O не загрязняет гипс, а CaHPO 4 является малорастворимым соединением и, сокристаллизуясь с гипсом, не препятствует его дальнейшему использованию при условии, если общее содержание фосфора (в пересчете на P 2O5) в гипсе не превышает 0,65-0,7 мас.%.

Выделение концентрата лантаноидов кристаллизацией обусловлено тем, что при использовании для выщелачивания 22-30% раствора серной кислоты одновременно с растворением лантаноидов из фосфогипса в раствор выщелачивания переходят катионы натрия, которые в сернокислых растворах образуют с лантаноидами двойные сульфаты согласно реакции:

способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879

Поскольку растворимость двойных сульфатов лантаноидов и натрия в сернокислых растворах средних концентраций низка, то образуется пересыщенный по лантаноидам раствор, и они выпадают в осадок.

В процессе выщелачивания не весь фосфор фосфогипса переходит в раствор, поскольку в фосфогипсе кроме основных фосфорсодержащих соединений, перечисленных выше (см. реакции 1-3), имеется ряд трудно растворимых в сернокислых растворах соединений фосфора, определяющих остаточное содержание фосфора в кислотонерастворимой форме 0,3-0,4%.

Общее количество фосфора в гипсе возрастает с увеличением объема оставшегося в гипсе раствора выщелачивания и концентрации фосфора в этом растворе и может превысить допустимое значение, если количество фосфора, попадающее в гипс с остатками раствора выщелачивания, будет велико.

При реализации предлагаемого способа содержание фосфора в сернокислом растворе будет возрастать. В изобретении предлагается контролировать содержание примеси фосфора в маточном растворе. По мере накопления фосфора предлагается при величине произведения содержания примеси фосфора в растворе и остаточной влажности осадка гипса,

x·у<180,

где x - содержание примеси фосфора в маточном растворе в пересчете на Р2O5 (г/л), у - остаточная влажность осадка гипса (%), направлять маточный раствор на стадию выщелачивания, а при величине произведения x·успособ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 180, предварительно подвергать маточный раствор очистке,

Очистка маточного раствора от примеси фосфора проходит по реакции

способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879

Удаление примеси фосфора по реакции (11) целесообразно осуществлять до остаточного содержания P2 O5 5 г/л путем введения в него соединения титана с отделением образовавшегося осадка гидратированного фосфата титанила. Возможна и более глубокая очистка маточного раствора от примеси фосфора, но это нецелесообразно, так как приводит к потерям титана, частично остающегося в сернокислом растворе в растворенном состоянии.

Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в повышении эффективности переработки фосфогипса за счет снижения расхода и числа реагентов, уменьшения энергоемкости процесса при одновременном увеличении степени извлечения лантаноидов в раствор выщелачивания и упрощении способа. Это достигается в результате использования сернокислого раствора в обороте, исключения использования аммиака, уменьшения энергоемкости вследствие исключения операций нагрева раствора выщелачивания до 60°С и упаривания маточного раствора, увеличения степени извлечения лантаноидов в результате использования предложенных режимов выщелачивания и кристаллизации.

В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие конкретные операции и режимные параметры.

Выщелачивание фосфогипса 22-30% раствором серной кислоты позволяет получить пересыщенный по лантаноидам раствор выщелачивания. Использование для выщелачивания фосфогипса раствора серной кислоты с концентрацией свыше 30% приводит к резкому снижению извлечения лантаноидов в раствор выщелачивания. Концентрация серной кислоты ниже 22% нецелесообразна, так как недостаточна для обеспечения необходимой степени кристаллизации концентрата лантаноидов из пересыщенного раствора.

Ограничение продолжительности выщелачивания фосфогипса раствором серной кислоты 20-25 минут обусловлено необходимостью исключить кристаллизацию концентрата лантаноидов из раствора до отделения гипса. При продолжительности выщелачивания фосфогипса менее 20 минут будет иметь место снижение извлечения лантаноидов в раствор, а при продолжительности более 25 минут часть растворившихся лантаноидов попадет в гипс, что приведет к снижению их извлечения.

Отделение осадка гипса от раствора выщелачивания центрифугированием позволяет значительно уменьшить остаточное содержание в гипсе сернокислого раствора, снизить потери серной кислоты и расход соединений кальция, а также повысить степень извлечения лантаноидов в раствор выщелачивания.

Предпочтительно использовать в качестве соединений кальция гашеную или негашеную известь или известняк, так как эти соединения не вызовут вторичного загрязнения гипса.

Очистка маточного раствора от фосфора путем введения в раствор соединения титана, предпочтительно титанилсульфата моногидрата TiOSO 4·H2O, обусловлено следующим. Данное соединение представляет собой высокоэффективный сорбент катионного типа и является товарным продуктом. Кроме того, образующийся в результате очистки осадок гидратированного фосфата титанила, может быть переработан путем щелочного гидролиза и последующего растворения метатитановой кислоты в сернокислом растворе. При этом регенерируется титанилсульфат моногидрат в виде сернокислого раствора, который может быть повторно использован для очистки маточного раствора от примеси фосфора, а получаемые фосфаты аммония или щелочных металлов, например натрия, могут быть использованы соответственно как эффективное удобрение и моющее средство.

Введение в маточный раствор соединения титана в сухом виде или в виде его раствора в серной кислоте в количестве, определяемом соотношением 2,5·(х-5) г/л, обеспечивает, с одной стороны, достаточно эффективную очистку маточного раствора от примеси фосфора, а с другой стороны, минимизирует потери титана с маточным раствором.

Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения снижения расхода и числа реагентов, уменьшения энергоемкости процесса, увеличения степени извлечения лантаноидов в раствор выщелачивания и упрощения способа.

Указанные выше особенности и преимущества заявляемого изобретения могут быть более наглядно пояснены нижеследующими примерами.

Пример 1. 200 г отвального фосфогипса, содержащего CaSO4·2H2O - основа, Р2O5 - 1,29 мас.%, способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 Ln2О3 - 0,51 мас.% и Na - 0,05 мас.%, выщелачивают при перемешивании 400 мл раствора H2SO4 с концентрацией 26% при Т:Ж=1:2 в течение 20 минут с переводом фосфора и лантаноидов в раствор выщелачивания и получением осадка гипса. Осадок гипса отделяют от раствора выщелачивания центрифугированием. Получают 364 мл сернокислого раствора с концентрацией Р 2O5, способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 Ln2O3 и Na 2O соответственно 5,02, 1,89 и 1,0 г/л и гипс с остаточной влажностью 18%. Извлечение лантаноидов в раствор выщелачивания составило 74,1%. Затем к гипсу добавляют 10 г известняка. Получают 210 г гипса с рН 8,5 и содержанием P2O 5 0,29 мас.% в пересчете на воздушно-сухой продукт. Сернокислый раствор выдерживают в течение 2 ч с кристаллизацией лантаноидов. Образовавшийся осадок лантаноидов отфильтровывают. Масса воздушно-сухого концентрата лантаноидов - 2,4 г. Получают 363 мл маточного сернокислого раствора с остаточным содержанием лантаноидов - 0,14 г/л при концентрации свободной серной кислоты - 24,5%. Химический состав концентрата, мас.%: способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 Ln2О3 29,1; SO4 2- 54,4; CaO 8,00; P2O5 0,3; Fe 2О3 0,37; Al2 О3 0,08 и SiO2 0,47. Степень извлечения редкоземельных элементов в концентрат составила 68,5%. Величина произведения содержания примеси фосфора в растворе (5,02 г/л) и остаточной влажности осадка гипса (18%) составляет 90,36, что <180, поэтому маточный раствор направляют на стадию выщелачивания.

Пример 2. 200 г отвального фосфогипса, содержащего CaSO4·2H2O - основа, способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 Ln2O3 - 0,51 мас.% и Na - 0,05 мас.%, выщелачивают при перемешивании 363 мл полученного по Примеру 1 маточного раствора с концентрацией 24,5% Н2SO4 при Т:Ж=1:1,8 в течение 25 минут с переводом фосфора и лантаноидов в раствор выщелачивания и получением осадка гипса. Осадок гипса отделяют от раствора выщелачивания центрифугированием. Получают 340 мл сернокислого раствора с концентрацией Р2 O5, способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 Ln2О3 и Na 2O соответственно 9,67, 1,97 и 1,96 г/л и гипс с остаточной влажностью 12%. Извлечение лантаноидов в раствор выщелачивания составило 64,6%. Затем к гипсу добавляют 3,5 г негашеной извести. Получают 210 г гипса с рН 9,2 и содержанием P 2O5 0,51 мас.% в пересчете на воздушно-сухой продукт. Сернокислый раствор выдерживают в течение 2 ч с кристаллизацией лантаноидов. Образовавшийся осадок лантаноидов отфильтровывают. Масса воздушно-сухого концентрата лантаноидов - 2,23 г. Получают 339 мл маточного сернокислого раствора с остаточным содержанием лантаноидов - 0,16 г/л при концентрации свободной серной кислоты - 22%. Содержание способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 Ln2О3 в концентрате - 27,6 мас.%, степень извлечения редкоземельных элементов в концентрат составила 63,9%. Величина произведения содержания примеси фосфора в маточном растворе (9,67 г/л) и остаточной влажности осадка гипса (12%) составляет 116, что <180, поэтому маточный раствор направляют на стадию выщелачивания.

Пример 3. 170 г отвального фосфогипса, содержащего CaSO4·2H 2O - основа, способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 Ln2O3 - 0,51 мас.% и Na - 0,05 мас.%, выщелачивают при перемешивании 339 мл полученного по Примеру 2 маточного сернокислого раствора с концентрацией 22% при Т:Ж=1:2 в течение 25 минут с переводом фосфора и лантаноидов в раствор выщелачивания и получением осадка гипса. Осадок гипса отделяют от раствора выщелачивания центрифугированием. Получают 313 мл сернокислого раствора с концентрацией P 2O5, способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 Ln2O3 и Na 2O соответственно 13,65, 1,94 и 2,83 г/л и гипс с остаточной влажностью 15,1%. Извлечение лантаноидов в раствор выщелачивания составило 82,1%. Затем к гипсу добавляют 6 г гашеной извести. Получают 210 г гипса с рН 9,5 и содержанием Р 2О5 0,6 мас.% в пересчете на воздушно-сухой продукт. Сернокислый раствор выдерживают в течение 2 ч с кристаллизацией лантаноидов. Образовавшийся осадок лантаноидов отфильтровывают. Масса воздушно-сухого концентрата лантаноидов - 2,2 г. Получают 312 мл маточного сернокислого раствора с остаточным содержанием лантаноидов - 0,18 г/л, свободной серной кислоты - 22%. Содержание способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 Ln2О3 в концентрате - 25,1 мас.%, степень извлечения редкоземельных элементов в концентрат составила 63,7%. Величина произведения содержания примеси фосфора в маточном растворе (13,65 г/л) и остаточной влажности осадка гипса (15,1%) составляет 206,2, что >180, поэтому маточный раствор подвергают очистке от фосфора. Количество вводимого в раствор соединения титана определяют согласно соотношению 2,5·(х-5) г/л. Поскольку содержание примеси фосфора в маточном растворе равно 13,65 г/л, то количество вводимого соединения титана в расчете на 1 л составит 21,6 г/л или с учетом фактического объема очищаемого маточного раствора 312 мл будет равно 21,6·0,312=6,75 г. Образовавшийся осадок гидратированного фосфата титанила отфильтровывают, промывают 40 мл 93% серной кислоты и 48 мл воды. Получают 11 г воздушно-сухого TiOHPO4·7,6Н 2O, содержащего 46% кристаллизационной воды. Промывные растворы присоединяют к очищенному от фосфора маточному раствору. Получают 400 мл оборотного маточного раствора с содержанием P 2O5, способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 Ln2O3, и Na 2O соответственно 3,96, 0,14 и 2,22 г/л при концентрации серной кислоты 30%, который направляют на стадию выщелачивания. Остаточное содержание титана в маточном растворе составляет 0,67 г/л в пересчете на TiO2.

Пример 4. 200 г отвального фосфогипса, содержащего CaSO 4·2H2O - основа, способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 Ln2O3 - 0,51 мас.% и Na - 0,05 мас.%, выщелачивают при перемешивании 400 мл полученного по Примеру 3 маточного сернокислого раствора с концентрацией 30% при Т:Ж=1:2 в течение 25 минут с переводом фосфора и лантаноидов в раствор выщелачивания и получением осадка гипса. Осадок гипса отделяют от раствора выщелачивания центрифугированием. Получают 370 мл сернокислого раствора с концентрацией P 2O5, способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 Ln2O3 и Na 2O соответственно 8,42, 2,02 и 2,40 г/л и гипс с остаточной влажностью 14,7%. Извлечение лантаноидов в раствор выщелачивания составило 73,7%. Затем к гипсу добавляют 10,5 г известняка. Получают 217 г гипса с рН 8,6 и содержанием Р2O 5 0,48 мас.% в пересчете на воздушно-сухой продукт. Сернокислый раствор выдерживают в течение 2 ч с кристаллизацией лантаноидов. Образовавшийся осадок лантаноидов отфильтровывают. Масса воздушно-сухого концентрата лантаноидов - 2,26 г. Получают 369 мл маточного сернокислого раствора с остаточным содержанием лантаноидов - 0,22 г/л при концентрации свободной серной кислоты - 28,5%. Содержание способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 Ln2О3 в концентрате - 29,4 мас.%, степень извлечения редкоземельных элементов в концентрат составила 65,3%. Величина произведения содержания примеси фосфора в растворе (8,42 г/л) и остаточной влажности осадка гипса (14,7%) составляет 123,8, что <180, поэтому маточный раствор направляют на стадию выщелачивания.

Пример 5. Процесс ведут в соответствии с условиями Примера 3. Отличие заключается в том, что влажность гипса составляет 20% и при очистке маточного раствора в него вводят титанилсульфат моногидрат TiOSO4 ·H2О в виде сернокислого раствора с содержанием 60 мас.% TiOSO4·H 2O и 34,3 мас.% серной кислоты, при этом количество раствора титанилсульфата моногидрата будет составлять 11 г (6,6 г: 0,6). Образовавшийся осадок гидратированного фосфата титанила отфильтровывают, промывают 44 мл 93% серной кислоты и 51 мл воды. Получают 10,8 г воздушно-сухого TiOHPO4·7,6 Н 2O, содержащего 46% кристаллизационной воды. Промывные растворы присоединяют к очищенному от фосфора маточному раствору. Получают 400 мл оборотного маточного раствора с содержанием P 2O5, способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора   и лантаноиды, патент № 2337879 Ln2О3 и Na 2O соответственно 3,96, 0,14 и 2,22 г/л при концентрации серной кислоты 30%, который направляют на стадию выщелачивания. Остаточное содержание титана в маточном растворе составляет 0,67 г/л в пересчете на TiO2.

Как следует из вышеприведенных примеров, предлагаемый способ переработки фосфогипса позволяет, по сравнению с прототипом, снизить расход и число реагентов за счет использования маточного сернокислого раствора в обороте и исключения использования аммиака, а также уменьшить энергоемкость способа и упростить его вследствие исключения операций нагрева раствора выщелачивания и упаривания маточного раствора. Предлагаемый способ обеспечивает увеличение степени извлечения лантаноидов в раствор выщелачивания на 19,6-37,1% при максимальной степени извлечения 82,1%. Способ относительно прост и может быть реализован с использованием стандартного оборудования.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2337879

patent-2337879.pdf

Класс C01F11/46 сульфаты

способ переработки фосфогипса на сульфат аммония и фосфомел -  патент 2510366 (27.03.2014)
способ и устройство для кальцинирования гипса под давлением -  патент 2506227 (10.02.2014)
способ переработки фосфогипса -  патент 2504593 (20.01.2014)
способ переработки фосфогипса -  патент 2487083 (10.07.2013)
способ непрерывной модификации дигидрата гипса и модифицированный дигидрат гипса, полученный этим способом -  патент 2472706 (20.01.2013)
устройство и способ очистки дымовых газов -  патент 2459655 (27.08.2012)
способ изготовления смеси альфа и бета штукатурного гипса очень низкой консистенции -  патент 2458014 (10.08.2012)
гипсовый продукт и способ его получения -  патент 2448906 (27.04.2012)
способ получения гипса -  патент 2448049 (20.04.2012)
способ получения сульфата кальция -  патент 2445267 (20.03.2012)
Наверх