способ очистки экстракционной фосфорной кислоты, используемой для получения жидких комплексных удобрений

Формула изобретения

1. Способ очистки экстракционной фосфорной кислоты, используемой для получения жидких комплексных удобрений, включающий нагрев экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 52-54 мас. % Р₂О₅, с добавкой соединений магния и последующее упаривание, отличающийся тем, что нагрев ведут до 50-60^oС и перед упариванием вводят соль азотной кислоты и мочевину в массовом соотношении в пересчете на азот (N) к экстракционной фосфорной кислоте соответственно (0,00007-0,0004): (0,0001-0,00015): 1 и упаривание ведут при 185-205^oС.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соли азотной кислоты берут нитрат аммония, нитрат натрия, нитрат калия, нитрат меди или нитрат магния.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упаривание ведут до степени конверсии фосфорной кислоты в полиформы 20-50%.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упаривание ведут под давлением 0,002-0,007 мПа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение предназначено для получения экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), полученной из хибинского апатитового концентрата, которую используют для получения жидких комплексных удобрений (ЖКУ).

Известен способ очистки ЭФК от органических примесей, включающий обработку ее водным раствором перекиси водорода. Предварительно в фосфорную кислоту вводят азотную кислоту в массовом соотношении к перекиси водорода и фосфорной кислоте (0,0003-0,001):(0,002-0,008):1. Обработку перекисью водорода ведут при температуре не менее 40^oС (RU 2134233; oп. 10.08.1999 г.).

Недостатком данного способа является низкая эффективность очистки вследствие разложения перекиси водорода.

Известен способ очистки ЭФК, содержащей в качестве примесей сульфаты, фтористые соединения и взвесь, путем упаривания ЭФК, обработки ее апатитовым концентратом, добавления коагулянта, осветления и последующего отделения сгущенного осадка от продукта. В растворе ЭФК после упаривания поддерживают массовое отношение F:Р₂О₅=0,003-0,008 и массовое отношение SО₄:Р₂О₅ в пределах 0,02-0,05, а в растворе ЭФК после обработки апатитовым концентратом поддерживают массовое отношение SО₄:P₂O₅=0,003-0,010. Для поддержания отношения F:P₂О₅ в пределах 0,003-0,008 в растворе ЭФК после упаривания изменяют концентрацию ЭФК перед упариванием в пределах 34-40% Р₂О₅, а концентрацию ЭФК после упаривания в пределах 52-57% Р₂О₅ (RU 2131842; oп. 20.06.1999 г.).

Недостатком данного способа является многостадийность и невозможность очистки от органических примесей.

Наиболее близким аналогом является способ очистки ЭФК, используемой для получения ЖКУ, включающий нагрев ЭФК, содержащей 52-54 мас.% Р₂О₅, с добавкой соединений магния и последующее упаривание до суперфосфорной кислоты (Технология фосфорных и комплексных удобрений. Под ред. С.Д.Эвенчика, А.А. Бродского, М., Химия, 1987 г., с.112-114).

Недостатком данного способа являются низкая степень очистки от органических примесей (получаемая кислота имеет черный и коричневый цвет и не пригодна для получения из нее тех марок ЖКУ, в которых по мировым стандартам содержание органического углерода не допускается, например ЖКУ марки 11:37, и которые должны иметь прозрачный, светлый или светло-зеленый цвет).

Задачей данного изобретения является повышение степени очистки от органических примесей. Поставленная задача достигается способом очистки ЭФК, используемой для получения жидких комплексных удобрений, включающим нагрев исходной ЭФК, содержащей 52-54 мас.% Р₂О₅, до 50-60^oС с добавкой соединений магния, введение соли азотной кислоты и мочевины в массовом соотношении в пересчете на азот (N) к экстракционной фосфорной кислоте, соответственно (0,00007-0,0004):(0,0001-0,00015):1 и последующее упаривание при температуре 185-205^oС под давлением 0,002-0,007 мПа.

В качестве соли азотной кислоты берут нитрат аммония, нитрат натрия, нитрат калия, нитрат меди, нитрат магния. Упаривание экстракционной фосфорной кислоты ведут до степени конверсии фосфорной кислоты в полиформы 20-50%.

Введение соли азотной кислоты (нитраты аммония, натрия, калия и др.) приводит к окислению органических примесей, содержащихся в ЭФК. При протекании окислительно-восстановительных реакций с органическими примесями, находящимися в ЭФК происходит восстановление азота (в виде NO₃-) со степенью окисления (Y) до окислов азота со степенью окисления (IY). Органические соединения при этом окисляются до СО₂. Процесс окисления сопровождается образованием оксидов азота, выделяющихся в газовую фазу.

Для предотвращения выбросов оксидов азота в атмосферу в реакционную массу вводят мочевину, которая взаимодействует с оксидами азота по следующей реакции:

2CO(NH₂)₂+3NO₂-->3,5N₂+2CO₂+ 4Н₂О

Пример

ЭФК, полученную из хибинского апатитового концентрата, содержащую 52-54 мас. % Р₂О₅ нагревают до 60^oС с добавкой магнезита до концентрации MgO в жидкой фазе 0,25-0,29 мас.% от массы кислоты. По окончании растворения магнезита вводят нитрат аммония, нитрат натрия, нитрат калия, нитрат меди и мочевину (дозировка указана в табл. 1). Осуществляют упаривание при температуре 185-195^oС, нагрузке по исходной ЭФК - 5,9 м³/ч и давлении 0,0035-0,0040 мПа.

При этом получают фосфорную кислоту со степенью конверсии в полиформы 21-27%. Количество получаемой очищенной фосфорной кислоты составляет 3,4-4,75 м³/ч. Ее используют для получения жидких комплексных удобрений.

В зависимости от дозировки нитратов и мочевины цвет фосфорной кислоты меняется от черного, темно-коричневого и до светло-зеленого и светло-желтого.

В табл.1 приводятся данные по цветности фосфорной кислоты в зависимости от дозы нитратов (аммония, натрия, калия, меди, магния) и мочевины.

Условия экспериментов указаны в выше приводимом примере.

Как видно из данных табл.1 за пределами массового соотношения нитратов к фосфорной кислоте 0,0004 в пересчете на азот (N):1 добавление дополнительных количеств нитратов не оказывает позитивного эффекта на цвет получаемой фосфорной кислоты. Также за пределами массового отношения мочевины 0,00015 в пересчете на азот (N):1 по отношению к ЭФК ее влияния на качество кислоты не обнаруживается, а увеличение количества мочевины ведет к ее перерасходу.

Содержание примесей тяжелых металлов в исходной ЭФК, мас.%: Мn - 0,038; Сr - 0,00023; Со - 0,00026; Ni - 0,0005; Fе₂О₃ - 0,67; As - 0,0019. Выделение окислов азота в газовую фазу при массовом отношении мочевины к ЭФК 0,0001-0,00015 (в пересчете на N) не происходит.

Кислота зеленого, светло-зеленого и светло-желтого цвета обеспечивает в дальнейшем получение ЖКУ, имеющих прозрачный, светлый и светло-зеленый цвет.

Цвет жидких комплексных удобрений (ЖКУ), полученных на основе очищенной данным методом фосфорной кислоты, коррелируется с дозировкой нитратов при получении ЭФК, что видно из данных табл.2.

За период опытно-промышленных испытаний из очищенной по данному способу от органических примесей ЭФК получено 429 тонн 100% Р₂О₅ ЖКУ марки 11:37 со следующими качественными показателями (средняя проба), которые приведены в табл.3.

Данное изобретение позволяет повысить качество фосфорной кислоты для выработки на ее основе жидких комплексных удобрений, соответствующих мировым стандартам.