2.2 Технологічна схема виробництва екстракційної фосфатної кислоти дигідратним способом

На рис.3.1 наведена принципова схема виробництва фосфатної кислоти (28-32% Р2О5) з апатитового концентрату.

Рис. 3.1. Схема одержання екстракційної фосфатної кислоти дигідратним способом:

1 - бункер фосфатної сировини; 2 - дозатор; 3 - двоступінчастий екстрактор; 4 - збірник сульфатної кислоти; 5 - заглибні насоси; 6 - витратомір сульфатної кислоти; 7 - заглибний насос (циркуляційний); 8 - випарник; 9 - бризковловлювач; 10 - конденсатор; 11 - барботажний нейтралізатор; 12 - лотки карусельного вакуум-фільтра; 13 - ресивери (сепаратори); 14 - проміжний збірник суспензій після регенерації фільтрованої тканини; 15, 16, 17 - барометричні збірники для першого (основного) фільтрату (15), для оборотної фосфатної кислоти (16), для промивного фільтрату (17)

За цією схемою можливе одержання фосфатної кислоти (20-22% Р2О5) з фосфоритів. Відповідно до схеми в перший реактор екстрактора 3 з бункера 1 дозатором 2 безперервно надходить апатитовий концентрат. У цей же реактор заглибними насосами 5 уводять оборотну фосфатну кислоту з барометричного збірника 16 і циркуляції (8-12):1] і сульфатну кислоту зі збірника 4. Сульфатну кислоту можливо частково або повністю вводити в другий реактор.

Співвідношення Р:Т у суспензії в екстракторі підгримують рівним (1,7-2,5): 1. З першого реактора суспензія перетікає в другий, звідки основна частина її заглибним насосом 7 подається у вакуум-випарник 8, що є резервуаром, у якому вакуум-насосом підтримують знижений тиск.

Унаслідок цього рідина, яка надходить до нього, виявляється перегрітою й закипає з випаровуванням частини води. Це зумовлює зниження температури на 3-5°С. Гази з вакуум-випарника через бризковловлювач відводять у поверхневий конденсатор 10, у якому конденсується водяна пара й уловлюється частина сполук фтору. Остаточне очищення газу від сполук фтору відбувається у барботажному нейтралізаторі 11.

Розкладання фосфату відбувається в екстракторі 3. Для фосфатної сировини різного типу термін перебування реакційної суміші в екстракторі становить від 4-5 до 7-8 год. Застосовують екстрактори різної конструкції і ємності -- 4-циліндрові односекційні баки (з однією мішалкою), зєднані перетоками в батарею з чотирьох баків; циліндрові дво- й чотирисекційні місткості з однією або кількома мішалками в кожній секції; прямокутні однобакові з кількома секціями. Потужність сучасних установок 110-125 тис. т Р205 забезпечується роботою одного прямокутного екстрактора з вісьмома головними секціями, у центрі кожної секції розміщена мішалка. Робоча ємність такого екстрактора 730 м³. Екстрактори футеровані кислототривкими матеріалами. Мішалки виготовляються з легованої сталі ОХ23Н28-МЗДЗТ9 (ЕІ-943) з покриттям гумою верхньої частини вала, на який діють фторидні гази. Запроваджений у промисловості новий тип екстрактора обємом 850 м³. Два подвоєні екстрактори забезпечують потужність установки в 250-350 тис. т Р205 за рік у разі переробки апатитового концентрату і 136 тис. т Р205 при розкладанні бідної фосфоритної сировини. Продукційна суспензія надходить на карусельний лотковий фільтр, у якому гіпс відокремлюється від розчинів, а осад промивають трифільтратною системою.

Карусельний лотковий фільтр складається з 24 окремих лотків, на днищах яких покладена фільтрувальна тканина (капрон, лавсан тощо). Лотки встановлені на каретках з колесами, що рухаються по кругових рейках. За допомогою двох шайб, які утворюють головку фільтра, -- рухому, яка обертається разом з лотками, і нерухому -- фільтрати надходять у відповідні вакуум-збірники (15, 16 і 17). Після проходження зон фільтрації і промивань кожен лоток за допомогою напрямних автоматично перекидається для вивантаження коржа фосфогіпсу. Фільтрувальну тканину промивають водою і підсушують повітрям. Потім лоток знову стає в робоче положення і перемішується в зону основного фільтрування. Воду, яка використовують для регенерації фільтрувальної тканини, подають на останню або передостанню зону промивання осаду, що скорочує втрати Р2О5 і дає змогу створити на екстракційних установках замкнену систему водообороту. Гігроскопічна вологість фосфогіпсу становить 15-40%. Кількість фосфогіпсу (в перерахуванні на суху речовину) становить 1,2-1,6 т на 1 т переробленого природного фосфату. У процесі переробки апатиту вихід гемігідрату кальцію дорівнює 1,4; гіпсу -- 1,6 т.

Газорідинна суміш розділяють у сепараторах 13, у яких підтримується розрідження 65-85 кПа. Перший фільтрат Ф1 направляють у збірник готової продукції, а частина його переливають у барометричний збірник оборотної кислоти 16, куди також подають і другий фільтрат Ф2, одержаний у процесі промивання осаду третім фільтратом Ф3. Фільтрат Ф3 утворюється під час промивання осаду суспензією, одержаною в процесі регенерації фільтрувальної тканини, і свіжою гарячою (60-70°С) водою. Промитий гіпс передається з лотка у збірник 14, з якого у вигляді суспензій перекачується у відстійник гіпсу. Вміст Р2О5 у фільтратах такий: Ф1 - 28%, Ф2 - 22-25%, Ф3 - 5-10% [7].

У процесі одержання фосфатної кислоти дигідратним способом виділення фтору в атмосферу (переважно у вигляді тетрафториду силіцію) невелике - 3-5% від вмісту у вихідній сировині (близько 80% переходить у цільовий продукт, 15-17% - у фосфогіпс). Відповідно концентрація фторидів у газах, що відводять із екстрактора, залежно від способу охолодження й роботи вентилятора в перерахуванні на фтор становить 0,2 - 2,5 г/м³.

Згідно з дигідратним способом на 1т продукційного Р2О5 витрачають 2,65-2,73 т апатиту і 2,45-2,48 т 100-% сульфатної кислоти. Екстракційна фосфатна кислота, одержана з апатиту дигідратним способом, містить у відсотках:

Р2О5 - 25-32; SO3 - 1,8-2,8; CaO - 0,1-0,4; Al2O3 - 0,3-0,5; F - 1,7-2,20.