162299. lajstromszámú szabadalom • Eljárás foszforsav nedves úton történő előállítására
3 v 162299 4 és az általa okozott korrózióból eredő nehézségek is jelentkeznek. Jóllehet ezek az eljárások jó P: O s hozamot biztosítanak és az illékony szennyezések, így a fluor tökéletesebb eltávolítását teszik lehetővé, az ezekből eredő előnyök a legtöbbször még sem elegendőek ahhoz, hogy a hátrányokat elfogadhatókká tegyék. Végül, bármilyen is az alkalmazott eljárás, fontos, hogy a kalciumszulfátot könnyen szűrhető alakban kapjuk azért, hogy a lehető legkisebb méretű szűrőket lehessen használni és a lehető legnagyobb mértékben tudjuk korlátozni a szilárd anyag szűrésénél és mosásánál mutatkozó veszteségeket. A foszforsav ipari előállításánál fontos tehát, hogy az említett, az oldatbavitellel és együttkristályosodással kapcsolatos, meglehetősen nagy veszteségek csökkentésével a lehető legnagyobb hozamot érhessük el. A találmány szerinti eljárásnál ezt a célt azzal érjük el, hogy a foszfátot a fő feltárókádban nagymennyiségű kénsavval kezeljük, az eredményhez azonban nem nagymennyiségű zagy külső visszavezetésével, hanem a már reagált zagy közegében végrehajtott mechanikus keverésével megvalósított belső visszavezetéssel jutunk el. A gazdaságos ipari foszforsav gyártás elérésének további, fontos célkitűzése a reakció és a szűrés sebességének növelése, továbbá, hogy elkerüljük a magas hőmérséklet okozta és a reakciók sokféleségéből származó technológiai bonyo-. dalmakat. Munkánk során olyan folyamatos eljárást dolgoztunk ki, amely lehetővé teszi az ásvány PjO; -tartalmának az ismert eljárásokénál tökéletesebb oldhatóvá tételét - a teljes hozam megközelíti a 99%-ot - amellyel a kalciumszulfatot könnyen szűrhető és mosható, kis P,Os - és fluortartalmú gipsz 1 alakjában kapjuk és amelynél nincs szükség nagy zagymennyiségek visszavezetésére. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy egy első reakciófokozatban, már reagált zagyban a foszfát legnagyobb részét a reakcióhoz szükségesnél nagyobb mennyiséért kénsavval a gipszképződéshez kedvező koncentráció -és hőmérsékleti viszonyok mellett feltárjuk, azután egy mar reagált zagyot tartalmazó második reakciófokozatba visszük át az első reakciófokozat termékeinek legalább egy cseppfolyós részét, a rendszerhez további foszfátot adunk, ezt a további, kiegészítő foszfátmennyiséget gipszképzó'dés közben reagáltatjuk és a keletkezett foszforsavat elkülönítjük. A két reakciófokozat mindegyikét előnyösen rekeszekre nem osztott, külön reakcióedényben vitelezzük ki, amelyben a bevitt anyagot keverőberendezéssel gyorsan és homogén módon diszpergáljuk oly módon, hogy a reakcióközeg oldott S04 ~-ion tartalma az első reakcióedényben 30- 120 g/liter, a második reakcióedényben pedig 10 30 g/liter legyen. Az első reakciófokozat oldott S()4 "-ionjainak koncentrációját a természetes foszfátok eredete szerint választjuk meg, mégpedig úgy, hogy az oldott szulfát-ion tartalom annál nagyobb, minél gyorsabban tárható fel a foszfát. Ez a mennyiség általában 50 és 90 g/liter között változik. Az első reakciófokozat hőmérsékletét előnyösen 80 60 C°, a második reakciófokozatét pedig 75-50 C között tartjuk. Az eljárás foganatosításánál az első reakcióedénybe visszavezetjük a gipsz mosófolyadékait, valamint kívánt esetben az elkülönített tömény foszforsav egy részét oly módon, hogy a reakcióedényekben fenntartsuk a hatásos keverés megvalósításához szükséges folyékony állapotokat, illetve viszkozitás viszonyokat. Ilyen viszonyok kielégítő módon nevezetesen akkor valósíthatók meg, ha a reakciókö^eg olyan zagy, amelynek szilardanyag-tartalma 35% nagyságrendű. A találmány szerinti eljárás foganatosításának első változata szerint a második reakciófokozatba folyamatosan átvisszük az első reakciófokozatból távozó összes reakcióterméket, a gipszet és a második fokozatban végbement reakció során keletkezett oldhatatlan vegyületeket elkülönítjük és mossuk, majd visszavezetjük az első reakciófokozatba a mosófolyadékokat és a termelt foszforsav egy \ részét. Bár megállapítottuk, hogy a műveleti körülmények az együttkristályosodott és ennek következtében veszteségbe került PjO; -szempontjából a második reakciófokozatban valamivel kedvezőtlenebbek mint az elsőben, ugyanakkor g azonban azt is megállapítottuk, hogy nem szükséges az első reakciófokozatban keletkezett gipszet a zagynak a második reakciófokozatba történő átvitele előtt elkülöníteni, és hogy ez nem érinti az oldatbavitel hatásfokát az első reakciófokozatban. y$ Ezáltal arra is lehetőség nyílik, hogy ne kelljen a két rcakciófokozatban képződött gipszet külön-külön szűrni. mégpedig anélkül, hogy ezzel a PO, oldhatóvá tételének hatásfokát rontanók. Ugyanakkor, kiváltképpen akkor, ha kénsavban különösen 1g szegény foszforsavat akarunk előállítani, előnyös lehet a találmány egy második kiviteli módját követni. E változat szerint az első fokozatban képződött gipszet szűrjük és mossuk, majd a szűrletet egészben vagy részben a kiegészítő foszfátmennyiséggel együtt átvisszük a második fokozatba, 20 majd pedig a termelt savat elkülönítjük. A második fokozatban leválasztott gipszet különbözőképpen kezelhetjük: moshatjuk és elkülöníthetjük, a mosóvizeket pedig visszavezethetjük az első reakciófokozatba; még egyszerűbben, az elkülönített gipszet mosás nélkül az első 25. fokozatba visszük vissza; eljárhatunk úgy is, hogy a második elválasztásból származó nem mosott gipszet kiegészítő kezelésnek vetjük alá. Ez utóbbi kezelés lehetővé teszi, hogy a feltárás teljes hozamát még tovább növeljük. Ebben az esetben a leválasztott gipszet egy közbülső reakciózónában 30 kezeljük visszakeringtetett gyenge foszforsav és az első reakciófokozatot tápláló kénsav keverékével. Ennek folyamán úgy szabályozzuk a keverék P,0^ és SO« ""-ion tartalmát, valamint hőmérsékletét, hogy a gipsz részlegesen dehidratálódjék és a második reakciófokozatban képződött 35 együttkristályosodott P,Oi nagyobb része felszabaduljon. Előnyös többek között olyan vizes oldat használata amely .5-25% P2 O s -öt és 200-500 g/liter kénsavat tartalmaz. Ezután az e kezelésből származó zagyot az első reakcióedénybe vissz-iik' vissza anélkül, hogy a szilárd ; 40 anyagokat feltétlenül elkiilönítenó'k. Amikor a második reakciófokozatban képződött kalciunh" szulfátot közbenső dehidratálással vagy anélkül az első reakciófokozatba visszük, arra is lehetőség van még, hogy csökkentsük az anyag tartózkodási idejét a második reakció-Í;5 fokozatban. A foszfát oldhatóvá tételéhez és a kalciumfoszfát kicsapásához vezető reakció tehát az első reakciófokozatban teljesen befejeződik. A felhasznált foszfát eredete szerint és a műveleti körülményektől főleg a hőmérséklettől és a feltáróközeg 50 töménységétől - függően, a találmány szerinti eljárás alkalmazásával olyan foszforsavat állíthatunk elő, amelynek P, Os -ra vonatkoztatott töménysége eléri, sőt meg is haladja a 36%-ot. A találmány alkalmazásának gazdaságos körülményei 55 között folyamatosan olyan 33% P: O s tartalmú terméket kapunk, amelynek szulfát-ion tartalmát 8 és 100 g/l határok között előre meghatározhatjuk. A kapott gipsz jól kristályosodik, aminek következtében könnyen szűrhető és mosható. P2 O s -tartalma általában 0,3% alatt van. 60 A teljes hozam 99% nagyságrendű. Az eljárás előnye, hogy különböző fajta foszfátokból is üyen nagyságrendű hozamot ad. Különösen előnyös az eljárás a könnyen feltárhatónak tartott foszfátok esetében, amelyek a hagyományos eljárásokkal kezelve általában sokkal kisebb 65 hozamokat eredményeznek. A 99%-os kitermelést a találmány szerinti eljárással úgy érjük el, hogy a foszfátok más előnyös tulajdonságai, nevezetesen a feltárás gyorsasága, nem szenvednek kárt. Ugyancsak előnyösen alkalmazható az eljárás kevésbé reakcióképes foszfátok esetében, amelyeknél 70 tehát különösen tiszta gipszet kapunk. Az eljárás egy másik előnye, hogy a termelt sav kénsavtartalmát illetően rugalmas. Valóban, nagyobb kénsavtartalmú foszforsav előnyösen használható fel bizonyos esetekben, így a műtrágyagyártásnál, például a dúsított 76 szuperfoszfátok, az ammónium-szulfofoszfátok, kénsavas-
