171316. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kálciumtartalmú foszforsav előállítására bepárlással

3 171316 4 ket a Chem. Eng. Prog. 62. kötetének 2. számában megjelent 1966 februárjában)]. A specifikus korróziós, lerakódások kialakulásával kapcsolatos és működtetési problémákat ezen eljárás szerint úgy kívánták megoldani, hogy a nitrátok, illetve salétromsav elpárologtatása előtt igyekeztek a kalciumot és más káros szennyezőanyagokat még alaposabban eltávolítani. Az anyalúg fluortartalmának eltávolítására például finomra porított szilícium-dioxidot adagoltak a foszfátkőzethez, és a salétromsavval végzett feltárás közben — amelyet forralás közben végeztek — olyan gőzt sztrippeltek le, amely salétromsavat, vizet és szilícium-tetrafluoridot tartalmazott. Ezt a gőzt további kezelés nélkül a rendszerből eltávolították (lásd: 3 205 062 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás). Megkísérelték továbbá az oldódott nitrátok eltávolítását bárium-karbonát adagolása útján, amikoris a kicsapódott bárium-nitrátot elkülönítették (lásd: 3 195 980 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás), ezt követően pedig az anyalúgban visszamaradt kalciumot kénsav adagolása útján kalcium-szulfát formájában kicsapták. Ezek a technikailag látszólag előnyös megoldások sem vezettek azonban gyakorlati sikerhez. A bárium-karbonát alkalmazása oldható nitrátmaradék kicsapására rendkívül költséges, továbbá környezetvédelmi problémák jelentkeznek abban az esetben, ha kénsavat alkalmaznak a kalciumtartalom teljes eltávolítására. Célul tűztük ki tehát olyan új és javított eljárás kidolgozását foszforsav előállítására az Oddaeljárásban kapott anyalúgból kiindulva, amely eljárás lehetővé teszi a salétromsav és a fluor közvetlen elpárologtatását az anyalúgból anélkül, hogy az anyalúgban visszamaradt kalciumot el kellene távolítani. Célul tűztük ki továbbá, hogy az eljárással előállítható, kalciumtartalmú foszforsav éppen alacsony fluortartalma következtében kiindulási anyagként hasznosítható legyen állati takarmányozásra alkalmas, kalciumtartalmú foszfátok, valamint hármas szuperfoszfát (szakirodalomban használt rövidítéssel: TSP), PK-típusú (foszfort és káliumot tartalmazó) és más típusú műtrágyák előállítására. Ha az ismert eljárásokban az elpárologtatás fázisában az anyalúg kalciumot tartalmaz, akkor a folyékony fázis, vagyis az anyalúg fokozatosan kezelhetetlen pasztaszerű tömeggé konvertálódik. Ezzel egyidejűleg bekövetkezik a kalcium-foszfát kicsapódása és ennek eredményeképpen az elpárologtatásra alkalmazott berendezés bizonyos részein lerakódások képződnek. Végül a teljes termelés leáll és az eljárást abba kell hagyni. Azt találtuk, hogy ha a Ca/P súlyarányt, vagyis a kalciumnak a foszforhoz viszonyított súlyarányát az anyalúgban egy meghatározott határérték alatt tartjuk (ez a határérték a foszfátér-. cek legtöbb típusánál mintegy 0,45), akkor a pasztaszerű konzisztencia csak viszonylag szűk foszforkoncentrációtartományban j elentkezik. E tartományon kívül az anyalúg viszonylag könynyen folyó és kezelése is könnyű. Ez a felismerés meglepő és új. A fentiek alapján a találmány tárgya eljárás kalcium-foszfátokat tartalmazó foszforsav, azaz 5 kalciumtartalmú foszforsav előállítására, ahol az Odda-eljárásból származó, kalciumtartalmú anyalúgot bepároljuk és ezáltal közvetlenül eltávolítjuk az anyalúg gyakorlatilag teljes nitráttartalmát salétromsav és fluortartalmát hidro-10 gén-fluorid és szilícium-tetraklorid formájában. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a kalciumtartalmú anyalúgban a Ca/P súlyarányt 0,45-nél kisebb értékre állítjuk be és a bepárlást már bepárolt kalciumtartalmú foszforsav ke-15 ringtetése mellett végezzük, ahol a keringtetést úgy szabályozzuk, hogy a bepárlás során az anyalúgban a foszforkoncentráció mindig kielégítően nagy legyen pasztaszerű tömeg képződésének elkerüléséhez. 20 Nagy foszforkoncentrációk esetében a berendezés részein képződő lerakódások még mindig nehézségeket okozhatnak, ezért megfelelő intézkedéseket kell tennünk e lerakódások megelőzésére. A lerakódásokat úgy előzzük meg, hogy a 25 berendezést meghatározott periódusokban alkalmas módon mossuk. Vizsgálataink szerint 15 súly% és 22 súly% közötti foszforkoncentráció esetében jelentkezik a pasztaszerű konzisztencia. Mindaddig, míg a 30 foszforkoncentráció 15 súly%-nál kisebb, az anyalúg könnyen folyó marad és nincs lerakódás. Ha a foszforkoncentráció meghaladja a 22 súly%-ot, akkor a folyási tulajdonságok megint megfelelőek, azonban — mint említettük — az 35 anyalúg lerakódások képzésére hajlamos. A lerakódások képződését a találmány értelmében az alábbi speciális kétlépéses módszerrel csökkentjük. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foga-40 natosítási módja értelmében tehát úgy járunk el, hogy az eljárást két lépésben valósítjuk meg, éspedig az első lépésben a foszforkoncentrációt mindig 15 súly% alatt, míg a második lépésben mindig 22 súly% felett tartjuk, így elkerüljük a 45 kritikus 15—22 súly% foszforkoncentrációt. A melegítésre szolgáló felületeken lerakódások csak a második lépésben fognak képződni, és így csak a második lépésben van szükség a lerakódások eltávolítására szabályos időközökben vég-50 zett mosás útján. A találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatosítási módja értelmében a lerakódások eltávolítására az eljárás első és második párologtatási lépésének sorrendjét felcseréljük 55 úgy, hogy az első párologtatási lépésben kapott anyalúgot használjuk a második lépésben képződő lerakódások mosására. Szakember számára meglepőnek tűnik, hogy kalciumtartalmú anyalúg képes lerakódásokat lemosni és egy berende-60 zést tisztítani, vizsgálataink szerint azonban ezekre a célokra megfelel. Tekintettel arra, hogy az anyalúg könnyen hozzáférhető és ezen túlmenően a lerakódott anyag így visszakerül az eljárásba, ez a foganatosítási mód rendkívül előnyösnek te-65 kinthető. 2