Функциональная схема производства экстракционной фосфорной кислоты

Кислотный метод основан на вытеснении сильными кислотами фосфорной кислоты из фосфатов. Наибольшее распространение на практике нашел метод сернокислотной экстракции основные стадии производства экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). Процесс протекает по следующему суммарному уравнению:

Ca₅F(PO₄)₃ + 5H₂SO₄ = 5CaSO₄(тв) + 3Н₃РО₄ + HF (4)

В зависимости от температуры процесса и концентрации Р₂О₅ в растворе сульфат кальция (фосфогипс) выделяется в виде CaSO₄·2H₂O (дегидратный режим), СаSO₄·0,5H₂O (полугидратный режим) и СаSO₄ (ангидридный режим). Промышленное распространение нашли первые два режима.

Сложность состава исходного сырья, которое не может быть унифицировано, приводит к существованию ряда вариантов технологических схем его переработки. Одним из хорошо исследованных является сернокислотное разложение апатитового концентрата, получаемого обогащением хибинской апатито-нефелиновой руды и содержащего около 39% Р₂О₅. Его разложение – гетерогенная реакция “жидкость – твердое тело”. Выделение примесей облегчается переходом их в другую фазу. Кальциевая составляющая выпадает в осадок в виде гипса (CaSO₄), вторая уходит в газовую фазу в виде фтороводорода HF. Функциональная схема производства экстракционной фосфорной кислоты (рис. 3) включает разложение измельченного сырья в реакторе (экстракторе), фильтрацию твердого осадка, упаривание фосфорной кислоты до товарной концентрации и очистку отходящих газов. Твердый отход получил название “фосфогипс”. Образующийся фтороводород взаимодействует с пустой породой сырья. Поэтому при промывке отходящих газов водой оба летучих продукта улавливаются в виде кремнефтористоводородной кислоты H₂SiF₄.

Рисунок. 3. Функциональная схема производства экстракционной фосфорной кислоты. 1 – реактор разложения апатита (экстрактор); 2 – вакуум фильтр; 3 – сборник фильтратов; 4 – колона выпарки фосфорной кислоты; 5 – система очистки газов.