ИТС 2-2019 Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот

     4.1 Описание технологических процессов производства экстракционной фосфорной кислоты, применяемых в настоящее время

Основным продуктом является упаренная фосфорная кислота с содержанием 42-53%, на некоторых предприятиях - неупаренная фосфорная кислота с содержанием 24-37%. После серной кислоты фосфорная кислота по объему выработки является наиболее важной минеральной кислотой.

Основными потребителями фосфорной кислоты в России являются производства фосфорсодержащих удобрений и кормовых фосфатов (более 95% объема выпуска). Также фосфорная кислота используется в производстве технических фосфатов, в частности для получения солей натрия, калия, кальция и аммония, и для обработки поверхности металлов. В незначительных объемах фосфорная кислота пищевых марок потребляется для подкисления напитков и для получения пищевых фосфатных солей.

Мировая мощность производства фосфорной кислоты составляет более 40 млн т в год, в том числе в России - около 3 млн .

Для производства фосфорной кислоты используются два способа с применением различного сырья:

- в термическом процессе используется элементный фосфор, получаемый из фосфатной руды, кокса и кремнезема в электрических печах;

- в экстракционных процессах природные фосфаты разлагаются кислотой.

В России в настоящее время доля производства фосфорной кислоты экстракционным способом составляет 100%.

Существует три типа экстракционных процессов в зависимости от кислоты, применяемой для разложения, - азотной, соляной и серной. Основным способом производства ЭФК в России и за рубежом является сернокислотное разложение фосфатного сырья. Полученную на стадии разложения фосфатного сырья реакционную пульпу разделяют методом фильтрации с получением продукционной слабой ЭФК, а осадок сульфата кальция подвергают многократной противоточной промывке от остатков фосфорной кислоты. При необходимости ЭФК для переработки в конечные продукты концентрируют и очищают.

На предприятиях России в настоящее время преимущественно перерабатывается отечественное фосфатное сырье с нормированной степенью помола и влажностью - апатитовые концентраты магматического происхождения Хибинского и Ковдорского месторождений с содержанием основного компонента около 39% и 37% соответственно. На ряде предприятий используются также фосфориты Каратау (Казахстан) с содержанием 25-30% и другое импортное фосфатное сырье - фосфориты осадочного происхождения с содержанием 30-36% и апатит (ЮАР, Фалаборва) с содержанием около 36% (см. таблицу 4.1).

Таблица 4.1 - Тип используемого фосфатного сырья для производства ЭФК на предприятиях России

Основным фосфорсодержащим компонентом в минералах апатитовой группы является фторапатит .

Разложение фторапатита смесью серной и фосфорной кислот при ПГ или ДГ-методе производства ЭФК осуществляется по реакции:

;

, где X=0,5 или 2.

В зависимости от условий процесса (температура, содержание в жидкой фазе пульпы) кристаллизация сульфата кальция происходит в виде полугидрата () или дигидрата ().

Для производства ЭФК используется получаемая из элементной серы серная кислота с концентрацией 92,5-94,5%, производимая преимущественно на этих же предприятиях. При необходимости приобретается дополнительный объем серной кислоты, в основном с предприятий цветной металлургии и нефте- или газооргсинтеза (сторонняя ) при условии осуществления входного контроля ее качества.

Качественный состав ЭФК преимущественно определяется содержанием примесей в фосфатном сырье. Количество примесей, поступающих в процесс вместе с , как правило, низкое или незначительное по сравнению с вносимым с фосфатным сырьем.

Основными стадиями технологического процесса получения ЭФК являются:

1) прием и хранение фосфатного сырья и серной кислоты;

2) экстракция - разложение фосфатного сырья с кристаллизацией сульфата кальция в форме дигидрата либо полугидрата;

3) фильтрация - разделение реакционной пульпы на вакуум-фильтрах с многократной противоточной промывкой осадка;

4) концентрирование ЭФК;

5) хранение ЭФК, кремнефтористоводородной кислоты;

6) хранение фосфогипса;

7) абсорбционная очистка образующихся в процессе производства и хранения ЭФК фторсодержащих газов перед выбросом в атмосферу с получением кремнефтористоводородной кислоты.