Способ получения фосфорной кислоты

(51)701 25/18 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Протопопов Анатолий Всеволодович Молдабеков Шаяхмет Молдабекович Тойжанов Канат Билдабекович Протопопова Светлана Анатольевна(56) Авторское свидетельство СССР 1411275, кл. С 01 В 25/20, 1988.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ(57) Изобретение относится к технологии получения термической фосфорной кислоты из феррофосфора и окалины. Порошки феррофосфора и окалины смешивают в соотношении 2,71, затем брикетируют и нагревают до 950-1000 С, выдерживают при такой температуре до образования расплава. Образующуюся газовую фазу - фосфорный ангидрид - отделяют и гидратируют без дополнительного охлаждения. Получаемый железофосфористый расплав соответствует эвтектическому составу (2-) и содержит 12-13 фосфора. 8127 Изобретение относится к технологии получения термической фосфорной кислоты. Известны способы получения фосфорной кислоты, включающие сжигание измельченного фосфорного шлама при 1500-1800 С при коэффициенте избытка воздуха 1,1-1,5, получение расплава минеральной части и газовой фазы, их разделение, вывод газообразной части, ее охлаждение и гидратацию(а.с. СССР 1411275, кл. С 01 В 25/10, 1988 и а.с. СССР 1230989, кл. С 01 В 25/20, 1986). Недостаток этих способов - высокие температуры процессов (1500-1800 С), а также то, что перерабатывается шлам, содержащий незначительное количество фосфора - 0,8(Мельник Б.Д. Инженерный справочник по технологии неорганических веществ. М. Химия, 1975, с. 373). Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения фосфорной кислоты,включающий сжигание измельченного фосфорного шлама при 1500-1800 С и коэффициенте избытка воздуха 1,1-1,5, подачу воды, отделение при 12001300 С расплавленной минеральной части шлама от газовой фазы, содержащей фосфорный ангидрид,охлаждение фазы до 800-900 С, затем гидратацию и очистку отходящих газов в электрофильтре (а.с. СССР 1411275, кл. С 01 В 25/20, 1988). Недостатком способа является то, что процесс высокотемпературный и требует охлаждения газовой фазы перед гидратацией с 1500-1800 С до 800- 900 С. Задачей изобретения является расширение сырьевой базы исходных продуктов для получения фосфорной кислоты и комплексное извлечение ценных компонентов. Техническим результатом изобретения является снижение температуры основного процесса получения фосфорного ангидрида, исключение необходимости охлаждения газовой фазы, использование в качестве сырья феррофосфора с 22-27 фосфора и получение железофосфористого сплава с концентрацией фосфора 12-13 . Это обеспечивается в способе получения фосфорной кислоты, включающем сжигание фосфорсодержащего продукта, отделение газовой фазы, содержащей фосфорный ангидрид и его гидратацию,при этом в качестве фосфорсодержащего продукта используют феррофосфор, смешанный с окалиной в соотношении 2,71, смесь брикетируют, а сжигание ведут при 950-1000 С. Продолжит. процесса, мин 900 С 60 120 180 240 Сущность изобретения заключается в следующем. Порошок феррофосфора (вторичный продукт фосфорного производства) с 25-27 фосфора, основная фаза в котором фосфид 2, смешивается с порошком окалины - 23 в соотношении 2,71,соответственно. Полученная смесь брикетируется,брикеты нагреваются в муфельной печи до 9501000 С и выдерживаются при такой температуре до образования расплава. Образующаяся при этом процессе газовая фаза - фосфорный ангидрид - отделяется (выводится из печи) и гидратируется, в результате получается фосфорная кислота. Реакции химических процессов описываются следующими уравнениями 6252322325 2532234. Восстановленное железо в смеси с избыточным количеством фосфида 2 образует легкоплавкую систему - эвтектику, содержащую 12,5 фосфора, а фазовый состав 211,05, что подтверждается диаграммой фазового равновесия - (фиг. 1). Учитывая известный факт, что эвтектика имеет постоянный состав, в рассматриваемом случае 12,5 фосфора, остальное - железо, то в интервале температур 950-1000 С получается железофосфористый сплав с 12-13 фосфора. Образующаяся газовая фаза - фосфорный ангидрид имеет температуру на выходе из печи 900-950 С и без дополнительного охлаждения подается на гидратацию, где и получается фосфорная кислота. Пример. 2,7 кг порошка феррофосфора (2) смешивали с 1 кг окалины (23) в смесителе в течение 4 часов, затем из смеси прессовали брикеты,которые загружали в муфель печи лабораторной установки (фиг. 2), состоящей из шахтной печи 1,кварцевого муфеля 2, газохода 3, установки гидратации 4 с насосом 5 и холодильной ванной 6. Печь нагревали до 900-1050 С с шагом 50 С и выдержкой 60, 120, 180, 240 минут при каждой температуре. Результаты приведены в таблице. Образующаяся в муфеле печи 2 газовая фаза через газоход 3 подавалась в установку гидратации 4, где происходила реакция образования фосфорной кислоты. После каждого опыта определяли химический состав продуктов, раствор кислоты доводили до 30 концентрации и определяли количество продуктов. 8127 Где 1 - количество 30 раствора Н 3 РО 4 2 - состояние твердой фазы П - пористое, О - оплавление,Спл - сплав 3 - количество твердой фазы 4 - концентрация фосфора в твердой фазе. Из полученных результатов следует, что при 900 С выход фосфорной кислоты является минимальным и твердая фаза не сплавляется, а при 1050 С выход фосфорной кислоты является также недостаточным из-за перехода части фосфора в твердую фазу вследствие увеличения его растворимости в твердом растворе. Наиболее оптимальным результатом является проведение процесса в интервале температур 9501000 С, где выход 30 -ной фосфорной кислоты максимальный, а получаемый железофосфористый сплав имеет концентрацию по фосфору 12-13 . ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения фосфорной кислоты, включающий сжигание фосфорсодержащего продукта,отделение газовой фазы, содержащей фосфорный ангидрид и его гидратацию, отличающийся тем,что в качестве фосфорсодержащего продукта используют феррофосфор, смешанный с окалиной в соотношении 2,71, смесь брикетируют, а сжигание ведут при 950-1000 С.