CH521286A - Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure und Calciumsulfatdihydrat aus calciumphosphathaltigem Gestein durch Ansäuern des Gesteins mit Schwefelsäure unter Bildung von Calciumsulfathalbhydrat und Phosphorsäure, Trennen der freigesetzten Phosphorsäure vom Halbhydrat und Umsetzen des Halbhydrates in das Calciumsulfatdihydrat.



   Das Halbhydrat-Dihydrat-Verfahren zur Erzeugung von Phosphorsäure ist in der Technik bekannt. Im allgemeinen umfasst es das Aufschliessen des Rohphosphates in einer ersten Behandlungszone mit Schwefelsäure und im Kreislauf geführter schwacher Phosphorsäure. Der entstehende Calciumsulfathalbhydrat - Phosphorsäure  Schlamm wird dann auf einen ersten Filter gegeben, um den Niederschlag von der Flüssigkeit zu trennen, wonach das Filtrat einen   P20s-Gehalt    von etwa 40% aufweist.



  Nach der ersten Trennung wird der Halbhydrat-Filterkuchen einer Verdrängungswäsche mit schwacher Phosphorsäure aus dem Gipskreislauf unterworfen, wobei die anfallenden Waschfiltrate die schwache Phosphorsäure für den Aufschluss in der ersten Behandlungszone liefern.



   Das Calciumsulfathalbhydrat mit eingeschlossener schwacher Säure wird vom ersten Filter in eine zweite Behandlungszone zur   Umkristallisierung    und Umwandlung in Gips verbracht. Schwache Phosphorsäure, gegebenenfalls mit Schwefelsäure gemischt, wird der Behandlungszone zugeführt und der entstehende Gips-Phosphorsäure-Schlamm auf ein zweites Filter gegeben. Das Filtrat, gewöhnlich mit einem   P2O5-Gehalt    von 20%, dient als Waschflüssigkeit bei der Halbhydratherstellung. Der Gipsfilterkuchen wird dann einer Verdrängungswäsche mit Wasser unterworfen, wobei das Filtrat die schwache Phosphorsäure für die zweite Behandlungszone liefert.



   Obwohl man mit dem nassen Aufschlussverfahren eine relativ hohe   P2O5-Konzentration    erreicht, haben Untersuchungen gezeigt, dass eine unverhältnismässig grosse Menge P205 gewöhnlich verloren geht. Dieser Verlust wurde auf das Halbhydrat zurückgeführt, das chemisch dem gebrannten Gips entspricht und mit Wasser oder einer anderen nicht-heissen oder hochkonzentrierten Lösung reagiert und abbindet. Sorgfältig hergestelltes Halbhydrat kann mit Wasser oder einer schwachen Säure auf einem Filter gewaschen werden ohne diesen störenden Einfluss dank der niedrigen Reaktionsgeschwindigkeit.



  Dagegen quellen im Filtermittel zurückgebliebene Halbhydratteilchen allmählich, verstopfen die Filterschicht und unterbrechen damit die Strömung so, dass wenn man die Filterschicht nicht häufig und gründlich wäscht, sie an Kapazität und Wirksamkeit verliert. Bei Verwendung eines Bandzellenfilters ist es empfehlenswert die Filterschicht nach jedem Zyklus mit Wasser zu waschen.



  Nach jeder Kuchenabnahme hält das Filterhilfsmittel und die Vorrichtung aber etwas Phosphorsäure zurück, die als Verdrängungswaschflüssigkeit diente. Beim Zugeben des Waschwassers zur Reinigung des Filterhilfsmittels für den nächsten Zyklus wird der   P5O5-Gehaft    dieser Säure entsprechend verdünnt und mit dem Waschwasser verworfen.



   Versuche zur Rückgewinnung dieser verbliebenen P205-Mengen waren bisher nicht von Erfolg gekrönt, weil die Wassermenge, die dem System mit dieser stark verdünnten Säure zugeführt würde, die Verdampfer zu stark belasten würde, um eine wirtschaftliche Rückgewinnung des   P,O,    zu ermöglichen.



   Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es, diesen bedeutenden Verlust an   P2O    durch Verwendung eines einzigen Mehrzellenfilters mit einem doppelten Betriebszyklus als Trennvorrichtung für das gesamte Nassaufschlussverfahren zu vermeiden. Das Halbhydrat und der Gips werden beide durch dasselbe Filterhilfsmittel filtriert, indem das Halbhydrat während des einen Be  triebszyklus    und der Gips während des anderen Betriebszyklus filtriert werden. Auf diese Weise wird das Filterhilfsmittel nach der Abnahme des Halbhydrat-Filterkuchens nicht mit Wasser gewaschen, womit allfällig im Filterhilfsmittel verbliebene Waschsäure verloren ginge, sondern mit Gipsschwacher Säure-Filtergut beschickt.



  Am Ende des gesamten Filtrationsvorganges ist praktisch alles   P50    aus dem Filterkuchen und -hilfsmittel  verdrängt worden. Nach Abnahme des Gipsfilterkuchens kann das Filterhilfsmittel mit soviel Wasser gewaschen   werden,    wie es eine gründliche Reinigung erfordert.



  Durch dieses Verfahren können   P205-Verluste    auf ein unbedeutendes Mass gesenkt werden.



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man das Halbhydrat und das Dihydrat gleichzeitig aber gesondert so durch einen Mehrzel  lenfilter    filtriert, dass sich in einer Zelle ein Filterkuchen aus Halbhydrat und in einer anderen ein solcher aus Dihydrat bildet, das Halbhydrat mit dem Filtrat des Dihydrates wäscht, das dabei anfallende Filtrat mindestens teilweise zum Ansäuern des calciumphosphathaltigen Gesteins verwendet, den gewaschenen Halbhydratkuchen vom Filter entfernt und in einem   Reaktor    ins Dihydrat umwandelt, das dabei erhaltene Reaktionsmedium auf den   Mehrzellenfilter    verbringt, den Dihydratkuchen mit Wasser wäscht,

   das   Waschfiltrat    mindestens teilweise zur Umwandlung des Halbhydrates in das Dihydrat verwendet und den gewaschenen Dihydratkuchen vom Filter entfernt.



   Das erfindungsgemässe Verfahren wird anhand von Zeichnungen erläutert.



   In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Fliessbild des erfindungsgemässen Verfahrens, und
Fig. 2 ein Schema eines Mehrzellenfilters, wie es im vorliegenden Verfahren verwendet wird.



   Dem Halbhydrat-Reaktionsgefäss 10, das Rührtanks, Kühler und andere Elemente umfasst, wird Phosphat, Schwefelsäure und schwache Rücklauf-Phosphorsäure zugeführt. Das entstehende Produkt ist ein Schlamm aus Calciumsulfathalbhydrat-Kristallen suspendiert in Phosphorsäure, das dann durch Leitung 12 einem Zellenfilter 14 mit doppeltem Betriebszyklus zugeführt wird. Der Filter ist in Fig. 1 in sechs   Einzelstufen    aufgeteilt, wobei jede Stufe die Betriebsschritte darstellt, die eine individuelle Filterzone während des Betriebes einnimmt.



   Durch Leitung 12 wird der Reaktionsschlamm in der ersten Stufe 16 des Filtrationsvorganges auf eine Filterzone gebracht. Das stark saure Filtrat gelangt durch das Filtermedium und über die Leitung 18 in einen Sammeltank (nicht gezeigt). Die Filtrierzone wird dann in einen Waschabschnitt 20 gebracht, wo der Filterkuchen einer Gegenstromverdrängungswäsche mit schwacher Säure unterworfen wird, die als Waschflüssigkeit wie folgt im Kreislauf gehalten wird. Das Filtrat dieser Stufe wird durch die Leitung 22 entleert und als Waschsäure in den Halbhydrat-Reaktor zurückgeführt. Die Filtrationszone wandert weiter und der Halbhydrat-Filterkuchen wird in Stufe 24 in den Gipsumwandlungsreaktor 28 abgenommen.

   An diesem Punkt kann schwache Säure aus dem Gipsfiltrationszyklus in die Filterzone eingeführt werden, um die   Filterkuchenabnabme    zu erleichtern und alles Halbhydrat vom Filtermedium zu entfernen.



   Das Halbhydrat wird im Umwandlungsreaktor gelöst und als Gips wieder ausgefällt; der entstehende Gipsschwache Säure-Schlamm wird aus dem Reaktor durch die Leitung 28 auf den Filter 14 gebracht. Hier wird der Schlamm auf die eben geleerte und sauber gewaschene Filtrationszone gegeben, die nun während der zweiten Hälfte des Filtrationszyklus in die Ansauglage 30 gebracht wird. Das Filtrat aus dieser Lage wird durch die Leitung 32 abgelassen und dient als Waschflüssigkeit für den Halbhydrat-Waschschritt 20. Die Filtrationszone wandert weiter und der Gipskuchen wird einer Verdrängungswäsche unterworfen, in Lage 34 mit frischem Wasser aus der Leitung 36 als Waschflüssigkeit. Es sei darauf hingewiesen, dass hier zum ersten Mal Wasser in das System eingeführt wird.

   Das Filtrat dieses Waschvorganges wird durch die Leitung 37 dem Umwandlungsreaktor als schwache Säure zugeführt und dient als Waschsäure beim Halbhydrat-Abnahmeschritt 24. Der gewaschene   Gipsfilterkuchen    wird dann in Lage 38 zur Weiterverarbeitung abgenommen. Die gemeinsame Filterzone kann nach diesem Zyklus von zwei Filtrationen gründlich mit Wasser gewaschen werden, um sie von verbliebenem Gips zu befreien, bevor sie im folgenden Zyklus mit   Halbhydrat-Schlamm    beschickt wird. Bis der Gips-Filterkuchen abgenommen wird, enthalten Filterschicht und Vorrichtung nur noch Waschwasser oder höchstens stark verdünnte Säure. Derart wird der   P5O5-    Verlust während des Waschens des Filtermediums auf ein Mindestmass beschränkt. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure und Calciumsulfatdihydrat aus calciumphosphathaltigem Gestein durch Ansäuern des Gesteins mit Schwefelsäure unter Bildung von Calciumsulfathalbhydrat und Phosphorsäure, Trennen der freigesetzten Phosphorsäure vom Halbhydrat und Umsetzen des Halbhydrates in das Calciumsulfatdihydrat, dadurch gekennzeichnet, dass man das Halbhydrat und das Dihydrat gleichzeitig aber gesondert so durch einen Mehrzellenfilter filtriert, dass sich in einer Zelle ein Filterkuchen aus Halbhydrat und in einer anderen ein solcher aus Dihydrat bildet, das Halbhydrat mit dem Filtrat des Dihydrates wäscht, das dabei anfallende Filtrat mindestens teilweise zum Ansäuern des calciumphosphathaltigen Gesteins verwendet, den gewaschenen Halbhydratkuchen vom Filtrat entfernt und in einem Reaktor ins Dihydrat umwandelt,

   das dabei erhaltene Reaktionsmedium auf den Mehrzellenfilter verbringt, den Dihydratkuchen mit Wasser wäscht, das Waschfilter mindestens teilweise zur Umwandlung des Halbhydrates in das Dihydrat verwendet und den gewaschenen Dihydratkuchen vom Filter entfernt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des beim Waschen des Dihydrat kuchens anfallenden Filtrates zum Entfernen des Halbhydrates dient.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man das Filtermittel nach dem Entfernen des gewaschenen Dihydratkuchens mit Wasser wäscht.

   3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das zum Waschen des Filtermittels nach dem Entfernen des Dihydrates gebrauchte Waschwasser verwirft.