NO814122L - Fremgangsmaate til reduksjon av jern i fosforsur opploesning - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til reduksjon av jern i fosforsure oppløsninger, spesielt i våtfremgangsmåte--^03^__^syre av det treverdige tiT' de ST toverdige oksydas jons

trinn ved"hjelp av et reduksjonsmiddel.

Av forskjellige grunner er det ofte ved forarbeidelse og rensning av fosforsyre nødvendig med høyt jern(II)-innhold i syren. Således er eksempelvis en kvantitativ utfelling av vanadin ved nøytraliseringsrensning av våtfosforsyre bare mulig ved samtidig utfelling av store mengder jern (II)-fosfat. Videre må ved fremstilling av uran fra våtfremgangs-måte-fosforsyre ved flytende-flytende-ekstraksjon ved forskjellige fremgangsmåter uran(VI) reduseres ved hjelp av jern(II),til uran(IV). -=EOE-reduk^hormålt 'i relativ.høy konsentrasjon tilstedeværende jern(III)-ioner er allerede foreslått forskjellige fremgangsmåter.

Således anvendes ifølge DE-PS 10 65 388 som reduksjonsmiddel. "metallisk jern eller sink. Ulemper ved denne fremgangsmåte er at ved det ^tilsatte _m@J-a.ll bindes~ betraktelige -mengrter PoCV i ~hvi.lrke.t_-f ører til--en^-betraktei-ig^rreasettelse' av -f 2U5~

utbyttet. Det ved reaksjonen utviklede hydroge^n_g.jj3TL-__-

dessuten sikkerhetsforanstaltninger nødvendige.

Videre anvendes ifølge AT-PS 151 948 og DE-PS 15 67 619 svovelhydrogen samt ditionitter til reduksjon av Fe(III)-ioner. Anvendelsen av B^S krever omstendelige apparater som gassings-kolonner og trykkbeholder. Såvel det overordentlige toksiske svovelhydrogen som også det ved anvendelse av ditionitter frigjorte SC>2tvinger til spesielle sikkerhetsforanstantninger. Ditionitter er dessuten meget hygroskopiske og lett spaltbare salter, hvilket sterkt begrenser deres tekniske anvendelse.

Oppfinnelsen oppgave er å unngå ulempene ved de kjente reduk- sjonsfreragangsmåter og på enkel måte å overføre jern i fosforsure oppløsninger og spesielt i våtfosforsyre fra oksydasjonstrinn III til trinn II.

Overraskende ble det funnet at denne oppgave lar seg løse

når man som reduksjonsmiddel anvender rødt fosfor og gjennom-fører reduksjonen i nærvær av kopper, idet kopperet foreligger oppløst i den fosforsure oppløsning respektivt til-settes før reduksjonsreaksjonen.

Enskjønt større mengder ikke forstyrrer er det for gjennom-føringen av. fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tilstrekkelig når koppermengden utgjør 5-100 ppm, referert til oppløsning da kopperet forholder seg som en katalysator.

Det lønner seg å gjennomføre reduksjonen fra temperaturer

fra 10-90°C, fortrinnsvis ved 60-80°C. Den jernholdige fosforsure oppløsning er i kontakt med et fosfor hensiktsmessig 1-30 minutter, idet kontakttiden med økende temperatur og/eller avtagende fosforsyrekonsentrasjon i oppløsningen er kortere og omvendt med avtagende temperatur og/eller økende fosforsyrekonsentrasjon velges lengre. Som utgangsprodukt egner det seg spesielt en jern- og eventuelt kopperholdig våtfremgangsmåtefosforsyre som inneholder jern og kopper allerede som forurensning. Hensiktsmessig fører man oppløsningen som skal reduseres gjennom en fast lagring av malt rødt fosfor som fortrinnsvis har en korhstørrelse på 0,3-2 mm.

På denne måte lar fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen seg også meget lett utføre kontinuerlig, idet man løpende kompleterer den mengde a<y>rødt fosfor tilsvarende det ved reduksjonen inntredende forbruk og innstiller gjennomstrømningshastig-heten av oppløsningen gjennom lagringen av rødt fosfor således at det minst oppnås den for reduksjon av jern nødvendig kontakttid mellom oppløsning og fosfor.

Enskjønt fra "Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie"

Band Phosphor, del B, 8. opplag, side 328 er kjent at Fe(III)

i saltsyreoppløsning med kokning med rødt fosfor reduseres til Fe(II), var arbeidsmåten ifølge oppfinnelsen ikke nær-liggende for en fagmann.

Mens nemlig jern reduseres av rødt fosfor i andre mineral-syrer er dette ikke tilfelle i fosforsyreoppløsning under vanlige betingelser.

Blander man nemlig ren termisk .fosforsyre med Fe(III)-

ioner og rødt fosfor så inntrer det bare i liten omfang en reduksjon av jernet. Først ved et nærvær av mindre mengder kopperioner akselereres reduksjonen katalyttisk. Fosfor oksyderer seg derved til fosfat- respektiv fosfit-anion således at det pr. mol P dannes mellom 3 og 5 mol jern(II)-ioner.

Blandt fordelene ved f -remgangsmåten ifølge oppfinnelsen

hører:

a) den høye reduksjonsytelse (pr. mol P reduseres gjennom-snittlig 4 mol Fe(III)); b) den høye reaktivitet (derved er det mulig med korte kontakttider, relativt liten apparatur og laye temperaturer) ; c) reduksjonsmiddelets renhet (det tilføres ingen foru-rensninger til syren. Av oksydasjonsprodukter oppstår

fosfat- og fosfitanioner. Sistnevnte forstyrrer ikke respektiv kan oksyderes ved videre-forarbeidelse av syren til fosforsyre).

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av noen eksempler.

Filtrert kopperholdig våtf reiug ang små tef osf orsyre fra marokk-ansk råfosfat av forskjellig P2°5~°9Fe(III)-konsentrasjon, samt med Fe(III)-sulfat forurenset termisk fosforsyre ble kontinuerlig pumpet gjennom en med rødt fosfor (kornstørrelse 0,3- 0,3 mm) fylt oppvarmbar kolonne (diameter 30 mm, P-lagringsvolum 200 ml). I avhengighet av ytelse og temperatur oppnådde reduksjonsgrader er oppstilt i følgende tabell.

I eksempel 5 ble det i den behandlede syre i tillegg fast-slått også innhold av uran(IV). Dette utgjorde det samlede innhold på 185 ppm uran i den behandlede syre 170 ppm i forhold til 60 ppm U(IV) før reduksjonen med rødt fosfor.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til reduksjon av jern i fosforsur oppløsning fra tre- til toverdig oksydasjonstrinn ved hjelp av et reduksjonsmiddel, karakterisert ved at det som reduksjonsmiddel anvendes rødt fosfor og reduksjonen gjennomføres i nærvær av kopper.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved' at kopper foreligger oppløst i den fosforsure opp-løsning .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at kopper foreligger i mengder fra 5 til 100 ppm, referert til oppløsningen.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at reduksjonen gjennomføres ved temperaturer fra 10 - 90°C.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at reduksjonen gjennomføres ved temperaturer fra 60 - 80°C.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at man lar den jernholdige fosforsyre-oppløsning i kontakt med rødt fosfor i 1-30 minutter, idet kontakttiden velges kortere ved økende temperatur og/eller avtagende fosforsyrekonsentrasjon i oppløsningen og omvendt velger_.lenger ved avtagende temperatur og/eller økende fosforsyrekonsentrasjon.

7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at det som utgangsprodukt anvendes et jern- og eventuelt kopperholdig våtfremgangsmåtefosforsyre.

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at den fosforsure oppløsning føres gjennom en fast lagring av malt rødt fosfor.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at det anvendes malt fosfor med en kornstørrelse fra 0,3 - 2 mm.

10. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at for kontinuerlig gjennomføring av fremgangsmåten kompleteres stadig mengden av rødt fosfor tilsvarende det ved reduksjonen inntredende forbruk og gjennomstrømningshastigheten av oppløsningen gjennom lagringen av rødt fosfor innstilles således at det minst oppnås den for reduksjon av jern nødvendige kontakttid mellom opplsning og fosfor.