Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia kwasu fosforowego przez rozklad surowca fo¬ sforowego kwasem siarkowym z zastosowaniem dwóch obiegów cyrkulacji pulpy.W znanych metodach, cyrkulacja zawiesiny od¬ bywa sie zwykle w jednym strumieniu. W proce¬ sie tym drobno zmielona rude i kwas siarkowy dodaje sie w sposób ciagly do pulpy reakcyjnej.Fosforyt na ogól dozuje sie na powierzchnie za¬ wiesiny a urzadzenia mieszajace powoduja jego rozprowadzenie wewnatrz reaktora. Przy rozkla¬ dzie fosforytów weglanowych piana powoduje za¬ wieszanie sie czastek rudy na powierzchni, co u- trudnia przenikanie jej do strefy reakcyjnej. Sto¬ sowane jest równiez wstepne zarabianie fosforytów z popluczkami w oddzielnych aparatach, zwanych premikserami, które stanowia dodatkowe wypo¬ sazenie wyitwórni. Wstepne zawilzanie surowca u- latwia jego rozklad i przemieszczanie w glab za¬ wiesiny.Glównym problemem utrudniajacym otrzymywa¬ nie duzych i regularnych ksztaltów jest powsta¬ wanie lokalnych przegrzan i przesycen zawiesiny jonami SO*2-. Z tego wzgledu sposób doprowadze¬ nia kwasu siarkowego i jego wymieszanie z zawie¬ sina jest bardzo wazne dla procesu produkcyjnego.Stosowane rozwiazanie techniczne w praktyce prze¬ myslowej do rozpraszania HjS04 albo stanowia urzadzenia rozpraszajace kwas siarkowy na po¬ wierzchnie pulpy reakcyjnej, a dalsze rozprowa¬ dzenie kwasu w calej masie odbywa sie przez in¬ tensywne mieszanie, albo sa to urzadzenia roz¬ praszajace kwas siarkawy wewnatrz pulpy (opis patteratowy awtariacki nr 263699). Urzadzenia te sa * trudne w eksploatacji z uwagi na ich zarastanie o- sadami i wymagaja czestego czyszczenia. Wspólna wada tych urzadzen jest wprowadzenie i rozpra¬ szanie HsS04 w strefie reakcyjnej przesyconej jo¬ nami Ca*+. Stezenie kwasu siarkowego wprowa- io dzonego do pulpy reakcyjnej podyktowane jest bi¬ lansem materialowym i cieplnym, rozwiazaniem konstrukcyjnym samego reaktora itp.(Na ogól stasuje sie kwas o stezewki od 50 do 96*/t, z przewaga stezen nizszych od 56 do 659/t i* H2SO4. Róznica stezen kwasu siarkowego dopro¬ wadzonego, do wolnego HjS04 w pulpie reakcyjnej jest bardzo duza i wynosi powyzej 50*/t. W tej sytuacji, aby nie dopuscic do lokalnych wzrostów stezenia H9SO4 w pulpie reakcyjnej, szybkosc i 20 stopien rozpraszania musza byc bardzo duze, w przeciwnym razie na skutek lokalnych wzrostów stezenia siarczanów, nastepuje blokowanie reakcji rozkladu oraz wytracanie nadmiernej ilosci zarod¬ ków krystalicznych i bardzo duzej ilosci mdkro- 25 krysztalów iglastych, o zlych wlasnosciach filtra¬ cyjnych, uciazliwych do odmycia z resztek kwasu fosforowego.Znane sa sposoby obnizenia stezenia wprowa¬ dzonego kwasu przez wstepne wymieszanie z po- 30 pluczkami zawracanymi do procesu, (A. V. Slack, 113 6691 Phosphoric Acid, New York (1068 r.), Tom I, Czesc I, sfcr. 21i6, 263). Jednak rozpowszechnienie tej me¬ tody jest ograniczone, gdyz proces ten stwarza nowe problemy technologiczne, aparaturowe i ko¬ rozyjne. W stosowanych dotychczas metodach 5 HsS04 dodaje sie do pulpy o najwiekszej zawar¬ tosci wapnia.Sposób wytwarzania kwasu fosforowego przez rozklad surowca fosforowego kwasem siarkowym wedlug wynalazku polega na tym, ze surowiec 10 fosforowy i kwas siarkowy wprowadza sie do dwóch,róznych obiegów cyrkulacyjnych, przy czym surowiec fosforowy po wymieszaniu z pierwszym obiegiem pulpy dojrzalej kieruje sie do strefy rozkjaidu surowców w reakltorze a kwas siarkowy ^ po wymieszaniu z drugim obiegiem pulpy dojrza¬ lej kieruje sie do strefy krystalizacji siarczanu wapniowego.Mieszanie pulpy cyrkulacyjnej z ruda fosfora¬ nowa prowadzi sie w oddzielnym urzadzeniu, w * strumieniu pulpy dojrzalej a ilosc pulpy kierowa¬ nej do strefy rozkladu wynosi od 8 do 80 czesci na 1 czesc rudy w zaleznosci od jej reaktywnosci i zdolnosci pianotwórczych.Równiez w oddzielnym urzadzeniu w strurnie- » niu pulpy dojrzalej prowadzi sie mieszanie pulpy cyrkulacyjnej z kwasem siarkowym, zachowujac przyrost stezenia kwasu siarkowego w pulpie doj¬ rzalej w granicach od 3 do 15°/o.Sposób wedlug wynalazku przedstawiono sche- 30 matycznie na rysunkach 1 i 2, gdzie fig. 1 przed¬ stawia schemat ukladu reakcyjnego do otrzymy¬ wania kwasu fosforowego, fig. 2 — mieszalnik fosforytu a fig. 3 mieszalnik strumieniowy kwasu siarkowego: ochlodzona cyrkulacyjna pulpe dojrza- 35 la, to jest pulpe o najnizszej w calym ukladzie zawartosci jonów Ca2+ rozdziela sie na dwa stru¬ mienie w zbiorniku rozdzielczym 2, tworzac dwa rózne obiegi cyrkulacji w ukladzie reakcyjnym.Jeden strumien kieruje sie poprzez mieszalnik 40 fosforytów 4 do strefy rozkladu surowca w reak¬ torze 1 w mieszaninie z surowcem fosforowym, a drugi strumien kieruje sie poprzez mieszalnik 3 do strefy krystalizacji siarczanu wapniowego w reaktorze 1 w mieszaninie z kwasem siarkowym. « Rozproszenie kwasu siarkowego w pulpie dojrza¬ lej nastepuje w mieszalniku strumieniowym, przed¬ stawionym schematycznie na fig. 3, przy czym wymieszanie mediów odbywa sie w strumieniu bez¬ posrednio po wyjsciu z urzadzenia. Proces rozkla- 50 du rudy fosforowej oraz krystalizacji dwuwodne¬ go siarczanu wapniowego przeprowadza sie w re¬ aktorze 1. Reakcja przebiega w pulpie, to jest w zawiesinie fosfogipsu i kwasu fosforawego o za¬ wartosci 33—35f/t wag. ciala stalego oraz zawar- 55 tosci Pj05 — 28—30f/t wag. i S042" — 1—3§/o wag. w temperaturze 70—80°C.Surowiec fosforowy doprowadza sie w sposób ciagly do reaktora przez mieszalnik 4. Do mie¬ szalnika doprowadza sie schlodzona w wyparce 60 adiabatycznej zawiesine dojrzala w ilosci od 8 do 80 czesci na 1 czesc rudy, przykladowo Ii5 kg su¬ rowca miesza sie z L20—4800 kg zawiesiny oraz zawracany z filtru rozcienczony kwas fosforowy o stezeniu 22^-260/§ wag. P*05. Powstala zawiesina «5 4 splywa do reaktora 1 gdzie nastepuje wymiesza¬ nie z cala zawartoscia komory pierwszej i dalszy rozklad surowca fosforowego. Dalej zawiesina re¬ akcyjna przeplywa do strefy dozowania kwasu siarkowego i krystalizacji siarczanu wapniowego.Kwas siarkowy w • ilosci potrzebnej do przereago- wania rudy wprowadza sie w sposób ciagly do mieszalnika strumieniowego 3 gdzie nastepuje wy¬ mieszanie z pulpa dojrzala doprowadzona do mie¬ szalnika ze zbiornika rozdzielczego t, przy czym ilosc pulpy musi zapewniac zadany przyjrost siar¬ czanów w zakresie stezen od 3—H6°/o wag. S042~, przykladowo dla równowaznej ilosci 15 kg surow¬ ca fosforowego ilosc pulpy dojrzalej potrzebna do rozproszenia kwasu siarkowego waha sie w zakre¬ sie od 2000^20 kg. \ ., ,. V Zawiesina wzbogacona w joni?siarczanowy sply¬ wa do drugiej komory reaktora 1 gdzie nastepuje wymieszanie z cala zawartoscia reakcyjna i wy¬ tworzenie krysztalów siarczanu wapniowego. W tym sposobie mala róznica stezen kwasu siarkowego doprowadzonego do strefy reakcyjnej w stosunku do stezenia wolnego kwasu siarkowego w pulpie reakcyjnej eliminuje lokalne przesycenia jonami S042~ co stanowi podstawowy warunek tworzenia duzych i jednorodnych krysztalów fosfogipsu. Spo¬ sób przedstawiony nadaje sie do stosowania za¬ równo w ukladzie jedno jak i wieloreaktorowym.Przyklad I — Proces wytwarzania kwasu fosforowego z rudy fosforowej i kwasu siarkowe¬ go przeprowadza sie w reaktorze 1. Reakcja prze¬ biega w pulpie, to jest w zawiesinie siarczanu wapniowego i roztworu kwasu fosforowego o za¬ wartosci 34°/o wag. ciala stalego oraz stezeniu P2O5 i S042~ w fazie cieklej odpowiednio 30°/o wag. i 2,0% wag. w temperaturze 75°C. Apatyt doprowadza sie w sposób ciagly do reaktora 1 przez mieszalnik 4.Do mieszalnika doprowadza sie 115 kg/|godz. apa¬ tytu, 448,7 kg/godz. zawiesiny dojrzalej ze zbior¬ nika rozdzielczego 2 oraz 38,4 kg/godz. rozcienczo¬ nego kwasu fosforowego zawracanego z ukladu filtracji. W mieszalniku 4 nastepuje wymieszanie apatytu z zawiesina i rozcienczionym kwasem fos¬ forowym" przy czym stosunek wagowy ilosci za¬ wiesiny dojrzalej do ilosci apatytu wynosi 29,9 czesci na 1 czesc apatytu. Powstala zawiesina w ilosci 502,1 kg/godz. splywa do reaktora 1, gdzie nastepuje jej wymieszanie z cala zawartoscia ko¬ mory pierwszej i dalszy rozklad apatytu.W reaktorze 1 zaopatrzonym w mieszadla za¬ wiesina przeplywa nastepnie do strefy dozowania kwasu siarkowego i krystalizacji siarczanu wap- ni<*wego. Kwas siarkowy doprowadza sie w spo¬ sób ciagly do reaktora 1 przez mieszalnik stru¬ mieniowy 3.Do mieszalnika doprowadza sie 23 kg/godz. kwa¬ su siarkowego o stezeniu 60*/o wag. i ©000 kg/godz. zawiesiny dojrzalej ze zbiornika rozdzielczego 2.W mieszalniku strumieniowym 3 nastepuje wy¬ mieszanie kwasu siarkowego z zawiesina dojrzala przy czym dodawany kwas siarkowy powoduje przyrost stezenia jonów SO42" w pulpie dojrzalej o 3,158/o wag., to jest z 2,0*/o wag. do 5/L6-/!) wag.S042_. Wzbogacona w jon siarczanowy zawiesina5 113 669 6 w mieszalniku 3 splyiwa do reaktora 1 gdzie na- atejpuje jej wymieszanie z cala zawartoscia komory drugiej. W wyniku reakcji jonów S042~ i Cal+ tworzy sie siarczan wapniowy oraz kwas fosforo¬ wy. W tej strefie reakcyjnej nastepuje obnizenie zawartosci S042~ w fazie cieklej zawiesiny do war¬ tosci 2,0*/e wag.Przereagowana zarwiiesine za pomoca pompy cyr¬ kulacyjnej odprowadza sie z reaktora 1 do wypar¬ ki adiabatycznej. Wyplywajaca z wyparki zawie¬ sina w ilosci lil<2tl,7 kg/godz. splyiwa do zbiornika rozdzielczego 2, skad skierowana jest do mieszal¬ ników 3 i 4 oraz do ukladu filtracji w ilosci 73 kg/godz. z czego otrzymuje sie 18,<8 kg/lgodz. kwasu fosforowego o stezeniu 3^/t wag. PjOs i 32 kg/godz. wilgotnego krysztalu dwuwodnego siarczanu wap¬ niowego t.ziw. fosfogipsu.Przyklad II — Do zawiesiny o zawartosci 33,5d/o wag. ciala stalego, 29,0^/i wag. P2O5 i 2,8Vt wag. S04 w temperaturze 715°C doprowadza sie w sposGb ciagly fosforyt i kwas siarkowy. Fosfo¬ ryt doprowadza sie do reaktora 1 przez mieszalnik 4 w ilosci 20 kg/godz. W mieszalniku 4 nastepuje wymieszanie fosforytu z 800 kg/godz. pulpy doj¬ rzalej oraz 64,6 kg/godz. rozcienczonego kwasu fosforowego zawracanego do procesu ekstrakcji z ukladu filtracji. Stosunek wagowy ilosci zawiesi¬ ny dojrzalej do ilosci fosforytu wynosi 40 czesci na 1 czesc fosforytu.Powstala zawiesina kierowana jest do pierwszej komory reaktora 1. Kwas siarkowy w ilosci 10,8 kg/godz. i stezeniu 92*/t wag. H*S04 doprowadza sie do drugiej komory reaktora 1 w mieszaninie z 192,5 kg/godz. pulpy dojrzalej. Mieszanie kwasu siarkowego z pulpa dojrzala nasteuje w mieszalni¬ ku 3 przy czym dodawany kwas siarkowy powo¬ duje wzrost zawartosci SO42" w pulpie o 12,0*/t wag. to jest z 2,8Vt wag. do 14,<8t/t wag. SO42".Mieszanina pulpy dojrzalej i kwasu siarkowego splywa do strefy krystalizacji reaktora 1, gdzie nastepuje wymieszanie z cala zawiesina komory drugiej. W wyniku reakcji nastepuje wydzielenie krysztalu siarczanu wapniowego i wytworzenie kwasu fosforowego przy czym stezenie S042~ ma- 5 leje do wartosci 2,^/t wag.Przereagowana zawiesine kieruje sie do wypar¬ ki aidiajbajtyicznej skajd splywa do zbiornika roz¬ dzielczego 2. Ochlodzona zawiesina w ilosci 1002,9 kg/godz. kierowana jest do mieszalników 3 i 4, a czesc w ilosci 100,5 kgi/godz. do ukladu filtracji gdzie nastepuje oddzielanie kwasu fosforowego od krysztalu siarczanu wapniowego. Rozcienczony roz¬ twór kwasu fosforowego pochodzacy z przemycia osadu zawracany jest do procesu ekstrakcji.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania kwasu fosforowego przez rozklad surowca fosforowego kwasem siarkowym, znamienny tym, ze surowiec fosforowy i kwas siarkowy wprowadza sie do dwóch róznych obie¬ gów cyrkulacyjnych, przy czym surowiec fosfo¬ rowy po wymieszaniu z pierwszym obiegiem pul¬ py dojrzalej kieruje sie do strefy rozkladu su¬ rowca w reaktorze a kwas siarkowy po wymie¬ szaniu z drugim obiegiem pulpy dojrzalej kieruje sie do strefy krystalizacji siarczanu wapniowego. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze mieszanie pulpy cyrkulacyjnej z ruda fosforowa prowadzi sie w oddzielnym urzadzeniu, w stru¬ mieniu pulpy dojrzalej, a ilosc pulpy kierowanej do strefy rozkladu wynosi od 8 do 80 czesci na 1 czesc rudy w zaleznosci od jej reaktywnosci i zdolnosci pianotwórczych. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze mieszanie pulpy cyrkulacyjnej z kwasem siarko¬ wym prowadzi sie w oddzielnym urzadzeniu, w strumieniu pulpy dojrzalej, a wartosc przyrostu stezenia kwasu siarkowego w pulpie dojrzalej wy¬ nosi od 3 do 15f/t. 15 » 19 38113 669 Figi. ,/~ 'osfuryt jutpa fig. Z. pulpa ^ 1 Fig.3.Drukarnia Narodowa, Zaklad Nr 6, zam. 38/82 Cena 45 zl PL