Сырье и требования к качеству продукционной ФК.

Сырьем являются природные фосфаты, апатитовые и фосфоритные руды. Более ценное сырье – апатиты, содержащие больше фосфора и меньше примесей, чем фосфориты. Среди апатитов наиболее распространен фтораппатит 3Са₃(РО₄)₂*СаF₂ или брутто-формула Са₅(РО₄)₃F. Химически чистый фосфорит содержит 42,22% Р₂О₅; 55,59% СаО и 3,77% F.

Апатитовые руды содержат и др. минералы, наибольшая доля из них приходится на нефелин (Na,K)₂O*Al₂O₃*2SiO₂*nSiO₂ в значительно в меньших количествах эгирин NaFеSi₂O₆, титаномагнетит nFe₃O₄*FeTiO₃*TiO₂, ильменит FeTiO₃, сфен CaTiSiO₅, доломит MgCa(CO₃)₂, полевой шпат (Na,K)AlSiO₃O₈ и др.

Присутствующие в апатите SiO₂ и труднорастворимые силикаты после разложения апатита серной кислотой переходят в фосфорную кислоту в виде так называемого нерастворимого остатка.

Диоксид кремния входит также в состав некоторых кислотно-растворимых минералов: нефелин, глауконит и др. Сравнить химический состав апатитовых и фосфоритных концентратов можно по данным таблице.

Хим.состав фосфоритовых и апатитовых некоторых концентратов, %масс.

ап-апатит, ф-фосфорит

Приведем хим состав апатитового концентрата марки «стандарт», производимого на ОАО «Апатит» г.Кировск

Используемая в производстве упаренная ЭФК должна удовлетворять требованиям ТУ 2121-342-0020 9438-2004 “Кислота фосфорная экстракционная. Технические условия.” Согласно этих ТУ по физ-хим показателям ЭФК должна соответствовать нормам, указанным в таблице:

1-участок 1,2 производство МУ; 2-участок 4 пр-во МУ.

Стадии технологического процесса:

· разложение апатитового концентрата смесью серной и фосфорной кислот;

· фильтрация пульпы фосфополугидрата на вакуумных фильтрах, гидроудаление фосфогипса;

· упаривание (концентрирование) фосфорной кислоты;

· абсорбция газов.

Разложение апатитового концентрата смесью серной и фосфорной кислот

Апатитовый концентрат из расходных бункеров поступает на автоматические дозаторы. С конвейера после дозатора апатитовый концентрат поступает в смеситель «мокрого» питания. Для смачивания апатита используется раствор разбавления (фосфорная кислота), который подается в смеситель из фильтратных баков вакуум-фильтров. Далее апатит в виде пульпы поступает в экстрактор. Туда же подается серная кислоты с массовой долей не менее 92,5 %

Разложение апатитового концентрата смесью серной и фосфорной кислот происходит в экстракторе, состоящем из двух цилиндрических реакторов, соединенных между собой в верхней части перетоком диаметром 1,8 м. Рабочий объем экстрактора составляет 825 м³. Для интенсификации перемешивания в экстракторе предусмотрена система циркуляторов и винтовых мешалок. Для охлаждения пульпы (отвода теплоты, выделяющейся при реакции) в экстракторе применяется аппарат воздушного охлаждения (АВО).

Фильтрация фосфополугидрата на вакуумных фильтрах, гидроудаление

Пульпа из экстрактора подается на фильтр насосом. Фильтрация осуществляется на ленточном вакуум-фильтре (с полезной площадью фильтрации 83,3 м². Максимальная производительность фильтра соответствует нагрузке экстрактора по апатиту 85 т/ч. Максимальная скорость движения полотна и ленты составляет до 27 м/мин). Толщина слоя осадка фосфополугидрата на ленте – от 2 до 5 см. Дренажная лента, несущая полотно с фильтруемым продуктом, последовательно проходит над 5 зонами фильтрации, образуемыми перегородками в неподвижной вакуумной коробке: зону отсоса предфильтрата, зону отсоса продукционной фосфорной кислоты(в хранилище), зону первой промывки (в смеситель), зону второй промывки, зону третьей промывки. Зона третьей промывки совмещена с зоной подсушки осадка. Отмытый и подсушенный фосфополугидрат непрерывно ссыпается с ленты в бункер, где он смывается водой, а также слабой кремнефтористоводородной кислотой из абсорбционного сборника.

Фильтрация на карусельных фильтрах. Экстракционная пульпа из экстрактора подается на карусельный вакуум-фильтр (КВФ). Фильтрующая поверхность КВФ состоит из 24 горизонтальных подвижных ковшей, (поверхность ковша – 4,5 м². Рабочая поверхность фильтрации каждого КВФ 80 м². Максимальная производительность фильтра соответствует нагрузке экстрактора по апатиту около 65 т/ч).

При движении каждый ковш КВФ последовательно проходит следующие зоны: зону отсоса предфильтрата, который попадает в сборник; зону отсоса продукционной фосфорной кислоты, которая откачивается в баки-хранилища; зону первой промывки, фильтрат откуда оборотная фосфорная кислота откачивается в смеситель; зону второй промывки, фильтрат - в сборник; зону выгрузки осадка фосфополугидрата в бункера; зону промывки фильтроткани и ковшей КВФ горячей водой.

Отмытый и подсушенный фосфополугидрат сбрасывается при перевороте ковшей, где он смывается водой, а со стенок бункеров слабой кремнефтористоводородной кислотой.Образующаяся пульпа гипса самотеком направляется по лоткам гидросмыва в репульпаторы.

Откачка пульпы из репульпатора осуществляется насосами на шламонакопитель.

Упаривание (концентрирование) фосфорной кислоты

Получение продукционной ЭФК с содержанием Р₂О₅ от 52,5 % до 54,0 % осуществляется в отделении концентрирования методом вакуумной упарки нагретой ЭФК. (Отделение концентрирования включает восемь автономных, одноступенчатых, параллельно работающих вакуумных выпарных установок (далее - ВВУ).)

Каждая система ВВУ состоит из трех технологических узлов:

· узел выпаривания, в котором происходит выпаривание воды из нагретого раствора ЭФК под вакуумом с сепарацией брызг кислоты в паровом пространстве испарителей и улавливание их в брызгоуловителе. Нагрев исходной фосфорной кислоты осуществляется в теплообменниках за счет переноса тепла насыщенного греющего пара к кислоте через стенки греющих элементов при многократной циркуляции кислоты в системе вакуумный испаритель – теплообменник;

· узел абсорбции образующейся при упарке парогазовой смеси, содержащей фтористые соединения, с получением кремнефтористоводородной кислоты;

· узел создания вакуума, поддержание которого необходимо для снижения температуры кипения ЭФК. Вакуум в системах создается группой последовательных пароэжекторных вакуум-насосов с системой конденсаторов и поддерживается за счет конденсации испаренной воды в барометрических конденсаторах.

Полученная на ВВУ продукционная ЭФК с содержанием Р₂О₅ от 52,5% до 54,0% собирается в хранилище упаренной фосфорной кислоты.

Абсорбция газов

Фтористые газы, пары воды, воздух поддува на охладитель с экстракции удаляются из-под крышек реакторов хвостовыми вентиляторами через абсорберы:

Перед выбросом в атмосферу парогазовая смесь проходит очистку от фтористых соединений путем абсорбции в три ступени:

Газоход,полый абсорбер и АПС по одному на каждую на каждый реактор экстрактора (реактор разложения и дозревания соответственно). Все они орошаются осветленной водой гидроудаления. Раствор образующейся кремнефтористоводородной кислоты из баков откачивается на станцию нейтрализацию либо используется в производстве фтористого алюминия.Прошедший очистку в абсорберах газ через выхлопной газоход и промышленную санитарную трубу высотой 180 м и диаметром 3 м выбрасывается в атмосферу.