5. Получение экстракционной фосфорной кислоты дигидратным способом (25 б.).

Основная реакция:

Ca₅(PO₄)₃+5H₂SO₄+5nH₂O → 5CaSO_4•nH₂O+3H₃PO₄+HF

По схеме 4.4 возможно получение ЭФК (28 – 32% P₂O₅) из апатитового концентрата и 20 – 22% P₂O₅ – из фосфоритов.

В первый реактор экстрактора 3 из бункера 1 дозатором 2 постоянно вводят апатитовый концентрат. Сюда же насосами 5 вводят оборотную H₃PO₄ (из барометрического сборника 16) и циркуляционную суспензию после вакуум-испарительной установки 8, а также H₂SO₄ из сборника 4. Серную кислоту возможно частично вводить во второй реактор экстрактора. Соотношение «жидкое – твёрдое» в суспензии поддерживают на уровне (1,7 – 2,5):1.

Из первого реактора (экстрактора) суспензия перетекает во второй, откуда основная её часть погружным насосом 7 подаётся в вакуум-испаритель 8, где поддерживается пониженное давление. Вследствие этого поступающая суспензия оказывается перегретой и закипает с частичной выпаркой воды. Газы из вакуум-испарителя 8 через брызгоуловитель 9 отводят в конденсатор 10, где водяные пары конденсируются и улавливается часть соединений фтора. Окончательную очистку газа от соединений фтора производят в барботажном нейтрализаторе 11.

Продукционная суспензия поступает на карусельный лотковый фильтр, в котором гипс отделяется от растворов ЭФК, а осадок промывается по трёхфильтровой системе. Влажность фосфогипса 15 – 40%_масс. Количество образующегося фосфогипса (в пересчёте на сухое вещество) составляет 1,2 – 1,6 т на 1 т природного фосфата.

Газожидкостная смесь разделяется сепаратором 13, где поддерживается разрежение 65 – 85 кПа. Первый фильтрат Ф1 направляется в сборник готовой продукции, а часть его переливается в барометрический сборник оборотной кислоты 16, куда одновременно поступает второй фильтрат Ф2, полученный в процессе промывки осадка третьим фильтратом Ф3.

Фильтрат Ф3 образуется при промывке осадка суспензией, получаемой в ходе регенерации фильтровальной ткани горячей водой (60 – 70°C).

Содержание P₂O₅ в фильтратах:

Ф1 – 28 – 32%_масс.;

Ф2 – 22 – 25%_масс.;

Ф3 – 5 – 10%_масс.

Полученный гипс (промытый) передаётся с лотка в сборник 14 и потом направляется в отстойник гипса.

В процессе получения ЭФК дигидратным способом выделение фтора (обычно в виде SiO₄) в атмосферу невелико – от 3 до 5% от содержащегося в исходном сырье. Около 80% переходит в целевой продукт, 15 – 17% в фосфогипс.

На 1 т P₂O₅ расходуется 2,65 – 2,73 т. апатита и 2,45 – 2,48 т 100%-H₂SO₄.

ЭФК такого способа содержит (в %_масс.): P₂O₅ – 25-32; SO₃ – 1,8-2,8; CaO – 0,1-0,4; Al₂O₃ – 0,3-0,4; Fe₂O₃ – 0,3-0,5; F – 1,7-2,2.

В ходе реакции образуется гипс (CaSO_4•2H₂O), поэтому метод и назван дигидратным.