8. Практическая часть

Исходные данные:

Содержание Р₂О₅ в продукционной кислоте, % 32

Состав апатитового концентрата, %:

Р₂О₅ - 30,5; СаО – 54; F – 2,5

Коэффициент извлечения Р₂О_5, %:

- при экстракции ( ) 99

- отмывки Р₂О₅ при фильтрации ( ) 96

Выделяется фтора в газовую фазу от содержащегося в сырье ( ), % 5

Кратность циркуляции пульпы 8:1

Отношение Ж:Т в пульпе, поступающей на фильтрацию 2:1

Влажность гипса на карусельном фильтре, %:

- в первой зоне 44

- во второй 42

- в третьей 40

- в четвертой 38

В процессе фильтрации испаряется воды, кг (на 1 т апатита) 30

Температура поступающих и отходящих материалов, ^оС:

- поступающей серной кислоты 35

- раствора разбавления 60

- отходящей пульпы 70

- отходящих газов 40

Теплопотери, %, от других статей расхода 2,0

Расчет ведем на 1 т апатитового концентрата.

8.1. Составления материального баланса производства экстракционной фосфорной кислоты

На разложение апатита содержащего 54% СаО, расходуется, кг:

=

_{Кислота содержит воды:}

Количество фтора, выделившегося при экстракции:

В пересчете на SiF₄ это составляет:

Количество Р₂О₅, кг:

Переходящее в раствор при экстракции –

Переходящее в кислоту при отмывке гипса –

Потери Р₂О₅ составляют, кг:

При экстракции (с неразложенным апатитом) –

При отмывке –

Количество образующейся кислоты (32% Р₂О₅):

Кислота содержит воды:

Найдем количество раствора разбавления и циркулирующей пульпы. Количество пульпы, поступающей на фильтрацию (Ж/Т = 3/1), гипсовое число – 1,6) равно:

В ней содержится жидкой фазы:

в том числе 32% Р₂О₅, т.е.

где 9,1 – количество влаги испаряющейся в первой зоне фильтрации.

Количество жидкой фазы в фосфогипсе после первой фильтрации (до отмывке в первой зоне влажность осадка 44%)

Фосфорная кислота, содержащаяся в жидкой фазе осадка, после промывке фосфогипса возвращается в процесс.

В жидкой фазе осадка содержится Р₂О₅:

Учитывая потери при отмывке фосфорной кислоты из фосфогипса, количество Р₂О₅, вводимого (возвращаемого) на экстракцию с промывным раствором, равно:

Количество Р₂О_5, вводимого на экстракцию с оборотной кислотой:

Количество оборотной кислоты с концентрацией 32% Р₂О₅:

Разность между расходом и приходом материалов дает количество промывного раствора, которое следует подать на экстракцию:

_{Где 140 – количество воды, испаряющейся при вакуум-испарении пульпы,кг.}

_{Концентрация Р2О5 в промывном растворе:}

Количество раствора разбавления:

_{Количество циркулирующей пульпы определим в соответствии с заданным значением кратности её циркуляции (8) по отношению к пульпе, поступающей на фильтрацию. Количество циркулирующей в процессе пульпы:}

_{Составляем баланс материалов процесса экстракции (без учета испарения воды – см. ниже):}

Поступает на экстракцию кг Уходит с экстракции кг

апатитовый концентрат 1000 фтор (в пересчете на SiF₄) 1,71

серная кислота 1 260 экстракционная пульпа 43340

раствор разбавления 2681,73

циркуляционная пульпа 38 400

Всего 43341,73 Всего 43341,71

Определим содержание Р₂О₅ в экстракционной пульпе.

Количество Р₂0₅ в жидкой фазе экстракционной пульпы (цир­кулирующей и вновь образующейся при экстракции)

в том числе из апатитового концентрата 301,91 кг и из раствора разбавления

Следовательно, вновь образующаяся пульпа содержит Р₂0₅:

Количество Р₂0₅, поступающей с циркуляционной пульпой:

(или же 1021,1*8 ≈ 8168,8 кг).

На экстракцию поступает пульпы (при принятой кратности циркуляции 8:1 и без учета испаряющейся воды при экстракции)

В том числе, кг

Твердой фазы

Жидкой фазы

Концентрация Р₂О₅ в жидкой фазе пульпы (без учета испарения):

Найдем распределение пульпы по секциям экстрактора при условии, что процесс протекает в пяти секциях.

1. В последнюю секцию поступает 4800 кг пульпы (то же коли­чество, что и на фильтрацию), так как пульпа на циркуляцию отводится из предпоследней (четвертой) секции;

2. В первую секцию возвращается пульпа с учетом испаряю­щейся воды при экстракции:

(140 кг — количество воды, испаряющейся при вакуум-испаре­нии пульпы)

в том числе, кг:

Твердой фазы

Жидкой фазы

III. Количество P₂0₅ в жидкой фазе пульпы, возвращаемой в первую секцию (то же, что поступает с циркуляционной пуль­пой, см. выше):

Концентрация Р₂О_в в жидкой фазе циркулирующей пульпы:

Найдем количество воды, необходимое для промывки гипса:

Поступает в систему кг Уходит из системы кг

апатитовый концентрат 1000 Влажного гипса,

содержащего 38% Н₂О 1600/0,62 2580,65

серная кислота 1 260 фосфорная кислота 905,85

SiF₄ 1,71

Испаряется воды

При фильтрации 30

При вакуум-охлаждении 140

Всего 2260 Всего 3658,21

Необходимо ввести воды в систему:

Ниже произведен материальный баланс производства экстракционной фосфорной кислоты (на 1 т апатитового концентрата):

Поступает в систему кг Уходит из системы кг

апатитовый концентрат 1000 продукционная

фосфорная кислота 905,85

серная кислота 1 260 фосфогипс (влажный) 2580,65

раствор разбавления раствор разбавления

оборотная кислота 1027,97 оборотная кислота 1027,97 промывные растворы 1653,74 промывные растворы 1653,74 циркулир-я пульпа 38400 Фтористый газ (SiF₄) 1,71

вода 1398,21 испаривашаяся вода

при фильтрации 30

при вакуум-охлаждении 140

циркулирующая пульпа 38400

Всего 44739,92 Всего 44739,92