Конструкция и принцип работы двухступенчатого экстрактора

1 – бункер фосфатного сырья; 2 – дозатор; 3 – двухступенчатый экстрактор; 4 – сборник серной кислоты; 5 – погружные насосы; 6 – расходомер серной кислоты; 7 – погружной насос (циркуляционный); 8 – испаритель; 9 – брызгоуловитель; 10 – конденсатор; 11 – барботажный нейтрализатор; 12 – лотки карусельного вакуум-фильтра; 13 – ресиверы (сепараторы); 14 – промежуточный сборник суспензий – после регенерации фильтровальной ткани; 15, 16, 17 – барометрические сборники: для первого (основного) фильтра (15), для оборотной фосфорной кислоты (16), для промывного фильтра (17)

Согласно схеме, в первый реактор экстрактора 3 из бункера 1 дозатором 2 непрерывно вводят апатитовый концентрат. В этот же реактор погружными насосами 5 вводят оборотную фосфорную кислоту из барометрического сборника 16 и циркуляционную суспензию после вакуум-испарительной установки 8 [кратность циркуляции (8÷12):1] и серную кислоту из сборника 4. Серную кислоту возможно частично или полностью вводить во второй реактор.

Соотношение Ж:Т в суспензии в экстракторе поддерживают равным (1,7÷2,7):1. Из первого реактора суспензия перетекает во второй, откуда основная часть ее погружным насосом 7 подается в вакуум-испаритель 8, представляющий собой резервуар, в котором вауум-насосом поддерживают пониженное давление. Вследствие этого поступающая в него жидкость оказывается перегретой и закипает с выпаркой части воды. Это приводит к понижению температуры на 3–5º С. Газы из вакуум-испарителя через брызгоуловитель отводят в поверхностный конденсатор 10, в котором конденсируются пары воды 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, а осадок промывается по трехфильтровальной системе.
Карусельный лотковый фильтр состоит из 24 отдельных лотков, на днищах которых уложена фильтровальная ткань (капрон, лавсан и т.п.). Лотки установлены на каретках с колесами, движущимися по круговым рельсам. С помощью двух шайб, образующих головку фильтра – подвижной, вращающейся вместе с лопатками, и неподвижной – фильтраты отсасываются в соответствующие вакуум-сборники (15, 16 и 17). После прохождения зон фильтрации и промывок каждый лоток с помощью направляющих автоматически опрокидывается для выгрузки лепешки фосфогипса. Фильтровальная ткань промывается водой и подсушивается воздухом. Затем лоток вновь принимает рабочее положение и перемещается в зону основного фильтрования. Воду, используемую для регенерации фильтровальной ткани, подают на последнюю или предпоследнюю зону промывки осадка, что сокращает потери P₁₀O₄ и позволяет создать на экстракционных установках замкнутую систему водооборота. Гигроскопическая влажность фосфогипса 15–40%. Количество фосфогипса (в пересчете на сухое вещество) составляет 1,2–1,6 т на 1 т переработанного природного фосфата. В процессе переработки апатита выход гемигидрата кальция равен 1,4; гипса 1,6 т.
Газожидкостная смесь разделяется в сепараторах 13, в которых поддерживается разрежение 65–85 кПа. Первый фильтрат Ф₁ направляется в сборник готовой продукции, а часть его переливается в барометрический сборник оборотной кислоты 16, куда также поступает и второй фильтрат Ф₂, полученный в процессе промывки осадка третьим фильтратом Ф₃. Фильтрат Ф₃ образуется при промывке осадка суспензией, получаемой в процессе регенерации фильтровальной ткани, и свежей горячей (60–70º С) водой. Промытый гипс передается с лотка в сборник 14, из которого в виде суспензии перекачивается в отстойник гипса. Содержание P₂O₅ в фильтратах: Ф₁ – 28–32%, Ф₂ – 22–25%, Ф₃ – 5–10%.
В процессе получения фосфорной кислоты дигидратным способом выделение фтора в атмосферу (преимущественно в виде тетрафторида кремния) невелико – 3–5% от содержащегося в исходном сырье (около 80% переходит в целевой продукт, 15–17% – в фосфогипс). Соответственно концентрация фторидов в отводимых из экстрактора газах в зависимости от способа охлаждения и вытяжки вентилятора в пересчете на фтор составляет 0,2–2,5 г/м³.
Согласно дигидратному способу, на 1 т продукционного P₂O₅ расходуется 2,65–2,73 т апатита и 2,45–2,48 т 100%-ной серной кислоты. Экстракционная фосфорная кислота, полученная из апатита дигидратным способом, содержит (в %): P₂O₅ – 25–32; SO₃ – 1,8–2,8; CaO – 0,1–0,4; Al₂O₃ – 0,3–0,4; Fe₂O₃ – 0,3–0,5; F – 1,7–2,20.

3.1 КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО ЭКСТРАКТОРА

На рис. 5 представлена конструкция двухступенчатого экстрактора.

Рис. 5. Схема смесительно-отстойного экстрактора [3]: