Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

ОБОГАЩЕННЫЙ СУПЕРФОСФАТ

Обогащенный суперфосфат выпускают в отдельных случаях в цехах простого суперфосфата, стремясь облагородить выпускае­мый продукт; с этой целью часть серной кислоты заменяют фос­форной. Однако его производят в весьма ограниченных количест­вах, предпочитая расходовать фосфорную кислоту для получения более концентрированного двойного суперфосфата.

При использовании неупаренной экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 30—32% Р2О5, и башенной серной кислоты, (75—76% H2S04) получают обогащенный суперфосфат из апати­тового концентрата при замене 10—16% (по весу) серной кислоты фосфорной. Суммарная норма кислот составляет 71—73 вес. ч. на 100 вес. ч. апатита, а содержание воды в смеси находится в пределах 34—38%. После складского дозревания и обычной до - обработки экспедиционный продукт содержит 23—24% усвояе­мой Р2О5.

По своим физико-химическим особенностям производство обо­гащенного суперфосфата, осуществляемое взаимодействием фос­фата со смесью серной и фосфорной кислот, аналогично получе­нию простого суперфосфата. Соотношение между кислотами дол­
жно быть таким, чтобы обеспечивались схватывание пульпы и вы­сокая скорость разложения фосфата. Исследования получения обогащенного суперфосфата, начатые еще в двадцатых годах в СССР 116'117 и в США58, возобновились в последнее время2'6'118'119. Большинство из них направлено к установлению условий изготов­ления обогащенного суперфосфата в обычной аппаратуре заводов простого суперфосфата. Указывают118'119, что из флоридского фос­форита может быть получен обогащенный суперфосфат с примене­нием смеси кислот в относительно большом диапазоне их соотно­шений. Для получения схватившейся массы необходимо регули­рование содержания воды в системе и температуры в более узких пределах, чем это допустимо в производстве простого суперфос­фата. В то же время отмечают 12°, что, регулируя продолжитель­ность смешения марроканского фосфорита с серной и фосфорной кислотами, можно получить обогащенный суперфосфат при любом соотношении кислот. Это однако невозможно при использовании кольского апатитового концентрата.

Экспериментально изучены 121 составы смесей в системе H2SO4—Н3РО4—Н20, образующие с апатитовым концентратом схватывающиеся пульпы. Образование загустевающей пульпы происходит при тем большем содержании воды в системе, чем больше отношение в ней содержания серной и фосфорной кис­лот и зависит от степени взаимодействия реагентов. В табл. 80

Приведены значения степени разложения апатита в свежем супер­фосфате (через 1ч после смешения реагентов), полученном с ис­пользованием смесей с разным отношением серной и фосфорной кислот при норме смеси кислот, равной 110% от стехиометрической.

Как видно, степень разложения апатита смесью кислот в ка­мерном процессе, зависящая от концентрации серной' и фосфор­ной кислот, определяется в основном активностью среды и кри­сталлизацией твердой фазы. На рис. 295 показаны наименьшие

Н2о

(кривая 1) и наибольшие (кривая 2) концентрации растворов в смеси в зависимости от соотношения H2SO4: Н3РО4, при которых происходит схватывание реакционной массы. При чрезмерно ма­лом (15—20%) и чрезмерно большом содержании (выше 55%) сер­ной кислоты в первоначальной смеси кислот степень разложения апатита уменьшается вследствие уменьшения активности ионов водорода в первом случае и неблагоприятных условий для кри­сталлизации продукта реакции (сульфата кальция) — во втором. Область образования загустевающей пульпы с достаточно высо­кой степенью разложения апатита при любых соотношениях кис­лот, использованных в опытах, характеризуется концентрацией ионов водорода в пределах 0,9—1,2 вес.%.

Концентрация в системе воды и фосфорной кислоты также обусловливает возможность образования схватывающейся пульпы. Содержание воды в системе является одним из критериев схваты­вания массы, полученной с применением той или иной смеси кис­лот. Допустимые пределы содержания воды, в которых происхо­дит схватывание пульпы, изменяются в зависимости от соотноше­ния H2SO4 и Н3РО4. При отношении этих кислот, близком к 1 : 1 (по весу), схватывание массы происходит при содержании в си­стеме воды от ~24 до 43%; при больших и меньших соотношениях допустимое содержание воды (рис. 295) изменяется в сторону уменьшения (на величину от 16 до 7 абс.%).

Применение для разложения апатита смеси кислот того или иного состава приводит к образованию в конце первой стадии (после израсходования всей серной кислоты) жидкой фазы, со­держащей разное количество фосфорной кислоты. В табл. 80 обо­значены знаком * составы кислот, образующих с апатитом несхва - тывающиеся массы. Образование загустевающей пульпы проис­ходит лишь при определенной концентрации Р205 в жидкой фазе к концу первой стадии (началу второй стадии процесса). Она имеет различные значения в зависимости от соотношения серной и фосфорной кислот, находящихся в исследованных условиях в диапазоне 40,2—50,5%.

Продукт с хорошими физическими свойствами образуется в лабораторных условиях при использовании серной кислоты кон­центрации 75% H2SO4 и фосфорной, содержащей 45% Р205, с от­ношением H2S04: Н3РО4 (по весу) от 2,1 до 0,75. При этом степень разложения в вызревшем суперфосфате через 14 суток составляет 92—93%. Вызревший продукт содержит в зависимости от отно­шения серной и фосфорной кислот в смеси от 26 до 33% усвояе­мой P2Os.