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

Производство фосфатов натрия

Фосфаты натрия получают преимущественно из термической фосфорной кислоты50. Разработаны и используются также способы производства чистых солей из фосфорной кислоты, полученной сер­нокислотным методом, а также из суперфосфата.

Мононатрийфосфат получают нейтрализацией 25%-ной фосфор­ной кислоты раствором кальцинированной соды. Выделившиеся примеси отфильтровывают, раствор выпаривают до плотности 1,5 г[см3 и кристаллизуют NaH2P04 *2Н20. Из более концентрирЫ ванных растворов может быть выкристаллизован NaH2P04 • Н2О. При использовании кислоты, содержащей больше 40% Н3Р04, ре­комендуют 51 компоненты подавать в нейтрализатор попеременно. Вначале нейтрализацией кислоты содой получают раствор Na2HP04, в который затем вносят избыток Na2C03, после чего до­бавляют необходимое количество кислоты. Нейтрализацию прово­дят при 85—95°. Для удаления ионов SOf~ из экстракционной (сырой) фосфорной кислоты предложено 52 добавлять к ней каль - цийсодержащие вещества (СаО, СаС03, двойной суперфосфат) и произвести последующее катионирование кислоты. Нейтрализа­цией содой или поташом кислоты, очищенной от сульфат-ионов, можно получить концентрированные растворы фосфатов натрия или калия. Для получения безводной соли мононатрийфосфат должен быть нагрет до 100°. Раствор мононатрийфосфата можно гранулировать в распылительной сушилке.

Получение фосфатов натрия из суперфосфата основано на об­работке его раствором сульфата натрия 53. При этом в жидкой фа­зе образуется мононатрийфосфат:

Са(Н2Р04)2 + Н3Р04 + Na2S04 + 2Н20 = 2NaH2P04 + Н3Р04 + CaS04 • 2Н20

Кислый раствор мононатрийфосфата отфильтровывают от не­растворимого остатка суперфосфата и от вновь выделившегося сульфата кальция и затем перерабатывают как описано выше.

Ди - и тринатрийфосфат производят 53-55 нейтрализацией фос­форной кислоты в две ступени: сначала кальцинированной содой до динатрийфосфата, а затем едким натром до тринатрийфосфата: Н3Р04 + Na2C03 = Na2HP04 + С02 + Н20 ■ Na2HP04 + Na0H = Na3P04 + H20

При производстве динатрийфосфата для полноты разложения соды применяют небольшой избыток фосфорной кислоты, который нейтрализуется затем маточным раствором. Реакторы нагревают паром до 98—100°. Раствор динатрийфосфата после отделения вы­делившегося осадка перерабатывают на кристаллический динат­рийфосфат. Чистый динатрийфосфат (безводный, двух - или семи - водный, в зависимости от температуры) выделяется при взаимо­действии с содой технически чистого NH4H2PO4, полученного из экстракционной фосфорной кислоты 56. Соду и моноаммонийфосфат подают в раствор Na2HP04, насыщенный при температуре реак­ции. При этом в газовую фазу выделяются NH3 и С02, а в твердую фазу кристаллический Na2HP04.

Для получения тринатрийфосфата раствор динатрийфосфата нейтрализуют едким натром, снова осветляют и направляют на кристаллизацию. За счет тепла нейтрализации температура рас­твора поднимается до 112° (температура кипения). Если исходная фосфорная кислота имела концентрацию 25—29% Р2О5 (экст­ракционная), растворы ди - или тринатрийфосфата до кристалли­зации из них соли охлаждением предварительно выпаривают57. При применении концентрированной (около 45% Р2О5) термической фосфорной кислоты растворы не выпаривают. После охлаждения нейтрализованных растворов до ~30° ди - или тринатрийфосфат кристаллизуются в виде 12-водных кристаллогидратов. Их отде­ляют на центрифугах и высушивают. Двенадцативодяый кристал­логидрат динатрийфосфата плавится в собственной кристаллиза­ционной воде при 60°, а тринатрийфосфата при 70°. Это ослож­няет высушивание продукта без выделения кристаллизационной воды. Более просто процесс осуществляется при получении рас­творов динатрийфосфата концентрации 19,8% и тринатрийфосфата 18,7% Р2О5, при охлаждении которых до 60° они полностью затвер­девают в распылительной башне в гранулированный продукт 58 или на охлаждаемых вальцах в чешуйчатый продукт. Для уменьшения слеживаемости тринатрийфосфат дополнительно охлаждают воз­духом в шнеках или вращающихся барабанах.

Предложено 59 получать NasP04 добавкой к исходным моно - и динатрийфосфатам едкого натра, соды или основных солей и последующей термической обработкой смеси. При смешении порошкообразного динатрийфосфата и жидкого технического кау­стика образуется паста, которую можно переработать в обогревае­мом паром аппарате типа вальцовой сушилки60. Откладываю­щийся на поверхности вальцев тринатрийфосфат срезается ножом и охлаждается.

При переработке в тринатрийфосфат экстракционной фосфорной кислоты необходимо предварительно выделить из нее кремнефто­рид натрия с помощью соды 61>62:

H2SiFe + Na2C03 = Na2SiF6 + С02 + Н20

После отделения кремнефторида первый ион водорода фосфор­ной кислоты нейтрализуют раствором соды по непрерывной схеме при рН = 4,2—4,4. В этих условиях осаждаются фосфаты железа и алюминия в форме легко фильтрующихся осадков 63. При перио­дическом способе усреднения фосфорной кислоты в первой сту­пени до рН = 8,8—9,0 получаются плохо фильтрующиеся илистые осадки. Дальнейшую переработку растворов осуществляют по опи­санной выше схеме. Из экстракционной фосфорной кислоты (из апатитового концентрата) получают тринатрийфосфат с содержа­нием 19—19,2% Р205, 0,6—0,8% S03, 0,1—0,4% NaOH и около 0,2% фтора. Качество этого продукта несколько хуже, чем при пе­реработке термической фосфорной кислоты.

При обработке фосфата алюминия раствором едкого натра или спеканием с содой образуется алюминат натрия и тринатрийфос­фат. Последний выделяется из щелочного раствора в твердую фазу. Аналогичным образом получают алюминатный раствор и тринатрийфосфат щелочным выщелачиванием содово-алюминатно - го спека. Этот процесс известен как метод получения А120з из руд, содержащих алюминий в виде вивианита и других фосфорных со­единений.

Электролизом раствора сульфата натрия и экстракционной фосфорной кислоты64'65 можно получить тринатрийфосфат и сер­ную кислоту.