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

Разложение фосфатов (с кристаллизацией продукта реакции) в незагустевающей пульпе

Разложение фосфатов с кристаллизацией продукта реакции представляет собой вторую стадию процесса, протекающую после насыщения жидкой фазы системы растворимыми фосфатами каль -

Разложение фосфатов (с кристаллизацией продукта реакции) в незагустевающей пульпе

5 Ю '5 20 25 30 СаО, %

Рис. 276. Схема разложения апатита в насыщен­ных растворах системы СаО—Р205—Н20.

50 В <

S?. 40

It) О

ОГ зо 20

W

70 60

Ция. Это возможно при уменьшенных значениях Ж: Т по сравне­нию с указанными в табл. 76. Дальнейшее разложение связано с образованием пересыщенных растворов, которые, в результате кристаллизации из них твердой фазы, переходят в равновесное состояние. Получаемая при этом вторичная жидкая фаза имеет меньшую концентрацию, чем первоначальный раствор.

На рис. 276 показано схематически по ступеням разложение апатита в насыщенных растворах38. Последовательные процессы
пересыщения и кристаллизации изображены в виде зигзагообраз­ных кривых б В при 100° и Rg при 25°. Полностью процесс разло­жения фосфата при 25° до образования фазового комплекса со­става D может быть представлен ломаной линией ADg, т. е. движе­нием по лучу растворения AD и по лучу кристаллизации Dg.

В незагустевающей пульпе выделяющиеся кристаллы продукта реакции и зерна фосфата пространственно разрознены друг от

Разложение фосфатов (с кристаллизацией продукта реакции) в незагустевающей пульпе

Рис. 277. Растворимость (а) и концентрации пересыщения (б) в системе СаО—Р205—Н20 при разных температурах: /-25°; 2-40°; 3-50°; 4-75°; 5-100°.

Друга и последние (при достаточном количестве жидкой фазы и интенсивном перемешивании) не покрываются изолирующей (шла­мовой) коркой вплоть до полного их растворения. При этих усло­виях скорость процесса определяется, главным образом, скоростью кристаллизации твердой фазы из пересыщенного раствора, так как пересыщение жидкой фазы достигается быстро и является след­ствием разности скоростей растворения и кристаллизации. В свою очередь, чем больше пересыщение раствора, тем больше движу­щая сила и скорость кристаллизации, и тем меньше размеры выде­ляющихся кристаллов.

Наибольшие пересыщения наблюдаются в концентрированных растворах вследствие высокой их вязкости, а также, хотя и в

7 М. Е. Позин меньшей мере, в разбавленных растворах, по-видимому, вследствие меньшей вероятности образования в них кристаллических зароды­шей (рис. 277 и табл. 77) 45. Повышение температуры приводит к уменьшению пересыщения концентрированных растворов, увеличе­нию его в сильно разбавленных растворах и практически мало сказывается на пересыщении растворов средних концентраций. Скорость кристаллизации фосфатов кальция из пересыщенных растворов зависит не только от пересыщения, но и от диффузион­ных условий, определяемых концентрацией, вязкостью, температу­рой кислоты, перемешиванием и т. п.

ТАБЛИЦА 77

Растворимость и пересыщение СаО в фосфорнокислотных растворах (%)

Содержание P2O5 в растворе

, %

55

50

45

40

35

20

15

10

3

При 25°

Растворимость . . .

0,42

0,73

1,48

2,31

3,41

5,08

4,10

2,92

1,59

Пересыщение , . .

1,10

1,45

1,95

2,78

3,90

5,80

4,75

3,55

2,00

Абсолютное . .

0,68

0,72

0,47

0,47

0,49

0,72

0,65

0,65

0,41

Относительное, %

162

98

32

20

14,5

14

16

21,5

25,5

При 40°

Растворимость . . .

0,57

1,04

1,85

2,79

3,93

4,51

2,21

1,40

Пересыщение ....

1,28

1,71

2,35

3,26

4,77

5,44

4,55

3,40

1,85

Абсолютное . . .

0,71

0,67

0,50

0,47

0,83

0,93

1,04

0,79

0,45

Относительное, %

125

64

27

17

14

20,7

29,5

30

32

При 50,7°

Растворимость . . .

0,90

'а 47

2,27

3,42

4,38

4,19

3,22

2,30

2,31

Пересыщение ....

1,51

2,08

2,85

3,78

4,90

5,05

4,10

3,00

1,80

Абсолютное . . .

0,61

0,61

0,58

0,39

0,52

0,86

0,88

0,70

0,49

Относительное. %

68

42

25

10,5

12

20,8

27,5

30,5

37

При 75°

Растворимость . . .

1,52

2,21

3,17

4,23

3,68

2,78

1,95

1,06

Пересыщение ....

. 2,02

2,90

3,85

4,92

4,40

3,50

2,57

1,60

Абсолютное . . .

0,50

0,69

0,68

0,69

0,72

0,77

0,62

0,54

Относительное, %

33

31

21

16

19,5

25

31,5

51

При 100°

Растворимость . . ,

2,52

3,37

4,37

5,53

3,22

2,44

1,66

0,85

Пересыщение ....

2,70

3,62

4,72

5,85

3,88

3,10

2,24

1,55

Абсолютное . . .

0,18

0,25

0,35

0,32

0,66

0,66

0,58

0,70

Относительное, %

7

7

8

6

20

27

34

71

При 25° пересыщенные растворы являются достаточно устойчи­выми и не разлагаются в течение длительного времени. Из раство­ров, содержащих 34—39% Р2О5, кристаллизация монокальцийфос­фата протекает в течение нескольких суток. С повышением темпе­ратуры увеличивается средняя скорость (рис. 278) и достигаемая
степень кристаллизации за определенное время (рис. 279). Из пе­ресыщенного раствора, содержащего 55,5% Рг05, монокальций­фосфат при 25° начинает выделяться через 5 мин. В дальнейшем, по мере образования зародышей скорость кристаллизации увели­чивается, достигает максимальной величины и затем уменьшается вследствие понижения концентрации монокальцийфосфата в пере­сыщенном растворе. С по­вышением температуры от 25 до 100° увеличивается скорость кристаллизации и максимальное ее значение достигается быстрее. Анало­гичное изменение скорости кристаллизации наблюдает­ся и из растворов других концентраций. Это связано с

Уменьшением вязкости раствора при повышении температуры и об­легчением образования зародышей кристаллов из пересыщенных растворов.

Наибольшая скорость растворения апатита в насыщенных рас­творах наблюдается при оптимальной концентрации кислоты. По экспериментальным данным34 она равна 48,3% Р2О5, при 40°, 45,9% Р205 при 75° и 47% Р205 при 100°.

Разложение фосфатов (с кристаллизацией продукта реакции) в незагустевающей пульпе

100 г

40 60 120 Время, мин

Рис. 278. Изменение во времени средней ско­рости кристаллизации монокальцийфосфата нз пересыщенных растворов, содержащих 55,5% Р205 при разных температурах:

1 - 25°; 2 - 40°; 3-50°; 4- 75°; 5-100°.

Разложение фосфатов (с кристаллизацией продукта реакции) в незагустевающей пульпе

0 20 4 0 60 120 240 360 4S0

Время, мим

Рнс. 279. Изменение во вре­мени степени кристаллизации монокальцийфосфата из пере­сыщенных растворов, содер­жащих 40% Р205 при разных температурах:

1 -40; 2-53; 3-75.

При разложении фосфата в незагустевающей пульпе кристал­лизация твердой фазы значительно ускоряется. В каждый после­дующий момент реагенты поступают в ранее прореагировавшую массу, содержащую кристаллы, являющиеся затравкой. В зависи­мости от условий (соотношения между кислотой и фосфатом, кон­центрации и температуры кислоты и др.) изменяется степень?

Разложения фосфата в отдельные стадии, т. е. при растворении его до начала кристаллизации (к моменту образования пересыщен­ного раствора) и в последующем при кристаллизации продукта реакции.

ТАБЛИЦА 78

Степень разложения апатита фосфорной кислотой при образовании пересыщенных растворов (до начала кристаллизации)

Концентрация фосфорной кислоты,

% Р2о5

Темпера­тура, °С

Степень разложения (в "/«) прн нормах кислоты (в % от стехиометрического количества)

200

Зоо

400 .

500

50

32,9

49,2

65,8

82,0

40

60

38,5

57,6

76,8

96,0

70

42,0

62,8

83,5

50

22,5

33,6

44,9

5Э,0

45

60

26,5

39,7

52,8

66,4

70

29,5

44,5

59,1

74,0

50

14,7

22,2

29,5

37,0

50

60

17,1

25,6

34,1

42,8

70

19,8

29,8

39,5

49,6

50

9,7

14,6

19,4

24,3

55

60

11,6

17,4

23,2

29,0

70

12,5

18,8

25,1

31,4

В табл. 78 приведены вычисленные значения степени разложе­ния апатита фосфорной кислотой при образовании пересыщенных растворов (до начала кристаллизации монокальцийфосфата). С увеличением концентрации и понижением температуры раствора степень разложения апатита к моменту завершения первой стадии уменьшается. Соответственно увеличивается минимальное количе­ство фосфорной кислоты, необходимое для полного его разложения без кристаллизации продукта реакции (табл. 79).

ТАБЛИЦА 79 Минимальное количество фосфорной кислоты, необходимое для разложения 100 вес. ч. апатита с образованием пересыщенных растворов (до кристаллизации СаН2Р04-Н20)

Темпе­ратура, °С

Минимальное количество фосфорной кислоты (в вес. ч.) при концентрации P2O5 (в "/«)

40

45

50

55

50 60 70

1493 1295 1170

1945 1653 1480

2670 2300 1982

3680 3090 2824

Скорость разложения апатита термической фосфорной кислотой' изучена 45 в зависимости от концентрации ее (от 40 до 55% Р205)

И нормы (от 200 до 500% по сравнению со стехиометрическим коли­чеством) в диапазоне температур от 50 до 70°. Изменение степени разложения апатита при разных нормах кислоты показано на рис. 280. С увеличением концентрации фосфорной кислоты от 40

Разложение фосфатов (с кристаллизацией продукта реакции) в незагустевающей пульпе

100 80 SO АО

О 20 40 60 80 100 120 Время, мин

Рис. 280. Степень разложения апатита при 60° при разных нор­мах фосфорной кислоты концен­трации 45% Р205. Норма кислоты в % от стехиометрического коли­чества:

/ — 200; 2-300; 3 - 400; 4-500.

■о*

Га

«> г

С 1>

Г*

Разложение фосфатов (с кристаллизацией продукта реакции) в незагустевающей пульпе

20 40 60 80 100 120 Время,Мин

Рис. 28). Изменение степени раз­ложения апатита во времени при разных концентрациях фосфорной кислоты. Норма кислоты 400%; температура 50°. Начальная кон­центрация фосфорной кислоты в

% Р205:

/-40; 2-45; 3-50; 4-55.

До 55% Р205 при норме 200% степень разложения апатита при 50° за 120 мин повышается от 59,3 до 74,6%. В этом же диапазоне концентраций кислоты при норме ее, равной 400% от стехиометри­ческого количества, степень разло - ,

<и 100 г-

Жения апатита возрастает лишь при | повышении концентраций фосфор - § ной кислоты от 40 до 50% Р205 Е* (рис.281). 15 60 -

При повышении температуры от 50 до 70° разложение апатита уве - ^ 40 - личивается в тем большей степени, чем больше норма кислоты. При норме кислоты 400 и 500% от сте - хкометрической повышение темпе­ратуры от 50 до 60° приводит к уве­личению степени разложения апа­тита за одно и то же время от 86,3 и 86,9 до 96,1 и 98,5%. Наиболее заметно степень разложения апати­та увеличивается при повышении температуры от 50 до 60° и не­значительно при изменении температуры от 60 до 70° (рис. 282).

Разложение фосфатов (с кристаллизацией продукта реакции) в незагустевающей пульпе

0 20 40 60 80 100 120 Время, мин

Рис. 282. Степень разложения апа­тита во времени при разных тем­пературах. Начальная концентра­ция фосфорной кислоты 45% Р205; норма 400%; температура в °С:

/ — 50; 2-60; 3-70.

Применение термической фосфорной кислоты концентрации 40,5—41% Р2Об в количестве — 700—450% от стехиометрической нормы (при степени нейтрализации жидкой фазы в конце процесса
20—30%) приводит при 100°48 к разложению апатита за 1 ч на 88,1%—при норме кислоты, равной 450%, на 93%—при норме 538% и на 91,8%—при норме кислоты 694% от стехиометриче­ской. При степени нейтрализации кислоты 35 и 40%, достигаемой при уменьшении нормы кислоты, разложение апатита кислотой концентрации 42% Р2О5 в тех же условиях составляет 78,6 и 72%.

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

Кислота азотная оптом

При производстве удобрений, красителей, взрывчатых веществ требуется такой компонент, как кислота азотная. Вещество также используется в современной металлургии, при синтезе серной кислоты. Если вы ищете, где продается азотная кислота в …

Родентициды – средства защиты от грызунов

Родентициды это средства защиты от грызунов. Их применяют для уничтожения крыс, мышей и некоторых видов диких хомяков. Применять их в качестве уничтожителя начинают в том случае, если грызуны становятся стихийным …

Получение двуокиси хлора из хлорита натрия

При взаимодействии хлорита натрия с хлором происходит обра­зование хлористого натрия и выделяется двуокись хлора: 2NaC102 + С12 = 2NaCl + 2 СЮ2 Этот способ ранее был основным для получения двуокиси …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.