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

Улавливание фтористых соединении из отходящих газов и их переработка

Отходящие фтористые газы являются основным источником фтора для производства его соединений. Это, главным образом, газы, образующиеся при переработке природных фосфатов. Боль­шие масштабы производства фосфорных удобрений обеспечивают возможность попутного получения значительных количеств фтори­стых солей.

При кислотной переработке фосфатов в удобрения скорость и полнота выделения фтористых соединений в газовую фазу опреде­ляется соотношением различных форм комплексообразователей. Первоначально образуются фтористые комплексы растворенных полуторных окислов (RF2), которые при наличии кремниевых соеди­нений переходят в летучий кремнефторид. При недостатке разла­гающихся кремниевых соединений в газовую фазу выделяется фто­ристый водород. В этом случае для повышения выхода фтора в газовую фазу целесообразно добавлять в реакционную массу гидратированную кремневую кислоту,-получаемую, в частности, при абсорбции фтористых газов210-213. Взаимодействие Si02 с HF наи­более полно протекает в системах с преобладанием фосфорной кис­лоты. однако степень выделения SiF4 уменьшается при замене сер­ной кислоты на фосфорную, так как уменьшается парциальное дав­ление SiF4 над этими растворами114.

При переработке природных фосфатов на суперфосфат около 40% содержащегося в них фтора выделяется в газовую фазу в виде SiF4 и туманообразной H2SiF6 и отсасывается из аппаратуры с вен­тиляционными газами215. Концентрация фтора в газах, уходящих из смесителя и камеры созревания, невелика (15—35 г/ж3). Эти газы направляют в абсорбционную установку для улавливания из них фтора.

При сушке гранулированного суперфосфата выделяется 10—17% фтора, оставшегося в суперфосфате; степень выделения фтора воз­растает с повышением температуры и длительности сушки. При экстракции фосфорной кислоты в ней остается 78—80% фтора, вно­симого с апатитом, 15—17% его переходит в фосфогипс, а в газы удаляется всего 3—5% фтора. При выпаривании экстракционной кислоты в газовую фазу выделяется 80—90% содержащегося в ней фтора. При производстве двойного суперфосфата камерным спосо­бом из смесителей выделяется всего 1—3% фтора, а при сушке двойного суперфосфата, получаемого поточным методом, — 50—60% фтора от его общего содержания в фосфате и фосфорной кис­лоте216,217. При гидротермическом обесфторивании фосфатов фтор удаляется из них почти полностью (93—97%).

Количество фтора, извлекаемое в газовую фазу при разложении природных фосфатов серной кислотой, зависит не только от его со­держания в фосфате, но и от многих других факторов. Оно тем выше: 1) чем меньше в фосфате окислов щелочных металлов и по­луторных окислов, связывающих фтор в виде фторидов, остающихся в суперфосфате; 2) чем выше температура серной кислоты и супер­фосфатной массы, так как при повышении температуры количества H2SiF6, остающейся в суперфосфате, уменьшается; 3) чем выше концентрация серной кислоты, так как это вызывает соответствую­щее увеличение концентрации фосфорной кислоты в жидкой фазе в начале разложения, а возрастание концентрации фосфорной кис­лоты в свою очередь связано с увеличением равновесного давления паров SiF4, т. е. с интенсификацией выделения фтора в газо­вую фазу.

Помимо этого увеличению выхода фтора в газовую фазу спо­собствует повышенная норма серной кислоты, интенсификация перемешивания, увеличение разрежения в системе и. др.

Как и в газах из производства простого суперфосфата, в газах при производстве двойного суперфосфата, а также экстракционной фосфорной кислоты содержится в основном SiF4. При сушке грану­лированного суперфосфата и выпарке экстракционной фосфорной кислоты фтор выделяется в виде эквивалентной смеси SiF4+2HF. При гидротермическом обесфторивании фосфатов в газах также находится смесь SiF4 + HF с преобладанием HF, а при хлорирую­щем обжиге фосфатов — в основном HF. Газы из аппаратов экстракции фосфорной кислоты содержат ~2,5 г/ж3 фтора, а при охлаждении пульпы в экстракторах воздухом 0,18—0,34 г/ж3 (при нормальных условиях). Газы из барабанных концентраторов фос­форной кислоты содержат 8,5—9 г/ж3 фтора, а после разбавления их воздухом перед электрофильтром <~3 г/л!3. Концентрация фтора в газе из смесителей упаренной фосфорной кислоты, апатита и фос­форитной муки в производстве двойного суперфосфата камерным способом всего 0,16 г/ж3218. Фтористые газы, содержащие SiF4 и HF, могут быть также получены из азотнокислотной вытяжки фосфатов при обработке ее паром 120—140°218~227.