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

Условия равновесия и кристаллизация твердых фаз

На рис. 272 в нижней части нанесены две изотермы (75 и 100°)29-31 и политермическая кривая составов эвтонических раство­ров EQ°E№ тройной системы СаО—Р2О5—Н20, а также кривые КЕбо°, KL и КТ — проекции изотермы (60°) четверной системы СаО—Р205—CaSiF6—Н20 на плоскость СаО—Р2 0 5 32. *

В верхней части рис. 272 приведена зависимость степени ней­трализации Z первого иона водорода Н3РО4 от коэффициента раз­ложения К апатитового концентрата при стехиометрической и из­быточной (110%) норме Н3РО4, рассчитанная по формуле29

_ ЗЗЗА/С ~ АК + 72,5»

Тде А— содержание Р205 в апатитовом концентрате, % (39,4%); « — норма Н3РО4, кг на 100 кг апатитового концентрата (при сте­хиометрической норме п= 126,2 кг, при норме 110% от стехиомет­рической п = 138,8 кг Н3РО4). Линии с постоянными значениями ■степени нейтрализации нанесены также в нижней части диаграм­мы (лучи, исходящие из точки начала координат). Луч 100%-ной •степени нейтрализации проходит через точку N состава монокаль­цийфосфата. Поэтому все точки систем (составы комплексов), об­разуемых при смешении фосфорной кислоты разных концентраций и гидроксилапатита, взятых в стехиометрических количествах, ле­жат на луче ON. При норме 110% они располагаются на луче сте­пени нейтрализации 93,8%.

При периодическом смешении реагентов растворение фосфата начинается в ненейтрализованной фосфорной кислоте и продол­жается при все возрастающей концентрации в растворе ионов каль­ция. После насыщения жидкой фазы фосфатами кальция дальней­шее разложение фосфата сопровождается кристаллизацией твер­дой фазы

Условия равновесия и кристаллизация твердых фаз

СаО. %

Рнс. 272. Номограмма для определения условяй равновесия в системе апатит — фосфорная кислота — вода.

При непрерывном смешении фосфата с фосфорной кислотой оба компонента поступают в смеситель, где находится перемеши­ваемая пульпа, и поэтому вначале разложение фосфата происхо­дит в жидкой фазе постоянного состава, содержащей фосфорную кислоту и растворимые продукты реакций, т. е. в растворе, не на­сыщенном фосфатами кальция. Состав жидкой фазы пульпы зави­сит от соотношения между количествами реагентов и от продол­жительности реакции в смесителе. В дальнейшем разложение фос­фата протекает (в реакторах) с изменением состава жидкой фазы и после достижения насыщения раствора фосфатами кальция со­провождается кристаллизацией твердой фазы.

Таким образом, процесс состоит из двух стадий — растворения ■фосфата вначале в растворах фосфорной кислоты ненасыщенных, а затем — насыщенных фосфатами кальция 33-41. Эти стадии раз­личаются по своим равновесным39, а также кинетическим40усло­виям.

На рис. 272 момент насыщения раствора определяется точками пересечения луча растворения гидроксилапатита (например, AR в кислоте концентрации 25% Р2О5) с ветвями изотерм (точки а и Ai При 75 и 100° для указанного примера). Степень разложения фос­фата (гидроксилапатита) для отдельных точек на кривых раство­римости определяется по проходящей через них линии степени ней­трализации (лучу растворения) при помощи верхней части диа­граммы. Пример графического определения коэффициента раз­ложения фосфорной кислотой концентрации 40% РгОбПри 100° (для узловой точки при 100°) показан тонким пунктиром. Из положения узловых точек Е видно, что степень нейтрализации жидкой фазы, а следовательно, и коэффициенты разложения в этих точках близки к максимуму для каждой температуры. Для графического опреде­ления начальных концентраций фосфорной кислоты, обеспечиваю­щих насыщение раствора в узловых точках Е, проводятся лучи рас­творения гидроксилапатита через точки Е до пересечения с орди­натой (точки А, В, С, F соответственно для 40, 75, 100 и 115°). Наибольшее разложение апатита в равновесных условиях с обра­зованием насыщенного раствора наблюдается при более низких температурах и концентрациях фосфорной кислоты (табл. 75). Уве -

ТАБЛИЦА 75

Условия максимального разложения апатита в момент насыщения жидкой фазы при различных температурах

Температура,

°С

Начальная концентрация

Н3Р04, % Р2О5

Степень нейтрализации в узловых точках, %

Степень раз

При стехио­метрической норме Н3РО4

Ложения, %

При норма H3PO4 110% от стехио­метрической

25

21,0

60,9

52,5

57,5

40

24,7

55,3

46,5

50,5

50,7

27,6

50,0

41,5

45,5

60

30,2

45,7

37,5

41,0

75

33,6

41,7

33,5

36,5

100

40,0

34,4

27,0

29,5

115

43,7

32,8

25,7

28,0

60*

45,2 |

15,7

11,0

12,5

* Для точки к в присутствии в растворе 0,74И фтора.

Личение нормы фосфорной кислоты (до 110% от стехиометриче - ской) несколько повышает коэффициент разложения апатита. Примесь в фосфорной кислоте кремнефтористоводородной кислоты расширяет границы существования дикальцийфосфата и резко сни­жает его растворимость32 (рис. 272). Поэтому начальная концен­трация фосфорной кислоты, необходимая для образования насы­щенного раствора в узловых точках, с ростом содержания фтора значительно увеличивается, одновременно уменьшаются степень нейтрализации и коэффициент разложения (например, точка К на кривой КЕбо°).

Образующиеся растворы, соответствующие по своему составу узловым точкам, находятся в равновесии с твердыми моно - и ди- кальцийфосфатом. В практических условиях апатит разлагают фос­форной кислотой концентрации 45—55% Р205 с образованием в первой стадии насыщенных растворов, равновесных с одним твер­дым монокальцийфосфатом. Точки составов этих растворов распо­ложены на верхних кривых диаграммы системы (например, точки гиг! при 75 и 100°). Степень разложения фосфата в момент насы­щения жидкой фазы составляет всего 5—7%.

Дальнейшее разложение фосфата во второй стадии происходит при взаимодействии его с насыщенным раствором и сопровождается выделением твердой фазы. Данные о равновесии в системе могут быть использованы для выбора условий кристаллизации твердой фазы того или иного состава. При образовании в первой стадии насыщенных эвтонических растворов, отвечающих по своим соста­вам узловым точкам, дальнейшее разложение фосфата (если оно возможно было бы по кинетическим условиям) сопряжено с выде­лением в твердую фазу вначале смеси моно - и дикальцийфосфата, а к концу процесса — одного дикальцийфосфата. В отличие от этого при растворении апатита в фосфорной кислоте концентрации, например, 55% Р2О5 (луч растворения DR на рис. 272) после на­сыщения жидкой фазы (точки г и гх при 75 и 100°) точки состава фосфатного комплекса сначала попадают в поле кристаллизации Са(Н2Р04)2-Нг0 (например, точки е w в при 75 и 100°). Состав жидкой фазы изменяется вдоль изотерм системы (для рассматри­ваемого примера от точек г или гх до узловых точек Е). Последо­вательное растворение апатита протекает при постепенном умень­шении концентрации Р205. После достижения раствором узловых точек в твердую фазу начинает выделяться смесь Са(Н2Р04)2 • Н20 и СаНР04. В точках s или Si (в зависимости от нормы Н3Р04) в равновесных условиях разложение апатита полностью заканчи­вается. Степень нейтрализации жидкой фазы по мере выделения твердой фазы на ветви монокальцийфосфата повышается, а на ветви дикальцийфосфата — уменьшается. Повышение температуры уменьшает степень нейтрализации на ветвях дикальцийфосфата ■ увеличивает ее на ветвях монокальцийфосфата.

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.