ТЕХНОЛОГИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

ФАЗОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ФТОРИСТЫХ СОЕДИНЕНИИ ПРИ АЗОТНОКИСЛОТНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ФОСФАТОВ

При производстве сложных удобрений по азотнокислот - ному методу фтор фосфатного сырья почти полностью пере­ходит в конечный продукт, что недопустимо в экономическом и экологическом отношениях.

Изучению распределения фтора по фазам на отдельных стадиях процесса получения удобрений из фосфатов азотно - кислотным методом уделялось недостаточно внимания.

Имеющиеся в литературе [1—3] сведения о выделении фтора в газовую и жидкую фазы применительно к получению азотнокислотной вытяжки фосфатного сырья неоднозначны.

Ниже приводятся результаты исследования фазового рас­пределения соединении фтора в процессе получения как азот­ной вытяжки, так и вымораживания из нее нитрата кальция. Распределение фтора на стадии разложения апатита азотно - кислотной кислотой изучали с использованием метода мате­матического планирования в диапазоне температур от 50 до 80СС, норме азотной кислоты (A'hno3) от 100 до 120%, концентрации азотной кислоты (Chnc.) от 50 до 58%.

Результаты исследования представлены уравнениями ре­грессии, адекватно описывающими степень выделения фтора в жидкую фазу (Уж твердую фазу (Утв) и газовую фазу

О'г. ф):'

Уж ф=89,8+0,094 (/—65) +0,085 (N—110);

Утв ф=7,7—0,15 (t—65) —0,098 (N— 110);

Уг ф=2,5+0,056 (t—65) +0,014 (iV— 110).

Приведенные в табл. 1 значения свидетельствуют о незна­чительном влиянии при разложении апатита при 50 °С нор­мы азотной кислоты концентрации 58% HN03 в пределах 100—120% на фазовое распределение фтора.

При этом выделяется в газовую фазу 1,5—1,8%, в твер­дую фазу — 8,9—10,9% и в жидкую фазу 88—90,1% фтора, содержащегося в апатите.

Повышение температуры разложения от 50 до 80 °С при­водит, в основном, к некоторому увеличению степени пере­хода фтора в газовую фазу и уменьшению его содержания в твердой фазе практически при одной и той же степени пе­рехода фтора в жидкую фазу (табл. 2).

При изучении выделения соединений фтора в процессе кристаллизации нитрата кальция исследовано влияние кон­центрации азотной кислоты, использованной при разложении апатита (т. е. концентрации образующейся вытяжки), и тем­пературы.

Т а б л и ц а 3

Как видно из табл. 3, с увеличением концентрации азот­ной кислоты, используемой для разложения апатита, с 46 до 58% HN03 степень осаждения соединений фтора в процессе кристаллизации нитрата кальция при —15 °С повышается от 26,4 до 64,1%, что связано с уменьшением растворимости кремнефторида кальция в азотнофосфорнокислотных раство­рах.

L понижением температуры кристаллизации с 20 до 15 °С степень осаждения соединений фтора из азотнокис- лотной вытяжки апатита, полученной с применением азотной кислоты концентрации 58% HN03, повышается с 37 5 до 64,1% (табл.4).

Таблица 4

Влияние температуры на осаждение фтора совместно с нитратом кальция из азотнокислотной вытяжки апатита

(условия стадии разложения: С

Tpi3* =50 °С)

При этом концентрация фтора в растворах, полученных после вымораживания нитрата кальция при 20 °С, меньше, чем при меньших температурах. Это объясняется, по-видимо­му, тем, что растворимость кремнефторида кальция зависит не только от температуры, но также от концентрации фос­форной кислоты и нитрата кальция в растворе. Но соотноше­ние в растворе F: Р2О5 тем меньше, чем ниже температура кристаллизации нитрата кальция.

Так, при 20 °С соотношение F : Р2О5 равно 0,05 (степень осаждения фтора 37,5%). а при —15°С — 0,029 (степень осаждения фтора 64,1%).

Таким образом, вымораживанием из азотнокислотной вы­тяжки нитрата кальция при —15 °С возможно одновремен­но без расхода дополнительных осадительных реагентов вы­делить в твердую фазу в виде кремнефторида кальция более 60% фтора, содержащегося в исходной азотнокислотной вы­тяжке апатита.

Однако, вследствие трудности разделения твердой смеси фтористых соединений и нитрата кальция, по-видимому, це­лесообразно при азотнокислотной переработке фосфатов с вымораживанием нитрата кальция выделять фтористые сое­динения из азотнокислотной вытяжки до вымораживания
нитрата кальция. В этом случае исключаются потери фтора с осадком нитрата кальция, создаются благоприятные усло­вия для фильтрации и дальнейшей переработки нитрата кальция.