ТЕХНОЛОГИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ В СИСТЕМАХ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ РАСТВОРЕНИИ ФОСФАТОВ АММОНИЯ, ХЛОРИДА И СУЛЬФАТА КАЛИЯ В ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЕ

Для анализа и разработки новых схем производства фосфорно-калийных удобрений необходимы данные совмест­ной растворимости фосфатов аммония, хлористого и серно­кислотного калия в фосфорной кислоте различных концент­раций. Сведения по равновесию в таких системах отсутст­вуют.

Изучена растворимость в системе КС1—NH4H2PO4— —Н3РО4—Н20 при температурах 20 и 80°С и растворимость в системе K2SO4—NH4H2PO4—H3PO4—H2O при 80 °С. Опыты Проводили в трехгорловых термостатированных колбах. Рав­новесие считали установившимся, если две пробы жидко® фазы, взятые с промежутком 1 ч, имели один и тот же состав.

Для изучения растворимости систем приготавливали рас­творы фосфорной кислоты, насыщенные хлоридом или суль­фатом калия, которые в дальнейшем путем периодического внесения навесок (0,1 г) насыщали моноаммонийфосфатом. В работе использовали соли и кислоту квалификации «х. ч.». Полным насыщением раствора моноаммонийфосфа­том считали появление неисчезающей опалесценции. По окончании насыщения и выдержки (2—3 ч) твердые и жид­кие фазы разделяли и анализировали на содержание пяти - окиси фосфора, окиси калия, аммиака, хлора или сульфат- иона. Причем твердый осадок предварительно промывали этиловым спиртом и высушивали при температуре опыта. Химический состав твердой фазы устанавливали на основе совокупности химического, крис. таллооптического анализа и данных инфракрасной спектроскопии (ИКС-14А).

Результаты исследований представлены в табл. 1—3.

Время установления равновесия в системе при 20 °С со­ставляет 4—6 ч.

Как видно, в изученной системе KCI—NH4H2PO4— —Н3РО4—НгО в равновесии с жидкой фазой при темпера­туре 20 °С находятся I — NH4H2P04, II — твердые растворы (К, NH4)H2P04 и КН2Р04. Область осаждения KCI при температуре 20 °С экспериментально не установлена.

Увеличение концентрации Р2О5 в жидкой фазе способст­вует высаливанию фосфата калия при одновременном по­вышении растворимости однозамещенного фосфата аммония.

При температуре 80 °С в четверной системе КС1— —NH4H2P04—Н3РО4—Н20 появляется поле осаждения КС1.

С ростом температуры расширяется поле осаждения NH4H2P04.

Время установления равновесия в системе при 80 °С со­ставляет 3—4 ч.

Судя по результатам исследования, образование комп­лексных солей в четверной системе при различных темпера­турах зависит от концентрации пятиокиси фосфора, с уве­личением концентрации Р205 скорость кристаллизации твер­дых фаз повышается.

Растворимость хлористого калия имеет обратную зави­симость от концентрации пятиокиси фосфора и прямо про­порциональна температуре.

Так, например, при 20 °С и концентрации пятиокиси фос­фора, равной 40%, растворимость составляет 1,7—2%, а при 80 °С — 7,6—8%.

Как показали исследования, четверная система K2SO4— —NH4H2PO4—Н3РО4—Н20 при 80 °С и при установившемся равновесии может образовывать в твердой фазе соли сле­дующего состава: I — KHS04-КН2Р04 и твердые растворы (К, NH4)H2P04.

Исследования по растворимости сульфата калия пока­зали, что и без того ее небольшое значение уменьшается с увеличением содержания в растворе пятиокиси фосфора. Гак, например, при содержании пятиокиси фосфора 30% растворимость сульфата калия составляет 8,5% (К2О), а при 40% пятиокиси фосфора — 7,5% (КгО).

Аналогичная зависимость растворимости сульфата калия наблюдается и в зависимости от содержания в растворе ам­миака. Так, например, при 4% аммиака величина раство­римости сульфата калия (К20) составляет около 2%, а при 3,5% аммиака — около 4%.

В отличие от хлорида калия сульфат калия образует в твердой фазе сульфаты, которые входят в состав комплекс­ной соли KHS04-KH2P04.

Выполненные исследования позволяют установить усло­вия выделения фосфата калия или твердых растворов его с фосфатом аммония, содержащих 75—85% питательных компонентов, и наметить пути получения бесхлорных удоб­рений при одновременном выпуске нитроаммофоски.