ТЕХНОЛОГИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

ИЗОХРОНЫ РАСТВОРЕНИЯ ДИКАЛЬЦИЙФОСФАТА В ЧАСТИЧНО АММОНИЗИРОВАННЫХ РАСТВОРАХ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

Ранее было показано [1], что при введении в фосфорно - кислотный раствор ионов аммония можно получить в дигид - ратном режиме растворы с концентрацией 38—42% Р2О5.

При этом технологические показатели процесса экстракции остаются на высоком уровне, а фильтрующие свойства фос­фогипса улучшаются.

Равновесие в системе СаО—Р2О5—NH3—Н20, как и част­ных составляющих ее систем, изучено весьма подробно в широком диапазоне температур и концентраций компонен­тов [2, 3, 4]. Однако в литературе не обнаружили данных о свойствах неравновесных растворов в указанной системе при изменении содержания аммиака в области, далекой от образования насыщенных растворов. Такие сведения необхо­димы для регулирования концентрационного режима эк­стракции, а также промывки фосфогипса в условиях непре­рывного разбавления раствора, когда возможно выделение в твердую фазу дикальцийфосфата, что связано с потерями Р205 и ухудшением условий фильтрования осадка.

Ниже приводятся результаты экспериментального иссле­дования, имевшего своей целью определение неравновесной концентрации Са+2 (выраженной через СаО) в частично ам­монизированных растворах фосфорной кислоты, твердая фаза которых соответствует дикальцийфосфату.

Опыты проводили, изменяя концентрации компонентов в следующих пределах: Р205— 5—20%, NH3 — 0—2,2%. Тем­пературу варьировали от 40 до 80 °С. В опытах использовали ортофосфорную кислоту, окись кальция и моноаммонийфос - фат марки х. ч.

Определенное количество раствора заданного состава за­ливали в трехгорлую колбу, снабженную мешалкой и уста­новленную в термостат. Раствор термостатировали в тече­ние 30—40 мин. Постоянство температуры в термостате под­держивали с точностью до ±0,1 °С. По истечении указанно­го времени в раствор вносили заведомо избыточное количе­ство окиси кальция.

Продолжительность перемешивания суспензии, характери­зовавшаяся достижением практически неизменяющейся в не­скольких последовательно отобранных пробах концентрации окиси кальция, составляла 1—2 ч. Как известно, установле­ние в подобной системе истинного равновесия связано с бо­лее длительным временем контакта твердой и жидкой фаз [2]. Принятая продолжительность проведения опытов, а так­же характеристики растворов соответствуют осуществлению процесса в реальных условиях. При этом, как показали ре­зультаты определения растворимости СаО, в отсутствие ио­нов аммония, при концентрации фосфорной кислоты 5 и 10%.

Р2О5 и температуре 40 °С достигаемые значении концентра­ции СаО соответствуют концентрации насыщенных раство­ров [2].

Изохроны растворимости окиси кальция в частично ам­монизированных растворах фосфорной кислоты определяли с применением метода математического планирования, ис­пользуя полный факторный эксперимент [5]. Растворимость окиси кальция исследовали в зависимости от изменения кон­центрации в растворе аммиака (Cn), Р2О5 (Ср) и темпера­туры (/). Одновременно фиксировали значения рН исходных (рН°) и конечных растворов. Верхний предел содержания аммиака в растворе установлен на основании предваритель­ных опытов, показавших, что при концентрации 2,5% NH3 растворимость соединений кальция резко уменьшается и приближается к нулю.

В результате проведения опытов по матрице полного фак­торного эксперимента, проверки значимости коэффициентов и адекватности модели получена следующая зависимость в виде неполного квадратичного уравнения растворимости оки­си кальция (Усао) в аммонизированной фосфорной кислоте:

Уса0 = 1,803—0,788л:, +1,252*2—0,197х3— —0,249x^2+0,1 ОЗх, х3- -0,092Х2Х3,

Где *ь х2, х3, соответственно, кодированные [5] значения факторов Cn, Ср, t.

Значения растворимости окиси кальция, рассчитанные по полученному уравнению, приведены в таблице.

Полученные данные указывают на неравновесное (пере­сыщенное) состояние образующихся растворов. Лишь при концентрации кислоты до 10% Р205 при 40 °С содержание окиси кальция в отсутствие ионов аммония за 2 ч достигает равновесного его значения. Во всех остальных случаях оно больше, чем при равновесии. Относительное пересыщение растворов сравнительно невелико и составляет в среднем 3,5—4,5% при 40 °С и 6—10% при 80 °С. В остальном дан­ные о растворимости окиси кальция в разбавленных раство­рах фосфорной кислоты в отсутствие ионов аммония по свое­му характеру хорошо согласуются с известными сведениями

[4].

В аммонизированных растворах фосфорной кислоты рас­творимость окиси кальция резко уменьшается и тем в боль-

Изохрона растворимости СаО в аммонизированных растворах фосфорной кислоты. Продолжительность контакта фаз — 2 ч

Концентра­ция р2о5.

Равновесная концентра­ция СаО

Концентрация СаО (%) при содержании КНз (%)

%

%

0

0,2

0,5

1,0

1,5

2,0

2,2

Температура 40 °С

5

1,40

1,44

1,31

1,12

0,791

0,465

0,139

0,09

10

261

2,54

2,38

2,13

1,72

1,32

0,91

0,744

15

3,56

3,64

3,44

3,15

2.66

2,17

1,68

1,48

20

4.50

4,74

4,51

4,16

3,59

3,02

2,44

2,21

Температура 60 °С

5

1,14

1,22

1.11

0,940

0.664

0,388

0,112

0,0016

10

2,14

2,25

2,11

1,90

1,54

1,18

0,819

0,676

15

3,12

3,29

3,11

2,85

2,41

1,97

1,53

1,35

20

4,04

4,33

4,12

3,80

3,28

2,76

2,23

2.02

Температура 80 °С

5

0,88

0,989

0,899

0,763

0,537

0,311

0,085

0,005

10

1,67

1,97

1,84

1,66

1,35

1,04

0,731

0,608

15

2,80

2,94

2,79

2,55

2,16

1,77

1,38

1,22

20

3,57

3,92

3,73

3,44

2,97

2,50

2,02

1,83

Шей степени, чем больше концентрация аммиака, меньше концентрация кислоты и выше температура. С увеличением концентрации NH3 в фосфорной кислоте от нуля до 2,2% растворимость окиси кальция уменьшается при концентрации 10 и 15—20% Р2О5 соответственно в 5—3 раза и 2,5—2 раза, в меньшей мере изменяется в зависимости от температуры (см. таблицу). Это. очевидно, связано с увеличением степе­ни нейтрализации фосфорной кислоты или, что то же самое, величины мольного отношения аммиака и фосфорной кисло­ты в растворе (а). В диапазоне изменения содержания NH3 от 0,2 до 2,2% величина а прямолинейно возрастает в зави­симости от концентрации NH3 при всех изученных концен­трациях кислот (рисунок). Как видно, использованные ам­монизированные растворы фосфорной кислоты представляют собой при концентрации 5% Р205 и содержании NH3— 1,2% смеси фосфорной кислоты и моноаммоннйфосфата, при боль­шем содержании NH3 смешанные растворы моно - и диаммо - нийфосфата, а при концентрациях 10, 15 и 20% Р2О5 во всем диапазоне изменения концентрации NH3 только смеси фос­форной кислоты и моноаммонийфосфата.

Влияние степени нейтрализации фосфорной кислоты, вы­раженной величиной ос, или содержания фосфатов аммония на изохронную растворимость окиси кальция является слож­

ИЗОХРОНЫ РАСТВОРЕНИЯ ДИКАЛЬЦИЙФОСФАТА В ЧАСТИЧНО АММОНИЗИРОВАННЫХ РАСТВОРАХ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

О

О, г о4 о, є о, а іо іг і, в sp гг

Концентрация A/H3t%

Степень нейтрализации фосфорной кислоты в зави­симости от содержания аммиака

Ным, зависит от природы взаимодействия компонентов в рас­творе, обусловленного главным образом концентрацией рас­твора. Анализ экспериментальных данных показал, что в ис­следованной области изменения температуры изохронная растворимость окиси кальция является аддитивной величи­ной значений растворимости ее в растворах моноаммоний­фосфата и фосфорной кислоты в пределах изменения ос от О до 1 при значениях концентрации фосфорной кислоты, не превышающих 10% Р2О5. В этих условиях, по-видимому, смешение растворов моноаммонийфосфата и фосфорной кис­лоты не приводит к их взаимодействию. При этом значения растворимости, рассчитанные исходя из правила аддитивно­сти, фактически совпадают с экспериментальными данными.

Например, изохронная растворимость СаО (Ур) при темпера­туре 40 °С, концентрации фосфорной кислоты 5% Р2О5 и со­держании аммиака 1% (а=0,837) будет равна УР=С[а+ +С2(1—а) =0,664-0.837+1,447(1—0,837) =0,791 (%), где Сі и С2— соответственно растворимости СаО в растворе мо­ноаммонийфосфата заданной концентрации (а=1) и в рас­творе чистой фосфорной кислоты (а=0), % (данные табл.).

Полученная величина Ур не отличается от опытной вели­чины, приведенной в таблице.

В более концентрированных растворах, содержащих 15, 20% Р2О5, а также при наличии в разбавленных раство­рах диаммонийфосфата условие аддитивности не соблюда­ется.

Известно [11, что осуществление процесса экстракции фосфорной кислоты в присутствии ионов аммония приводит к образованию крупных хорошо фильтрующих кристаллов дигидрата сульфата кальция. Это можно объяснить, исходя из полученных данных о характере влияния ионов аммония на растворимость фосфатов кальция. При взаимодействии серной кислоты с пульпой, жидкая фаза которой представ­ляет собой раствор монокальцийфосфата в фосфорной кис­лоте, образование кристаллов сульфата кальция будет про­исходить при тем меньшем содержании ионов кальция в жидкой фазе, чем больше ионов аммония в фосфорнокислот - ном растворе. По-видимому, именно это способствует обра­зованию более крупных кристаллов фосфогипса, облегчаю­щих фильтрование реакционных пульп и промывку осадка.

Таким образом, результаты выполненного исследования позволяют оценивать растворимость соединений кальция и условия применения частично аммонизированных растворов фосфорной кислоты концентрации 5—20% Р2О5 на различных стадиях экстракции ее из природных фосфатов.

[1] Вязкость раствора, содержащего 64°/0 Р205, определена нами экстраполяцией данных [11].

ТЕХНОЛОГИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

Калийные минеральные удобрения

Каждая сельскохозяйственная культура требует поступления множества макро- и микроэлементов для обеспечения своего развития и роста, результатом чего является ее высокая урожайность. И если в почве элементов в достаточном количестве нет, …

Гумат калия — эффективное удобрение

Каждый современный фермер мечтает о стабильном и богатом урожае. Если раньше аграрии надеялись лишь на благоприятные метеоусловия, то на сегодняшний день успешно выращивать растения можно благодаря применению современных агротехнологий.

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 …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.