ТЕХНОЛОГИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

РАСТВОРИМОСТЬ КРЕМНЕФТОРИДА НАТРИЯ В ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ 27—48% Р205 ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ 90—110 °С

В настоящее время фосфорную кислоту получают при повышенных концентрациях и температурах. При этом эко­номичнее осуществлять осаждение кремнефторндов щелоч­ных металлов из горячей фосфорной кислоты, что позволит упростить процесс, уменьшить тепловые потери, расход сое­динений щелочных металлов и получать кремнефториды вы­сокого качества.

Для выбора оптимальных условий обесфторивания фос­форной кислоты необходимо знать растворимость кремне­фторндов щелочных металлов в фосфорнокислотных раство­рах.

Растворимость кремнефторида натрия в диапазоне кон­центраций 0—5% Р2О5 при температурах 0—80°С увеличи­вается незначительно, а при дальнейшем росте содержания Р2О5 в растворе уменьшается [1—3].

Соли NaCl, Na2S04, Na2C03, NaH2P04, введенные в фос- форно-кислотный раствор концентраций 10—35% Р2О5 при 25—80 °С, высаливают кремнефторид натрия [2, 4—7].

В присутствии иона алюминия (0,1—0,8% А12Оз) в фос­форной кислоте концентрации 10—25% Р205 при 40 и 80СС растворимость кремнефторида натрия увеличивается за счет образования комплексного цона более растворимого криолита и наблюдается уменьшение высаливающего эффекта введен­ного NaCl [2].

При нейтрализации фосфорной кислоты содой при 60— 75 °С растворимость кремнефторида натрия резко уменьша­ется, достигая минимума при рН, равном 2,7—3,6 (в при­сутствии полуторных окислов область минимальной раство­римости смещается в сторону больших значений рН). Даль­нейшее увеличение рН приводит к гидролитическому разло­жению кремнефторида натрия на F~ и Si02 [8].

Нами изучалась растворимость кремнефторида натрия в фосфорнокислотных растворах концентраций 27—48% Р2О5 при температурах 90—110°С, содержащих ионы кальция, натрия, алюминия и серную кислоту.

Растворимость кремнефторида натрия в фосфорной кис­лоте изучалась изотермическим способом [9]. Насыщение фосфорнокислотного раствора (х. ч.) кремнефторидом нат­рия (ч. д. а) осуществляли во фторопластовом реакторе с мешалкой в течение 3,5—4 ч, что оказалось достаточным для достижения равновесия. Температуру в реакторе поддержи­вали с абсолютной погрешностью ±0,5°С.

В фосфорную кислоту вводили примеси в виде карбоната натрия (ч. д. а), гидроокиси алюминия (х. ч.), карбоната кальция (ч. д. а.), серной кислоты (х. ч.).

Жидкую фазу анализировали на Р205 весовым методом [10], фтор-спиртоівьш способом и титрованием со смешанным индикатором с предварительной отгонкой [11] и натрий-ме - тодом пламенной фотометрии [12].

Все полученные данные по растворимости кремнефторида натрия в фосфорной кислоте сведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Растворимость кремнефторида натрия в фосфорной кислоте концентраций 27—47% Р2О5, содержащей катион кальция и серную кислоту, при температурах 90—105 °С

Содержание в равновесном растворе, %

Температура н3ро<, °С

Р астворцмость кремнефторида натрия, %

Р2о6

СаО

SO2-

27,9

92

1,03

28,1

1,1

92

1,30

27,5

1.1

92

1,25

28,8

105

1,22

28,3

1,1

105

1,44

27,9

1.2

105

1,39

37,4

100

0,66

38,5

1,0

100

0,63

37,2

1,0

100

0,66

47,1

105

0,45

47,1

1г2

105

0,40

47,2

1,0

105

0,41 ,

Таблица 2

Растворимость кремнефторида натрия в фосфорной кислоте концентраций 27—48% Р^05, содержащей ионы натрия и алюминия, при температурах 90—110 °С

Содержание в

Эавновесном растворе

Темпера­тура НзРО,, °С

Растворимость кремнефторида натрия, %

РА,

А1„03

Na+6ujNa+6;

F-

27,9

_

0,27

0,66

92

1,03

28,1

0,9

0,36

0,89

92

1,47

27,5

0,37/0,19

0,45

92

0,74

27,8

0,63/0,54

0,23

92

0,38

.'8,8

0,30

0,74

105

1,22

28,0

0,9

0,45

1,10

105

1,83

27'5

0,43/0,20

0,57

105

0,94

27.8

0,67/0,54

0,32

105

0,53

37,4

0,16

0,40

100

0,66

37,2

0,9

0,22

0,53

100

0,87

37,3

0,24/0,15

0,22

100

0,36

36,6

0,50/0,45

0,12

100

0,20

47,0

0,09

0,21

90

0,35

47,1

1,0

0,12

0,29

90

0,48

47,0

0,49/0,47

0,05

90

0,08

47,1

0,11

0,27

105

0,45

46,6

1,1

015

0,37

105

0,61

47,0

0,20/0,16

0,10

105

0,16

46,5

0,51/0,48

0,08

105

0,13

46,5

0,12

0,30

110

0,50

46,8

0,9

0,17

0,45

110

0,74

48,7

1,0

0,32'0,20

0,30

105

0,50

48,3

1,0

0,.30/0,20

0,26

95

0,43

* ^аобщ— концентрация иона натрия в равновесном фосфорнокнслот - ном растворе, %;

•^аизб—концентрация иона натрия в исходной фосфорной кис­лоте до введения кремнефторида натрия, %•

При повышении температуры от 90 до 105°С в фосфор­ной кислоте концентрации 28% Р205, от 90 до 100°С кон­центрации 37% Р2Об, от 92 до 105°С концентрации 47% Р205 содержание кремнефторида натрия в растворе возрастало Б 1,2; 1,14; 1,24 раза соответственно. При температуре 110 °С 11 содержании 46,5% Р205 растворимость кремнефторида натрия составляла 0,5%.

Считают [13], что растворимость труднорастворимых со­леи в фосфорной кислоте связана с активностью водородных ионов и воды.

При повышении температуры коэффициент активности воды, рассчитанный по давлению пара над растворами фос­форной кислоты, почти не меняется [14]. Следовательно, увеличение растворимости кремнефторида натрия "в фосфор - нокислотном растворе с повышением температуры в основном зависит от активности водородных ионов, которая уменьша­ется [13].

Если рассматривать химические процессы, протекающие в растворе при растворении кремнефторида натрия, то их можно приблизительно представить в виде следующих урав­нений:

TOC \o "1-3" \h \z Na2SiF6+2H3P04=2NaH2P04 + H2SiF6; (1)

H2SiF6=2H++SiF62-; (2)

H2SiF6=HF + HSiF5 (3)|l

В концентрированных растворах, содержащих более 39% Р205 [15-16]:

Na2SiF6 + 2H6P208==2NaH5P20g+H2SiF6. (4),

Уменьшение активности водородных ионов должно при­водить к смещению равновесий в уравнениях (2), (3) и (1), (4). С другой стороны, с понижением активности водород­ных ионов из констант равновесия фосфорной кислоты ак­тивность Н2Р04~ и Н5Р208- возрастает, что "сдвигает равно­весие в уравнениях (1) и (4) вправо.

Добавка в фосфорную кислоту 1% СаО или S042- влияет на растворимость кремнефторида натрия только в раство-J pax, содержащих 27% Р205. Так, при температурах 92 и 105 °С в присутствии 1% СаО растворимость кремнефторида натрия увеличивается соответственно в 1.2 и 1,15 раза При введении серной кислоты 1,1% S042- при температурах I 92 и 105 °С содержание кремнефторида натрия в фосфорно - кислотном растворе повышается на 0,1%.

Повышение растворимости кремнефторида натрия при I добавлении иона кальция в фосфорную кислоту концентра­ции 27% Р205 можно объяснить увеличением коэффициента активности воды [17], видимо, за счет образования комп­лексного иона (СаІІ2Р04)+ по уравнению

Са0 + 2Н3Р04=(СаН2Р04) + + Н2Р04-+Н20. (5)

В концентрированных растворах, содержащих более 39% Р2О5, превалирует димер фосфорной кислоты, значительно

>

Возрастает активность водородных ионов, а воды уменьша­ется [13]. Поэтому образование комплексного иона (СаН2Р04)+ затруднено и растворимость кремнефторида натрия при введении СаО в концентрированные фосфорно - киелотные растворы почти не изменяется.

При добавлении серной кислоты в фосфорную кислоту концентрации 27% Р205 растворимость кремнефторида нат­рия увеличивается благодаря взаимодействию по уравнению

Na2SiF6+H2S04=2NaHS04 + H2SiF6. (6)

С увеличением концентрации фосфорнокислотного рас­твора снижается степень диссоциации серной кислоты и продуктов ее взаимодействия, что приводит к смещению рав­новесия в уравнении (6) влево.

Во всем изученном диапазоне концентраций фосфорной кислоты и температур в присутствии иона алюминия раство­римость кремнефторида натрия увеличивалась. При этом прирост растворимости кремнефторида натрия был больше в области высоких температур (исключением является фос­форная кислота концентрации 47% Р2Об).

В фосфорнокислотном растворе, содержащем 28% Р2О5, при добавлении 0,9% А1203 и температурах 92 и 105°С рас­творимость кремнефторида натрия увеличивается в 1,35 и 1,48 раза соответственно.

При температурах 90 и 100 °С и концентрации 37% Р205, 0,9% А1203 в раствор переходило соответственно на 0,15 и 0,21 % кремнефторида натрия больше, чем в фосфорную кис­лоту, не содержащую ион алюминия.

В концентрированных фосфорнокислотных растворах (47% Р205), содержащих примерно такое же количество А1203, при температурах 90, 105, 110 °С растворимость крем­нефторида натрия увеличивалась в 1,38; 1,37; 1,67 раза со­ответственно.

Увеличение растворимости кремнефторида натрия при Добавлении в фосфорную кислоту иона алюминия, видимо, можно объяснить смещением равновесия в уравнениях (3) и (1), (4) вправо благодаря образованию фторалюминиевых комплексных ионов [18—19].

Ион натрия, введенный в фосфорную кислоту, высали­вает кремнефторид натрия.

При добавлении 0,2% иона натрия в фосфорнокислотный Раствор концентрации 28% Р205 при температурах 92 и

105 °С содержание кремнефторида натрия в растворе умень­шается в 1,47 и 1.38 раза, а при введении 0,54% нона натрия в 2,77 и 2,46 раза соответственно.

В фосфорной кислоте концентрации 37% Р2О5, содержа­щей 0,45—0,49% иона натрия, растворяется 0,13%, а в фос­форной кислоте концентрации 47% Р205 — 0.08% кремне-| - фторида натрия.

При добавлении 0,15% иона натрия в раствор, содержа­щий 37% Р2О5, при 100°С растворимость кремнефторида натрия снижается в 1,8 раза, а при 105 °С и концентрации 47% Р2О5 — в 2,7 раза. Дальнейшее увеличение содержания, - иона натрия в фосфорнокислотном растворе от 0,2 до 0,51% іколичество растворенного натрия уменьшается до 0,2% (36,6 Р205, 100°С) и 0,13% (46,5% Р2б5, 105°С).

При совместном присутствии 1% А1203 и 0,2% иона нат­рия в фосфорной кислоте концентрации 48% Р2О5 раствори­мость кремнефторида натрия составляла при температуре 95 °С —0,43%, а при 105 °С —0,5%.

Таким образЬм, растворимость кремнефторида натрия увеличивается с повышением температуры и с введением иона алюминия. В присутствии катиона кальция и серной кислоты растворимость кремнефторида натрия в фосфорной шіслоте концентрации 28% P2Os увеличивается, а в раство­рах, содержащих более 39% Р2О5, почти не изменяется. Ион натрия высаливает кремнефторид натрия из фосфорнокис - лотного раствора. В фосфорной кислоте, содержащей катион алюминия, снижается высаливающее действие иона натрия на кремнефторид натрия.

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.

О ГЕОМЕТРИИ ГАЗОВОГО ФАКЕЛА В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННЫХ УДОБРЕНИИ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ

Одним из перспективных способов получения гранулиро­ванных минеральных удобрений является использование ап­паратов псевдоожиженного слоя. Техника псевдоожижения, с необычайной быстротой внедрившаяся в ряд отраслей про­мышленности, открывает широкие перспективы для произ­водства гранулированных удобрений. …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

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