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

ДЕГИДРАТИРОВАННЫЕ ФОСФАТЫ НАТРИЯ

При дегидратации ортофосфатов натрия образуются различ­ные конденсированные фосфаты 2>66-78 со структурой анало­гичной силикатам, так как координационное число как кремния, так и фосфора по отношению к кислороду всегда равно четырем. Один из четырех атомов кислорода связан с пятивалентным ато­мом фосфора двойной связью и поэтому не может быть связую­щим звеном между двумя атомами фосфора. В зависимости от строения конденсированные фосфаты относят к метафосфатам или полифосфатам.

Метафосфаты имеют общую формулу М„[РОз]„, например, при п, равном 3 или 4, три - или тетраметафосфаты. Структура ме - тафосфатов характеризуется образованием кольцеобразных анио­нов79, например, для триметафосфата Na3[P3Og]:

4p/0Na

С/ Хо NaO |

Р Р О^ Q/Na

У солей с кольцеобразными анионами отношение заряда ка­тионов к количеству атомов фосфора строго равно 1:1.

Известен двойной метафосфат натрия и кальция Na4CaP60ia с предполагаемым строением80:

°wONa °wONa

/ / О О 0 0

Na04| |у) О | |у>

NP Р—О—Са—О— Р Р^

,/)Na

На рис. 310 схематически показаны условия образования раз­личных продуктов и их превращений68 при нагревании на воздухе дигидрата однозамещенного фосфата натрия. Выше 160° обра­зуется пирофосфат, который при температуре выше 240° переходит в стабильную форму триметафосфата Na3P309 и частично в соль Маддреля [низкотемпературную (NaP03)n(I) и высокотемператур­ную (NaP03)n(II) формы]. Соль Маддреля формы (NaP03)„(II) при температуре около 400° переходит необратимо в триметафос­фат Na3P309(I). Последний при 625° образует расплав (ЫаР03)ж. При медленном охлаждении расплава получается триметафосфат как стабильной Ыа3РзОэ(1), так и нестабильных форм Na3P309(II) и Na3P309(III). При быстром охлаждении расплава метафосфата образуется стекловидная соль Грэма. Последняя ниже 600° пере­ходит в стабильный триметафосфат, а в присутствии затравки в натриевую соль Курроля (NaP03)x(A). Под действием влаги или механической обработки из формы А соли Курроля образуется форма В, которая при 380—450° переходит в триметафосфат. Обе эти формы могут быть получены также из расплава метафосфата. Форма А соли Курроля при охлаждении переходит в (ЫаРОз)„(П).

Полифосфаты имеют общую формулу Mn+2P„03n+i или МпН2РпОзп+1, где п может быть равно от 1 до ~108. Полифос­фаты характеризуются тем, что их анионы состоят из неразветвлен - ных цепей, представляющих собой (Р04) — тетраэдры, связанные

К

Ч си

К

Is £

J5 Ч о

S G § Й

Oi О

К ч о о. о.

X

А

Ч

О

Са

О в

2 4

S К о. Е -

X Еч

О ■в - О о. к

С

О а

ДЕГИДРАТИРОВАННЫЕ ФОСФАТЫ НАТРИЯ

О

Са о.

S В

О со

О - е -

03

А, _

FiSS-Wffi

X

Ч

К

5 S

А м

Са к

Я в

<и а

А. ч

S К

С в.

К с

» 3

А а

СО О)

X] <d

О. я с g

S3

Н

Я Ч

О о

Е - о.

в

С[ <и

Й 3 О, щ

С я

Й § щ о

СГ w

Я

О.

И ~ 2 в

Друг с другом атомами кислорада. Пример триполифосфата с не- разветвленной цепью — Na5[P3Oi0]:

II II II

NaOР—О—Р—О—Р—ONa

I I

ONa ONa ONa

Отношение заряда катионов к количеству атомов фосфора прибли­жается к 1 : 1 с возрастанием длины цепи.

Широко известный стекловидный фосфат, неправильно назы­ваемый гексаметафосфатом (соль Грзма), вследствие цепного строения относится к типу полифосфатов (а не метафосфатов, как считали ранее).

Конденсированные фосфаты, имеющие разветвленную цепь, со­держат один или несколько агомов фосфора, которые связаны че­рез атомы кислорода с тремя другими атомами фосфора, на­пример:

II II II

МО—Р—О—Р—О— Р—ом

I I

I I

МО—Р—О—Р—О—Р—ОМ

II II II

ООО

Вследствие своей разветвленной структуры они получили назва­ние ячеистых фосфатов (изомета - и изополифосфаты). К ним отно­сится и летучая модификация фосфорного ангидрида [Р40ю]п, где п может иметь значение от 1 до весьма большого числа. Изомета - и изополифосфаты имеют такой же состав, что и мета - и полифос­фаты. Эти фосфаты при обычной температуре быстро гидролизуют - ся в нейтральном щелочном растворе с образованием нормальных полифосфатов. Гидролиз происходит в местах разветвления цепей, где все три связующие атома кислорода соединены с атомами фос­фора ковалентной связью.

Среди метафосфатов наиболее известен триметафосфат натрия Na3[P309], Метафосфаты являются солями очень сильных кислот (их водные растворы имеют нейтральную реакцию). В воде хорошо растворимы только щелочные соли. Безводный триметафосфат на­трия устойчив при нагревании почти до точки плавления. Осталь­ные метафосфаты при высоких температурах переходят в смеси полифосфатов путем гидролитического расщепления кольцеобраз­ных анионов. В нейтральном водном растворе метафосфаты устой­чивы при комнатной температуре, а в кислой среде при темпера­туре выше ~60° они быстро гидролизуются через промежуточные ступени до ортофосфата. В щелочных растворах они разлагаются до смеси полифосфатов (три - и тетрафосфатов).

Полифосфаты и относящаяся к этой группе не растворимая в воде соль Маддреля [NaP03]n • Н20 являются солями кислот, обра­зующих ряд, представленный в табл. 83 67. Цепи полифосфорных кислот имеют у каждого атома фосфора сильнокислую группу ОН и, кроме того, на концах цепи по две слабокислых ОН-группы. Со­ответственно этому растворы полифосфатов, полученных из пер­вичных ортофосфатов, дают слабокислую реакцию, а растворы их «нейтральных солей» — слабощелочную реакцию. Слабокислые, ней­тральные и щелочные растворы полифосфатов при обычной темпе­ратуре являются стойкими; выше 60°, особенно в кислой среде, они гидролиз уются.

Таблица 83

Полифосфорные кислоты Нп+2Рп03п+1

Количество групп ОН

Кислота

Сильно­

Слабо­

Кислых

Кислых

Моноортофосфорная Н3Р04........................................

1

2

Дипирофосфорная Н4Р207 .........................................

2

2

Трнфосфорная H6P30iti..............................................

3

2

Тетрафосфорная H6P40i3....................................................................

4

2

Полифосфорная кислота, соответствующая

Соли Маддреля, Нп+2Р„03„+1.....................................

П

2

Наиболее важным свойством полифосфатов натрия, на котором основано их широкое практическое применение, является способ­ность связывать кальций и магний, умягчая тем самым воду81-87. Эта способность полифосфатов объясняется тем, что они обладают свойствами ионообменников88. Триполифосфат Na5P8Oi0 с солями жесткости образует соль Ca2NaP3Oi0, выделяющуюся в осадок при достаточной концентрации ионов Са2+ в растворе. Он способен свя­зать 10—11% кальция или 6,4% магния (от своего веса). Стекло­образные фосфаты могут связывать 12—18% кальция или 2,9— 3,8% магния.

Другим свойством дегидратированных фосфатов (особенно три - полифосфата) является способность пептизировать суспензии и снижать их вязкость, вследствие чего они используются при флота­ции руд89. Добавка во флотационную пульпу ~1 кг/т гексамета - фосфата натрия увеличивает содержание ценного компонента в кон­центрате при перечистке примерно в 2 раза90. В присутствии поли­фосфатов натрия органические поверхностно-активные вещества значительно улучшают свою моющую способность. В связи с ука­занными выше свойствами триполифосфат и стекловидный фосфат сейчас широко применяют для устранения солей жесткости из воды, идущей для питания силовых установок, и во всех других случаях, когда необходимо предотвратить выделение осадков. Сте­кловидные фосфаты используют непосредственно при стирке белья и поверхностной чистке одежды. Триполифосфат успешно приме­няют как составную часть (до 85%) большинства моющих смесей. Тетранатрийфосфат добавляют к обычному мылу. Дегидратирован­ные фосфаты применяют как средство торможения коррозии ме­талла 91'92, для удаления жира и масла из хлопка, шерсти и шелка, как катализаторы ё процессах дегидрирования, алкилирования и полимеризации углеводородов, как нефтеочистные агенты, для регу­лирования вязкости бурового шлама, в процессах флотации, как активные диспергаторы красок и минеральных суспензий (каоли­нов, известняка и др.), как эмульгаторы в производстве сыров, в гальванопластике и при электролизе, в производстве синтетиче­ского каучука, в кожевенной промышленности, при отбелке соломы, для стабилизации растворов пергидроля, для улучшения фильтруе - мости вискозных растворов, для промотирования роста кристал­лов93 и др. Пирофосфат натрия используют как реагент при обога­щении природных серных руд. Кислый пирофосфат натрия приме­няют преимущественно в качестве составной части хлебопекарных порошков. Тринатрийпирофосфат Na3HP207 вследствие нейтраль­ной реакции (рН = 7) наиболее приемлем в производстве колбас и других мясных изделий.

Триполифосфат натрия должен отвечать требованиям, пред­ставленным в табл. 84.

ТАБЛИЦА 84

Требования к качеству триполифосфата натрия

Из термической кислоты по ГОСТ 13493-68

Из экстракционной кислоты

1-го сорта

2-го сорта

1-го сорта

2-го сорта

Внешний Вид....

Содержание Р205 в %, не менее. .

Содержание Na5P3O10 В %, не менее. .

Содержание нераст­воримого Na5P3O10 В %, не более. .

РН 1 % - ного раствора В пределах....

Белый порошок

56,5 92,0

10,0 9,3-9,8

Порошок бе­лого цвета с желтоватым или сероватым оттенком

54,0

90,0

12,0 9,3-9,8

Белый порошок

53,5 75,0

12,0

Не норми­ровано

Белый порошок с желтоватым или сероватым оттенком

51,5 60,0

20,0

Не нормиро - чачо

Производство триполифосфата натрия и других дегидратированных фосфатов

Для производства триполифосфата натрия используют как тер­мическую кислоту, так и экстракционную кислоту при условии ее очистки86. Фосфорную кислоту нейтрализуют содой до получения раствора с отношением 5Na20 : 3P20s: ЗН3Р04 + 2,5Na2C03 + гсН20 = 2Na2HP04 + NaH2P04 + (N + 2,5)HsO + 2,5С02

Раствор выпаривают, и смесь сухих солей подвергают дегидра­тации при 340—-400°. Это обеспечивает получение низкотемператур­ной модификации Na5P3Ojo, устойчивой ниже 450°, которая в отли­чие от высокотемпературной модификации, устойчивой выше 450°, не слеживается во влажной среде и не комкуется при растворении в воде94. Для стабилизации низкотемпературной формы триполи­фосфата предложено95 применять добавки небольших количеств (до 1%) карбамида, азотной кислоты, нитрата аммония и др. Эти добавки способствуют также более полному превращению орто - фосфатов в триполифосфат и придают белизну продукту.

Указывают96, что добавка к исподным веществам 1—2% NH4NO3 действует каталитически на образование Na5P3Oio, проте­кающее при более низкой температуре. В результате этого полу­чается низкотемпературная модификация Na5P3Oio, отличающаяся хорошей растворимостью97.

Ортофосфаты NaH2P04 и Na2HP04 при прокаливании предва­рительно превращаются в пиро - и метафосфаты98. Например, 2Na2HP04 + NaH2P04 = Na4P207 + NaP03 + 2НаО

Образование промежуточных соединений протекает с макси­мальной скоростью при 185—220°. Триполифосфат натрия частично образуется при быстрой первичной дегидратации ортофосфатов до 230°. Основная же его масса получается по реакции между пиро - и метафосфатами:

Na4P207 + NaPOs = Na5P3O10

Она протекает с максимальной скоростью при 290—310° и идет с достаточной полнотой только при условии очень тесного контакта между частицами.

Дегидратация ортофосфатов с образованием триполифосфата завершается в течение 15—30 мин.

Выпаривание раствора ортофосфатов натрия с получением су­хих солей (сушку) и дегидратацию (прокаливание) их осуществ­ляют как раздельно, так и в одном совмещенном аппарате. По­следний способ получил значительное распространение. Для раз­дельной сушки предварительно упаренного в трехкорпусном выпарном аппарате раствора применяют99 полые вращающиеся вальцы, обогреваемые паром давлением до 5—8 ат, или распыли­тельные башни. Дегидратацию сухих фосфатов осуществляют во вращающихся барабанных печах. Последние могут быть исполь­зованы для совмещенной сушки исходного раствора и кальцина­ции ортофосфатов. В этом случае во избежание налипания мате­риала на стенки барабана упаренный раствор, содержащий ~32% Рг05, смешивают с ретуром готового продукта86-10°-101 (в соотношении по весу 3 ч - 3,5 : 1 при влажности смеси 10—12%) или распыливают раствор на слой сухого материала 102.

Предложено 103 получать триполифосфат во вращающемся ба­рабане, разделенном кольцевой перегородкой на две зоны: в пер­вой раствор, вводимый в барабан посредством распыливающих форсунок, высушивается, а во второй протекают дальнейшие про­цессы. Барабан обогревается изнутри с помощью газовых или неф­тяных горелок.

Более совершенными являются распылительные сушилки 104-107. При производительности завода 7500 г триполифосфата в год рас­пылительная сушилка 108 представляет собой цилиндрическую баш­ню диаметром 6,6 м и высотой 17 м. Раствор ортофосфатов подается под давлением и разбрызгивается в потоке горячих газов, посту­пающих в верхнюю часть башни с температурой 400—700° и ухо­дящих с температурой 100—200°. Из сушилки продукт с влажно­стью менее 5% поступает для прокаливания во вращающуюся печь или в неподвижную печь, снабженную горизонтальными лопастны­ми мешалками," служащими для передвижения материала. Прока­ливание сухих ортофосфатов может быть также осуществлено & распылительной сушилке совместно с сушкой раствора. Перспектив­ным представляется проведение сушки и дегидратации ортофосфа­тов в печи со взвешенным слоем 2> 109. Но это связано с трудностями регулирования гранулирования продукта, так как вследствие агло­мерации первоначальных частиц в крупные агрегаты происходит нарушение и затухание взвешивания слоя ио.

В СССР триполифосфат производят двумя способами: 1) в со­вмещенном процессе с применением сушильно-прокалочной рас­пылительной печи и 2) с раздельной сушкой раствора в распыли­тельной сушилке и прокаливанием сухих ортофосфатов в кальци - наторе специальной конструкции — турбокальцинаторе.

При совмещенном процессе111'112 сушка раствора, прокалива­ние сухих ортофосфатов и охлаждение продукта происходят в одном аппарате — сушильно-прокалочной печи.

Сушильно-прокалочная печь (рис. 311) представляет собой ци­линдрическую башню, футерованную изнутри огнеупорным кир­пичом. В нижней части печь имеет две прокалочные и две холо­дильных тарелки; верхняя прокалочная тарелка изготовляется из чугуна или жаропрочной стали, а нижняя — из обычной стали, футерованной шамотным кирпичом, а холодильные — из обычной

Стали. Распыление раствора осуществляется пневматическими форсунками под давлением 5—7 ат. Горячие газы, полученные сжиганием газа или мазута с температурой 800—900°, поступают

ДЕГИДРАТИРОВАННЫЕ ФОСФАТЫ НАТРИЯ

ДЕГИДРАТИРОВАННЫЕ ФОСФАТЫ НАТРИЯ

Рис. 311. Совмещенная сушильно-прокалочная печь:

1 — башня; 2 — желоб; 3 — коллектор для пара; 4 — форсунка; 5 и б — прокалочные полкн; 7 —конус; 8 —шлицы: 9 — скребки; 10 и 11 — полки охлаждения; 12 — приводной механизм; 13 — вал; 14 — боров.

В нижнюю часть печи из кольцевого борова через шлицы. Основ­ная масса газа выходит в полость между прокалочными полками, а часть газа поступает в зону над верхней тарелкой.

Сухой и частично прокаленный материал, оседающий на верх­ней тарелке, перемещается скребками к центру и ссыпается - на вторую прокалочную полку. Скребки и вал выполняются полыми;

Для их охлаждения через них продувают воздух. Со второй прока - лочной полки материал с температурой ~400° поступает на холо­дильные тарелки, по которым пропускают охлаждающую воду. На выходе из башни продукт имеет температуру 30—40 . Топочные газы выводятся с температурой 140—200°.

На рис. 312 показана схема производства триполифосфата нат­рия в совмещенном процессе с применением распылительной су - шильно-прокалочной печи. Исходный раствор перед сушкой упа­ривают в выпарном аппарате с принудительной циркуляцией. Упа­ренный до 60% - ной концентрации (~30—32% Рг05) раствор

ДЕГИДРАТИРОВАННЫЕ ФОСФАТЫ НАТРИЯ

Рис. 312. Схема производства триполифосфата натрия с применением совмещенной сушильно-прокалочной печи:

/ — выпарной аппарат; 2 — скруббер; 3 — брызгоуловитель; 4 — дымосос; 5 — циклон; 6 н /2 —бункеры; 7 —мнгалка; 8 — сушнльно-прокалочная печь; 9 — напорный бак; 10 — классификатор; ))—дробилка; 13 — вентилятор; 14 — шнек; 15 — топка; 16 — сбор­ник; 17 — насос; 18 — сборник раствора; 19 — фильтр; 20 — реактор; 21 — бункер для соды; 22 — бак для фосфорной кислоты.

Насосом подают через напорный бак в распределительный желоб печи, где происходит выпаривание и сушка раствора, дегидратация ортофосфатов и охлаждение триполифосфата. Отработанные газы вместе с пылью направляются в батарейный циклон для очистки от пыли. Уловленная пыль собирается в бункере, откуда она через две мигалки возвращается на первую прокалочную полку печи. Выходящие из циклона газы дополнительно очищаются от пыли в скруббере, орошаемом разбавленным раствором и, пройдя циклон­ный брызгоуловитель, выбрасываются в атмосферу.

Полученный в печи готовый продукт после грубого дробления пневмотранспортом подается в сепаратор, откуда крупные частицы поступают на дополнительное измельчение в мельницы тонкого помола. Мелкий порошковидный материал улавливается в цикло­нах и подается в бункер готового продукта.

Ю М. Е. Поз ни

Недостатками совмещенного процесса являются частое забива­ние тракта пылеочистки и трудности регулирования температур­ного и технологического режимов сушки и прокалки продукта. При резком повышении температуры в прокалочной зоне качество про­дукта снижается. В сушильно-прокалочных печах с комбинирован­ным вводом (верхним и нижним) горячего газа 112-114 процесс сушки протекает более интенсивно. Однако полностью недостатки, присущие совмещенному осуществлению процесса, не устраня­ются.

Продукт более высокого качества образуется при раздельном получении смеси сухих солей и последующем их прокаливании в специально предназначенных для этого аппаратах. По этой схе­ме115 для сушки раствора применяется распылительная сушилка, обеспечивающая получение тонкодисперсного порошка, который легко и быстро дегидратируется.

Прокаливание тонкодисперсной смеси солей эквимолекуляр­ного состава производится в турбокальцинаторе, представляющем собой цилиндрическую стационарную камеру, в которую вмонти­ровано большое количество вращающихся тарелок и турбин для интенсивного перемешивания горячих газов и обрабатываемого твердого материала. Этим достигается хороший контакт между продуктом и греющим газом и исключаются местные перегревы, ухудшающие качество продукта.

Помимо условий дегидратации качество продукта зависит от режима нейтрализации кислоты и ее состава. При отношении мо­лярных концентраций в нейтрализованном растворе Na20 и P2Os меньше или больше 1,67 качество продукта снижается. Для точ­ного поддержания этого отношения предпочитают вести нейтрали­зацию периодически или полунепрерывно; этим достигается более тонкая дозировка реагентов и корректировка состава конечного раствора. На заводе в РНР116 процесс осуществляется непрерыв­ным путем. Нейтрализацию кислоты содой ведут в три стадии (в трех реакторах). В первом реакторе получают мононатрийфос - фат, во втором — динатрийфосфат и, наконец, в третьем реакторе раствор динатрийфосфата обрабатывают автоматически дозируе­мым количеством фосфорной кислоты до образования эквимолеку­лярной смеси NaH2P04 и 2Na2HP04.

Триполифосфат натрия (как и другие дегидратированные фос­фаты), получаемый из экстракционной фосфорной кислоты, хуже по качеству, чем триполифосфат, полученный из термической кис­лоты. Это объясняется тем, что содержащиеся в экстракционной кислоте примеси не только разбавляют конечный продукт, но и действуют как каталитические пассиваторы на процесс дегидра­тации.

При использовании экстракционной фосфорной кислоты про­цесс осуществляют следующим образом 117. Кислоту, содержащую (в %): ~20 Р205) 0,4—0,6 S03 и 1,5—1,8 фтора, нейтрализуют со­дой до рН = 7. Выделяющийся шлам, состоящий в основном из фосфатов полуторных металлов и кремнефторида натрия, отделяют, а раствор упаривают в распылительной сушилке. При этом содер­жащиеся в растворе моно - и дифосфат натрия (в молярном от­ношении 2:1) дегидратируются при 400° за счет тепла отходящих газов. Продукт содержит: 54,3—55% Р205 (из них 53,2—54,3% в полиформе и 0,4—0,9% в ортоформе), 2,8—3,5% Na2S04 и 1—1,5% NaF.

В другом случае 118 используют экстракционную кислоту боль­шей концентрации (~30% P2Os) и содержащую большее коли­чество сульфатов (1,8—2,0% S03); ее предварительно очищают от SOt. Кислоту состава: 30,2%Р205, 1,8% S03, 0,2% СаО, 0,7% фтора, 0,4% хлора, 0,3% А1203> 0,3% MgO и 0,3% Fe203 обрабаты­вают вначале известняком, а затем концентрированным раствором соды. После отделения гипса и кремнефторида натрия к раствору добавляют ВаС03 и нейтрализуют его содой с последующей пере­работкой в конечный продукт.

Полученный в процессе очистки экстракционной фосфорной кислоты шлам, состоящий в основном из фосфатов железа и алю­миния, используют в производстве гранулированного суперфос­фата117. Комплексное удобрение предложено119 получать при сме­шении шлама с нитратом аммония и калийной солью.

Для получения из экстракционной кислоты триполифосфата такого же качества как из термической, необходима тонкая очист­ка ее от примесей. Особенно вредной примесью являются соедине­ния фтора. Содержание основного вещества в продукте — триполи - фосфате натрия — обратно пропорционально содержанию фтора в кислоте.

Предварительное обесфторивание кислоты осаждением из нее кремнефторида натрия 120 соответствующим количеством соды при­водит к осложнению последующих стадий процесса. Кислоту после отделения кремнефторида натрия подвергают дальнейшей нейтра­лизации содой до образования моно - и диортофосфатов натрия. Выделяющиеся при этом фосфаты полуторных окислов значитель­но хуже фильтруются, чем при одновременном соосаждении крем­нефторида натрия. Кроме того, остаточное содержание фтора в кислоте достаточно велико в соответствии с растворимостью в ней кремнефторида натрия (например, ~0,5% Na2SiF6 в кислоте кон­центрации 22—24% Р2Об). В присутствии солей алюминия и же­леза содержание фтора в конечном нейтрализованном растворе увеличивается вследствие образования фторалюминатов и крио­литов. Помимо этого при повышенной температуре кремнефторид натрия реагирует с содой:

Na2SiF6 + 4Na2C03 + 2Н20 = 6NaF + Si02 + 4NaHCO,

Образующийся фторид натрия обладает значительно большей растворимостью, чем кремнефторид.

Установлено121, что наименьшая растворимость фтористых со­единений (0,04—0,05% фтора) наблюдается при нейтрализации содой экстракционной фосфорной кислоты до рН = 4,5—5,0. При исходной концентрации в кислоте 17—24% Р205 это соответствует полной нейтрализации первого и 20—30% второго ионов водорода Н3РО4. Одновременно происходит полное выделение в твердую фазу соединений полуторных окислов. Осуществляя нейтрализа­цию экстракционной фосфорной кислоты в две стадии с промежу­точным отделением примесей, возможно получить - триполифосфат высокого качества.

Для очистки раствора от сульфат-иона обычно применяют карбонат бария.

Пищевые продукты можно получить из экстракционной кис­лоты, очищенной с помощью алифатических растворителей и акти­вированного угля 122. Получаемая этим способом пищевая фосфор­ная кислота дешевле термической.

Указывают116, что при тщательной очистке фосфорной кислоты в условиях трехстадийной непрерывной нейтрализации экстрак­ционной фосфорной кислоты с двухкратным отделением осадков (после нейтрализации и затем после упарки раствора) получаемый триполифосфат содержит: 91—93% Na5P3Oi0, 55—56,8% Р205, 3—4% Na2S04, 0,005% Fe и 0,003% As. Плотность его равна 0,5—0,75 г/см3, а рН 1%-ного раствора триполифосфата состав­ляет 9,5—9,6.

Пищевой гексагидрат триполифосфата натрия 86-123 получают из технического продукта, растворяя его при 60—70° в воде. По­лученный при этом 17—20%-ный раствор Na5P3Oi0 отделяют от нерастворимых примесей. Вакуум-кристаллизацией при 60° (с целью предотвращения гидролиза) выделяют из раствора кри­сталлы чистого Na5P3Oi0 • 6Н20, которые отфуговывают от маточ­ной жидкости и высушивают.

Во избежание перехода триполифосфата в пиро - или ортофор - мы предложено 124 сушку гексагидрата Ыа5Р30ю • 6Н20 производить горячими газами, содержащими водяной пар при парциальном давлении последнего около 200 мм рт. ст. и относительной влаж­ности менее 40%. Этого же можно достичь 125 путем перегрева гек­сагидрата при повышенном давлении с последующим высушива­нием его при атмосферном давлении в распылительном аппарате или сушкой водяным паром 126, перегретым до 250—450°.

Стекловидный фосфат натрия (соль Грэма) получают нагрева­нием и расплавлением при 620—700° мононатрийфосфата с по­следующим очень быстрым охлаждением плава 127> 128. Для получе­ния продукта в виде тонких чешуек расплав выливают между вра­щающимися охлаждаемыми вальцами. Продукт содержит ~69,6%

Р2О5. Его раствор имеет рН около 5,2. Свойства продукта (содер­жание основного вещества, устойчивость и степень полимериза­ции) зависят от температуры плавления и скорости кристаллизации плава. В периодических условиях не обеспечивается постоянство режимных параметров как при нейтрализации кислоты содой с по­лучением мононатрийфосфата, так и при полимеризации и кри­сталлизации плава.

Представляет интерес разработанная в Ленниигипрохиме 129 не­прерывная схема получения стекловидного фосфата. Нейтрали-, зацию фосфорной кислоты содой осуществляют непрерывным путем при автоматическом регулировании рН среды, температуры,, времени пребывания раствора в реакторе, сигнализации уровня в расходных емкостях. Плавление мононатрийфосфата и полимериза­ция осуществляется в отражательной печи непрерывного действия. Получаемый продукт отличается повышенной растворимостью и ак­тивностью.

Разработан (А. А. Соколовский) способ получения стекловид­ного фосфата натрия из суперфосфата через раствор мононатрий­фосфата, получаемый обменным разложением монокальцийфос­фата с сульфатом натрия. Процесс можно осуществить в шахтной печи с регулированием температуры в зонах испарения, прокали­вания и полимеризации 130.

Описана131 установка для получения стекловидного фосфата расплавлением NaH2P04 при 800° в электрической печи с двумя угольными электродами, через которые пропускается переменный ток 200 в.

Предложено132 получение стекловидного фосфата во вращаю­щейся трубчатой печи из смеси, состоящей из 0,5—1,5 моль NaH2P04, 1,5—0,5 моль КН2Р04 и 0,1—0,45 моль Na2HP04, которую нагревают до 430—480° и затем быстро охлаждают. В такой же печи возможно получение триметафосфата щелочных металлов. Мононатрийфосфат смешивают с 13—60% КН2Р04 и с ретурным триметафосфатом, и смесь нагревают до 360—420°.

Представляет интерес непосредственное получение мета- (и три - поли-) фосфата из фосфора и соды 133 в камерах для сжигания фосфора, минуя операции приготовления исходных растворов и их упаривание. При 600—700° образуются твердые продукты с отно­шением Na20 : Р205 от 1 : 1 до 1 :2, в том числе и 5 :3:

Р4>+ 502 + 0,5XNa2C03 = (0,5;TNa20) • 2Р205 + 0,5*С02

Пирофосфат натрия получают дегидратацией динатрийфосфата при 350—400°:

2Na2HP04 = Na4P207 + Н20

В присутствии небольших количеств NaH2P04 снижается темпе­ратура и увеличивается скорость конденсации динатрийфосфата 1з4.

Скорость образования пирофосфата зависит также от молярного отношения Na20 : Р205135. Она имеет минимальную величину при 170° при отношении Na20 : Р205, равном 1,5, вследствие образо­вания соли NaH2P04 • Na2HP04, устойчивой до температуры пре­вращения ее в пирофосфат. Добавка ~1% NH4N03 к весу безвод­ного NaHP04 ускоряет примерно в 2 раза реакцию образования пирофосфата при 300°136.

Пирофосфат натрия можно получать в такой же аппаратуре, как и триполифосфат137 с соответствующим изменением режима по нейтрализации кислоты, упарке раствора и температуре прока­ливания. Для перехода с производства одного продукта на дру­гой требуется ~4 ч. Термическую фосфорную кислоту (70—80%) нейтрализуют кальцинированной содой до рН = 8,8—9,0. Раствор кипятят для удаления С02, выпаривают до концентрации 48—50% Na2HP04 и смешивают с 3—4 вес. ч. оборотного продукта (до со­держания влаги в смеси 10—12%). Смесь нагревается топочными газами до 360—400° во вращающемся барабане. Спекшиеся «ча­стицы размером до 10 мм после охлаждения измельчают. Безвод­ный пирофосфат натрия содержит 52—53,5% общей Р2О5, в том числе 50,5—52% в пиро-форме и 0,9% в орто-форме.

Аналогичным методом получают пирофосфат и из экстракцион­ной фосфорной кислоты 138.

Пищевой пирофосфат натрия получают перекристаллизацией технического пирофосфата86. Водный раствор, содержащий ~22% Na4P207, полученный растворением технической соли в воде или оборотном маточном растворе, фильтруют при 70°. Из осветлен­ного раствора охлаждением до 13—15° выделяют десятиводные кристаллы пирофосфата натрия.

Кислый пирофосфат натрия Na2H2P207 получают осторожной дегидратацией мононатрийфосфата при 225—250° или обработкой при более высокой температуре, но в течение очень короткого вре­мени 139> 140:

2NaH2P04 = Na2H2P207 + Н20

Выше 250° образуется не растворимая в воде соль Маддреля, ниже 220° сильно снижается степень конверсии ортофосфата в пи­рофосфат. Готовый продукт содержит до 63,9% P2Os. Его раствор имеет рН около 4,2.

Тринатрийпирофосфат получают123-141 взаимодействием тетра - натрийфосфата с соляной кислотой:

Na4P207 + НС1 = Na3HP207 + NaCl

. Исходный технический пирофосфат натрия растворяют при 20—25° в воде и фильтруют нерастворимые примеси. Из осветлен­ного раствора, содержащего 20—22% Na4P207, охлаждением до 10° выделяют Na4P207- ЮН20.

После отделения кристаллов на центрифуге их обрабатывают соляной кислотой концентрацией 35% НС1 при 35° в реакторе, снабженном мешалкой и рубашкой, в которую, по мере необходи­мости, подают пар или воду. В полученном растворе концентрация солей должна быть не более 35%. При охлаждении рассолом до 0—1% из него выделяют кристаллы Na3HP207 • 9Н20. Их отделяют центрифугированием от маточного раствора (хлористого натрия). В полученном продукте содержится: 31—33% Р2О5, 0,005—0,01% не растворимых в воде веществ, 0,5—0,6% хлоридов (в расчете на хлор), менее 0,15% S03, менее 0,01% Fe.

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

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 …

Схемы с двухступенчатой аммонизацией

На рис. 404 представлена схема производства диаммонитро - фоски (типа TVA). Фосфорная кислота концентрацией 40—42,5% Р2О5 из сборника 1 насосом 2 подается в напорный бак 3, из кото­рого она непрерывно …

СУЛЬФАТ АММОНИЯ

Физико-химические свойства Сульфат аммония (NH4)2S04 — бесцветные кристаллы ромбиче­ской формы с плотностью 1,769 г/см3. Технический сульфат аммо­ния имеет серовато-желтоватый оттенок. При нагревании сульфат аммония разлагается с потерей аммиака, превращаясь в …

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@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.