Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ДВОЙНОГО СУПЕРФОСФАТА
Химизм процесса
Фторапатит взаимодействует с фосфорной кислотой по реакции:
Ca5(P04)3F + 7Н3Р04 + 5Н20 = 5Са(Н2Р04)2 • Н20 + HF (1 >
Фтористый водород вступает в реакцию с кремневой кислотой, выделяющейся в результате разложения кислоторастворимых силикатов, при этом образуются кремнефтористоводородная кислота и четырехфтористый кремний. Кремнефтористоводородная кислота превращается в малорастворимые кремнефториды кальция, натрия и калия. Четырехфтористый кремний частично выделяется в газообразном состоянии. Степень его выделения растет с увеличением температуры и концентрации Р2О5 в жидкой фазе.
Карбонаты также разлагаются фосфорной кислотой:
СаСОз + 2Н3Р04 = Са(Н2Р04)2 • Н20 + С02 (2)
Присутствующая в фосфорной кислоте примесь серной кислоты превращается в сульфат кальция (а также в сульфат стронция при переработке хибинского апатита).
Вследствие разложения минералов-примесей, содержащих окислы железа и алюминия, образуются средние фосфаты полуторных окислов:
(Al, Fe)203+ 2Н3РО4 + Н20 = 2(А1, Fe)P04-2H20 (3>
Подсчет нормы термической фосфорной кислоты на единицу фосфата производится по уравнениям (1), (2) и (3).
При разложении апатитового концентрата расчет может быть упрощен 11. Количество фосфорной кислоты определяют только по уравнению (1), согласно которому на 1 вес. ч. Р2О5 в апатите требуется 2,33 вес. ч. Р2О5 в кислоте. Поэтому норму фосфорной кислоты п на 100 вес. ч. апатита подсчитывают по формуле
^/•2,33[Р205 ап] шо
[Р2О5 своб]
Где F — принимаемая доля от стехиометрической нормы; [Р205ап] — содержание Р205 в апатитовом концентрате, %; [РгОбсвоб] —
■содержание в фосфорной кислоте свободной Р2О5 (в %), определяемой титрованием.
Фосфорная кислота, полученная сернокислотной экстракцией, частично нейтрализована примесями катионов, содержит также свободную серную и кремнефтористоводородную кислоты. В этом случае норму фосфорной кислоты подсчитывают по концентрации ионов водорода 6-28. Она определяется титрованием щелочью с индикаторами метиловым желтым или бромкрезоловым зеленым, точки перехода которых соответствуют нейтрализации первого иона водорода фосфорной кислоты и обоих ионов водорода серной и кремнефтористоводородной кислот.
Сгехиометрическую норму фосфорной кислоты п на 100 вес. ч. фосфорита подсчитывают по формуле
1 56 ^ 145 142 / „--------------
Где а, Ь, с — содержание в фосфате СаО, (Al, Fe)203 и Р2О5, %; d — концентрация ионов водорода, %; 56 — молекулярный вес СаО; 145 — молекулярный вес (А1, Ре)г03 из расчета среднего содержа - яия 75% Fe203 и 25% А1203; 142 — молекулярный вес Р2О5.