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

Получение метафосфата кальция

Метафосфат кальция может быть получен обезвоживанием однозамещенных ортофосфатов при 275—300°:

Са(Н2Р04)2 • Н20 = Са(Р03)2 + ЗН20

На этом основаны разные способы получения метафосфата обработкой природного фосфата серной или фосфорной кислотами или их смесью221 и прокаливанием пульпы при 350—400°. Вместо серной кислоты можно также применить газообразный серный ангидрид в присутствии 2% влаги и осуществить процесс непосред­ственно при высокой температуре 222. При обработке полигалита экстракционной фосфорной кислотой с последующим выпарива нием и прокаливанием пульпы образуется смесь метафосфатов калия, кальция и магния 223.

Другой способ заключается во взаимодействии фосфорного ан­гидрида с трех - или двухзамещенными ортофосфатами при 1000— 1200°:

Са3(Р04)2 + 2Р205 = ЗСа(Р03)2

Этот способ, предложенный Э. В. Брицке 224, получил промыш­ленное применение в США 225-229. Процесс осуществляется в шахт­ной печи, загружаемой кусковым или агломерированным фосфо­ритом. Через слой фосфорита проходят горячие газы, полученные при сжигании фосфора в камере сгорания, расположенной у осно­вания печи. Образующийся метафосфат кальция в расплавленном состоянии стекает вниз и периодически выводится из печи. После быстрого охлаждения расплава водой он дробится и измельчается. Примеси, находящиеся в природном фосфате, время от времени выводят из печи в виде жидкого шлака. Отходящие газы про­пускают через скрубберы для поглощения соединений фтора.

Аналогично метафосфат кальция образуется при взаимодейст­вии паров метафосфорной кислоты с известью или с три - или дикальцийфосфатами.

Получение метафосфата кальция осложняется тем, что обыч­ные огнеупорные материалы для футеровки печи оказались недо­статочно устойчивыми. Сложной задачей является также подбор материала для изготовления колосниковой решетки, на которой удерживается фосфатная шихта в печи. Наружное охлаждение кожуха печи, а также устройство колосников из охлаждаемых водой труб, защищенных рубашками из графита, удлиняет срок службы печи.

Метафосфат кальция в США используют для приготовле­ния высококонцентрированных смешанных фосфорных удобре­ний 43, 230, 231

Непосредственное применение метафосфата кальция в качестве удобрения ограничено его низкой растворимостью в воде, а в про­изводстве смешанных удобрений — из-за невозможности аммони­зации и необходимости тонкого измельчения. Поэтому метафосфат предварительно подвергают гидратации, при которой большая часть Р2О5 переходит в водорастворимую форму, хорошо погло­щающую аммиак. Гидратацию ведут в горячей воде (104—110°), к которой добавляют небольшое количество кислоты 232. Пульпу после гидратации направляют на аммонизацию. Возможно также сочетание гидратации и аммонизации в одной операции 233, заклю­чающейся в обработке метафосфата (с размерами частиц менее 0,15 мм) 18—20%-ной аммиачной водой под давлением ~7 ат При 60—80°. Гидратацию метафосфата можно также осуществить в щелочной среде 234, содержащей ~1 вес. ч. КОН, NaOH, Ыа2СОз и др. на 10 вес. ч. метафосфата. Указывают, что добавка Si02 (в отличие от добавки глинозема) увеличивает растворимость ме­тафосфата кальция 235.

Предложено231 получать обогащенный суперфосфат взаимодей­ствием метафосфата кальция, измельченного природного фосфата, серной кислоты и воды. При смешении этих компонентов происхо­дит гидратация метафосфата кальция до монокальцийортофос - фата, который затем реагирует с серной кислотой, образуя фосфор­ную кислоту. Дальнейший процесс разложения фосфата выделив­шейся фосфорной кислотой осуществляется в стадии дозревания. Получается удобрение с содержанием до 30% Р205 усвояемой.