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

Разложение фосфата фосфорной кислотой (II стадия реакции)

После разложения основной массы фосфата серной кислотой оставшаяся непрореагировавшая его часть взаимодействует с На­копившейся в системе фосфорной кислотой (II стадия). Первая стадия — разложение фосфата серной кислотой, как указано было выше, протекает быстро вследствие большой активности раствора (высокой концентрации ионов водорода), а также расходования наиболее мелких частиц фосфата. Во второй стадии апатит разла­гается водным раствором фосфорной кислоть^ в котором все боль­ше накапливается монокальцийфосфата. По мере увеличения сте­
пени нейтрализации фосфорной кислоты активность раствора уменьшается и скорость процесса замедляется И6-ш. Когда жид­кая фаза становится насыщенной фосфатами кальция (моно - и дикальцийфосфатом), что совпадает с окончанием созревания суперфосфатной массы в камере, скорость разложения еще боль­ше уменьшается. Это обусловлено, помимо уменьшения активно­сти жидкой фазы, образованием на зернах непрореагировавшего фосфата плохо проницаемых корок, но уже не сульфата, а фосфа­тов кальция, кристаллизующихся из пересыщенных растворов си­стемы СаО—Р2О5—Н2О118*. Образовавшаяся в I стадии корка сульфата кальция на зернах фосфата уже в самом начале II ста­дии создает дополнительное сопротивление диффузии фосфорной кислоты к реагирующей твердой поверхности. Помимо этого после завершения I стадии непрореагировавший фосфат состоит из от­носительно крупных частиц, что приводит к уменьшению поверхно­сти контакта фаз. Тем не менее, в камере II стадия процесса про­текает еще с достаточной скоростью вследствие высокой темпера­туры и разложения фосфата мало нейтрализованными растворами фосфорной кислоты. Но в дальнейшем при дозревании суперфос­фата на складе процесс идет очень медленно.

Режим разложения апатита фосфорной кислотой при созрева­нии суперфосфата вплоть до окончания камерного процесса, опре­деляется первоначальными условиями производства, т. е. концент­рацией и нормой серной кислоты, температурой процесса и режи­мом смешения реагентов. Протекание процесса непосредственно в камере обычно не регулируется. В табл. 61 приведен типичный со­став камерного суперфосфата в зависимости от метода производ­ства 68.

Из апатитового концентрата

19,9

16,7

11,9

14,5

70,6

83,9

20,3

17,15

12,2

13,2

71,8

84,5

20,7

17,8

12,2

12,7

69,8

86,0

Фосфорита Каратау (Чулактау) | 15,1 I 12,7 I 8,0 [ 12,0 I 64,0 I

84,0

ТАБЛИЦА 61

Состав камерного суперфосфата

Метод производства

Содержание, "/о

Норма H2SO4, вес. ч. H2S04 на 100 вес. ч. апатита

Степень разложе­

Выход, ч. на I ч. апатита

Р2°5общ

Р2°5усв

Р2О5СВ06

Н20

Ния К, X

Периодический. . Полунепрерывный Непрерывный. . .

1,98 1,94 1,90

Из

Периодический

^ ^Подробно о скорости разложения фосфатов фосфорной кислотой см.

Дальнейшее разложение фосфата протекает на складе, где имеется возможность в известной степени ускорять процесс. Это основано на изменении фазового состава фосфатного комплекса суперфосфата 43.

Фосфатный комплекс суперфосфата и его фазовый состав

Фосфатным комплексом называют систему, состоящую из твер­дых и растворенных фосфатов кальция, свободной фосфорной кис­лоты и воды, т. е. всех главных компонентов системы, за вычетом

Разложение фосфата фосфорной кислотой (II стадия реакции)

Рис. 218. Система СаО—Р205—Н20.

2,5 5

СаО, бес. %

Непрореагировавшего апатита, CaS04 и HF. Поэтому состав фосфатного комплекса определяется с помощью диаграммы равновесия в системе СаО—Р205—Н20 119"12s (рис. 218). Воз­можность применения этой диаграм­мы для определения фазового состава фосфатного комплекса суперфосфата, полученного из апатитового концен­трата, обусловлена тем, что образовав­шийся сульфат кальция (и стронция) находится в твердой фазе и уже не принимает участия в химических реак­циях. Фтористые соединения частично улетучиваются, а частично образуют малорастворимые соединения — крем - нефториды, фторкомплексы алюминия и пр. Примесей других минералов в апатитовом концентрате всего 3%. Поэтому без большой погрешности II стадию процесса получения суперфос­фата можно рассматривать как рас­творение в фосфорной кислоте гидро - ксилапатита Са5(Р04)3(0Н). При этом происходит постепенная нейтрализа­ция фосфорной кислоты. Степень ней­трализации первого иона водорода фосфорной кислоты определяется от­ношением количества Р205, связанной с СаО в виде монокальцийфосфата, к общему содержанию Р205 в жидкой фазе. По окончании I стадии процесса степень нейтрализации равна нулю —жидкая фаза представлена свободной Н5Р04. Во II стадии фосфорная кислота реагирует с остальной частью фосфата, образуя раствор фосфорной кислоты и монокальцийфосфата, находящийся в равновесии с твердой фа­
зой: моно - или дикальцийфосфатом. С увеличением степени раз­ложения фосфата степень нейтрализации возрастает, с увеличением нормы серной кислоты она уменьшается.

В нижней части рис. 219 приведены изотермы системы СаО—Р205—Н20 для 25, 40 и 100°. Пучок лучей, исходящих из точки начала координат диаграммы, представляет шкалу степени нейтрализации. Луч 100%-ной нейтрализации заканчивается в точке iV, отражающей состав монокальцийфосфата Са(Н2Р04)2- •Н20 (Р205—56,34% и СаО — 22,22%).

В верхней части рисунка дана зависимость степени нейтрали­зации от степени разложения апатитового концентрата при двух нормах серной кислоты (п), а слева второй вспомогательный гра­фик зависимости между концентрацией Р205 в жидкой фазе к началу I стадии процесса и конечной влажностью готового супер­фосфата (при норме H2S04 72 вес. ч). На рис. 219 нанесены лучи растворения гидроксилапатита в фосфорной кислоте различной кон­центрации. Эти лучи направлены в точку состава Са5(Р04)3(0Н) (Р2О5 — 42,39% и СаО — 55,82%), находящуюся за пределами ди­аграммы. Точки составов фосфатного комплекса лежат на пересе­чении лучей растворения и степени нейтрализации. Например, при норме серной кислоты 72 вес. ч., коэффициенте разложения апатита 92% и влажности суперфосфата 12%, состав фосфатного комп­лекса изобразится точкой A (P20s — 46,2% и СаО—8,5%). Эта точка находится в поле кристаллизации Са (Н2Р04) 2 • Н20 при 25—100°; следовательно, фосфатный комплекс суперфосфата в при­веденном примере состоит из жидкой фазы (раствор фосфорной кислоты и монокальцийфосфата) и монокальцийфосфата в твердой фазе. С помощью луча кристаллизации, проведенного из точки N Через точку А, подсчитывают, по правилу рычага, соотношение ме­жду количествами жидкой и твердой фаз в комплексе при различ­ных температурах. Точки пересечения луча кристаллизации с изо­термами (например, точка Р для 25°) определяют состав жидкой фазы при соответствующей температуре.

При норме серной кислоты 72 вес. ч. степень разложения апа­тита в камерном суперфосфате составляет в среднем 87% (точка С На рис. 219) и степень нейтрализации жидкой фазы равна 30%. При влажности суперфосфата 16, 14, 12 или 9% луч степени ней­трализации жидкой фазы суперфосфата пересечет соответствую­щие лучи растворения в точках Db D2, D3 или D4. Из положения этих точек можно заключить, что при влажности суперфосфата 16% фосфатный комплекс при 100° и выше совсем не содержит твердого монокальцийфосфата (точка Dx лежит в поле ненасыщен­ных растворов), а при влажности 14% содержит его очень мало (точка D2 лежит близко к 100°-ной изотерме). Чем меньше влаж­ность суперфосфата, тем больше образуется кристаллического моно­кальцийфосфата в фосфатном комплексе камерного суперфосфата

Разложение фосфата фосфорной кислотой (II стадия реакции)

Is 96

Рис. 219. Номограмма для определения фазового состава фосфатного комплекса суперфосфата (из апатитового концентрата).

10 12 14 IS 18 20 22 24 26

СаО, %

(см. положение точек D3 и D4 по отношению к 100°-ной изо­терме). Охлажденный до 40—25° камерный суперфосфат содержит. в фосфатном комплексе твердый монокальцийфосфат при влаж­ности продукта 16% и меньшей. Содержание влаги в свежеприго­товленном суперфосфате из апатитового концентрата при приме­нении 61—62%-ной серной кислоты (норма 70 вес. ч.) составляет в среднем 16%, а при 68,5%-ной кислоте 12%.

В табл. 62 приведены результаты расчетов43 по диаграмме рис. 219 (при норме серной кислоты 68 вес. ч. и влажности про­дукта 14%).

ТАБЛИЦА 62

Количество жидкой и твердой фаз в фосфатном комплексе и в суперфосфате

Коэффи­циент раз­ложения, %

Фосфатный комплекс

Суперфосфат

Состав твердой фазы фосфатного комплекса

Твердая фаза, 70

Жидкая фаза, %

Твердая фаза, %

Жидкая фаза, °/о

Температура

25°

85

20,5

79,5

65,1

34,9

Монокальцийфосфат

90

32,7

67,3

68,7

31,3

»

95

43,2

56,8

72,1

27,9

»

100

54,2

45,8

76,3

23,7

»

Температура

50°

85

17,0

83,0

63,6

36,4

Монокальцийфосфат

90

29,5

70,5

67,2

32,8

»

95

41,0

59,0

71,0

29,0

»

100

50,7

49,3

74,5

25,5

Мои о - + дикальцийфосфат

Температура 100°

85

8,3

91,7

59,2

40,8

Монокальцийфосфат

90

19,6

80,4

62,7

37уЗ

Моио - + дикальцийфосфат

95

31,4

68,6

66,4

33,6

То же

100

25,4

74,6

61,5

38,5

» »

С увеличением степени разложения фосфата и с уменьшением температуры количество твердой фазы в суперфосфате в большин­стве случаев возрастает. Повышение нормы серной кислоты умень­шает количество твердой фазы. Особенно резко возрастает содер­жание твердой фазы в продукте с уменьшением влажности супер­фосфата или с ростом концентрации исходной серной кислоты.

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.