ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические основы получения суперфосфата из "Технология минеральных удобрений и солей" В зависимости от соотношения меладу реагирующими компонентами при разложении трикальцийфосфата серной кислотой получается или фосфорная кислота, или кислые фосфаты кальция. Последние образуются тогда, когда серной кислоты нехватает для связывания всего кальция в сульфат. [c.127] В производственных условиях эта реакция заканчивается в течение 20—40 мин. в период созревания (твердения) суперфосфатной массы при этом мало растворимый в фосфорной кислоте сульфат кальция выпадает в осадок в форме полугидрата. Однако при температуре выше 100°, которая имеет место в камерах для созревания суперфосфата, основная масса сульфата кальция в течение нескольких минут превращается из полугидрата в ангидрит, в форме которого главным образом и находится в готовом суперфосфате. [c.128] Образующийся монокальцийфосфат находится сначала в растворе, при пересыщении которого начинает кристаллизоваться. Из диаграммы равновесия в системе СаО—PjOj—Н2О (см. рис. 50) видно, что при температуре 100° и концентрации Р2О5 в растворе, равной 42%, что соответствует условиям в начале второй стадии процесса, из раствора кристаллизуется одноводный монокальцийфосфат Са(Н Р04)2 Н 0. [c.128] Первая стадия разложения фосфата протекает быстро — вначале расходуются наиболее мелкие частицы фосфата и кислотность раствора (концентрация И ) велика. С накоплением в растворе монокальцийфосфата реакционная способность жидкой фазы понижается и реакция постепенно замедляется. Для полного разложения фосфата требуется длительное время, вследствие чего разложение заканчивается при дальнейшем вылеживапии продукта па складе в течение 6—25 суток (в зависимости от сорта сырья). Применение серной кислоты повышенной концентрации ускоряет доразложе-ние фосфата, так как повышает концентрацию фосфорной кислоты в жидкой фазе. [c.128] Ускорению доразложения способствует охлаждение суперфосфатной массы на складе путем ее перелопачивания и распыления. Происходящее при этом испарение влаги также способствует дораз-ложению. В результате понижения температуры и повышения концентрации фосфорной кислоты растворимость монокальцийфосфата уменьшается, что вызывает его кристаллизацию. Так как ири этом концентрация свободной фосфорной кислоты в жидкой фазе увеличивается еще больше, то, несмотря на понижение температуры, реакция разложения фосфата ускоряется. Оптимальной температурой дозревания суперфосфата является 35—40°. Практически температура суперфосфата на складе колеблется, в зависимости от продолжительности и условий хранения, от 20 до 50°, а внутри больших куч доходит иногда до 70°. [c.128] Присутствие карбонатов кальция и магния увеличивает расход серной кислоты на разложение и уменьшает процентное содержание Р2О5 в продукте. Однако оно благоприятно отражается на протекании реакции разложения, так как интенсивная экзотермическая реакция между карбонатом и серной кислотой повышает температуру массы, а выделение углекислого газа, как и водяного пара, способствует перемешиванию реагентов и придает рыхлую, пористую структуру суперфосфатной массе, затвердевающей в камере созревания. Поэтому присутствие небольших количеств карбонатов в фосфатном сырье является полезным. [c.129] Сульфат железа растворим лучше фосфатов железа. Поэтому в твердую фазу, по мере уменьшения концентрации фосфорной кислоты, выпадают только фосфаты железа главным образом в форме РеРО 2Н2О. [c.129] Аналогичным путем из А12О3 образуются фосфаты алюминия, которые лучше растворимы, чем фосфаты железа, и выпадают в твердую фазу при меньшей кислотности суперфосфата. [c.129] Выделяющийся при разложении фосфата фтористый водород, реагируя с содержащимся в сырье кремнеземом, образует газообразный 51 р4 и кремнефтористоводородную кислоту. Последняя частично уходит с газами, а частично остается в суперфосфате как в свободном виде, так и связываясь с основаниями в кремнефтористые соли. Из общего количества фтора, содержащегося в фосфатном сырье, в суперфосфате остается как в разложенном, так и в неразложенном виде около 55—60%. Остальной удаляется с газами. [c.130] Вследствие экзотермичности реакций, протекающих при разложении фосфата и созревании суперфосфата, температура реакционной массы повышается до 100—115°. [c.130] При производстве суперфосфата из апатитового концентрата в периодически действующей аппаратуре применяется кислота с концентрацией 62—64% НаЗО , а при переработке фосфоритов — 65— 67% Н2504. Содержание влаги в свежеприготовленном суперфосфате из апатитового концентрата при применении 61 %-ной серной кислоты (70 кг Н2804 на 100 кг концентрата) составляет в среднем 16%, а при 68,5%-НОЙ кислоте —12 %. В зимнее время, когда условия испарения воды из суперфосфата ухудшаются, применяется более концентрированная серная кислота, чем летом. [c.131] Температура поступающей на разложение фосфата серной кислоты устанавливается в зависимости от ее концентрации. Оптимальной температурой является для 61 %-ной кислоты 65—75°, для 64—68%-НОЙ 50—60°. Летом температуру кислоты устанавливают примерно на 5° ниже, чем зимой. При повышепии температуры кислоты с 52 до 70° содержание влаги в суперфосфате снижается на 0,8%. [c.131] Применение серной кислоты повышенной концентрации допустимо при непрерывном осуществлении процесса при введении фосфатной муки и серной кислоты в уже частично прореагировавшую реакционную смесь — пульпу. В этом случае в жидкой фазе содержится достаточное количество фосфорной кислоты, а так как растворимость сульфата кальция в фосфорной кислоте больше, чем в серной, то кристаллизация его идет медленнее и осадок получается достаточно рыхлым. Поэтому при выработке суперфосфата из апатитового концентрата непрерывным способом применяют серную кислоту концентрацией 68% Н2504. В результате суперфосфат, получаемый непрерывным способом, имеет лучшие качества, чем периодическим—он менее влажен и содержит больше Р2О5. [c.131] Давление водяного пара над насыщенным раствором монокальцийфосфата при 20° равно 16,5 мм рт. ст. Такой раствор будет притягивать влагу из воздуха, если воздух будет иметь 100% относительной влажности (давление насыщенного водяного пара при 20° равно 17,5 мм рт. ст.). Если же воздух не насыщен водяными парами, например если его относительная влажность равна 75%,, то насыщенный раствор монокальцийфосфата будет высыхать. [c.132] Для нейтрализации свободной кислотности суперфосфат перед погрузкой в вагоны смешивают с легкоразлагаемыми добавками, например костяной мукой. В качестве нейтрализующей добавки к суперфосфату из апатитового концентрата применяют также фос ритную муку из наиболее легко разлагаемых фосфоритов, например эстонских. С целью нейтрализации суперфосфат можно подвергать аммонизации, т. е. обработке газообразным аммиаком. [c.132] Поэтому количество вводимого аммиака не превышает 2—3% от веса суперфосфата. Так как ввиду экзотермичности реакций температура суперфосфата при аммонизации поднимается до 60—90°, то происходит частичное испарение из него влаги. [c.133] Вернуться к основной статье