ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Регулирование отношения Са из "Основы технологии комплексных удобрений" Фосфорная кислота, получаемая наиболее распространенным дигидратным способом, в зависимости от вида исходного сырья содержит 20—32% Р2О5, в то время как для получения комплексных удобрений во многих случаях требуется кислота, содержащая 37—52%, а в ряде случаев (производство полифосфатов аммония, жидких комплексных удобрений) и 65—72% Р2О5. В полугидратном процессе получают более концентрированную кислоту, однако и в этом случае нередко требуется ее концентрирование. [c.68] При кипении чистых растворов фосфорной кислоты паровая фаза, вплоть до концентрации 98% Н3РО4 содержит практически только воду [85]. Теоретически это дает возможность упаривать фосфорную кислоту до высоких концентраций. Однако примеси, присутствующие в кислоте, значительно осложняют этот процесс, увеличивая вязкость упаренной кислоты, усиливая ее коррозионную активность, а также вызывая интенсивную инкрустацию теплообменных поверхностей. В связи с этим фосфорная кислота повышенной концентрации (50% Р2О5 и выше) может быть получена только из фосфатного сырья с относительно низким содержанием примесей, т. е. из апатитового концентрата или обогащенных высокосортных фосфоритов. [c.68] Хранение и концентрирование фосфорной кислоты сопровождается появлением в ней твердой фазы, что обусловлено выделением примесей из пересыщенных растворов, а также снижением их растворимости с ростом концентрации Р2О5. [c.68] натрия и калия. При хранении упаренной кислоты в течение месяца содержание твердой фазы увеличивается до 4—8%, в основном за счет выделения из пересыщенных растворов фосфатов железа, доля которых в осадке значительно возрастает. Состав твердой фазы, образующейся в кислоте, приведен в табл. И,4 [52]. [c.69] Процесс упаривания осложняется значительным коррозионным воздействием горячего раствора фосфорной кислоты на оборудование, особенно усиливающимся в присутствии свободной Н2504 и соединений фтора. В связи с этим процесс концентрирования фосфорной кислоты до 52—54% РгОб проводят под вакуумом (остаточное давление 20—30 кПа). Это снижает температуру кипения кислоты до 70—90 °С (рис. П-10), что весьма благоприятно с точки зрения уменьшения коррозии. [c.69] Передача тепла от теплоносителя (насыщенного водяного пара) в этом случае осуществляется теплопередачей через греющую поверхность. Для уменьшения ее инкрустации присутствующими в кислоте примесями применяют различные технологические приемы. Одним из них является упаривание кислоты при интенсивной принудительной циркуляции, обеспечивающей движение кислоты в трубках греющей камеры вакуум-выпар-ного аппарата со скоростью не ниже 2,5—3,0 м/с [88]. [c.69] Однако следует отметить, что эти приемы не полностью предотвращают инкрустацию греющих поверхностей, и вакуум-выпарные аппараты необходимо подвергать периодической (1 раз в 5—7 дней) чистке и промывке. [c.70] На рис. П-12 приведена схема вакуум-выпарной установки, работающей по схеме с предварительным смешением кислот и частичным выделением примесей. Применение многокорпусных выпарных установок для концентрирования фосфорной кислоты не нашло широкого применения из-за сложности использования вторичного пара со значительным содержанием фтористых соединений, который обладает повышенной коррозионной активностью. Кроме того, конденсация вторичного пара сопровождается выделенпем значительных количеств аморфного кремнегеля, что вызывает быструю забивйу теплообменной аппаратуры и осложняет эксплуатацию оборудования. [c.71] При концентрировании фосфорной кислоты удаляется около 80% содержащихся в ней фтористых соединений. Более глубокого обесфторивания можно достичь, проводя упарку кислоты в присутствии кремнийсодержащих материалов (диатомита, кизельгура и др.) [89]. При этом увеличивается давление 51р4 над раствором кислоты и достигается более полное удаление соединений фтора. Обесфторивание фосфорной кислоты может быть осуществлено также продувкой последней перегретым водяным паром [90] или обработкой солями щелочных металлов [91]. В последнем случае образуются малорастворимые кремнефториды натрия или калия, которые затем удаляют из кислоты отстаиванием или центрифугированием. [c.71] Продукт, получаемый при азотнокислотном разложении фосфатного сырья, представляет собой суспензию, состоящую из собственно азотно-фосфорнокислотного раствора и нерастворимого остатка. Выход и состав раствора, а также содержание нерастворимого остатка зависят, главным образом, от концентрации и нормы азотной кислоты, используемой для разложения, и вида фосфатного сырья. Примерный состав вытяжки, образующейся при разложении кольского апатитового концентрата и фосфоритов Каратау, приведен в табл. П,5 [74]. [c.72] Нерастворимый остаток, количество которого возрастает при переработке низкокачественных фосфатов, может быть отделен от раствора центрифугированием или отстаиванием. Это улучшает условия проведения последующих стадий процесса, связанных с удалением избыточного количества кальция из раствора кристаллизации Са(К0з)2-4Н20, и предотвращает уменьшение концентрацией питательных веществ в получаемом удобрении. [c.72] В случае азотнокислотной переработки апатитового концентрата в нерастворимый остаток переходит от 60 до 80% содержащегося в апатите стронция. В этом случае нерастворимый остаток, содержащий нитрат стронция, представляет ценное сырье — стронциевый концентрат. [c.72] Присутствие нитрата кальция в составе удобрений крайне нежелательно, поскольку вызывает резкое ухудшение его физико-механических свойств — увеличение гигроскопичности и усиление слеживаемости. [c.73] В связи с этим для получения более качественных удобрений избыток кальция из азотно-фосфорнокислотного раствора должен быть удален или связан в устойчивые соединения, не влияющие на свойства удобрений. [c.73] При переработке фосфоритов, содержащих кальций не только в фосфатных минералах, но и в минералах-примесях (например, в доломите СаСОз- Mg Os), количество СаО, подлежащее обязательному удалению, возрастает. Так, при переработке фосфоритов Каратау минимальное количество СаО, которое необходимо вывести из раствора, чтобы после аммонизации в удобрениях отсутствовал нитрат кальция, составляет 51%. [c.73] Однако следует учитывать, что прп образовании только дикальцийфосфата водорастворимые формы фосфора в удобрении отсутствуют. Для получения части фосфора в водорастворимой форме из раствора необходимо удалить дополнительное количество нитрата кальция. При этом после аммонизации раствора часть фосфора будет па.ходиться в водорастворимой форме — в виде моноаммонийфосфата, а часть в цитратнорастворимой — в виде дикальцийфосфата. При полном удалении Са(ЫОз)г нз раствора весь фосфор в полученном удобрении будет входить в состав водорастворимого моноаммонийфосфата. [c.73] Существует ряд способов повышения в растворе мольного отношения Н3РО4 Са(КОз)2- Одним из них является вымораживание нитрата кальция. В основе этого способа лежит уменьшение растворимости нитрата кальция при охлаждении азотно-фосфорнокислотного раствора. Выпадающую в осадок соль отделяют центрифугированием или фильтрованием, а остающийся раствор направляют на последующую переработку. [c.74] Фигуративная то ка А состава азотнокислотной вытяжки (см. пример на стр. 57) при нанесении на горизонтальную проекцию диаграммы располагается в поле кристаллизации Са(Ы0з)2-4И20 у изогидры с тг 17,5. На вертикальной проекции ей соответствует точка А. Поскольку количество воды (моль на моль безводной массы) в азотнокислотной вытяжке значительно меньше и составляет т=11,6, получаемый при 50—60 °С азотно-фосфорно-кислотный раствор при охлаждении до 5 °С окажется пересыщенным и из него будет выделяться в твердую фазу тетрагидрат нитрата кальция. По мере кристаллизации твердой фазы точка состава безводной массы будет перемешаться по лучу МЕ, пока не достигнет точки а, характеризующей конечный состав раствора. Положение точки а определяется с помощью вертикальной проекции диаграммы, для чего из фигуративной точки S состава Са(НОз)2- 4Н2О через точку А проводится луч кристаллизации дО пересечения с линией ml, построенной по изогидрам. Полученную при этом точку а проектируют на горизонтальную проекцию диаграммы до пересечения с лучом МЕ. [c.75] Вернуться к основной статье