ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические основы процесса из "Технология минеральных удобрений" Процесс разложения карбоната кальция, доломита, а также силикатов магния смесью кислот не отличается от описанного выше при получепии суперфосфата в раствор переходят сульфат магния и мономагнийфосфат, в осадок выпадает Са304. [c.149] В процессе сернокислотной экстракции фосфатов при 65—75°С в раствор переходит до 80—88% фтора, 1 —13% фтора улетучивается и 5—11% остается в фосфогипсе. Значительно больше — до 80% фтора выделяется в газовую фазу в процессе получения концентрированной фосфорной кислоты (45% Р2О5) при температуре 100—105 °С. [c.150] Фосфаты алюминия значительно лучше растворимы в фосфорной кислоте, чем фосфаты железа, количество же окиси алюминия в фосфатном сырье, как правило, меньше содержания окислов железа. Поэтому в условиях производства фосфорной кислоты фосфаты алюминия обычно не осаждаются. [c.150] Скорость разложения фосфатов. Гетерогенная реакция разложения апатита смесью серной и фосфорной кислот сводится к взаимодействию водородных ионов с ионами Р0 и образованию малодиссоциированной ортофосфорной кислоты Н3РО4. Сульфат-ионы связывают ионы кальция, преобладающее количество которых выделяется из раствора в виде малорастворимого сульфата. В этих условиях фосфорная кислота не нейтрализуется фосфатами кальция, исключается также возможность образования пленок фосфата кальция, тормозящих реакцию растворения фосфатов. [c.151] Исходная серная кислота в ходе процесса разложения фосфата разбавляется раствором фосфорной кислоты, поэтому при правильном ведении процесса непроницаемые пленки сульфата кальция тоже не осаждаются на зернах фосфата. В этих условиях характер изменения скорости растворения апатита в фосфорной кислоте при различных ее концентрациях и температурах соответствует кривым, приведенным на рис. 53. [c.151] Скорость растворения фосфата в кислотах зависит от концентрации водородных ионов. С увеличением концентрации фосфорной кислоты до 30—35% Р2О5 степень ее диссоциации уменьшается, но количество водородных ионов в единице объема раствора возрастает. Поэтому до указанных пределов концентрации фосфорной кислоты скорость растворения апатита увеличивается. При дальнейшем же увеличении концентрации Н3РО4 значительное снижение степени ее диссоциации приводит к уменьшению количества ионов водорода в единице объема и, следовательно, к уменьшению скорости растворения апатита. В области высоких концентраций вязкость растворов фосфорной кислоты возрастает, что замедляет диффузию ионов и дополнительно снижает скорость растворения апатита. Таким образом, концентрация водородных ионов и вязкость раствора являются основными факторами, определяющими скорость растворения апатита в фосфорной кислоте. [c.151] Скорость кислотного разложения апатита прямо пропорциональна внешней поверхности зерен минерала, вследствие чего фосфатное сырье необходимо измельчать. В производстве фосфорной кислоты применяют фосфоритную муку стандартного помола, характеризующуюся остатком до 14% на сите с отверстиями размером 0,15 мм. Большое влияние на скорость разложения имеет величина общей удельной поверхности зерен фосфата (сумма внешней поверхности, зависящей от степени измельчения фосфата, и внутренней поверхности, которая определяется микроструктурой зерен), характеристика которой приведена в табл. 30. [c.152] Зерна крупнокристаллического хибинского апатита имеют наименьшую внутреннюю удельную поверхность, поэтому при одинаковых с фосфоритами внешними размерами частиц апатит разлагается значительно медленнее, чем осадочные фосфориты. [c.152] Для вятского и егорьевского фосфоритов характерна высокоразвитая внутренняя поверхность зерен, и потому они разлагаются кислотами со сравнительно высокой скоростью. [c.152] Североафриканские фосфориты (тунисские, марокканские, алжирские) отличаются особенно большой общей удельной поверхностью, достигающей 20—22 лiVг, в связи с чем они реагируют с кислотами с наибольшей скоростью. [c.152] СИВНОМ перемешивании частицы фосфата, попадая в малоподвижную) пену, образуют комочки, которые в результате взаимодействия с серной кислотой покрываются пленкой кристаллического сульфата кальция. Это нарушает нормальный процесс разложения фосфата. Перемешивание должно обеспечить интенсивное движение верхнего слоя пены и ее засасывание в воронку, образующуюся в пульпе при вращении лопастных мешалок с окружной скоростью 4—6 м/сек. Для разрушения пены применяются также поверхностно-активные вещества (нефть и др.). [c.153] Для создания турбулентного движения жидкости при перемешивании важное значение имеет соотношение жидкой и твердой фаз в пульпе (Ж Т). Практически установлено оптимальное Ж Т = 2,5—3,5, которое поддерживается благодаря циркуляции оборотной фосфорной кислоты. [c.153] Кристаллизация сульфата кальция. Показанные на рис. 54 кривые ограничивают области существования различных кристаллогидратов сульфата кальция в условиях, близких к производству экстракционной фосфорной кислоты сернокислотным способом. [c.153] Другое важное условие —поддержание в жидкой фазе некоторой избыточной концентрации ионов 501 а реакторе, где осаждается сульфат кальция. Присутствие сульфат-ионов тоже способствует меньшему пересыщению раствора и, следовательно, образованию более крупных кристаллов. Для различных фосфатов и схем экстракции оптимальную концентрацию сульфатов в жидкой фазе (в пересчете на 50з) устанавливают экспериментально, обычно она находится в пределах 0,8—4,5%. Чем больше фосфатное сырье содержит полуторных окислов, тем выше должна быть концентрация 50з. [c.154] В схеме без циркуляции пульпы оптимальная концентрация 50з поддерживается путем соответствующего распределения серной кислоты между первыми реакторами, в схеме с циркуляцией— путем подбора относительного количества циркулирующей пульпы. [c.154] Внешняя форма кристаллов сульфата кальция изменяется в присутствии примесей. При небольшой концентрации 50з в растворе и наличии в нем ионов трехвалентного железа и алюминия образуются укороченные кристаллы. Особенно положительно влияют на форму и размеры кристаллов сульфата кальция ионы 51Рв в сочетании с присутствующими в растворе соединениями алюминия. [c.154] Для удовлетворительной кристаллизации сульфата кальция следует вести процесс экстракции при температуре не ниже-65—80°С. [c.155] Вернуться к основной статье