Кристаллизация в процессе получения суперфосфата

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ СУПЕРФОСФАТА [c.188]

В этих исследованиях не учитывалось влияние фтора, содержащегося в апатите, на растворимость солей, получающихся при кислотном разложении фосфатов, на смещение полей кристаллизации фосфатов и на возникновение новых полей насыщения фтористыми солями. Для физикохимического обоснования процессов получения экстракционной фосфорной кислоты и двойного суперфосфата представляло интерес изучить растворимость а) кремнефторида кальция в водных растворах серной, фосфорной, кремнефтористоводородной, азотной кислот и в смесях фосфорной и кремнефтористоводородной кислот и б) кремнефторида и фосфатов кальция в фосфорной кислоте [7] и в смесях фосфорной и кремнефтористоводородной кислот. [c.32]

Характерной особенностью процесса получения простого суперфосфата является затвердевание реакционной массы по мере растворения фосфата вследствие кристаллизации сульфата кальция в камере. Вторая стадия процесса протекает очень медленно и завершается в период складского дозревания продукта в течение длительного времени (6—25 сут в зависимости от вида фосфатного сырья). В этом основная сложность создания компактных непрерывно действующих технологических линий для производства простого суперфосфата без складского дозревания. [c.37]

Совершенно очевидно, что без знания механизма кристаллизации, ее физико-химических основ более широкое использование этого процесса становится затруднительным. Таким образом, появилась настоятельная необходимость заострить внимание именно на самом процессе кристаллизации. Одной из попыток это сделать и является написание данной книги. В ней автору хотелось, во-первых, подчеркнуть широту использования кристаллизации в различных отраслях промышленности, во-вторых, показать, что массовая кристаллизация может быть использована в самых различных целях и, в-третьих, то обстоятельство, что во многих производствах, где кристаллизация играет существенную роль, вообще не используется специальная кристаллизационная аппаратура. Действительно, в процессах слеживания кристаллических продуктов, в ходе дозревания суперфосфата, при получении экстракционной фосфорной кислоты н в других случаях кристаллизация занимает большое место. Вместе с тем в указанных процессах аппаратура как таковая не применяется вовсе или применяется обычная, а не специальная кристаллизационная аппаратура. [c.10]

Процесс получения суперфосфата является весьма сложным комплексом физико-химических явлений. Выделяющийся сульфат кальция, а также кристаллизация однозамещенного [c.318]

Процесс получения суперфосфата является весьма сложным комплексом физико-химических явлений. Выделяющийся сульфат кальция, а также кристаллизация однозамещенного фосфата кальция из пересыщенного раствора обусловливают схватывание пульпы и твердение массы (период созревания в камере). Кристаллохимические процессы влияют также на скорость разложения фосфата, так как образующаяся при некоторых условиях плотная малопроницаемая для кислоты корка продуктов реакции на отдельных зернах фосфата препятствует дальнейшему взаимодействию их с кислотой, вследствие чего созревание суперфосфата (в камере) и дозревание его (вылеживание на складе) затягиваются. Технологический процесс и качество суперфосфата зависят от концентрации, температуры и количества кислоты, состава фосфата, времени и режима смешения реагентов, условий созревания и дозревания продукта. [c.307]

Анализ процесса получения двойного суперфосфата можно провести по диаграмме (рис. 31.8), в основе которой лежит система СаО—Р2О5—Н2О с кривыми кристаллизации MOHO- и дикальцийфосфата. [c.321]

Вызревание суперфосфата, полученного из апатитового концентрата, ускоряется при понижении температуры до 40—50 °С. Это объясняется тем, что при охлаждении внешнего слоя жидкости, обволакивающей частицы неразложившегося фосфата, кристаллизуется насыщающий раствор монокальцийфосфат и увеличиваются как температурный, так и концентрационный градиенты — реакция ускоряется (см. стр. 168). Кроме того, в результате кристаллизации Са(Н2Р04)2 Н20 степень нейтрализации остающейся жидкой фазы уменьшается, а следовательно, активность ее- увеличивается — в результате реакция разложения фосфата ускоряется, несмотря на понижение температуры. Кроме того, при кристаллизации монокальцийфосфата происходит передвижение жидкой фазы (микроперемешивание). Помимо этого, при охлаждении уменьшается возможность возникновения пассивирзтощих корок дикальцийфосфата, а если эти корки уже образовались, пока суперфосфатная масса была в камере, то создаются условия для их растворения. Все это способствует ускорению процесса дозревания суперфосфата. Охлаждают суперфосфат, распыляя его в воздухе при подаче из камеры в склад и периодически перебрасывая (перелопачивая) на складе с помощью грейферов или экскаваторов. Происходящее при этом испарение влаги также способствует доразложению. [c.171]

Как уже отмечалось, кристаллизация сульфата кальция является важным элементом процесса получения не только фосфорной кислоты, но и суперфосфата. Кинетика кристаллизации aSOi в этом процессе, естественно, имеет свои особенности (см. стр. 178). [c.180]

Кинетика процесса кристаллизации и фазового превращения полугидрата сульфата кальция определяется температурным режимом, скоростью смешения реагентов и их концентрацией. Скорость образования зародьиией кристаллов сульфата кальция зависит от концентрации используемой серной кислоты и температуры. С повышением концентрации число центров кристаллизации увеличивается и получается мелкокристаллический Са304 X X 0,5НоО. В то же время снижение концентрации 1 2804 хоть и приводит к образованию более крупных кристаллов полугидрата, может быть использовано с известными ограничениями. Они связаны со скоростью разложения фосфатного сырья. Увеличение температуры в общем оказывает положительное влияние как на кристаллизацию полугидрата, так и на скорость разложения. Однако повышение Т может быть произведено в разумных пределах в зависимости от оптимального варианта технологии получения суперфосфата как такового. [c.189]

При уменьшении нормы кислоты до стехиометрической величины и увеличении ее концентрации до 50% Р2О5 и-больше весовое отношение между фосфатом и кислотой Т Ж составляет 1 2. В этих условиях разложение фосфата в первой стадии (до образования насыщенного раствора) протекает в небольшой степени и в течение очень короткого времени (5—10 мин) В дальнейшем начинается кристаллизация новой твердой фазы и по мере израсходования кислоты количество жидкой фазы уменьшается, а количество твердой фазы увеличивается. В результате этого пульпа постепенно густеет и, наконец, полностью загустевает (схватывается), как и при получении простого суперфосфата. Кристаллизация новой твердой фазы и схватывание пульпы происходит тем быстрее, чем выше концентрация исходной фосфорной кислоты. Выделяющиеся кристаллы продукта реакции тесно соприкасаются с непрореагировавшими зернами фосфата и откладываются на их поверхности. Образующаяся корка по мере ее формирования оказывает все большее сопротивление диффузии ионов водорода. Вследствие этого скорость разложения фосфата определяется все нарастающим сопротивлением твердой фазы Суммарное влияние условий протекания процесса в первой стадии и в период образования корки на зернах фосфата предопределяет скорость разложения в загустевающей пульпе. [c.198]

Получение двойного суперфосфата из апатитового концентрата циклическим бескамерным способом основано на разложении апатита и кристаллизации монокальцийфосфата в незагустевающей пульпе. Растворение апатита производят или в избытке концентрированной (термической) фосфорной кислоты или стехиометрическим количеством фосфорной кислоты в присутствии азотной (или соляной) кислоты, в первом случае в процессе рециркулирует маточный раствор, т. е. избыточная фосфорная кислота, насыщенная монокальцийфосфатом во втором случае — избыточная азотная (или соляная) кислота. В обоих случаях выделяющийся в твердую фазу монокальцийфосфат отделяют от жидкой фазы, нейтрализуют содержащуюся в нем свободную кислоту. После нейтрализации его гранулируют и высушивают. Полученный продукт представляет собой почти чистый одноводный (или с некоторой примесью безводного) монокальцийфосфат и содержит до 55—57% Р2О5, т. е. примерно в 3 раза больше, чем в простом суперфосфате, поэтому его называют также тройным суперфосфатом. [c.214]

Получение двойного суперфосфата бескамерным способом с циркуляцией маточного раствора фосфорной кислоты, насыщенной монокальцийфосфатом, основывается на его кристаллизации из пересыщенных растворов (стр. 982). Апатитовый концентрат, термическая фосфорная кислота концентрации 53—55% Р2О5 и циркулирующий маточный раствор поступают в первый реактор. Весовое соотношение между жидкими материалами и твердым (апатитом) составляет 7—8 1, а к концу процесса при образовании монокальцийфосфата отношение Ж Т равно 2,5—3,0 1. При таком отношении Ж Т масса не схватывается. Это обеспечивает разложение апатита и кристаллизацию монокальцийфосфата при 60—90° в незагустевающей пульпе с относительно большой скоростью. К концу разложения (через 1,5—2 ч), достигаемому во втором реакторе, пульпа состоит из фосфорной кислоты, насыщенной монокальцийфосфатом, кристаллов одноводного монокальцийфосфата и незначительного количества непрореагировавшего фосфата. Пульпу направляют на отстаивание. Сгущенную массу разделяют фильтрацией. Полученный твердый монокальцийфосфат — сырой двойной суперфосфат перерабатывают гранулированием в конечный продукт. Маточный раствор с фильгра вместе со сливом из сгустителя возвращают в реактор. [c.214]

При непрерывном смешении фосфата с фосфорной кислотой (последняя берется в соответствии со стехиометрической нормой для получения двойного суперфосфата) оба компонента поступают Б смеситель, где находится перемешиваемая пульпа, и поэтому вначале разложение фосфата происходит в жидкой фазе постоянного К50става, содержащей фосфорную кислоту и растворимые продукты реакций. Далее процесс продолжается в реакторах, в которых независимо от их типа состав жидкой и твердых фаз реакционной массы постепенно изменяетсц. Чем больше в жидкой фазе свободной фосфорной кислоты и меньше фосфатов кальция, тем быстрее идет разложение. Первый этан разложения, идущий вначале быстро, но постепенно замедляющийся вследствие нейтрализации фосфорной кислоты и уменьшения активности жидкой фазы, заканчивается, когда последняя насыщается фосфатами кальция. Этот этап в производственных условиях продолжается 5—10 мин. Второй этан сопровождается кристаллизацией образующихся фосфатов кальция покры-]вающмх зерна апатита или фосфорита коркой, вследствие чего доступ [c.186]

При непрерывном смешении фосфата с фосфорной кислотой (последняя берется в соответствии со стехиометрической нормой для получения двойного суперфосфата) оба компонента поступают в смеситель, где находится перемешиваемая пульпа, и поэтому вначале разложение фосфата происходит в жидкой фазе постоянного состава, содержащей фосфорную кислоту и растворимые продукты реакций. Далее процесс продолжается в реакторах, в которых независимо от их типа состав жидкой и твердых фаз реакционной массы постепенно изменяется. Чем больше в жидкой фазе свободной фосфорной кислоты и меньше фосфатов кальция, тем быстрее идет разложение. Первый этап разложения, идущий вначале быстро, но постепенно замедляющийся вследствие нейтрализации фосфорной кислоты и уменьшения активности жидкой фазы, заканчивается, когда последняя насыщается фосфатами кальция. Этот этап в производственных условиях продолжается 5—10 мин. Второй этап сопровождается кристаллизацией образующихся фосфатов кальция, покрывающих зерна апатита или фосфорита коркой, вследствие чего доступ к ним ионов № затрудняется и процесс замедляется еще больше. Последовательность кристаллизации твердых фаз на этом этапе зависит от концентрации исходной кислоты (следовательно, и от начального отношения Т Жв пульпе) иоттемпе- [c.189]

Получение простого и двойного суперфосфата разложением апатитового концентрата серной или фосфорной кислотами, а также сложных удобрений азотнокислотным разложением фосфатов связано с кристаллизацией образующихся продуктов реакции. Имеющиеся подробные данные по растворимости в системах СаО—Р2О5—НгО [3—5, 7—9, 28], Са(НОз)2—Н2О [29—32] и СаО—PaOs—1N2O5—Н2О [33—38] позволяют оценить степень превращения фосфата в конечный продукт при различных условиях осуществления процессов [10, И]. Однако для рационального их проведения необходимо также знать условия возникновения и существования в этих системах метастабильных равновесий, влияющих на механизм и скорость взаимодействия реагентов. Лабильные состояния предопределяют также и состав твердых фаз, отличающихся во многих случаях от равновесных. [c.22]

Кристаллы сульфата аммония, выделяющиеся из такого кислого раствора, сравнительно мелки, что несколько затрудняет их отфильтровывание и отмывку от маточного раствора. Для получения более крупных кристаллов содержание свободной кислоты в растворе должно было бы быть в пределах 9—15 г H2SO4 в 1 а. При еще меньшей кислотности раствора опять получаются мелкие кристаллы 2 Как при высокой, так и при очень незначительной кислотности раствора сульфат аммония образует пересыщенные растворы, что ведет к появлению мелких кристаллов. Указанная же кислотность соответствует условиям, при которых кристаллизация идет медленнее, а кристаллы получаются крупнееОднако работа с такой кислотностью допустима лишь при незначительном содержании в растворе веществ, образующих коллоидные осадки Вредное влияние коллоидных осадков при кристаллизации из слабокислых растворов может быть устранено путем осаждения соединений железа и алюминия добавкой небольших количеств суперфосфата, фосфорной кислоты и других реагентов 2 , 29, Ю4, ios Величина кристаллов увеличивается также с возрастанием продолжительности их роста. В непрерывно действующих аппаратах интенсивное перемешивание кристаллической суспензии инертными газами — воздухом или водяным паром — препятствует осаждению кристаллов плотным слоем на дно аппарата, где их рост прекращается. Замедление процесса кристаллизации достигается также при двухступенчатой нейтрализации —в первой ступени получается кислый насыщенный раствор сульфата аммония, который после охлаждения донасыщается аммиаком во второй ступени. Равномерное распределение аммиака по всему объему нейтрализуемой массы обеспечивает равномерное распределение тепла и зарождающихся центров кристаллизации [c.1242]