Разложение апатитового концентрата азотной кислотой

Апатитовый концентрат подается пневмотранспортом из отделения приема, переработки и дозирования апатитового концентрата в расходный бункер.

Запас хранения в бункере рассчитан на 8 часов работы.

Для исключения зависания апатитового концентрата в бункере предусмотрена его аэрация, а также установлены вибраторы.

Запыленный воздух из бункера отсасывается воздуходувкой через циклон и рукавный фильтр, после чего выбрасывается в атмосферу.

Апатитовый концентрат подается из бункера в аппарат для разложения I DС 009.

Азотная кислота с массовой долей не менее 57 % подается из отделения приема и дозирования азотной кислоты. Азотная кислота, поступающая на разложение, разделяется на два потока.

Большая часть (65-70 %) направляется через подогреватель в аппарат разложения I DС 009.

Остальное количество используется для промывки нитрата кальция. В теплообменнике ЕА 007 азотная кислота нагревается насыщенным паром.

В аппарат для разложения I DC 009 подается азотная кислота после подогревателя, а также промывная кислота после промывки кристаллов нитрата кальция на ротационных (барабанных) сдвоенных фильтрах FD 019 А-Е.

Процесс разложения апатитового концентрата азотной кислотой при норме 110 % от стехиометрии проводится в одну стадию в присутствии раствора нитрата аммония концентрацией не более 93 % в количестве 3 -15 % при поддержании концентрации азотной кислоты в зоне реакции от 47,7 % до 55,0 %.

_{азотная кислота, т}

DR= ^{____________________________________} = 1,27-1,29 (110 % от стехиометрии).

^{апатитовый концентрат, т}

Разложение апатитового концентрата азотной кислотой осуществляется непрерывно в двух последовательно установленных аппаратах: аппарате для разложения I DC 009 и аппарате для разложения II DC 010, снабженных мешалками, при температуре 50-70 С и атмосферном давлении, в основном, по реакции:

3Са₃(РО₄)₂ ^. СаF₂ + (20+х)НNO₃ = 6Н₃РО₄ + 10Са(NО₃)₂ + 2НF + хНNО₃ + Q.

Аппарат для разложения I DC 009 и аппарат для разложения II DC 010 имеют объем, доста-

точный для необходимого времени пребывания компонентов, обеспечивающего максимальную степень разложения апатитового концентрата.

Возможно проведение процесса разложения апатитового концентрата азотной кислотой без подачи в реактор разложения раствора нитрата аммония.

При этом для обеспечения наиболее полного разложения апатитового концентрата и поддержания оптимального режима процесс разложения проводится с избытком азотной кислоты до 120 % от стехиометрии (DR=1,31 –1,33).

При разложении апатитового концентрата азотной кислотой в газовую фазу выделяется незначительное количество фтористого водорода (НF), тетрафторида кремния (SiF₄), а также оксиды азота (NОх) и водяной пар по реакции:

4НF + SiО₂ = SiF₄ + Н₂О

SiF₄ + 2НF = Н₂SiF₆

Газы направляются на очистку. Предусмотрена промывка газохода от возможных отложений диоксида кремния (SiО₂), образующихся в результате охлаждения газа и его взаимодействия с водой по реакции:

SiF₄ + 2H₂O = SiO₂ + 4HF

Раствор нитрата аммония с концентрацией не более 93 % в аппарат для разложения 1 DC 009 подается из резервуара FА 444 стадии выпарки аммиачной селитры.

Массовый расход (FIСА 009-2) раствора нитрата аммония составляет 3 - 15 % от расхода азотной кислоты (FIC 007-2) и регулируется в зависимости от расхода апатитового концентрата.

При подаче раствора нитрата аммония в реактор разложения выделение окислов азота из раствора разложения в газовую фазу уменьшается на 60-70 %.

При работе стадии разложения без подачи раствора нитрата аммония в аппарат для разложения 1 DC 009 ( DR = 1,31-1,33) для уменьшения образования оксидов азота (NOх) при восстановлении азотной кислоты сернистыми соединениями и органическими веществами, которые в незначительных количествах содержатся в апатитовом концентрате, в аппарат для разложения I DC 009

Образование оксидов азота (NОх) и разложение их в результате добавки карбамида происходит по следующим реакциям:

- образование оксидов азота:

4 НNО₃ + 2 С (восстановитель) = 4 НNО₂ + 2 СО₂

4 НNО₂ + С = 4 NО + 2 Н₂О + СО₂

НNО₃ + 2 NО + Н₂О = 3 НNО₂

2 НNО₂ = NО + NO₂ + H₂O

- разложение оксидов азота добавкой карбамида:

(NH₂) ₂CO + 2 HNO₂ = 2 N₂ + CO₂ + 3 H₂O

HNO₂ + (NH₂) ₂CO + HNO₃ = N₂ + CO₂ + NH₄NO₃ + H₂O

(NH₂) ₂CO + 2 HNO₃ + Н₂О = 2 NH₄NO₃ + СО₂

Карбамид, непрореагировавший на стадии разложения, гидролизуется во время нейтрализации маточных растворов и их упарки.

Азотнокислотная вытяжка (раствор разложения), содержащая в своем составе фосфорную кислоту, нитрат кальция, свободную азотную кислоту и некоторое количество фтористых соединений (в основном кремнефтористоводородную кислоту Н₂SiF₆) из аппарата разложения II DС 010 самотеком поступает в емкость для питания кристаллизаторов FА 012, снабженную мешалкой, которая является буферной емкостью и имеет объем, достаточный для заполнения двух кристаллизаторов.