58.Способы производства и применение фосфорной кислоты. Сырье и требования к качеству продукционной фосфорной кислоты. Стадии технологического процесса.

Способы производства и применение фосфорной кислоты. Под ФК подразумевают ортофосфорную к-ту H₃PO₄ имеющую широкое самостоятельное значение. ФК производят 2 способами: экстракционным и электротермическим. Первый способ основан на разложении природных фосфатов сильными электролитами, чаще всего серной к-той. Электротермический способ основан на высокотемпературном восстановлении элементного фосфора из природных фосфатов с последующим его окислении до Р₂О₅ и гидротацией до H₃PO₄. Термическая H₃PO₄ (ТФК ) более дорогая, чем ЭФК, поэтому на долю ТФК приходится лишь 8-10% от всей ФК.ТФК отличается от ЭФК более высокой концентрацией и чистотой. Она содержит 73-90% H₃PO₄ или в пересчете на Р₂О₅53-65% и для её пр-ва могут быть использованы фосфаты, к качеству к-ых предъявляют менее жёсткие требования. ТФК применяется в основном для получения кормовых фосфатов (СаНРО₄ ) и фосфорнокислых солей, используемых для умягчения воды и изготовления моющих средств, а также в пищевой (кока-кола, регулятор кислотности), стекольной, керамической, текстильной отраслях пр-ти. В наименьшей степени ТФК применяется в пр-ве конц. удобрений. ЭФК (неупаренная) содержит 19-42% Р₂О₅ и загрязнена примесями, содержание к-ых зависит от состава исходного сырья. Поэтому для её пр-ва применяют в основном высококачественные или обогащённые фосфаты с пониженным содержанием полуторных оксидов железа и алюминия, растворимых в к-тах. ЭФК применяют главным образом в пр-ве минеральных удобрений, двойного суперфосфата, аммофоса и др., а также для получения технических солей. На долю ЭФК приходится 90-92% от всей ФК.

Сырье и требования к качеству продукционной ФК.

Сырьем являются природные фосфаты, апатитовые и фосфоритные руды. Более ценное сырье – апатиты, содержащие больше фосфора и меньше примесей, чем фосфориты. Среди апатитов наиболее распространен фтораппатит 3Са₃(РО₄)₂*СаF₂ или брутто-формула Са₅(РО₄)₃F. Химически чистый фосфорит содержит 42,22% Р₂О₅; 55,59% СаО и 3,77% F.

Апатитовые руды содержат и др. минералы, наибольшая доля из них приходится на нефелин (Na,K)₂O*Al₂O₃*2SiO₂*nSiO₂ в значительно в меньших количествах эгирин NaFеSi₂O₆, титаномагнетит nFe₃O₄*FeTiO₃*TiO₂, ильменит FeTiO₃, сфен CaTiSiO₅, доломит MgCa(CO₃)₂, полевой шпат (Na,K)AlSiO₃O₈ и др.

Присутствующие в апатите SiO₂ и труднорастворимые силикаты после разложения апатита серной кислотой переходят в фосфорную кислоту в виде так называемого нерастворимого остатка.

Диоксид кремния входит также в состав некоторых кислотно-растворимых минералов: нефелин, глауконит и др. Сравнить химический состав апатитовых и фосфоритных концентратов можно по данным таблице.

Хим.состав фосфоритовых и апатитовых некоторых концентратов, %масс.

Месторождение	Р2О5	СаО	F	Fe2O3	Al2O3	MgO	K2O+Mg2O	CO2	SiO2	Нераств. осадок
Хибинское (ап)	39,4	52,0	3,1	0,5	0,9	0,4	1,0	-	1,5	до 2
Ковдорское(ап)	36,0	53,0	1,0	0,5	0,9	5,0	-	2,7	-	до 1
Каратау (ф)	28,0	42,0	3,0	1,7	1,2	3,0	0,6	8,0	-	до 15

ап-апатит, ф-фосфорит

Приведем хим состав апатитового концентрата марки «стандарт», производимого на ОАО «Апатит» г.Кировск

Наименование	Хим формула	Содержание мас.,%	Гарантируется по ГОСТ 22275-90
Пентаоксиддифосфора	Р2О5	39	н.м.39%
вода	Н2О	0,50-1,50	1,00±0,50%
Оксид железа(II)	FeO	0,03-0,1	н.б. 3%
Оксид железа (III)	Fe2O3	0,03-0,1	н.б. 3%
	Al2O3	0,5-0,90	н.б. 3%

Используемая в производстве упаренная ЭФК должна удовлетворять требованиям ТУ 2121-342-0020 9438-2004 “Кислота фосфорная экстракционная. Технические условия.” Согласно этих ТУ по физ-хим показателям ЭФК должна соответствовать нормам, указанным в таблице:

Показатель	Для производства
	Гранул-х МУ1	ЖКУ2
1. М.д. H3PO4 в пересчете на Р2О5, %, не менее	52	52
2. М.д. сульфатной серы в пересчете на SO3, %, не более	3,5	2,5
3. М.д. осадка, %, не более	4,5	3,0
4. М.д. фтора, %, не более	0,5	1,2
5.М.д. Fe2O3, %, не более	-	1
6.М.д. Al2O3, %, не более	-	1
7.М.д. Cl, млн-1, не более	-	150
8.М.д. органического углеводорода, %, не более	-	0,02
9.М.д. MgО, %, не более	0,15-0,6	0,15

1-участок 1,2 производство МУ; 2-участок 4 пр-во МУ.

Стадии технологического процесса:

• разложение апатитового концентрата смесью серной и фосфорной кислот;

• фильтрация пульпы фосфополугидрата на вакуумных фильтрах, гидроудаление фосфогипса;

• упаривание (концентрирование) фосфорной кислоты;

• абсорбция газов.