41. Виды фосфорсодержащего сырья. Производство элементарного фосфора и термической ортофосфорной кислоты.

Сырьем природные руды. Апатиты ЗСа3(РО4)2•СаХ2 где X может быть F, OH группа или Cl, например фторапатит. Фосфориты (P присутствует в виде фторапатита и апатитоподобных минералов переменного состава) - руды осадочного происхождения. Апатит оксида кремния, гидрооксидов Fe и Al, карбонатов Ca и Mg и продуктов разрушения различ­ных горных пород. Этим объясняется различие в строении и ми­нералогическом составе апатитов и фосфоритов. В фосфоритах Фосфоритные руды в отличие от апатитовых, хар-ся высокой дисперсностью и тесным срастанием фосфатных минералов с нефосфатными примесями (кальцит СаСОз). Производство фосфора Стадии: 1) подготовка сырья; В зависимости от качества исход сырья процесс его подготовки к электро­возгонке P включает классификацию по размерам, сушку, декарбонизацию, укрупнение мелких фракций и др. 2) возгонка фосфора в электрических печах; Электровозгонку P проводят в трехфазных печах с самоспекающимися электродами. Восст-е фосфатов происхо­дит в нижней части печи у концов электродов, где развивается темп-ра 1400-1500 °С. Восстановленный P возгоня­ется и в виде паров непрерывно удаляется из печи. 3) очистка печного газа от пыли; Шлак удаляют из печи периодически или непрерывно. При периодических выпусках шлак сливают в специальные ковши - шлаковозы и вывозят на переработку, при непрерывных - перерабатывают непосредст­венно у печей в гранулят или песок Выходящий из печи газ содержит 6-10 объемн. % P, 70-8О объемн % СО, примеси N2, Н2, СО2, H2S и др.Он поступает в трубчатые электрофильтры, где очищается от пыли. Во избежание конденсации P темп-ру в электрофильтраx поддерживают в пределах 260-300 °С. 4) кон­денсация фосфора. Очищенный газ по наклонному газоходу поступает в «горячий», а затем в «холодный» конденсаторы. В верхней части газохода и в конденсаторах установлены форсунки для рас­пыления воды. При охлаждении водой до 57-60 °С в газоходе и горячем конденсаторе конденсируется 99% Р, содержащегося в печном газе Чтобы повысить степень извлечения P, печной газ «доохлаждают» в холодном конденсаторе 7-12 градусов. Вытекающий из конденсаторов жидкий P собирают в сборнике, отстаивают от шлама погружными насосами перекачивают на склад. Сборники и отстойники P обогревают горячей водой. Фосфорную к-ту производят 2-мя способами. Экстракционный способ основан на разложении природных фосфатов сильными к-ми, ча­ще всего серной. Электротермнческий — на высокотемпературном восстановлении элементного P из природных фосфатов, с последующим его окислением и гидратацией полученного фос­форного ангидрида в H3PO4.Термическая H3PO4 отличается от экстракцион­ной H3PO4 более высокой конц. и чистотой. (73—90% Н3РО4), и для производства м.б. использованы фосфаты, к качеству которых предъявляют менее жесткие требования. Осн. стадии: 1) окисление элемент­ного P в изб. воздуха: окисление паров Р (и окисление жидкого Р в виде капель или пленки. )гидратация и абсорбция полученного Р4О10 (осуществляют абсорбцией к-той (водой) либо взаи-мод. паров Р4О10 с парами воды. Гидратация (Р4О10+ 6Н2О = 4H3РО4) протекает через стадии образования полифос­форных к-т. Состав и конц образующихся продуктов зависят от т-ры и парциального давления паров воды). 3) конденсация 4) улавливание тумана из газовой фазы. В зависимости от принципа охлаж­дения газов существуют 3 способа произ-ва термич. Ф. к.: 1)Испарит. системы, основанные на отводе теплоты при испарении воды или разб. Ф. к., наиб, просты в аппаратурном оформлении пригодно для небольшой единичной мощности 2)циркуляционио-испарит. системы позволяют совместить в одном аппарате стадии сжигания Р, охлаждения газовой фазы циркулирующей к-той и гидратации P4O10. Недостаток схе­мы - необходимость охлаждения больших объемов к-ты. 3) Теплообменно-испарит. системы совмещают 2 способа от­вода теплоты: через стенку башен сжигания и охлаждения, а также путем испарения воды из газовой фазы; существенное преимущество системы - отсутствие контуров циркуляции к-ты с насосно-холодильным оборудованием.