книги из ГПНТБ / Вишнякова А.А. Фосфорные удобрения из каратауских, гулиобских и других фосфоритов
.pdfцию, дегидратацию и растворимость двуводного сульфата кальция, по данным исследований [121 —125], избыточная концентрация серной кислоты в экстракционной фосфорной кислоте. Это, по на шему мнению, особенно важно учитывать при переработке фосфо ритов с повышенным содержанием S03 , таких как фосфориты сред неазиатских месторождений Гулиоб и Риват.
§ 7. ЭКСТРАКЦИОННАЯ ФОСФОРНАЯ КИСЛОТА НА БАЗЕ ФЛОТКОНЦЕНТРАТА ФОСФОРИТНОЙ РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ГУЛИОБ*
Фосфориты Гулиоб, как будет показано далее, являются пер спективным сырьем, легко поддающимся переработке па концен трированные фосфорные удобрения, в частности на двойной супер фосфат. Естественно, что получение фосфорноіі кислоты на основе
к насосу
Рис. 20. Схема лабораторной установки для получения экст ракционной фосфорной кислоты:
/ - т е р м о м е т р ; |
2 - капельная воронка; |
3—водяной затвор: |
4-электромешалка; |
5 - т р е х г о р л а я |
колба; 6"-водяная баня; 7—источник тепла; |
5-холодильннк; |
|
|
Р—поглотительный |
сосуд; 10—манометр. |
|
фосфатов, которые в последующем подвергаются переработке этой же кислотой на удобрения, имеет ряд преимуществ, главным об разом, экономических, связанных с отсутствием расходов на до ставку кислоты.
Ниже приводятся результаты наших лабораторных исследова
ний в этом направлении |
[185, 196]. |
|
|
Экстракция. Состав |
использованного флотконцентрата |
приве |
|
ден в § 3. Норма серной кислоты составляла |
76 вес. ч. 100%-ной |
||
H2SO4 на 100 вес. ч. флотконцентрата. Раствором разбавления слу |
|||
жила фосфорная кислота с концентрацией от |
15,5 до 20% |
Р2О5. |
|
* Параграф написан совместно с А. Т. Здукосом.
Экстракционную фосфорную кислоту получали периодическим способом на лабораторной установке (рис. 20). Серную кислоту (76%) добавляли после одночасового взаимодействия флотконцентрата с раствором разбавления. Отсасывание газовой фазы про водилось под вакуумом с остаточным давлением 430 мм рт. ст. Разложение флотконцентрата серной кислотой длилось около 3 ч. при температуре 70±5°С, после чего реакционная смесь была взве шена и отфильтрована. Фосфогипс трехкратно промывали водой и сушили на воздухе.
Растворы |
фосфорной |
кислоты и |
промывные |
воды подвергали |
анализу на |
содержание |
Р 2 О 5 , H 2 S O 4 ; |
определяли |
удельный вес и |
вязкость их. Определяли также количество СаО, Р2О5 общ. и Р2 Оэ
вод. в сухом фссфогипсе. Из полученных |
аналитических |
данных |
||||||
рассчитывали [169]: |
|
|
|
0 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
коэффициент |
разложения |
АГр |
= |
са с'/§о3 |
' |
(Ш.9) |
||
, , |
|
|
„ |
|
, n |
n |
(РцОь Общ.—Р0О5 вод) |
|
коэффициент |
извлечения |
Кизвл |
|
= 100—^ |
Р а о 5 ^ ~ |
-Г |
||
(Г — гипсовое число); |
|
|
|
|
|
|
(ШЛО) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
коэффициент |
эффективности |
отмывки |
|
|
||||
|
|
|
|
Ро05 вод•Г |
|
|
||
К,** о т м = |
100 - |
в о . |
.к |
• 100; |
(III. 11) |
|||
ЭФФ-0™ |
|
К 2и 5фосф. ^ИЭВЛ |
|
4 |
||||
коэффициент |
технологического |
выхода |
|
|
||||
|
JS |
_ |
^ и з в л " ^ э ф ф . о т и |
|
/ I I I 1 0 \ |
|||
Результаты балансовых опытов по экстракции фосфорной кислоты приведены в табл. 3 и 4.
Концентрация экстракционной фосфорной кислоты при посто янных норме и концентрации серной кислоты, температуре и вре мени взаимодействия зависит от многих факторов, в частности, от концентрации и количества раствора разбавления, от количества
испаренной влаги в процессе разложения и, в конечном |
счете,— |
|||
от отношения Ж:Т в пульпе перед фильтрацией |
фосфогипса, |
от |
||
коэффициента разложения сырья и т. д. |
|
|
|
|
В зависимости от указанных выше |
факторов |
была |
получена |
|
экстракционная фосфорная кислота, |
содержащая |
от 22 |
до |
28% |
Р2 0 5 .
Вэтом интервале концентрации фосфорной кислоты удельный
вес изменяется незначительно. |
|
|
|
Кинетическая (v) |
и динамическая |
(г|) |
вязкость растет с увели |
чением концентрации |
Р2О5. |
|
|
С увеличением температуры, вязкость |
фосфорной кислоты, как |
||
и следовало ожидать, резко снижается |
(рис. 21). |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
З |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Характеристика |
экстракционной |
Н 3 Р О І |
по |
результатам |
|||||||
|
|
|
|
Показатель |
|
|
|
|
семи |
опытов |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|
6 |
7 |
|
Раствор |
разбавления: |
|
15,5 |
15,5 |
20 |
15,7 |
16 |
|
16 |
16 |
|
||||||||||
Р А , |
% |
|
|
фосфорита |
|
|
|||||||||||||||
норма, |
г/100 г |
550 |
300 |
300 |
400 |
400 |
400 |
400 |
|
||||||||||||
Выпаривание |
при |
разложе |
17,28 |
21,80 |
12,81 29,70 |
8,59 |
11.1 |
21,70 |
|||||||||||||
нии, % |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Ж : Т |
|
перед фильтрацией фос- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,18: 1 |
||||||||
фогипса |
|
|
|
|
|
3,2: 1 |
1,665 |
: 1 1,96: 1 1,89: 1 2 . 7і 1 |
2,6:1 |
||||||||||||
Технологические |
коэффициен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ты, |
%: |
|
|
|
|
|
|
95,25 |
98,1 |
94,6 |
— |
— |
98,6 |
— |
|
||||||
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
97,61 |
98,16 |
95,80 |
— |
— |
97,68 |
— |
|
|||||
^ИЗВЛ |
|
|
|
|
|
|
98,9 |
100 |
98,65 |
— |
— |
97,98 |
— |
|
|||||||
^ э ф . |
отм |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
95,8 |
98,16 |
94,6 |
— |
— |
95,75 |
— |
|
|||||||||
* ч ш х |
|
|
|
|
|
свойства: |
|
||||||||||||||
Физико-химические |
22,4 |
27,25 |
26.2 |
28 |
22,2 |
|
23 |
27,2 |
|
||||||||||||
Р А , |
% |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
удельный |
вес |
при 20°С, |
|
|
1,2780 1,3281 1,2185 1,2306 1,2834 |
||||||||||||||||
|
|
г\см? |
|
|
|
|
|
1,2221 |
— |
||||||||||||
кинематическая |
вязкостк |
2,66 |
|
|
3,41 |
4.18 |
2,64 |
2,75 |
3,66 |
|
|||||||||||
|
|
при 20°С, ест |
|
|
— |
|
|
||||||||||||||
динамическая вязкость при |
3,27 |
|
|
4.36 5,56 3,21 3,38 4,7 |
|
||||||||||||||||
|
|
20°С, |
спз |
|
|
|
|
— |
|
|
|||||||||||
П р и м е ч а н и е . |
В опытах 1—3 |
исходная Н 3 Р 0 4 |
имела |
концентрацию |
|||||||||||||||||
75% |
|
при норме |
111,65 г/100 г фосфорита, |
а в опытах |
4 — 7 |
соответственно |
|||||||||||||||
76,6% и 109 г/100 г |
фосфорита. |
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
4 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Характеристика |
фосфогипс» |
и промывных |
вод по |
результатам |
|
|
|||||||
Показатель |
|
|
|
|
|
|
|
шести |
опытов |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
г |
| |
, |
|
|
3 |
|
4 |
|
|
5 |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф о с ф о г и п с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вес, |
г |
|
|
|
123 |
|
143,5 |
|
141 |
|
|
194,9* |
217,2* |
146 |
|
||||||
СаО, |
|
% |
|
|
|
34,2 |
29,1 |
|
30,1 |
|
|
|
|
|
|
29,2 |
|
||||
S0 3 , |
% |
|
|
|
46,5 |
40 |
|
40,75 |
|
|
|
|
|
|
41,2 |
|
|||||
Р 2 0 5 |
|
общ., |
% |
|
|
0,905 |
0,0335 |
1,02 |
|
|
|
|
|
|
|
0,772 |
|
||||
Р 2 0 5 |
|
вод., |
% |
|
|
0,395 |
нет |
|
0,238 |
|
|
|
|
|
|
|
0,354 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р о м ы в н ы е в о д ы |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
I. Вес, г |
|
|
224,2 |
319 |
|
225 |
|
|
224 |
|
179,9 |
180 |
|
||||||||
Р 2 0 5 , |
% |
|
|
3.65 |
8,84 |
|
8,63 |
|
4,1 |
|
6,45 |
|
7,69 |
|
|||||||
II. Вес, г |
|
|
320 |
|
166 |
|
226,1 |
|
|
|
138,3 |
|
16,0 |
|
|||||||
Р 2 0 5 , |
% |
|
- |
2,73 |
1,25 |
|
2,14 |
|
|
|
|
1,43 |
|
2,61 |
|
||||||
III. Вес, г |
|
|
240 |
|
169,5 |
|
204,2 |
|
|
|
|
|
|
167 |
|
||||||
Р 2 0 5 , % |
|
|
0,8 |
0,1 |
|
0,48 |
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
||||||
* |
Мокрый. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Коэффициенты разложения сырья, эффективности промывки, технологического выхода и степень извлечения Р 2 0 5 достигают вы соких значений.
Фильтрация фосфогипса протекает без затруднений. Предвари тельно установленная скорость фильтрации составляет по фильт
рату 129,5 кг/м2-ч. Однако |
основная часть |
раствора |
фильтруется |
со скоростью, примерно в |
четыре раза большей. |
|
|
Балансовые опыты и полученные результаты позволили наме |
|||
тить схему переработки флотконцентрата |
Гулиоб на |
фосфорную |
|
кислоту в |
замкнутом |
цикле |
у с с т |
|
|
|
|
|
|
||||||
с |
использованием |
промыв- |
ї\ |
|
|
|
|
|
|
||||||
ных вод для получения раст |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
вора |
разбавления. |
Схема |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
закрытого |
баланса |
показана |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
на рис. 22 |
(в круглых |
скоб |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ках |
дается |
концентрация |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Р 2 О 5 , |
%, а в |
квадратных — |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
количество Р 2 О 5 , г). Процесс |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
протекает |
со |
следующими |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
технологическими |
коэффици |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ентами: Кр |
=98,бо/о, Кизвл |
= |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
= |
97,78, |
К э ф ф . о т н |
= |
97,82, |
|
25 |
35 |
45 |
55 |
65 |
|||||
|
|
К. |
|
=96%. |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура, °Q |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Расходные |
и |
выходные |
Рис. |
21. Кинематическая |
вязкость экст |
|||||||||
коэффициенты, |
рассчитан |
||||||||||||||
ные на основе закрытого |
ба |
ракционной |
Н3 РОч . из фосфоритов |
Гулиоб |
|||||||||||
в зависимости от |
температуры и |
концен |
|||||||||||||
ланса, |
приведены |
в табл. |
5. |
||||||||||||
трации Р 3 0 Б |
(1, |
2, |
3—номера опытов в |
||||||||||||
|
Упарка. Для производст |
|
соответствии с табл. 3). |
|
|||||||||||
ва |
двойного |
суперфосфата |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
камерным |
(безретурным) |
способом |
требуется |
концентрированная |
|||||||||||
фосфорная кислота. Учитывая, что выпарка вообще осложняется осаждением на греющих поверхностях осадка, мы поставили ряд
опытов |
по упарке экстракционной |
Н 3 Р О 4 |
на базе |
гулиобского |
||||||
флотконцентрата |
с целью выяснения |
возможности |
концентриро |
|||||||
вания ее. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для упарки бралась |
экстракционная |
фосфорная |
кислота |
сле |
||||||
дующего |
состава |
(%): |
23,9 Р 2 0 5 ; 4,92 |
S03 ; |
0,99 СаО; 0,83 |
R 2 0 3 ; |
||||
0,156 Na2 0; 0,18 |
К 2 О ; |
удельный |
вес |
— 1,244 г/см3; |
динамическая |
|||||
вязкость |
3,8 спз; |
Т:Ж |
(по весу) |
— |
0,208:100. Результаты опытов |
|||||
приведены в табл. |
6. Рассматривая их, можно заключить, что вто |
|||||||
ричное выпадение |
осадков |
в условиях опытов |
(средняя |
скорость |
||||
нагревания |
до точки кипения |
Сі = 1,15—7,3°С/мин.; при упарке |
||||||
С2 |
= 0,492—0,834°С/мин., |
средняя |
скорость |
упарки |
С3 = 24— |
|||
35 |
кг/м2 • ч.) |
наблюдается |
при концентрации упаренной кислоты от |
|||||
38,8 до 41,5% |
Р 2 0 5 |
и температуре |
112°С. |
|
|
|||
При упарке экстракционной кислоты, предварительно отфиль трованной от твердой фазы (опыт 5), замечено выпадение вторич-
00a-(2S2J-[2S.2j |
Разложение |
ЮЯг |
|
||
|
|
|
|
||
|
|
609г |
|
52,3г • |
8,59% |
|
t-=7S-80°C |
|
|||
|
|
S56,7г |
|
|
05ор. Н3Р04 |
|
|
Ж:т= 2,7:1 |
|
236,(22)[S1,9J |
|
|
|
|
|
|
|
|
Фильтрация |
|
|
ПроЩР04 |
|
|
тосфогипса |
|
|
|
|
|
t= |
60-70° |
350і(гг,0)[77,0]1І1г(22,0}[25] |
||
|
|
206,7г |
|
|
|
|
|
< Ж :Т=0.378:1 |
|
|
|
|
ПромыВка |
ПромыВные Воды I |
|||
|
фосщагипса |
164г (7,38}[12,l] |
|||
|
|
361,7і |
|||
|
|
197,7г |
|
|
|
|
ZL |
Ж •'?"= 0,318:1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
ПромыВка |
ПромоіЕнше Водо/// |
|||
|
фосфогипса |
І55г(1,80)[2,79] |
|||
|
|
347,7г |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
192,7г |
|
|
|
|
|
Ж :Т= 0.235:1 |
|
|
|
145г |
ПромшВы |
ПромыВные Воды/и |
|||
|
|||||
|
Фосщогипса |
150г (0,31/[0,466] |
|||
|
|
337,7г |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
187.7г |
|
|
|
|
|
Ж:Т=0,251:1 |
|
|
|
|
|
Мбг |
|
41,7г |
|
|
|
|
|
|
|
|
„ |
' ' |
29.2 % |
СаП ~ "'.гг СаО |
|
|
Фосфогипс |
4Ііг % |
Sn3 - |
во.» S03 |
|
|
|
|
0,754 % Р?05а8щ.~ I,m Рг05 оіщ |
||
|
|
|
0.354 %Рг0} |
бод. - 0,516іРг 05 Ы. |
|
Рис. 22. Принципиальная схема переработки флотконцентрата фосфоритов Гулиоб на экстракционную фос форную кисюту в замкнутом цикле (баланс Ра 05 ).
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
5 |
||
|
Относительно фосфо |
Относительно |
продукционной |
|||||
|
рита, m |
|
|
Н„РО„ m |
|
|||
Компонент |
|
ні |
1 |
m |
на 1 m |
|
|
|
|
на 1 m |
на |
1 m Р а |
0 5 |
||||
|
P , 0 |
5 |
о |
экстракционной |
||||
|
фосфорита |
фосфорите |
Н а Р О , |
в |
НзРО, |
|
||
Фосфорит |
|
|
|
|
0,877 |
|
3,82 |
|
76,6 H,S0 4 |
1,09 |
4,16 |
|
0,956 |
|
4,35 |
|
|
н 2 о |
1,45 |
5,54 |
|
1,271 |
|
5,78 |
|
|
Н 3 Р 0 4 |
1,14 |
4,36 |
|
|
|
|
|
|
Фосфогипс мокрый |
1,877 |
7,17 |
|
1,642 |
|
7,48 |
|
|
Эксгаляцня |
0,523 |
1,995 |
0,460 |
|
2,082 |
|
||
ного осадка в условиях более высокой концентрации |
Р 2 О 5 (около |
||||||||||
43%) |
при 119°С. Повышение критической |
концентрации Р 2 0 5 (в |
|||||||||
момент |
выпадения |
осадка) объясняется |
отсутствием |
зародышей |
|||||||
кристаллизации |
в |
исходной |
|
|
|||||||
кислоте. Отношение Т : Ж в |
|
|
|||||||||
упаренной |
кислоте |
составля |
|
ОсаЗокЗ |
|||||||
ет 0,394 : 100. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
до 500 °С |
|||||
Из приведенных |
в табл. 7 |
|
|||||||||
|
|
||||||||||
данных по Т : Ж видно, что |
|
|
|||||||||
экстракционную |
кислоту из |
|
|
||||||||
флотконцентрата |
Гулиоб при |
|
Осадок 6 |
||||||||
небольшом вакууме |
можно |
|
|||||||||
|
до500°С |
||||||||||
упарить |
|
до |
|
48—51% |
Р 2 О 5 |
|
|||||
|
|
|
|
||||||||
без |
особых |
технических |
за |
|
|
||||||
труднений. |
|
|
|
|
|
|
|
Осадок з |
|||
Характеристика |
осадков. |
|
до woo "С |
||||||||
Известно, |
что экстракцион |
|
|
||||||||
ная фосфорная кислота, осо |
|
|
|||||||||
бенно из фосфоритов, |
неста |
|
|
||||||||
бильна |
как |
при |
хранении, |
|
Осадок. В |
||||||
так |
и при упаривании. Про |
|
|||||||||
исходит |
выпадение |
осадков, |
|
ОоШОО'С |
|||||||
состоящих |
в |
основном |
из |
|
|
||||||
сульфата |
кальция, кремне- |
|
|
||||||||
фторидов, |
фосфатов |
железа |
|
|
|||||||
и алюминия |
|
и др. |
[82, 100, |
|
|
||||||
103, |
104, |
113, 170]. |
|
|
|
|
|
||||
Доказано |
|
также |
[ПО, |
|
CuS04-2H20 |
||||||
115], |
что из |
растворов экст |
|
||||||||
|
до 1000°С |
||||||||||
ракционной |
фосфорной |
кис |
|
||||||||
|
|
||||||||||
лоты на |
основе |
фосфоритов |
|
|
|||||||
Каратау |
|
вследствие |
повы |
|
|
||||||
шенного |
|
содержания |
MgO |
|
|
||||||
в исходном |
сырье |
выпадает |
|
|
||
кремнефторид магния, |
кото |
|
|
|||
рый при температуре |
выше п |
0 ч т |
|
|||
L o p r |
г jr |
|
Рис. 2о. Термограмыы осадков я чистого |
|||
80 С диссоциирует |
согласно |
r |
£aSO -2Н,0. |
|||
уравнению |
|
MgSiF6 ->SiF4 '+ MgF2 . |
(III. 13) |
|||
Фторид |
магния |
|||||
настолько |
увеличивает |
вязкость кислоты, что |
||||
практически не позволяет упариванием повысить ее концентрацию
более 37—38% Р 2 0 5 . |
|
из растворов |
как не- |
Мы наблюдали выпадение твердой фазы |
|||
упаренной, так и упаренной экстракционной |
фосфорной |
кислоты |
|
на базе флотконцентрата |
Гулиоб. В случае |
горячей фильтрации |
|
фосфогипса (60°С) осадок |
выпадал сразу после снижения темпе |
||
ратуры до 35°С, а при холодной фильтрации |
— лишь после трех- |
||
четырехсуточного хранения кислоты. Осадки, выпавшие из фосфор ной кислоты, после промывки диэтиловым эфиром до нейтральной
реакции по метилоранжу подвергались микроскопическому, |
спект |
ральному и термографическому анализам. |
|
Термограммы некоторых осадков и чистого С а Б О ^ Н г О |
при |
ведены на рис. 23. Спектральный анализ [196] показал наличие Са, Si, Na, что видно из следующих данных ( % ) :
Осадок |
выпавший |
из |
Осадок, |
выпавший |
Н 3 Р 0 4 |
с 26,2% Р 2 |
0 5 |
Н 3 Р 0 1 |
с 23% Р 2 0 |
Si |
1 |
|
S i |
1 |
А1 |
0,1 |
|
А1 |
0,1 |
Са |
1 |
|
С« |
1 |
Na |
Ї |
|
Na |
1 |
Fe |
0,1 |
|
Fe |
0,1 |
Mg |
0,1 |
|
Mg |
0,1 |
Р |
1 |
|
Р |
1 |
Mn |
0,01 |
|
Ва |
0,01 |
V |
0,001 |
|
Sr |
0,1 |
Р |
0,001 |
|
Mn |
0,1 |
Си |
0,001 |
|
V |
0,001* |
|
|
|
* |
В таком же количестве в осадке из Н 3 Р 0 4 |
с 23% |
|
|
|||||||||
|
|
Р 2 0 5 |
присутствовали |
элементы |
Ті, Pt, Си, РЬ. |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Режим |
упарки |
|
|
|
|
|
||
|
|
Температура, |
°С |
Средня! скорость |
нагревания, |
|
|
Концентрация |
||||||||
|
|
|
|
°С/мнн |
|
|
|
Средняя |
||||||||
Опыт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
скорость |
Р 3 0 5 |
в момент |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
упарки С„, |
«ыпадения |
|
||
|
|
кипения |
конечная |
до |
точки |
|
при |
|
кг/м'-н |
осадка, % |
|
|||||
|
|
г, |
|
|
Г, |
кипения |
С, |
упарке |
Сі |
|
|
|
|
|
||
|
1 |
100 |
137 |
3,00 |
|
0,710 |
24,00 |
41,5 |
|
|||||||
|
2 |
101 |
130 |
3,38 |
|
0,492 |
34,85 |
40,0 |
|
|||||||
|
3 |
100 |
112 |
7,30 |
|
0,500 |
|
— |
39,4 |
|
||||||
|
4 |
96 |
112 |
1,15 |
|
0,593 |
|
— |
|
|||||||
|
5 |
99 |
119 |
2,77 |
|
0,834 |
|
— |
43,0 |
|
||||||
|
6 |
97 |
143 |
|
— |
|
|
— |
|
|
— |
38,8 |
|
|||
тах |
П р и м е ч а н и я . |
1. Отношение |
Ж : Т в неупаренной |
H3 FO, |
во всех опы |
|||||||||||
составляло |
0,208-. 100, за исключением опыта |
5, где оно было |
равно |
нулю. |
||||||||||||
2. |
В опыте |
2 концентрация |
Р 2 0 5 |
в неупаренной |
кислоте |
была |
равна |
26,4%. |
||||||||
3. |
Опыты |
1 и 2 проводились |
при давлении |
760 мм |
рт. |
ст. а б с , опыты |
3, |
|||||||||
4. |
5 — при |
660 мм рт. ст. |
а б с , опыт 6—при 560 мм рт. ст. абс. |
|
|
|||||||||||
|
Визуальный |
вид осадков |
— белые |
кристаллические |
волокни |
|||||||||||
стого строения. |
Под микроскопом |
при 160-кратном |
увеличении |
|||||||||||||
наблюдаются |
узкие |
моноклинные кристаллы |
серовато-дымчатого |
|||||||||||||
(с |
анализатором) |
цвета, |
с низкими |
цветами |
интерференции. |
|||||||||||
Показатель |
преломления, |
измеренный |
иммерсионным методом |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 7 |
|
|
|
Характеристика упаренной |
экстракционной |
Н 3 Р 0 4 |
на базе |
флотконцентрата |
||
Показатель |
|
|
Гулиоб |
по результатам |
шести |
опытов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1 |
г |
3 |
4 |
|
5 |
6 |
Концентрация, % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р А |
|
• |
51,3 |
48,5 |
32,5 |
39,4 |
|
43 |
51 |
SO, |
|
|
10,36 |
6,65 |
5,81 |
6,77 |
|
8,96 |
9,56 |
Удельный вес при |
20°С, |
г/см3 |
1,6129 |
1,5624 |
1,3458 |
1,4326 |
1,5004 |
1,6276 |
|
Вязкость: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кинематическая, ест |
|
20,49 |
15 |
4,75 |
7,03 |
|
9,95 |
21,4 |
|
динамическая, |
спз |
|
33,05 |
23,42 |
6,34 |
10,1 |
|
14,92 |
34,85 |
|
|
В е с о в о е с 0 о т н о ш е н н е т в е р д о й и ж и д к о й ф а з |
|
|
|
||||
Первичное Т, : Ж Суммарное Т : Ж Д = (Т —Ті) : Ж
0,443.100 |
— |
— |
0,338:100 |
0: 100 |
0,443 |
= 100 |
0,865! 100 |
1,42:100 |
— |
0,785:100 |
0,394:100 |
0,75 |
• 100 |
0,422:100 |
— |
— |
0,447:100 |
0,394:100 |
0,307:10Q |
|
по линии Беккэ, составляет Ng = 1,534, что близко |
к показате- |
|
лямпреломления CaSCv2H2 0 ( N , = 1,529, iVm =1,520, |
=1,520) . |
|
На кривых нагревания, снятых на пирометре Курнаковадо |
500°С, |
|
имеются два эндотермических эффекта: при 165—170 |
и при |
|
190—210°С. При нагревании до 1000°С наблюдаются |
эндоэффек- |
|
ты при 550—590, |
695—700 и 795°С. |
Они идентичны с кривой на |
|
гревания чистого |
гипса CaSO*-2H2 0. |
Двуводный сульфат |
каль |
ция теряет 1,5 моля Н 2 0 при t < 170°С, что согласуется с |
пер |
||
выми двумя эффектами. Остальную воду гипс теряет при £>500°С, что соответствует эндоэффектам 555—590°С, а при температуре свыше 700°С отвечает началу разложения CaSO*.
Таким образом, данные микроскопического, спектрального и термографического анализов однозначно дают основание предпо лагать, что осадки, выпадающие из растворов как неупаренной. так и упаренной экстракционной фосфорной кислоты на базе флотконцентрата Гулиоб, состоят в основном из двуводного суль фата кальция (гипса) и небольшого количества кремнефторида натрия. Выпадения в твердую фазу гипса следовало ожидать, так как система им пересыщена. Присутствие в осадках кремнефтористого натрия также можно было предвидеть вследствие повышен ного содержания солей натрия в исходных фосфатах и малой раст воримости этой соли в растворах фосфорной кислоты.
|
Глава |
IV |
Ф О С Ф О Р Н О К И С Л О Т Н О Е Р А З Л О Ж Е Н И Е ФОСФАТОВ* |
||
Двойной суперфосфат является, как известно, концентрирован |
||
ным безбалластным фосфорным |
удобрением. В зависимости |
от |
сырья в нем содержится 45—51% |
Р2О5 общ., 42—48% Р 2 0 5 уев., |
|
38—37% Р 2 0 5 вод. и 1,5—7% Р 2 0 5 |
своб. [82, 83 126—130]. |
|
Производство двойного суперфосфата состоит из двух стадий— получения фосфорной кислоты и разложения ею фосфатов. Вторая стадия осуществляется камерным (твердым) и бескамерным (жид
ким) способами. |
В первом |
случае используется |
концентрирован |
||
ная термическая |
или упаренная экстракционная кислота |
(45—55% |
|||
Р 2 0 5 ) , в то время как при непрерывном |
процессе |
фосфат |
разлага |
||
ется 28—39%-ной (по Р2О5) |
фосфорной |
кислотой |
с применением |
||
ретура [131]. Процесс описывается уравнением |
|
|
|||
Ca5 F(P04 )3 |
+ 7 Н 3 Р 0 4 + 5Н 2 0 = 5Са(Н2 Р04 )2 • Н 2 0 + HF. (IV. 1) |
||||
Фтористый водород вступает в реакцию с кремниевой кислотой по
уравнениям (III . 4) и ( I I I . 5), образуя кремнефтористоводородную |
|
кислоту |
и четырехфтористый кремний. Последний частично выде |
ляется |
в газовую фазу. Кремнефтористоводородная кислота при |
наличии солей калия и натрия в исходном сырье частично превра щается в малорастворимые кремнефториды натрия и калия соглас но уравнению ( I I I . 6). Карбонаты кальция и магния, встречающи
еся в фосфоритном |
сырье, |
разлагаются |
также до образования |
||||
монофосфатов |
|
|
|
|
|
|
|
Ca(Mg)C08 |
+ 2 Н 3 Р 0 4 = Ca(Mg)(H2 P04 )2 |
+ Н 2 0 + С 0 2 . (IV.2) |
|||||
Полуторные |
окислы также разлагаются |
фосфорной |
кислотой, |
||||
образуя кислые и средние фосфаты |
|
|
|
|
|||
(Al,Fe)a Os + 4H a P0 4 +a ? = 2(Fe, А1)Н, (Р04 )2 -/>Н2 0 + |
aq, |
(IV.3) |
|||||
(Al, FefcOa + |
2 Н 3 Р 0 4 |
+ Н 2 0 = 2(Al, Fe)PO< • 2Н 2 0, |
(IV.4) |
||||
что обусловливает |
потери |
растворимой |
Р 2 0 5 . |
|
|
||
* Глава написана совместно с А. Т. Здукосом.