Ионы алюминия и железа могут вступать во взаимодействия с HF и H2SiF6,образуя фторкомплексные ионы типа[AlF]3-n. На конечных стадиях производства суперфосфата (сушка и нейтрализация ) растворенные соли алюминия и железа выделяются в твердую фазу в виде фосфатов типа RP04xH20 и других соединений более сложного состава, например, СаА1Н(Р04)2х6Н20,FеЗКН4(Р04)8х4Н20. Нейтрализация тройного суперфосфата, точнее содержащейся в нем непрореагировавшей фосфорной кислоты, может сопровождаться разложением (ретроградацией) водорастворимых дигидрофосфатов кальция за счет понижения общей кислотности жидкой фазы и взаимодействия Са(Н2Р04)2 с водой или нейтрализующими реагентами. При 25°С в фосфатных водных растворах в интервале рН от 3 до 6.5 стабилен гидрофосфат кальция, фосфат кальция устойчив от 6,5 до 7, а гидроксил апатит существует при значениях рН не менее 7.Соответственно могут протекать следующие реакции: Са(Н2Р04)2+2Н20=СаНР04х2Н20+НЗР04, Ca(H2P04)2+CaC03-2CaHP04+C02+H20 Ca(H2P04)2+NH3=CaHP04+NH4H2P04 2СаНР04х2Н20+Са(0Н)2-Са3(Р04)2хН20+5Н20, 3CaHPO4+2NH3+H20=Ca3(PO4)2xH20+(NH4)2HP04 10Ca3(P04)2xH20+4NH3=3Ca10(OH)2(P04)6+2(NH4)2HP04+4H20 Для более полного разложения фосфатного сырья и получения суперфосфата с заданными свойствами важное значение имеет правильный выбор соотношения исходных реагентов - природного фосфата и фосфорной кислоты(норма расхода фосфорной кислоты).Этот показатель при получении Дойного суперфосфата условно выражают количеством Р205 в виде фосфорной кислоты, взятым на 100 массовых единиц фосфата. Еще одной важной характеристикой процесса получения тройного суперфосфата является степень (коэффициент) разложения природного фосфата (К разл%). Она характеризует полноту использования вторичного фосфатного сырья. Кислотное разложение фосфатов фосфорной кислотой состоит из двух стадий: растворение фосфата в растворах фосфорной кислоты, вначале ненасыщенных, а затем насыщенных фосфатами кальция. Наибольшее разложение достигается при более низких температурах и концентрациях фосфорной кислоты. Длительность этого процесса в производственных условиях может изменяться от нескольких секунд (камерно-поточный) до 3-10 минут (камерный процесс) и 1 -3 часа (поточный способ).
Дальнейшее разложение фосфата во 2 стадии происходит при взаимодействии его с насыщенным раствором и сопровождается выделением твердой фазы. При образовании в 1 стадии насыщенных эвтонических растворов, дальнейшее разложение сопряжено с выделением в твердую фазу вначале смеси моно- и дикальций фосфата, а к концу процесса - одного дикальций фосфата.
Оптимальный режим разложения фосфата может быть установлен с учетом равновесных и кинетических условий на каждой стадии процесса. Скорость растворения фосфатов в ненасыщенных продуктами реакции растворах, содержащих фосфорную кислоту, лимитируется диффузией наименее подвижного иона кальция от разрушающейся поверхности зерна фосфата в жидкую фазу. Основанием является факт соответствия кривых растворимости в системе Са0-Р205-Н20 и изохрон растворения апатита (рис.1).При небольшой степени нейтрализации максимум скорости растворения фосфорита практически совпадают с положением узловой точки В на диаграмме растворимости. Концентрация ионов Са в насыщенном растворе, образующемся у поверхности зерен фосфата, для точки В наибольшая, а следовательно, и движущая сила диффузии этих ионов в растворе также наибольшая. Поэтому для достижения на 1 этапе процесса высокой степени разложения целесообразно было бы применять фосфорную кислоту такой начальной концентрации, которая приводит к получению насыщенного раствора, близкого по составу к узловым точкам, равновесным с Са(Н2Р04)2хН20 и СаНР04. Например, для максимального разложения фосфорита в момент насыщения жидкой фазы при 750С фосфорная кислота должна была бы иметь начальную концентрацию 33.6%Р205.Далее в этом случае степень разложения фосфорита окажется небольшой 36.5% при норме кислоты 110 % от стехиометрического. Типичные кинетические кривые растворения фосфорита при разных температурах с образованием ненасыщенных растворов системы CaO-P2O5 H2O показаны на рис.2.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.