чиста фосфорна кислота, включає в себе стадії спалювання елементного фосфору, гідратацію та абсорбцію його водою або кислотою, конденсацію і уловлювання з газової фази туману. Залежно від того, який принцип охолодження газів застосовується, термічний спосіб отримання кислоти буває трьох видів: випарний, теплообмінне-випарний або циркуляционно-випарний. На вітчизняних підприємствах зазвичай використовують технологію з циркуляционно-випаровувальним способом охолодження [6].
1.4.1 Фізико-хімічні основи одержання екстракційної фосфорної кислоти
Екстракційний метод виробництва фосфорної кислоти заснований на реакції розкладання природних фосфатів сірчаної кислотою. Процес складається з двох стадій:
1) розкладання фосфатів
2) фільтрування утворилася фосфорної кислоти і промивання сульфату кальцію водою.
Сірчанокислотне розкладання фосфату кальцію являє гетерогенний незворотний процес, що протікає в системі тверде тіло - рідина і описуваний рівнянням:
Для зручності запису і спрощення розрахунків формула подвійної солі фторапатита 3 записується у вигляді.
Частина утворилася фосфорної кислоти повертається в процес. Фактично фосфат розкладається сумішшю сірчаної та фосфорної кислот. Залежно від концентрації фосфорної кислоти в системі і температури утворюється сульфат кальцію може осідати у вигляді ангідриту (m=0), статтю гідрату (m=0,5) і дигідрату (m=2). Відповідно до цього розрізняють три варіанти екстракційного методу виробництва фосфорної кислоти: ангідридну, полугідратний і дігідратний. У таблиці 3 наведені умови розкладання фторапатита для кожного з варіантів цього процесу [7].
Таблиця 3 -Умови розкладання фторапатита
Тип процесу Температура, ° СКонцентрація в рідкій фазі,% Теплота реакції, кДж мольДігідратний70-8025-32384,4Полугідратний95-10038-48371,0
Температурний режим залежить від варіанту екстракційного процесу. У дігідратном методі гідратований сульфат кальцію осідає у формі дигідрату при 70 - 80 ° С і концентрації кислоти в реакційній суміші 20 - 32%, в полугідратном методі - у формі полугидрата при 90 - 100 ° С і концентрації кислоти 35 - 42%.
Високий ступінь розкладання фосфатів, рівна 0,99 дол. од., досягається всього за 1 - 1,5 години. Практично процес екстракції продовжується до 4 8:00. Це необхідно для утворення великих кристалів сульфату кальцію, які легко фільтруються і промиваються для вилучення фосфорної кислоти невеликою кількістю води. Освіта великих кристалів сприяє також перемішування системи, незначний надлишок сірчаної кислоти, що знижує ступінь пересичення розчину і сталість температури процесу.
Принципові схеми виробництва екстракційної фосфорної кислоти дігідратним і полугідратним методами ідентичні. Однак полугідратний метод дозволяє одержувати більш концентровану кислоту; знизити втрати сировини і забезпечити більш високі інтенсивність і продуктивність апаратури [7].
1.4.2 Отримання фосфорної кислоти екстракційним методом
В даний час в промисловості застосовують різні технологічні схеми виробництва екстракційної фосфорної кислоти на основі дігідратного і полудігідратного процесів.
Дігідратний і одностадійний полугідратний процеси можуть здійснюватися за єдиною технологічною схемою [8].
Малюнок 2-Принципова схема виробництва екстракційної фосфорної кислоти
На процес отримання ЕФК впливають:
) Активність рідкої фази (H 2 S0 4). У міру витрати H 2 S0 4 концентрація іона Н + зменшується, знижується активність рідкої фази, швидкість розкладання знижується.
) З підвищенням t за рахунок реакції, спостерігається збільшення швидкості розкладання.
) Домішки роблять негативний вплив.
) Швидкість перемішування до певної межі впливає на змішування Т-Ж.
) Тонкість помелу сировини.
) Час переходу полугидрата в гемігідрат становить 0,5-1 годину, гемігідрат переходить в ангідрит протягом 1 доби. Час утворення дигідрату становить 4-8 годин [9].
1.4.2.1 Дігідратний, гемігідратний і полугідратний способи отримання екстракційної фосфорної кислоти
Отримання ЕФК дігідратним способом.
Схеми дігідратного процесу розрізняються застосуванням або відсутністю циркуляції пульпи, розподілом реагентів між реакторами, способами охолодження пульпи, методами розділення твердої і рідкої фаз і промивки фосфогіпсу.
Основна мета процесу - ведення без різких коливань концентрацій, температури і освіту більш великих кристалів сульфату кальцію, тому створюють умови:
? чим більше тр...
