Фосфаттың ыдырау үрдісі

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Ф. 7.03-06
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Коммерциялықемесакционерлікқоғам
М.ӘУЕЗОВ атындағы Оңтүстік Қазақстан университеті

ХИМИЯЛЫҚ ИНЖЕНЕРИЯ ЖӘНЕ БИОТЕХНОЛОГИЯ ЖОҒАРЫ МЕКТЕБІ
БЕЙОРГАНИКАЛЫҚ ЗАТТАРДЫҢ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯСЫ КАФЕДРАСЫ

Реферат

Тақырыбы: Экстракциялық фосфор қышқылы өндірісі(ЭФҚ). Шикізаттың сапасына талаптар. Табиғи шикізаттарды күкіртқышқылды ыдыратудың физика-химиялық негізі.

Орындаған: Мейірхан А
Тобы: ХТ-19-1К
Қабылдаған:Жұлдызбаева С

Шымкент 2021
Экстракциялық фосфор қышқылы (ЭФҚ)

Фосфор қышқылы, фосфорлы тыңайтқыш және жемдік фосфаттарды өндіру үшін негізінен табиғи фосфаттарды және экстракциялық фосфор қышқылын пайдаланады. Қышқылдардың,тыңайтқыштардың физика-химиялық қасиеті және сапасы фосфорит рудасының минералдық, химиялық құрамына көп байланысты.
Шикізат ретінде пайдаланатын фосфат рудасының (апатит және фосфорит) негізгі минералы - апатит тобы 3Ca3(PO4)2CaX2 (X-фтор, хлор, гидроксил тобы).
Кальций элементінің орында стронций сирек кездесетін церий тобы және басқа элементтерімен алмасуы мүмкін. Табиғатта көп тараған фторапатит 3Ca3(PO4)2.CaF2, гидроксилапатит 3Ca3(PO4)2.Ca(OH)2. Фосфаттардың құрамында нефелин (Na,K)2O.AI2O3.2SiO2.nSiO2, эгерин NaFeSi2O6, сфен CaTiO5, титаномагнетит FeTiO3.nFe3O4, дала шпаты (Na,K)AISi3O8, т.б. минералдар болады.
Экстракциялық фосфор қышқылы - химиялық формуласы Н3РО4, шырын (сироп) тәрізді сұйық.

Қолдану саласы:

Концентрлі біржақты және күрделі тыңайтқыштар өндірісінде, қоректендіргіш элемент - фосфордың тасымалдаушысы ретінде қолданылады.

Технологияның ерекшелігі:

Экстракциялық фосфор қышқылының құрамы, экстракциялағанда қолданылатын фосфатты шикізаттың құрамына және оны өңдеудің жағдайларына тәуелді.
Қаратаудың фосфатты шикізатынан алынатын қышқылдың құрамында, негізгі компонент Н3РО4 - тен басқа, күкірт қышқылының қоспалары, фтор мен магнийдің қосылыстары, кальций сульфаты бар.

Шикізат ерекшелігі:

Фосфор қышқылын экстракциялы әдіспен алудың негізінде табиғи фосфаттардың күкірт қышқылымен ыдырауы жатыр.
Бірдей уақытта, бастапқы фосфатты шикізаттың құрамындағы қоспалар да ыдырайды.
Оларға: кальцит, доломит, сидерит, глауконит, темір және алюминийдің силикаттары жатады (бұл аталмыш қоспалар да күкірт қышқылымен ыдырауға түседі).
Ca · Mg(CO3)2 + 2H2SO4 + (n - 2)Н2О -- CaSO4 · nН2О + MgSO4 + 2CO2

К2О·Na2O·Al2O3·2SiO2+5H2SO4--К2SO4 +Na2SO4+Al2(SO4)3+2SiO2+5H2O

Кремний диоксиді НҒ әрекеттесіп, SiҒ4 түзеді:

4HF + SiO2 -- SiF4 + 2H2O

Кремний тетрафторидінің бір бөлігі газды фазаға бөлініп, ерітіндіде қалған екінші бір бөлігі гексафторкремний қышқылын түзеді:

SiF4 + 2НҒ -- H2SiF6

Ыдырау процесі күкірт қышқылы шығынының артуына, сонымен бірге, Р2О5 бөліп алу дәрежесінің төмендеуіне алып келеді, ал мақсатты өнімнің (Р2О5) концентрациясы 40% жоғары болғанда темірдің ерімейтін фосфаттарының ҒеН3(РО4)2·2,5Н2О және төменгі концентрацияларында ҒеРО4·2Н2О түзілуіне алып келеді.

Табиғи фосфаттарды күкіртқышқылды ыдыратудың физика-химиялық негізі:

Табиғи фосфатты күкірт қышқылымен ыдыратқанда ерітіндіге фосфор қышқылы өтеді да, қиын еритін кальций сульфаты түзіледі.
Ca5F(PO)4 + 5H2SO4 = 5CaSO4 + 3H3PO4 + HF
Түзілетін қышқылдың температурасы мен шоғырына байланысты кальций сульфаты CaSO4 · 2H2O (гипс) дигидрат түрінде, жартылай гидрат түрінде CaSO4 · 0,5H2O немесе сусыз тұз CaSO4 түрінде түзілуі мүмкін.
Экстракциялық фосфор қышқылын дигидратты әдіспен алған кезде түзілетін кристаллдар келесідей өлшемге ие болады: ұзындығы - 200-400 мкм, ені-30-70 мкм және қалыңдығы бірнеше мкм болады. Тұнба тығыз және нашар сүзіледі.
Өте жоғары температурада (1050С) түзілетін жартылай гидрат кристалдар қыры 10-20 мкм болғандықтан алты қырлы призма түрінде түзіледі; бұл кристалдар жиі сросткалармен көрсетілген.
Жартылай гидратты фильтрациялаудың жылдамдығы дигидратқа қарағанда 2-3 есе жоғары болады. Жартылай гидраттаудың негізгі кемшілігі оның құрылғылары өте сапалы болуы керек (себебі өте жоғары температурада қолданылады) және сүзгілеу кезінде жартылай гидраттың тұрақты болмауы (сүзгілегіш матада корка түзілуі).

Экстракциялық фосфор қышқылын өндірудің принциптік сызба нұсқасы:

Экстракциялық фосфор қышқылын дигидратты әдіспен алған кезде түзілетін кристаллдар келесідей өлшемге ие болады: ұзындығы - 200-400 мкм, ені-30-70 мкм және қалыңдығы бірнеше мкм болады. Тұнба тығыз және нашар сүзіледі. Өте жоғары температурада (1050С) түзілетін жартылай гидрат кристалдар қыры 10-20 мкм болғандықтан алты қырлы призма түрінде түзіледі; бұл кристалдар жиі сросткалармен көрсетілген. Жартылай гидратты фильтрациялаудың жылдамдығы дигидратқа қарағанда 2-3 есе жоғары болады. Жартылай гидраттаудың негізгі кемшілігі оның құрылғылары өте сапалы болуы керек (себебі өте жоғары температурада қолданылады) және сүзгілеу кезінде жартылай гидраттың тұрақты болмауы (сүзгілегіш матада корка түзілуі).

Фторапатиттің ыдырау шарты:

Процесстің түрі
Температура С
Сұйық фазадағы концентрация Р2О5 %
Реакция жылуы кДж моль
Дигидратты
70-80
25-32
384,4
Жартылай гидратты
90-100 ,
35-42
371,0

Фосфаттың ыдырау үрдісі:

Фосфаттың қышқылмен ыдырау жылдамдығы күкірт қышқылының концентрациясына тәуелді . Оған химиялық реакцияның жылдамдығы ғана тәуелді емес, сонымен қатар, фосфаттың беткі бөлігіне, тұнбаға түсетін кальций сульфат кристалдарының құрылымы және қышқылдың қатты фазадағы диффузиялану жылдамдығы да тәуелді

Күкіртті қышқылды ыдырау процесі:

Карбонаттардың ыдырау процесінің нәтижесінде бөлінетін көміртегі диоксиді экстракторларда тұрақты көбіктің пайда болуына алып келеді.
Магнийдің, темірдің және алюминийдің еритін фосфаттары бастапқы фосфор қышқылының белсенділігін төмендетеді, сонымен бірге, фосфор қышқылын кезекті өңдеу кезінде тыңайтқыштардағы сіңірілетін Р2О5 құрамын төмендетеді.
Қоспалардың әсерін ескере келе құрамында жоғары мөлшерде темірдің, алюминийдің, магнийдің және карбонаттардың қосылыстары бар фосфаттар фосфор қышқылын өндіру кезінде жарамсыз болып табылады.
Сондықтан да, күкірттіқышқылды ыдырату процесі кезінде Ғе2О3 : Р2О5 массалық арақатынасы 0,08 аспайтын кендер немесе концентраттар қолданылады.
Күкіртті қышқылды ыдырау процесінің технологиялық параметрлерін таңдау кезінде кальций сульфатының айтарлықтай ірі, оңай бөлінетін және фосфор қышқылымен жақсы жуылатын кристалдар түрінде бөлінуі жатыр.
Фосфор минералды шикізаттың ыдырауы арқылы алынады. Қазіргі уақытта 25% - дан астам Р2О5 бар кендердің қышқыл ыдырауы ең көп таралған. Фосфор қышқылы кенді еріту арқылы тікелей түзіледі, яғни фосфор қосылыстарын тікелей алады. Демек, өнімнің атауы экстракция жолымен алып- экстракциялық фосфор қышқылы деп аталады
Өндірістік жағдайларда тұнба ыдырамаған фосфаттар, жуылмаған Н3РО4, әр түрлі металдардың фосфаттарының сокристалдары түріндегі Р4О10 қоспаларымен ластанады.
Сондықтан да, пайда болған кальций сульфатын сәйкесінше фосфогипс, фосфогемигидрат және фосфоангидрит деп атайды. Тұнбаға түсетін сульфаттардың типіне қарай экстракциялы фосфор қышқылын алудың үш әдісі бар, олар: дигидратты, гемигидратты (жартылай гидратты) және ангидритті, сонымен бірге комбинирленген әдісі белгілі (гемигидратты-дигидратты және дигидратты-гемигидратты).
Тәжірибеде көбінесе қолданылатын және кең таралған әдістердің бірі - 65-800С температурасында жүзеге асатын, 30-32% Р2О5 дейінгі мөлшерде қышқыл алуға болатын дигидратты режим болып табылады.
Экстракция процесінің оңтайлы режимін ұстап тұру үшін, келесі шарттар сақталынуы тиіс: 1) қойыртпақтың экстракторда жеткілікті уақыт болуы; 2) ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.