Фосфор қышқылын экстракциялық алу тәсілінің технологиясы

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 4 бет
Таңдаулыға:

Дәріс № 11

Тақырыбы: «Фосфор қышқылын экстракциялық алу тәсілінің технологиясы»

Жоспары

1 Фосфор қышқылын экстракциялық алу тәсілінің технологиясының физика-химиялық негіздері

2 Экстракциялық фосфор қышқылын дигидратты, гемигидратты және ангидритті алу тәсілдері

3 Экстракциялық фосфор қышқылын комбинирленген алу тәсілдері

4 Өндірістің даму болашағы

Экстракциялық фосфор қышқылы - химиялық формуласы Н ₃ РО ₄ , шырын (сироп) тәрізді сұйық.

Кодану 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 Н ₃ РО ₄ -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(CO ₃ ) ₂ + 2H ₂ SO ₄ + (n - 2) Н ₂ О → CaSO ₄ · nН ₂ О + MgSO ₄ + 2CO ₂

К ₂ О · Na ₂ O · Al ₂ O ₃ · 2SiO ₂ + 5H ₂ SO ₄ → К ₂ SO ₄ + Na ₂ SO ₄ + Al ₂ (SO ₄ ) ₃ + 2SiO ₂ + 5H ₂ O

Кремний диоксиді НҒ әрекеттесіп, SiҒ ₄ түзеді:

4HF + SiO ₂ → SiF ₄ + 2H ₂ O

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

SiF ₄ + 2НҒ → H ₂ SiF ₆

Ыдырау процесі күкірт қышқылы шығынының артуына, сонымен бірге, Р ₂ О ₅ бөліп алу дәрежесінің төмендеуіне алып келеді, ал мақсатты өнімнің (Р ₂ О ₅ ) концентрациясы 40% жоғары болғанда темірдің ерімейтін фосфаттарының ҒеН ₃ (РО ₄ ) ₂ ·2, 5Н ₂ О және төменгі концентрацияларында ҒеРО ₄ ·2Н ₂ О түзілуіне алып келеді. 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 Р ₂ О ₅ 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 Ғе ₂ О ₃ : Р ₂ О ₅ 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.

Экстракциялық фосфор қышқылын алу:

СаSO ₄ - Н ₃ РО ₄ - Н ₂ О жүйесінде кальций сульфаты үш формада кездеседі: бір сусыз (СаSO ₄ ангидрит) және екі кристаллогидраттар (СаSO ₄ ·0, 5Н ₂ О гемигидрат және СаSO ₄ ·0, 5Н ₂ О гипс) түрінде.

80 ⁰ С температурасында минимальды ерігіштікке ангидрит ие болады және тұрақты қатты фазасы болып табылады. Құрамында 33, 3% Р ₂ О ₅ бар ерітінділердегі метатұрақты гипс (метатұрақты кристаллогидраттардың изотермасындағы А нүктесінің қимасы) ангидритке айналады. Ал, өте концентрлі ерітінділерде алдымен гипстің конверсиясы пайда болып, айтарлықтай аз еритін гемидратқа, содан ангидритке дейін дегидратацияланады.

Өндірістік жағдайларда тұнба ыдырамаған фосфаттар, жуылмаған Н ₃ РО ₄ , әр түрлі металдардың фосфаттарының сокристалдары түріндегі Р ₄ О ₁₀ 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 - 65-80 ⁰ С температурасында жүзеге асатын, 30-32% Р ₂ О ₅ 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) экстракторға реагенттердің үздіксіз және бірқалыпты түсуі және одан қойыртпақтың бірқалыпты шығарылуы; 3) қойыртпақтың барлық көлемінде тұрақты концентрация мен температураны қамтамасыз ету үшін, қойыртпақты жеткілікті қарқынды араластыру; 4) қойыртпақтағы қатты және сұйық фазалардың (Қ:С) оптималды қатынасы; 5) SO ₄ ^2- (SO ₃ күкірт триоксидінің мөлшеріне қайта саналады) иондарының қажетті артық мөлшері.

Экстракциялық фосфор қышқылын өндіру келесі сатылардан тұрады:

1) реагенттерді процеске беру;

2) фосфатты шикізатты ыдыратумен экстракциялық қойыртпақ алу;

3) экстракциялық қойыртпақты сүзу, тұнбаны жуу;

4) фосфогипсті кетіру;

5) тасталынатын газдардан фторлы қосылыстарды абсорбциялау.

Экстракциялық фосфор қышқылы ФС РК ОКПО 3908381201421. 0-2006 техникалық талаптарын қанағаттандыруы тиіc. Экстракциялық фосфор қышқылына қойылатын талаптар:

Көрсеткіштердің аталуы

Нормасы

Көрсеткіштердің аталуы: 1. Р ₂ О ₅ санағандағы H ₃ PO ₄ массалық үлесі, %, кем емес

Нормасы: 18

Көрсеткіштердің аталуы: 2. Тұнбаның массалық үлесі, %, артық емес

Нормасы: 2

Қышқылдың тығыздығы оның концентрациясы мен температурасына тәуелді өзгереді. Концентрациясы көтерілгенде және температурасы төмендегенде, қышқылдың тығыздығы жоғарылайды.

ЭФҚ тазарту тәсілдері: Өзіміздің елімізде және шетелдерде ЭФҚ тазалаудың бірнеше әдістері белгілі. Олардың негізгісі болып келесілер табылады: 1) фосфор қышқылын концентрлеу арқылы фторсыздандыру; 2) аз еритін қосылыстар түрінде фторды тұндыру; 3) органикалық еріткіштермен тазалау; 4) ион алмастырғыш шайырлармен тазалау. Сонымен қатар, жоғарыда аталған тазалау әдістерінің әр түрлі комбинациясы қолданылады.

Дигидраттық әдіс арқылы алынған ЭФҚ өндірілетін тыңайтқыштар

ЭФҚ құрамы қолданылатын шикізаттарға байланысты. Апатит концентратынан дигидратты әдіспен алынған қышқыл (кальций дигидрат немесе гипс түрінде болу арқылы) 25-32% Р ₂ О ₅ , 1, 8-2, 8% SO ₃ , 0, 8-1, 1 % Fe ₂ O ₃ , 0, 5-1, 0% Al ₂ O ₃ , 0, 2-0, 4%CaO, 1, 5-1, 8% F-дан тұрады, тығыздығы 1, 25-1, 3 г/см ³ . Құрамына елеулі түрде ерімейтін қалдық кіретін фосфориттерді қолданғанда сұйытылған қышқыл түзіледі (20-25% Р ₂ О ₅ ) . Сәйкесінше тұнбаны жуу үшін судың көп мөлшері қажет. Фосфориттер құрамында магний қоспалары көп болған жағдайда олар қышқылға өтеді, бұл жағдайда қышқылдың құрамында 1-3, 5% MgO болады. Көп жағдайда алынған сұйылтылған қышқылды 53-55% Р ₂ О ₅ буландырады, бұл қышқыл концентрлі фосфор қышқылы және күрделі тыңайтқыштар өндірісі үшін аса қажет.

Экстракциялық фосфор қышқылын (ЭФҚ) алуды дигидраттық режимде жүргізеді.

ЭФҚ негізгі компоненттердің тұрақты қатынасынан тұрады, яғни: Р:N:S 15:15:15 күрделі фосфорлы тыңайтқыш өңдеуге қолданады. Осының нәтижесінде алынған ЭФҚ-нан келесідей тыңайтқыштар алу ұсынылды.

1) ЭФҚ және (NH ₄ ) ₂ SO ₄ алынған, құрамы бойынша балансталған тыңайтқыштар: Алынған экстракциялық фосфор қышқылына аммоний сульфаты 1:0, 16 арақатынасында енгізіледі, алынған қоспаны газ тәріздес аммиакпен рН 3-4 шейін аммонизациялайды, бұл өнімнің құрамындағы N, P, S компоненттердің берілген қатынасын қамтамасыз етеді, содан қойыртпақты ылғалды тұзға дейін су моншасында кептіреді және тұрақты салмаққа дейін 115-200 және 300 ⁰ С температурасында термоөңдеуден өткізеді. Температураны 300 ⁰ С дейін көтеру өнімнің балқуына алып келетіндігін ескеру керек, өнім қара түсті, қиын ұнтақталатын және ылғалды болып келеді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.