Учебная программа по дисциплине для обучающихся (syllabus)) 4 график сдачи заданий по дисциплине
Физико–химические основы процесса
жүктеу/скачать 0.76 Mb.
|
| Физико–химические основы процесса.
Сырьем для получения двойного суперфосфата являются природные фосфаты и фосфорная кислота.Основная реакция, протекающая при получении двойного суперфосфата: Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2 H2O + HF Доломиты, входящие в состав фосфоритов, разлагаются фосфорной кислотой по реакции: Cа,Мg(CO3)2 + 4H3PO4 + H2O = Ca(H2PO4)2H2O + Mg(H2PO4)2H2O + 2CO2 Оксиды железа и алюминия, содержащиеся в природных фосфоритах, также разлагаются фосфорной кислотой и образуются средние фосфаты: АI2O3 + 2H3PO4 + H2O = 2AIPO4 2H2O Fe2O3 + 2H3PO4 + H2O = 2FePO4 2H2O Фтористый водород, образующийся при разложении фторапатита, реагирует с диоксидом кремния и силикатами с образованием четырехфтористого кремния и кремнефтористой кислоты:4HF + SiO2 = SiF4 + 2H2O SiF4 + 2HF = H2SiF6 Температура разложения фосфоритного сырья в пределах 40….700С не оказывает заметного влияния на скорость разложения фосфата. Но при более высокой температуре ускоряется процесс схватывания и затвердения двойного суперфосфата, а также выделение фторсодержащих газов. Рабочая температура 80…1000С. Норма фосфорной кислоты для разложения фосфорита 100%, а для разложения апатитового концентрата 105% от стехиометрического расхода. Длительность разложения в смесителе составляет 4…6 минут, в суперфосфатной камере 1,5 часа, на складе …10 суток. Процесс получения двойного суперфосфата складывается из двух стадий. На первой стадии при непрерывном смешении исходного фосфата и фосфорной кислоты взаимодействие протекает в подвижной суспензии, жидкая фаза которой содержит: фосфорную кислоту, дигидрофосфат кальция и другие водно- и кислоторастворимые продукты реакции. Процесс постепенно замедляется в результате нейтрализации фосфорной кислоты и заканчивается при насыщении жидкой фазы фосфатами кальция. Продолжительность стадий в производственных условиях может изменяться от нескольких секунд (камерно – поточный метод), до 3-10 минут (камерный процесс) и 1-1,5 часа (поточные способы). Вторая стадия процесса сопровождается кристаллизацией гидрата дигидрофосфата кальция, в результате чего составы жидкой и твердой фаз реакционной массы постепенно изменяются. В момент насыщения жидкой фазы дигидрофосфатом кальция и гидрофосфатом кальция реакция разложения останавливается. В процессе получения двойного суперфосфата из апатитового концентрата камерным способом оптимальную концентрацию исходной фосфорной кислоты выбирают (55% Р2О5), чтобы к моменту достижения коэффициента разложения ≈60% жидкой фазы компонентов суперфосфата содержала 46-47% Р2О5, когда коэффициент разложения апатита достигает 60%, суспензия затвердевает и скорость реакции резко замедляется. Дальнейший процесс разложения идет в период вылеживания продукта на складе (15-30 суток), оптимальная температура дозревания 40-60ºС. Доломитизированные фосфориты разлагаются в камерном процессе кислотой содержащей 45-50 % Р2О5, процесс разложения идет быстрее и полнее, чем у апатитового концентрата. В бескамерных способах исходные фосфориты обрабатывают при 50-100ºС фосфорной кислотой концентрацией 28-40% Р2О5. Однако низкая начальная концентрация кислоты не благоприятна для второй стадии разложения, поскольку в растворах равновесных с или процесс практически не идет. Процесс заканчивается при сушки реакционной массы. В процессе сушки из реакционной массы кристаллизуется моногидрат дигидрофосфата кальция и степень нейтрализации жидкой фазы уменьшается, хотя активность ее увеличивается. В результате достигается высокая степень разложения сырья и при незначительной степени его разложения в одну стадию. При камерно-поточном способе производства двойного суперфосфата, применяют легкоразлагаемую фосфоритную муку тонкого помола и фосфорную кислоту 47-49 % Р2О5. Измельченный камерный суперфосфат смешивают с ретуром, гранулируют и сушат. В процессе сушки степень разложения фосфорита возрастает от 60-70 до 80-90%. Товарную фракцию гранулируют, нейтрализуют аммиаком, охлаждают и получают продукт содержащий: 42,5-44,5%Р2О5 усв. 45-47%Р2О5 общ. 37-38%Р2О5вод. 1,5-2% азота. Схема получения двойного суперфосфата камерным способом аналогична схеме камерного способа получения простого суперфосфата и по последовательности технологических операций, и по используемому оборудованию (рис. 1). Согласно схеме, исходный апатитовый концентрат из бункера 1 дозатором 2 подается в смеситель 5. Параллельно исходная фосфорная кислота (54% Р2О5) из сборника 3 через расходомер 4 поступает в смеситель, где они перемешиваются. К образовавшейся суспензии добавляют до 3% от массы апатита известняка. Получаемую смесь шнековым смесителем 6 непрерывно загружают в суперфосфатную камеру 7. Схватившаяся в камере суперфосфатная масса («пирог») обладает значительной рыхлостью и пористостью (вследствие выделения в процессе разложения исходного известняка диоксида углерода) и легче выгружается из камеры с помощью фрезера. Продолжительность пребывания массы в смесителе 3—6 мин, в камере 1,0—1,5 ч, температура в смесителе 70—80°С, а в камере 90—100° С. Высота «пирога» в камере 1,2—2,0 м. Возможно внесение к фосфорной кислоте концентрированной серной кислоты, что позволяет уменьшить расход фосфорной кислоты, несколько снизить содержание в ней Р2О5 (до 51—52%). Степень разложения апатитового концентрата в камере не превышает 70%. Образующиеся фторсодержащие газы по газопроводу 8 отводят в абсорбционное отделение соединений фтора. Камерный двойной суперфосфат ленточным транспортером 9 передается на склад, где разбрасывателем 10 и грейферным краном 11 перебрасывается для перемешивания. Далее грейферным краном 11 двойной суперфосфат загружается в бункер 12, откуда ленточным конвейером 13 подается в дезинтегратор 14 для измельчения. Измельченный суперфосфат в барабане 15 нейтрализуется молотым известняком и элеватором 16 подается в грохот 17. Крупная часть из грохота передается в дезинтегратор, стандартный же двойной суперфосфат ленточным конвейером — в бункер 18 для нейтрализованного продукта, откуда ленточным питателем передается в гранулятор 20. Образующиеся гранулы суперфосфата поступают в сушильный барабан 21. Сухой продукт направляется на упаковку. Полученный камерным способом двойной суперфосфат содержит 43—44% усвояемого Р2О5. На производство 1 т гранулированного двойного суперфосфата (в пересчете на усвояемый Р2О5) расходуют 320—330 кг апатита и 810—820 кг фосфорной кислоты (в пересчете на Р2О5). Рисунок 1 - Технологическая схема получения двойного суперфосфата камерным способом жүктеу/скачать 0.76 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|