Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Производство экстракционной фосфорной кислоты

На выполнение дипломной работы | ВВЕДЕНИЕ | Методы утилизации фосфогипса | Разработка технологии переработки фосфогипса | Технологические регламенты и технико-экономическое обоснование предлагаемых технологий утилизации фосфогипса | Лабораторный технологический регламент получения безобжигового минерального вяжущего из отвального фосфогипса | Разработка технологического регламента применения мелиоранта из фосфогипса и технология его использования на орошаемых землях | Технология внесения фосфогипса для повышения урожайности культур | Экономическая часть | Технико-экономические показатели технологии получения гипсового вяжущего из фосфогипса |


Читайте также:
  1. A)& производство в суде первой инстанции
  2. B)& Производство осмотра на месте
  3. Quot; Разрешаю производство маневров с выездом за границу станции".
  4. Uml; Белки и нуклеиновые кислоты
  5. XII. Законодательство об административных правонарушениях и административное судопроизводство
  6. Адвокатское досье и электронное адвокатское производство
  7. Арбитражное судопроизводство как способ защиты прав предпринимателей

 

Производство фосфорной кислоты методом сернокислотной экстракции сводится к разложению природного фосфатного сырья серной кислотой с последующим фильтрованием полученной пульпы для отделения фосфорной кислоты от выпавшего в осадок сульфата кальция.

Для обеспечения достаточной подвижности экстракционной пульпы в экстрактор возвращают раствор разбавления, полученный смешиванием части продукционной фосфорной кислоты и фильтрата после промывки осадка на фильтре.

Разложение фосфатного сырья производится, таким образом, смесью водных растворов серной и фосфорной кислот по суммарному основному уравнению:

 

Ca5F(PO4)3+5H2SO4+n•H3PO4+mH2О (n +3)H3PO4+5CaSO4•mH2O+HF

 

В зависимости от температуры и концентрации фосфорной кислоты в системе CaSO4-H3PO4-H2O сульфат кальция осаждается в виде дигидрата (m=2)-CaSO4 • 2H2O (гипс), полугидрата (m=0.5)-CaSO4 • 0.5H2O или ангидрита (m=0)-CaSO4.

Одновременно с фосфатом разлагаются примеси алюмосиликатов с образованием сульфатов и диоксида кремния:

 

Na2O • K2O • Al2O3 • 2SiO2 + 5H2SO4 Na2SO4 + K2SO4 + Al2(SO4)3 + 2SiO2 + 5H2O

 

Выделившийся диоксид кремния реагирует с выделяющимся по основной реакции фторидом водорода HF с образованием кремнефтористо-водородной кислоты:

 

6HF + SiO2 H2SiF6 + 2H2O

 

которая частично выделяется в газовую фазу в виде эквимолекулярной смеси 2HF+SiF4. Степень выделения фтора в газовую фазу увеличивается с повышением температуры. Соединения фтора, выделяющиеся в газовую фазу, абсорбируются водой с образованием раствора кремнефтористо-водородной кислоты:

 

3SiF4 + (n +2)H2O 2H2SiF6 + SiO2 • nH2O

 

Частично остающаяся в растворе кремнефтористоводородная кислота взаимодействует с щелочными оксидами нефелина, глауконита и других растворимых минералов, образуя малорастворимые кремнефториды натрия и калия:

 

(Na, K)2O + H2SiF6 (Na, K)2SiF6

 

Карбонаты и силикаты кальция и магния разлагаются с образованием соответствующих сульфатов:

 

Ca Mg(CO3)2 + 2H2SO4 CaSO4 + MgSO4 + 2H2O + 2CO2

Mg2SiO4 + 2H2SO4 2MgSO4 + SiO2 + 2H2O

Ca2SiO4 + 2H2SO4 2CaSO4 + SiO2 + 2H2O

 

Соединения полуторных оксидов железа и алюминия растворяются в реакционной смеси с образованием соответствующих фосфатов:

 

Al2O3 + H2SO4 + Ca (H2PO4)2 2AlPO4 + CaSO4 + 3H2O

Fe2O3 + H2SO4 + Ca (H2PO4)2 2FePO4 + CaSO4 + 3H2O

 

При этом образуются перенасыщенные растворы, из которых медленно выделяются гидраты фосфатов железа и алюминия:

 

FePO4 • 2H2O; FeH3(PO4)2 • 2,5H20; AlPO4 • 3H2O и Al2(PO4)3 • nH20

 

Примеси, содержащиеся в фосфатном сырье, осложняют процесс экстракции, ухудшают его показатели, снижают качество получаемой кислоты, увеличивают расход серной кислоты, подаваемой на разложение сырья. Имеет место внедрение фосфатов примесей в кристаллическую решетку сульфата кальция (так называемая сокристаллизация).

Повышение содержания свободной серной кислоты снижает сокристаллизацию фосфатов кальция, но приводит к кристаллизации сульфата кальция на поверхности зерен фосфата и препятствует их разложению.

Практически оптимальный сульфатный режим для каждого вида сырья и процесса его переработки определяют, исходя из необходимости иметь минимальные потери от недоразложения сырья, сокристаллизации фосфатов и неполноты отмывки фосфогипса при фильтровании экстракционной пульпы.

Для ведения процесса разложения фосфатного сырья серной кислотой с целью получения легкофильтрующего осадка кристаллогидрата сульфата кальция необходимо строго выдерживать установленные концентрации серной и фосфорной кислот в жидкой фазе пульпы, а также соотношение жидкой и твердой фаз. Это возможно осуществить при непрерывной и равномерной подаче реагентов: сырья, серной кислоты и оборотной фосфорной кислоты в экстрактор.

Время пребывания экстракционной пульпы в экстракторе определяется скоростью кристаллизации и ростом кристаллогидратов сульфата кальция, оптимальные формы и размеры которых должны обеспечивать хорошую фильтруемость осадка и эффективную отмывку его от фосфорной кислоты минимальным количеством воды. Для этого должен быть строго обеспечен определенный режим экстракции во избежание образования мелкокристаллического, плохо фильтрующего осадка.

Таким образом, для поддержания оптимального режима процесса экстракции необходимо соблюдение следующих условий:

· достаточное время пребывания пульпы в экстракторе;

· непрерывное и равномерное поступление в экстрактор реагентов и равномерный отвод из него пульпы;

· достаточно интенсивное перемешивание пульпы для обеспечения постоянных концентраций и температуры во всем объеме пульпы;

· оптимальное соотношение твердой и жидкой фаз в пульпе (Т: Ж);

· необходимый избыток ионов SO42 - .(пересчитывается на содержание триоксида серы

SO3).

Процесс экстракции фосфорной кислоты из фосфатного сырья Каратау проводится при более высокой, чем для дигидратного процесса, температуре (до 95 ºС). При этом для того, чтобы сульфат кальция кристаллизовался в метастабильном дигидрате, массовая концентрация избытка SO3 в пульпе должна составлять 1,3 ÷ 3,0 %.

Это позволяет существенно улучшить условия кристаллизации сульфата кальция, она происходит в менее перенасыщенных растворах вследствие увеличения растворимости гипса при повышении температуры, что способствует образованию более крупных, однородных и изометрических кристаллов.

Увеличению производительности процесса фильтрования экстракционной пульпы способствует уменьшение вязкости жидкой фазы пульпы и повышение температуры воды, подаваемой для промывки фосфогипса, до 95 ºС.

Используется метод экстракции фосфорной кислоты, заключающийся в подаче серной кислоты в две стадии. При этом поддерживается температура по экстракторам на уровне 90 ÷ 95 ºС, что позволяет повысить коэффициент разложения сырья до 96 ÷ 97 %.

При фильтровании экстракционной пульпы в качестве продукционной кислоты традиционно используют первый фильтрат. Прошедшие через ткань частицы фосфогипса загрязняют кислоту, что снижает содержание питательных веществ в удобрениях, полученных на ее основе.

Приемом снижения в кислоте содержания примеси фосфогипса является использование в качестве продукционной кислоты промывного фильтрата после первой промывки фосфогипса. Концентрация фильтрата может регулироваться путем изменения количества экстракционной пульпы, подаваемой на фильтрование или количества воды, подаваемой на промывку фосфогипса.


3 Системный анализ фосфогипса, накопленного на отвалах ЖФ ТОО «Казфосфат» «МУ»

 

Обзор зарубежной и отечественной литературы показал, что, одним из актуальныхнаправлений строительного материаловедения являются исследования по созданию новых эффективных композитов на основе техногенного сырья, отличающихся низкой себестоимостью и отвечающих современным требованиям долговечности и эксплуатационной надежности.

Наличие сырья и разработка полезных ископаемых способствовали развитию в Республике Казахстан производства фосфора и его производных. Основное его производство сосредоточено в Жамбылской области.

В преддипломной практике нами был проведен анализ по основным видам целевых продуктов фосфорной промышленности (фосфорсодержащих удобрений, фосфорной кислоты, желтого фосфора), связанных с образованием отходов; по видам отходов; по объемам накопленных и вновь образующихся отходов, а также была проведена работа по анализу современных методов и технологий, применяемых для утилизации отходов.

Фосфогипс - многотоннажный отход производства фосфорной кислоты. На 1 т. Р2О5 фосфорной кислоты в зависимости от используемого сырья получают от 2,5 до 5,43 т. фосфогипса в пересчете на сухое вещество (7.5 – 8.4 т в пересчете на дигидрат).

В настоящее время на отвалах предприятий Казахстана находится около 9 млн. тонн фосфогипса и его количество продолжает увеличиваться ежегодно примерно на 1 млн. тонн (в пересчете на дигидрат), что весьма обременительно для заводов.

По мере развития промышленности форсодержащих удобрений, вопросы использования фосфогипса становятся все более актуальными по следующим причинам:

- длительное время проблеме утилизации фосфогипса не уделялось должного внимания, что привело к образованию огромных запасов лежалого фосфогипса;

- транспортирование фосфогипса в отвалы и его хранение в них связано с большими капитальными вложениями и эксплуатационными затратами;

- для создания отвалов фосфогипса приходится отчуждать большие площади сельскохозяйственных земель;

- хранение фосфогипса в отвалах наносит вред окружающей среде в результате вымывания вредных веществ атмосферными осадками и за счет пыления.


Дата добавления: 2015-08-17; просмотров: 157 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Развитие фосфорной промышленности Республики Казахстан| Результаты изучения химического состава и физико-механических свойств фосфогипса

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.009 сек.)