Получение фосфорной кислоты презентация

(1824-1899)

кислых почв.
Апатиты
Са3(РО4)2∙ nCaF2 ~ Са5(РО4)3F – фторапатит
Из апатитов получают фосфорную кислоту → минеральные удобрения

п-ве около о. Имандра. Был построен завод по производству апатитового концентрата, который вели в центральную часть СССР для производства фосфорной кислоты и минеральных удобрений.

отходов в виде хвостов обогащения (до 40 % нефелинового концентрата nSiO2∙Al2O3). Перерабатывать его дорого и экономически невыгодно.
Повышение уровня радиации (U в фосфатных рудах)

пузырьки воздуха и всплывают пеной на поверхность Са5(РО4)3F – это пена-апатит.
Нефелин nSiO2∙Al2O3 в виде песка оседает на дно и выводится с водой

является вскрытие фосфатного сырья (пена после флотации) концентрированной серной кислотой. Получается фосфорная кислота с образованием нерастворимого гипса, который затем удаляют фильтрованием.

Основная реакция получения фосфорной кислоты:

2Ca5(PO4)3F + 10H2SO4 + 20H2O → 10CaSO4 ∙2H2O + 6H3PO4 + 2HF↑

Фосфогипс легко фильтруется, но загрязнен фторидами (по F – 1,5%, Р – до 1%)

установка
(3-4 секции) 130°С

H3PO4-70%
52-55%- по P2O5

Фосфогипс
содержит U

На очистку

Промывная
вода16-18% P2O5

апатит

H2SO4 -93-95%

Товарный продукт

29-32%

Р2О5

SiF4, HF, пар H2O, SO43-

SiF4, HF

SiF4, HF

SiF4, HF, пар H2O, SO43-

Обогащенная фосфатная руда смешивается в экстракторе с охлажденной возвратной пульпой гипса в фосфорной кислоте. Извлечение фосфорной кислоты из пульпы осуществляется непрерывной противоточной фильтрацией и отмывкой осадка на барабанных или вакуум-фильтрах.

простое минеральное фосфорное удобрение.

Получение суперфосфата
Ca5(PO4)3F2(изб.) + H2SO4 + H2O →CaSO4↓+Ca(H2PO4)2 + HF↑

Гипс балласт

кислоту, а потом суперфосфат.

Отличается от простого суперфосфата небольшим содержанием гипса, поэтому является более концентрированным удобрением.

Ca3(PO4)2 СaF2 + H3PO4→4Ca(H2PO4)2 + 2HF↑

в отходящие газы SiF4, HF

15-17% переходит в фоcфогипс

80% в фосфорную кислоту, но после упаривания 90% из них переходит в газовую фазу на выпарной установке

F в мире (действует на костную ткань).
Наиболее опасные соединения: HF и SiF4.
Для улавливания газов используют воду или дешевые щелочные реагенты (Na2CO3,NH4OH, СаСО3,Са(ОН)2).
Реакции протекают с образование осадка.
Полученный раствор HF можно использовать при:
изготовлении стекла, хрусталя;
- получения фторидов натрия, алюминия, кальция, криолита, которые нужны в промышленности.

Очистка отходящих газов от летучих соединений фтора

+ SiO2
HF + SiF4 → H2SiF6

1,2 – абсорберы
3 - брызгоуловитель

Двухступенчатая очистка газов от фторсодержащих соединений

NaF(мр.) + H2O + CO2
Недостатки:
Малорастворимый NaF забивает все аппараты (насадки, тарелки и т.д).
Поэтому чаще используют процесс – абсорбция аммонийных солей.
До 30 тыс. м3/час пропускная способность в этих процессах.

→ 2NH4F + H2O + CO2
HF + NH4OH → NH4F + H2O
SiF4 + 2NaF → Na2SiF6
NH4F + Na2CO3 → NaF(малораств.) + (NH4)2CO3

для получения криолита Na3AlF6. Его добавляют в сырьё для производства алюминия.

Н2SiF6 + Al(OH)3 → 2AlF3 + 4H2O + SiO2
3HF + Al(OH)3 → 2AlF3 + 3H2O
Н2SiF6 + 2Na2CO3 → 6NaF + 2CO2 + SiO2
NaF + AlF3 → Na3AlF6 – синтетический криолит

Процесс себя оправдывает, когда производство минеральных удобрений и алюминия находятся рядом

Очистка отходящих газов от летучих соединений фтора

СO2 – реакция идет быстро
СаF2 – откалывается на грохотах
СаF2 + Н2SO4 → 2HF(конц) + CaSO4
CaSO4 – чистый гипс, используется в медицине
HF – концентрированная, если пропускать воду, то получается товарная HF.

Очистка отходящих газов от летучих соединений фтора

350-450°С

образуется 5-7 тонн фосфогипса.
Существует 2 направления утилизации фосфогипса:
1. Жидкостной метод получения сульфата аммония – азотного минерального удобрения. Имеет смысл, когда суточное производство (NH4)2SO4 ˃ 300 т/сут.
(NH4)2CO3 + CaSO4 → (NH4)2SO4 + CaCO3↓

1- реактор для приготовления (NH4)2CO3 ;
2- мельница;
3- реакторы двойного замещения;
4- барабанный фильтр;
5- реактор-нейтрализатор;
6- выпарной аппарат

песок и СаО.
2С + CaSO4 → CaS + 2СO2↑
CaS + CaSO4 → СаО+ SO2↑

ФОСФОГИПС

клинкер

1- сушилка, 2- силосы, 3- мельница, 4- электрофильтры,
5- циклон, 6- вращающаяся печь, 7- смеситель,
8- холодильник, 9- сушильная башня, 10-конвертер,
11-абсорбер

от 1,5 до 3 м3 воды.
При производстве 1 т фосфорной кислоты на стадии промывки фосфгипса – 25-200 м3 воды.
На 1 т двойного суперфосфата – 10-15 м3 свежей воды.

Сточные воды кислые, содержат РO43- . Фосфор биогенный элемент→эвтрофикация водоема → O2↓ → заиливание и гниение.
ПДКв водоеме= 0,01 мг/л по Р; ПДКв реках= 0,002-5 мг/л по РO43-
ПДКпит.= 3,5 мг/л; ПДКв водопр.= 0,4 мг/л → Ca3(PO4)2 остается
в трубах, идет зарастание труб.

СТОЧНЫЕ ВОДЫ

СаСО3

2. Затем на барабанных фильтрах отфильтровывают осадки CaF2 и Ca3(PO4)2

3. Шлам захоранивают

СТОЧНЫЕ ВОДЫ