Получение фосфорной кислоты
Сырьё
В 1930 г. Ферсман А.Е. открыл залежи апатит-нефелиновых руд на Кольском п-ве около о. Имандра. Был построен завод по
Сырьё
Производство фосфорных удобрений кислотным методом
Как распределяются фториды, которые были в исходном сырье?
Очистка отходящих газов от летучих соединений фтора
Очистка отходящих газов от летучих соединений фтора
Очистка отходящих газов от летучих соединений фтора
Очистка отходящих газов от летучих соединений фтора
ФОСФОГИПС
ФОСФОГИПС
СТОЧНЫЕ ВОДЫ
СТОЧНЫЕ ВОДЫ
17.82M
Category: chemistrychemistry

Получение фосфорной кислоты

1. Получение фосфорной кислоты

Без фосфора не будет мысли.
- Ludwig Buchner (1824-1899)
Производство минеральных удобрений

2. Сырьё

Фосфориты
• 3Са3(РО4)2·СаСО3·Са(ОН, F)2
• Фосфоритная мука: измельчают добытые
Са3(РО4)2 и используют для нейтрализации
кислых почв.
Апатиты
Са3(РО4)2∙ nCaF2 ~ Са5(РО4)3F – фторапатит
Из апатитов получают фосфорную кислоту →
минеральные удобрения

3. В 1930 г. Ферсман А.Е. открыл залежи апатит-нефелиновых руд на Кольском п-ве около о. Имандра. Был построен завод по

В 1930 г. Ферсман А.Е. открыл залежи апатитнефелиновых руд на Кольском 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.

4. Сырьё

Добычу руды ведут открытым способом. Это связано:
o С большим водопотреблением
o Образованием многотоннажных твердых отходов в
виде хвостов обогащения (до 40 % нефелинового
концентрата nSiO2∙Al2O3). Перерабатывать его
дорого и экономически невыгодно.
o Повышение уровня радиации (U в фосфатных рудах)

5.

Сырьё
Разделяют апатиты и нефелины флотационным
методом, предварительно измельчив руду.
К апатиту прилипают 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

6.

7.

Получение экстракционной фосфорной кислоты
Старейшим и более дешевым способом получения
фосфорной кислоты 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%)

8.

Получение экстракционной фосфорной кислоты
SiF4, HF, пар H2O, SO43апатит
SiF4, HF
H2SO4 -93-95%
SiF4, HF, пар H2O, SO43-
SiF4, HF
Экстрактор
700 м3 75-80°С
10 камер
8 часов
Вакуумфильтр
Промывная
вода16-18% P2O5
На очистку
29-32%
Р2О5
Выпарная
установка
(3-4 секции)
130°С
H3PO4-70%
52-55%- по P2O5
Товарный
продукт
Фосфогипс
содержит U
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.

9. Производство фосфорных удобрений кислотным методом

Суперфосфат - смесь Ca(H2PO4)2*H2O и CaSO4.
Наиболее распространённое простое минеральное
фосфорное удобрение.
Получение суперфосфата
Гипс
балласт
Ca5(PO4)3F2(изб.) + H2SO4 + H2O →CaSO4↓+Ca(H2PO4)2 + HF↑

10.

Получение двойного суперфосфата:
Называется так потому что из апатита сначала получают
фосфорную 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↑

11. Как распределяются фториды, которые были в исходном сырье?

• 3,5 % переходит 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

12. Очистка отходящих газов от летучих соединений фтора

Образование фторсодержащих выбросов 15-30 г/м3 – это
самый концентрированный остро-токсический выброс 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.

13. Очистка отходящих газов от летучих соединений фтора

1. Водой
SiF4 + H2O → HF + SiO2
HF + SiF4 → H2SiF6
Двухступенчатая очистка газов от фторсодержащих соединений
1,2 – абсорберы
3 - брызгоуловитель

14. Очистка отходящих газов от летучих соединений фтора

2. Содой
Na2CO3 + HF → 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.

15. Очистка отходящих газов от летучих соединений фтора

3.
Аммонийно-карбонатный метод
2HF + (NH4)2CO3 → 2NH4F + H2O + CO2
HF + NH4OH → NH4F + H2O
SiF4 + 2NaF → Na2SiF6
NH4F + Na2CO3 → NaF(малораств.) + (NH4)2CO3

16.

Очистка отходящих газов от летучих
соединений фтора
4. Абсорбция Al(OH)3.
При использовании в качестве абсорбента Al(OH)3 получают
AlF3, необходимый 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

17.

Очистка отходящих газов от летучих
соединений фтора
5. Адсорбция кусковым известняком.
350-450°С
HF + СаСО3 → СаF2↓ + H2O + 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.

18. ФОСФОГИПС


На одну тонну экстракционной фосфорной кислоты (в пересчете на
100% Н3РО4) 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

19. ФОСФОГИПС

2 – получение цемента и серной кислоты.
Основные компоненты цемента – глина, песок и СаО.
2С + CaSO4 → CaS + 2СO2↑
CaS + CaSO4 → СаО+ SO2↑
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

20. СТОЧНЫЕ ВОДЫ

Образование сточных вод:
- При производстве 1 т суперфосфата на стадии
гранулирования образуется/расходуется 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 РO43ПДКпит.= 3,5 мг/л; ПДКв водопр.= 0,4 мг/л → Ca3(PO4)2 остается
в трубах, идет зарастание труб.

21. СТОЧНЫЕ ВОДЫ

Очистка сточных вод
1. Добавляют 10% суспензию известкового молока
Са(ОН)2 или СаСО3
2. Затем на барабанных фильтрах отфильтровывают
осадки CaF2 и Ca3(PO4)2
3. Шлам захоранивают
English     Русский Rules