Производство фосфорной кислоты

Фосфорная кислота Н3РО4 является важным промежуточным продуктом в производстве концентрированных фосфорсодержащих удобрений. Кроме того, фосфорная кислота применяется в производстве различных технических солей, разнообразных фосфорорганических продуктов, в том числе инсектицидов, полупроводников, активированного угля (сульфоуголь для удаления накипи и умягчения воды), ионообменных смол, а также для создания защитных покрытий на металлах. Очищенная, или так называемая пищевая, фосфорная кислота используется в пищевой промышленности, в изготовлении кормовых концентратов и фармацевтических веществ [1,3,7,11].

Фосфатное сырье представлено группой фосфатных руд - апатитов и фосфоритов, представляющих собой сложную смесь минералов, содержащих от 3 - 5 % до 25 - 30 % Р2О5. Основное количество фосфора входит в минералы апатитовой группы. Их общая формула ЗСаз(РО4)гСаХ, где X представлен фтором, хлором или гидроксил-ионом. Наиболее распространен фторапатит ЗСаз(РО4)г Сар2 или Са5(РО4)зР. Фосфор извлекают разложением минерального сырья. В настоящее время наибольшее распространение получило кислотное разложение руд, содержащих более 25 % Р2О5. Фосфорная кислота образуется непосредственно при растворении руды, т.е. прямым извлечением, экстракцией соединений фосфора. Отсюда название продукта - экстракционная фосфорная кислота (ЭФК). Из более бедных руд получают термическую фосфорную кислоту; этот процесс основан на восстановлении фосфора из природных фосфатов коксом при высоких температурах и дальнейшем получении Н3РО4 из фосфора.

Химическая и функциональная схемы производства ЭФК

Сложность состава исходного сырья, которое не может быть унифицировано, приводит к многовариантности технологических схем его переработки. Одним из хорошо изученных процессов является сернокислотное разложение апатитового концентрата, получаемого обогащением хибинской апатит-нефелиновой руды (47) (Кольский полуостров), содержащего около 39 % Р2О5. Его разложение -гетерогенная реакция «жидкость - твердое». Химическая схема представлена реакцией:

Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + пН2О = ЗН3РО4 + 5CaSO4-nH2O| + HFJ (47) Примеси кальция и фтора сразу выделяются в реакторе. Первая выпадает в осадок в виде фосфогипса (СаЗСи пНгО), а вторая уходит в газовую фазу в виде фтористого водорода HF.

Функциональная схема производства ЭФК

1 - разложение апатита, 2 - отделение фосфогипса, 3 - упаривание фосфорной кислоты, 4 - очистка отходящих газов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >