Реконструкция цеха экстракционной фосфорной кислоты ОАО “ГХЗ”

3 Характеристика сырья и готовой продукции

3.1 Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов

Основным  сырьем для производства экстракционной фосфорной кислоты является апатитовый концентрат и концентрированая серная кислота. Их характеристики согласно [15] представлена в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов

Наименование сырья, материалов, полупродуктов	Нормативный документ	Наименование показателей, обязательных для проверки	Регламентируемые показатели с допустимыми отклонениями
1 Концентрат апатитовый	ГОСТ 22275-90	Массовая доля оксида фосфора, (Р2О5), (Fе2О3, FеО, AI2О3), %, не более Массовая доля воды, % Остаток на сите с сеткой № 016К ГОСТ 6613, %, не более	39,0   3,0   1,0 ± 0,5       13,5
Примечание – Массовые доли Р2О5 и R2О3  даны в пересчете  на сухое вещество
2 Кислота серная техническая контактная	ГОСТ 2184-77	Массовая доля моногидрата (Н2SО4), %, не менее		1 сорт        2 сорт 92,5            92,5
3 Пеногаситель «Антиспумин NРК»	ГОСТ 5100-85	Массовая доля суль- фосукцината натрия в водном растворе, %, Массовая доля воды, %, pH (10 г/л воды)		60   20       6

  

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Характеристика готовой продукции

Кислота ортофосфорная  выпускается по ТУ BY 400069905.026-2005.

По органолептическим  и физико-химическим показателям  должна соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Физико-химические показатели ортофосфорной кислоты

Наименование показателя	Норма
1 Внешний вид	Жидкость зеленовато-коричневого цвета с серым осадком
2 Массовая доля кислоты ортофосфорной  (Н3РО4) в жидкой фазе в пересчете на Р2О5, %, не менее	27

        Ортофосфорная кислота имеет химическую формулу Н₃РО₄.

                                                         Н – О

Структурная формула         Н – О – Р – О

                                                        Н – О  ⁄

Молекулярная  масса 98.

Безводная фосфорная кислота кристаллизуется в виде бесцветных призматических кристаллов ромбической формы с температурой плавления 42,35 ⁰С. При атмосферном давлении они легко гидратируются водой из воздуха. При температуре 284 ⁰С и давлении 0,1 МПа идет процесс дегидратации фосфорной кислоты с образованием мета- и пироформ по реакции:

Н₃РО₄ → НРО₃ + Н₄Р₂О₇                                                                      (3.1)

В водных растворах фосфорная кислота  диссоциирует на ионы.

Константы ионизации (0,1-0,01) моль/дм³ (0,1-0,01) н. раствора следующие:

     Н₃РО₄   → Н⁺ +Н₂РО₄ ⁻                                К₁= 7,52 · 10^-3 при 25 ⁰С

     Н₂РО₄^-  → Н⁺ +НРО₄ ^{2 −}                               К₁= 6,31 · 10^-8 при 25 ⁰С

     НРО₄^2-  → Н⁺+РО₄^{3 −}                                     К₁= 2,2 · 10^-13 при 25 ⁰С

Вязкость  растворов фосфорной кислоты  при температуре 75 ⁰С по отношению к воде при стандартных условиях (при 25 ⁰С) представлена в таблице 3.3

Таблица 3.3 –Зависимость массовой доли и вязкости растворов фосфорной кислоты

Массовая доля Н3РО4 , % Р2О5	Вязкость, Па·с
27 48 51,8 55,3 68 88,2 97,35	1,967 4,56 5,32 6,4 9,506 28,61 59,24

Теплоемкость  водных растворов фосфорной кислоты при интервале температур (20-100) ⁰С и диапазоне массовой доли (0 – 60) % с достаточной точностью определяется уравнением:

С = 1,0109 – 0,00709∙х, где х – массовая доля Н₃РО_4, %

Температура кипения концентрированных растворов фосфорной кислоты при атмосферном давлении:

Массовая доля Р₂О₅, %                                        42,6                          52

Температура кипения, ⁰С                                   113,3                       127,9

Кислота фосфорная предназначена для  производства минеральных удобрений и солей, преобразователя ржавчины и чистящих веществ, активированного угля, формовочных смесей в металлургии.

При водной абсорбции фтористых соединений, выделяющихся в газовую фазу при кислотном разложении апатита, образуется кремнефтористоводородная кислота (Н₂SiF₆). Относительная молекулярная масса ее – 144.

Температуры замерзания и кипения водных растворов  близки к температурам замерзания и  кипения воды.

При кипении  кремнефтористоводородной кислоты с массовой долей Н₂SiF₆ более 13,5% в газовой фазе преобладает содержание SiF₄ , при кипении более разбавленной кислоты в газовой фазе больше HF (по сравнению со стехиометрическим соотношением SiF₄ и HF в H₂SiF₆).

Техническая кремнефтористоводородная кислота прозрачная или слегка мутноватая подвижная жидкость с резким запахом.

Кремнефтористоводородная кислота с массовой долей H₂SiF₆ не менее 12,5% является продукционной и используется в производстве фтористого алюминия, криолита.