Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 6
1.1. Кислотное разложение фосфатного сырья 6
1.1.1. Азотнокислотный способ 6
1.1.2. Азотносернокислотный способ 15
1.2. Физико-химические методы экспериментального изучения реакции взаимодействия фосфатного сырья с кислотами 19
1.3. Методы расчёта равновесий в физико-химических системах 22
1.3.1. Общая характеристика равновесных физико-химических систем 22
1.3.2. Классификация методов расчёта по форме записи условий равновесия 23
1.3.3 Классификация методов расчёта по виду варьируемых параметров 24
1.4. Заключение 29
2. Экспериментальная часть 32
2.1. Ионометрический контроль кинетики разложения апатитов 32
2.1.1. Теоретические предпосылки рН-метрического изучения кислотного разложения апатитов 32
2.1.2 Схема и принцип работы экспериментальной установки 34
2.1.3. Методика проведения потенциометрических исследований процесса кислотного разложения апатитов 38
2.1.4. Характеристики блока потенциометрических измерений 39
2.1.5. Подготовка объектов исследования 39
2.1.6. Изменение потенциала стеклянного электрода в зависимости от активности протон 41
2.1.7. Метрологическое исследование методики определения содержания ионов Н+, Са2+, F" и NO3" в ходе азотнокислотного разложения фторапатита 45
3. Расчетная часть 52
3.1. Моделирование химических равновесий 52
3.1.1. Построение математической модели химических равновесий 52
3.1.2. Алгоритм определения равновесного состава химической системы гомогенный раствор - твердое 56
3.1.3. Особенности поиска корней нелинейных уравнений для расчета химических равновесий в системе жидкость - твердое 57
3.2. Расчет химических равновесий в системе водный раствор кислоты -фторапатит и растворимости твердого реагента 58
4. Обсуждение результатов 60
4.1. Кислотное разложение фторапатита 60
4.1.1. Химизм реакции азотнокислотного разложения фторапатита 61
4.1.2. Химизм реакции сернокислотного разложения фторапатита 84
4.2. Кинетические параметры процесса кислотного разложения фторапатита 105
4.2.1. В ывод кинетического уравнения 105
4.2.2. Константа скорости и порядок реакции 111
4.2.3. Определение кажущейся энергии активации 113
5. Технология производства нитрофоски азотносернокислотным разложением апатитового концентрата 117
5.1. Физико-химические основы производства нитрофоски азотносернокислотным способом 117
5.2. Термодинамический анализ азотносернокислотного способа производства нитрофоски на НАК «Азот» 118
5.3. Пути оптимизации азотносернокислотного способа производства нитрофоски на НАК «Азот» 122
Выводы 129
Литература 131
Приложение 1 148
- Физико-химические методы экспериментального изучения реакции взаимодействия фосфатного сырья с кислотами
- Теоретические предпосылки рН-метрического изучения кислотного разложения апатитов
- Особенности поиска корней нелинейных уравнений для расчета химических равновесий в системе жидкость - твердое
- Термодинамический анализ азотносернокислотного способа производства нитрофоски на НАК «Азот»
Физико-химические методы экспериментального изучения реакции взаимодействия фосфатного сырья с кислотами
Экспериментальное изучение реакции взаимодействия фосфатного сырья с кислотами проводят с применением различных физико-химических методов анализа. Основными требованиями к ним можно считать точность, экспрессность, возможность механизирования и автоматизирования, простота используемого оборудования. Необходимым условием применения метода химического анализа проб /18/ является прекращение реакции в заданной точке, чего достигают, например, погружением реакционной смеси в лед /29/ или введением в систему н-бутилового спирта /80/, экстрагирующего остаточную соляную и образующуюся фосфорную кислоты. Авторы работы /81/ проводили исследования растворимости фосфатов кальция в нитрофосфатных растворах изотермическим методом с применением химического анализа. В термостатированную колбу емкостью 250 мл, снабженную пропеллерной мешалкой с гидрозатвором и обратным холодильником, вносили определенное количество фосфорной кислоты, нейтрализованной аммиаком до заданного мольного отношения NH3 : Н3РО4 = 0.5 и растворяли определенное количество нитрата аммония. Оксид кальция вводили небольшими порциями до момента насыщения, который определяли по появлению неисчезающего помутнения раствора. В процессе изотермической кристаллизации твердых фаз из суспензии периодически отбирали пробы жидкой фазы пробоотборником с пористой перегородкой. Отбор проб производили до неизменного содержания СаО в жидкой фазе. После установления равновесия в пробах определяли концентрацию Р2О5, азота общего и аммиачного. Анализ на содержание СаО проводили трилонометрическим, Рг05 - фотоколориметрическим методом, а содержание общего и аммонийного азота определяли методом отгонки /81/. С целью определения степени завершенности процесса сернокислотного разложения апатитового концентрата к моменту отбора пробы применялась методика титрования смеси кислот щелочью /82/. Анализ проводится последовательно в присутствии индикаторов сначала метилового оранжевого (оттитровываются оба иона водорода (протона) серной кислоты и первый ортофосфорной), а затем фенолфталиена (оттитровываются второй ион водорода ортофосфорной и первый монокальцийфосфата). Для расчета коэффициента разложения исходного сырья применялся весовой метод анализа при определении Р2О5 вод, Р2О5 уев и P2Os ОБЩ /83/. Кинетика разложения Кольских апатитов азотной кислотой изучалась кондуктометрическим методом /23/. Как известно, протон обладает аномально высокой подвижностью, а растворы кислот -проводимостью. При взаимодействии с апатитом концентрация ионов Н в смеси и ее проводимость уменьшаются, поэтому степень превращения фосфата (х) пропорциональна проводимости раствора, регистрируемой как изменение напряжения, и рассчитывается по уравнению: где Uo, U и имаКс - регистрируемая величина напряжения в нулевой, текущий и конечный моменты времени. Опыты проводили в термостате при температуре 25 С и постоянном перемешивании реакционной суспензии. В стакан, наполненный 250 мл азотной кислоты требуемой концентрации, опускали колоколообразный электрод кондуктоскопа Роделкиса и регистрировали на самописце значение Uo. Затем всыпали отвешенное количества фосфата и следили по самописцу за изменением напряжения до того момента, когда эта величина останавливалась на значении UMaKc- После окончания измерения по экспериментальной кривой U = f(t) определяли зависимость степени превращения от времени /23/. Исследования /26, 29/ азотнокислотного разложения апатитовых концентратов различных месторождений проводились калориметрическим методом. Основная часть установки представляет собой микрокалориметр (стеклянный стакан), верх которого вставлен в обойму из нержавеющей стали, и на нее навинчивается крышка из того же материала. На внутренней стороне крышки закреплены мешалка с ампулодержателем и датчик температуры, с наружной стороны крышки - гнездо штекера с выводами термистора. В стеклянную ампулу помещалась навеска апатитового концентрата, а в калориметрическую ячейку заливалась азотная кислота необходимых концентрации и нормы. Калориметрическая ячейка помещалась в калориметрическую бомбу, находящуюся в водном термостате; датчик температуры подключался к самописцу. Система термостатировалась, затем о дно ячейки разбивалась ампула и включалась мешалка. На самописце записывалась кривая, отражающая изменение температуры в ходе реакции разложения. По окончании реакции жидкую фазу из ячейки отфильтровывали и анализировали на содержание свобдоной НІЧОз, свобдоной Н3РО4, общего Р2О5, F, РЗЭ, Са. /26, 29/. В предварительных опытах авторами работы /25/ установлено, что изменение плотности отфильтрованной части азотнофосфорного раствора (АФР) во время протекания процесса азотнокислотного разложения апатитового концентрата пропорционально количеству компонентов фосфатного сырья, перешедших в азотнофосфорный раствор, и, таким образом, может быть использовано для изучения кинетики этой реакции. Опыты проводили /25/ на установке, состоящей из двух отделений: реакционного и измерительного, которые между собой разделены стеклянным фильтром. В реакционном отделении размещены мешалка и термосопротивление, регистрирующее изменение температуры в ходе реакции, а в измерительном - плотномер, на верхней части которого укреплен ферритовый стержень, свободно входящий в электромагнитную катушку. В зависимости от высоты ферритового стержня, вошедшего в катушку, во вторичной обмотке индуцируется соответствующая ЭДС, измеряемая и регистрируемая схемой, состоящей из магазина сопротивлений, операционного усилителя и контрольно-самопишущего прибора. Термостатирование экспериментальной ячейки осуществляется при помощи нагревателя, контактного термометра и автоматического реле. Методика проведения эксперимента состоит в следующем /25/. Навеску апатита помещают в реакционное отделение, а в сосуд для термостатирования заливают рассчитанное количество азотной кислоты. После завершения термостатирования всей системы кислота заливается в реакционное отделение. Во время реакции разложения на регистрирующих приборах записываются кривые изменения плотности АФР и температуры в зоне реакции /25/. Кроме того различными группами исследователей активно используются методы радиоактивных индикаторов /84, 85/, вращающегося диска /86, 87/, ЭПР /88/ и др..
Теоретические предпосылки рН-метрического изучения кислотного разложения апатитов
Алгоритм для ЭВМ /110/ относится ко второй группе в классификации /98/. Из множества неизвестных концентраций выбираются «главные переменные» («master variables»), концентрация каждой следующей частицы вычисляется по уравнению закона действующих масс с помощью концентрации «главной» и какой-либо из уже вычисленных. После перебора всех частиц проверяются условия материального баланса; если они не удовлетворяются, систематически изменяют «главные переменные», добиваясь выполнения начальных условий. Аналогичный алгоритм описан в работе /111/. Методы, изложенные в работах /ПО/ и /111/, применимы для расчетов равновесий в большинстве встречающихся на практике систем. Лишь в редких случаях (например, если в системе происходит сложная окислительно-восстановительная реакция, в которой участвует много частиц) по описанным в этих работах схемам нельзя вычислить концентрации всех частиц.
В ряде методов все участвующие в реакции частицы получают из компонентов, или частиц базиса /105, 91, 102, 112 - 114/. Метод Бринкли /102/ для описания системы использует линейные соотношения материального баланса для компонентов. Условия равновесия (уравнения закона действующих масс) решаются относительно концентраций частиц, не входящих в базис, и подставляются в эти уравнения материального баланса как слагаемые. Остается решить полученную систему уравнений относительно концентраций частиц базиса:
В методе /107/ роль, аналогичную переменным концентраций частиц базиса, играют множители Лагранжа. Решение системы при этом естественно проводить методом Ньютона, используя симметричную, положительно определенную матрицу производных. После достижения сходимости метода Ньютона, когда условия материального баланса выполняются, можно вычислить весь равновесный состав.
Алгоритм /102/ применим к системам с любой стехиометрией и легко реализуется в виде программы для ЭВМ /115/. Авторы /91/ с некоторыми изменениями запрограммировали этот алгоритм для расчетов равновесий в растворах с учетом изменения коэффициентов активности при изменении в процессе расчета ионной силы. Алгоритм, аналогичный описанному в /102/, был составлен в /116, 117/. Применение этого метода требует многократного выполнения матричных операций (например, обращения матриц), поэтому его лучше использовать в расчетах на ЭВМ. Вместе со значениями равновесных концентраций частиц при расчете этим методом могут быть вычислены обобщенные буферные свойства, необходимые для изучения возможностей управления равновесным составом системы и влияния на последний различных загрязнений, для оценки точности типичных расчетов равновесий /118/.
Круглов и Бугаевский развили алгоритм /116/ для расчета концентрации реактива, обеспечивающего заданное воздействие на систему /119/ и максимальную растворимость осадка в том случае, если растворимость немонотонно изменяется с ростом концентрации реактива /120/.
Традиционный вид уравнений /121/ импонирует специалистам по химии комплексных соединений. В частных случаях ступенчатых равновесий эти уравнения дополнительно преобразовываются к стандартному виду относительно концентрации лиганда и затем используются как при расчетах равновесий, так и при определении констант закона действующих масс /121 - 123/. Шведские специалисты по химии комплексных соединений предложили программу для ЭВМ с автоматическим анализом ядерности комплексов и связанной с ней возможностью изменения схем счета/124/.
Так же, как и во второй группе методов, в третьей число варьируемых параметров (переменных) меньше общего числа реагирующих частиц. Переменными служат координаты независимых реакций. Если в исходном приближении материальный баланс соблюдается, то он не нарушается при любых изменениях координат.
Варьирование координат при итерациях осуществляется по-разному. Нафтали /125/ и Нойман /126/ применяют одновременное изменение всех координат в соответствии с методом градиента при минимизации свободной энергии или с его модификацией.
К третьей группе методов относятся предложенные Вилларсом /113/, а также Бужданом и Акимутиным /127/ методы поочередного сдвига реакций. Реакции в системе рассматриваются по очереди в некоторой последовательности, при этом каждая из них сдвигается по направлению ее состояния равновесия. Такая операция с множеством реакций повторяется, пока состав всей системы не будет удовлетворять с достаточной точностью условиям равновесия для всех реакций.
Наиболее развитым из алгоритмов метода поочередного сдвига реакций является метод Круиза, блок-схема которого приведена в /105/. В работе /128/ даны программы для ЭВМ на языке АЛЬФА как для алгоритма Круиза, так и для некоторых других модификаций метода. В статье /129/ алгоритм Круиза, модифицированный в применении к системам с постоянным объемом (например, к расчету равновесного состава растворов), оформлен в виде подпрограммы - процедуры на языке АЛГОЛ-60 и приведены примеры программ, использующих подпрограмму, и численных расчетов.
В ряде статей /129 - 131/ были исследованы математические свойства решений метода на основе уравнений, а также проблемы влияния ошибок в исходных данных на точность решения /118, 132/. Ряд модификаций метода позволил распространить его для расчетов при частично заданном равновесном составе (например, для выбора соотношений начальных концентраций буфера с заданной равновесной концентрацией одной из частиц, условий маскировки и демаскировки в аналитической химии и т. п.) /129, 133 - 135/, для расчета одной неизвестной константы по измеренной равновесной концентрации или растворимости какой-либо частицы в системе произвольной сложности /136/, для расчетов ионообменных равновесий /137, 138/. Процедуры, осуществляющие некоторые из указанных модификаций метода на языке АЛГОЛ-60, опубликованы в статьях /129, 137/. Там же приведены примеры их использования.
Расчет равновесного состава по МПСР с математической точки зрения сводится к решению системы уравнений относительно набора переменных координат реакций методом Зейделя /139/. Расчет ведётся методом последовательных приближений и начинается с какого-либо начального значения вектора переменных координат. Затем решается первое уравнение системы относительно неизвестной координаты, считая остальные постоянными. Найденное значение координаты реакции используется при решении второго уравнения и т.д. Осуществив решение для всех уравнений, уточняем найденные значения повторяя описанную процедуру снова с первого уравнения. Такие повторения продолжаем до достижения сходимости, и тогда найденные координаты считаем искомым корнем системы уравнений.
Особенности поиска корней нелинейных уравнений для расчета химических равновесий в системе жидкость - твердое
Таким образом, при определении равновесного состояния в системах, где возможно выпадение - растворение твердых фаз, необходимо проверять условия существования этих соединений.
Итогом составления математической модели равновесной химической системы является система уравнений материального баланса по независимым компонентам, в которые подставлены значения всех равновесных форм, выраженные из закона действующих масс. Полученная система нелинейных уравнений /159/ включает численные значения термодинамических констант равновесий. Необходимо отметить, что сложные химические процессы, включающие образования - растворения одной или нескольких твердых фаз, будут описываться несколькими системами нелинейных уравнений, различающихся количеством твердых фаз.
Для численного решения задачи по определению равновесного состава химической системы жидкость - твердое необходимо последовательно выполнить ряд этапов.
Первый этап. Исходя из начальной концентрации жидкого реагента (например кислоты) и соответствующему значению ионной силы вычисляются корни системы уравнений без учета возможности образования твердых фаз. Далее в соответствии с полученными результатами вычисляется новое значение ионной силы, которое и подставляется в исходную систему уравнений. Первый этап повторяется то количество раз, которое необходимо для того, чтобы различие между предварительно заданным значением ионной силы и вновь рассчитанным соответствовало заданной точности.
Второй этап. Проверка возможности образования новых твердых соединений в равновесном составе, определенном на первом этапе расчета. Под новым твердым соединением здесь и далее понимается одно или несколько твердых соединений, которых не существовало в химической системе на предыдущем шаге расчета, но в результате термодинамических причин создались условия для их образования. Если их существование возможно, то от модели, описывающей гомогенное равновесие, необходимо перейти к соответствующей гетерогенной и повторить решение начиная с первого этапа.
Сложность решения системы уравнений вместе с необходимостью постоянной проверки величины ионной силы и условий образования новых твердых фаз заставляет автоматизировать расчеты, применяя для вычислений ЭВМ.
Как показывают результаты проведенных расчетов, в случае одновременного превышения произведения активностей по более, чем одному новому твердому соединению, возникает неопределенность, какое одно из них или одновременно несколько могут существовать в равновесной смеси. В этом случае полезно установить последовательность образования новых осадков, для чего можно изменить правые части уравнений материального баланса таким образом, чтобы в полученной системе могла существовать лишь одна новая твердая фаза. После определения такого состояния, систему необходимо вернуть в исходную точку путем обратного постепенного изменения правых частей уравнений, выполняя расчет с проверкой возможности образования только одной новой твердой фазы. Корректность таких преобразований обусловлена тем, что химическое равновесие соответствует минимуму энергии Гиббса, которая является функцией состояния. В результате химических превращений возможно не только образование, но и растворение уже имеющихся твердых фаз. Это также приводит к изменению вида математической модели и необходимости повторения процедуры расчета.
Наиболее трудным этапом математического моделирования химических равновесий является поиск корней системы нелинейных алгебраических уравнений. Часто из-за сложности самих выражений и большого их числа аналитическое решение конечной системы уравнений найти не удается. В этом случае возникает необходимость применения итерационных вычислительных процедур. Обеспечение удовлетворительной точности конечного решения зависит от выбора начальных приближений каждого из корней. Необходимо отметить, что корректные с химической точки зрения корни уравнения должны быть больше нуля и не превышать значения правой части уравнения материального баланса по соответствующему компоненту.
Применение существующих запрограммированных итерационных методов по решению систем нелинейных алгебраических уравнений или поиска координат минимума суммы их абсолютных дисперсий далеко не всегда бывает успешным в силу различных причин. Поэтому возникла необходимость в создании некоторого оригинального алгоритма итерационной процедуры, который бы позволил находить удовлетворительное решение для систем жидкость - твердое (например водный раствор кислоты - апатит). В результате была создана программа, которая позволила выполнить термодинамические расчеты и описать динамику процесса разложения апатита в различных кислотах в зависимости от их исходных концентраций.
Надежность термодинамического описания химизма процессов азотно-, сернокислотного разложения фторапатита во многом зависит от полноты сведений по термохимическим свойствам реагентов. При построении термодинамических моделей использовались справочные данные /157, 160 - 163/ по значениям энергий Гиббса образования ионов и молекул в водном растворе, соединений в кристаллическом состоянии, а также термодинамические свойства апатитов. В табл. 3.1 приведены термодинамические свойства соединений и индивидуальных веществ, которые учитывались при составлении термодинамических моделей реакций разложения фторапатита. Как видно из табл. 3.1, при азотнокислотном разложении фторапатита, например, учитывалось образование ионов и молекул в растворе, имеющих порядковые номера 1 - 13, 21 - 25, 28 - 31 (всего 22), и твердых фаз, имеющих порядковые номера 14 - 20, 26, 27, 32 - 35 (всего 13). В результате предварительных вычислений было установлено, что энергия Гиббса приведенных в табл. 3.1 индивидуальных соединений слабо зависит от температуры, поэтому расчеты химических равновесий в системе водный раствор кислоты - фторапатит и растворимости твердого реагента проведен для температуры 298 К.
Термодинамический анализ азотносернокислотного способа производства нитрофоски на НАК «Азот»
Учитывая, что апатитовый концентрат содержит 39,4 % Р2О5, получаемая по уравнениям (5.1) - (5.3) реакционная смесь содержит примерно равные по массе количества азота N и пятиокиси фосфора Р2О5, далее к пульпе добавляют необходимое количество КС1, которое рассчитывается исходя из заданного в готовом продукте массового соотношения питательных компонентов в пересчете на РгС КгО (например 1:1:1). Готовый продукт содержит 33 масс. % питательных веществ, то есть по 11 % N, Р205 и К20.
В главе 3 представлены общие принципы построения математической модели химических равновесий на основе закона действующих масс и сохранения материального баланса. Адекватность разработанной математической модели подтверждена сопоставлением расчетных и экспериментальных данных (глава 4). Таким образом, появляется возможность провести термодинамический анализ азотносернокислотного способа производства нитрофоски, рассматривая каждую из стадий технологического процесса как закрытую систему.
Как видно из уравнений (5.1) - (5.3), мольное отношение азотной и серной кислот в данном способе производства составляет HN03:H2S04 = 1,84:1, а суммарная норма расхода в пересчете на количество протона составляет 146 % от стехиометрии, соответствующей общепринятым /1 - 4/ брутто-уравнениям (2 иона БҐ разлагающей кислоты на 1 ион Са фосфатного сырья), и 165 % от достаточного (по данным термодинамического расчета, раздел 4.1) для полного разложения фторапатита смесью серной (1,74 иона ЕҐ на 1 ион Са +) и азотной (1,80 иона Н+ на 1 ион Са +) кислот в указанном мольном соотношении. При этом необходимо отметить, что для получения нитрофоски, в которой 60 % усвояемого Р2О5 находится в водорастворимой и 40 % в цитратнорастворимой формах, необходимо осадить 76 % Са (согласно уравнениям 5.1 и 5.2), содержащегося в фосфатном сырье, в виде CaSC 4. Введем величину степени осаждения кальция у, которая будет рассчитываться как отношение количества образовавшейся твердой фазы CaS04 (в моль) к общему количеству Са в реакционной смеси. Таким образом, в целом разложение апатита проходит в избытке кислоты, однако, если рассмотреть эту стадию последовательно по реакторам, то можно выявить факторы, лимитирующие растворение в каждом конкретном случае.
В первых двух реакторах происходит взаимодействие апатитового концентрата с 48 %-ной (10 М) азотной кислотой в массовом соотношении Ж:Т= 1,86:1. В соответствии с проведенными термодинамическими расчетами (раздел 4.1.1, приложение 1 таблица 7) построена динамическая модель (табл. 5.1) стадии азотнокислотного разложения в процессе получения нитрофоски. Проведенные вычисления показали, что в первых двух реакторах полное разложение апатитового концентрата не может быть достигнуто, а максимальное значение коэффициента разложения Кра3л составляет 77,5 %. Таким образом, на этом участке технологической цепочки необходимо учитывать фактор термодинамического ограничения химической реакции азотнокислотного разложения. Результатами лабораторных исследований подтверждено, что после второго реактора разложения в промышленных условиях не достигается полного разложения фторапатита. В табл. 5.1 приведен количественный состав пульпы в зависимости от степени разложения фторапатита для компонентов, содержание которых больше 1 %. По данным табл. 5.1 в зависимости от экспериментально определяемой степени разложения или кислотности смеси можно найти содержание интересующего компонента.
Доразложение апатитового концентрата происходит в третьем и четвертом реакторах, куда подается 92,5 % серная кислота в расчете 0,49 масс, частей на 1 масс. часть исходного фосфата. В таблице 5.2 приведен состав реакционной пульпы в зависимости от коэффициента разложения фторапатита. Как видно из табл. 5.2, на этой стадии процесса достигается полное разложение апатитового концентрата (термодинамические ограничения для растворения фторапатита отсутствуют), таким образом 100 %-ному коэффициенту разложения на практике могут препятствовать только кинетические факторы. Рентгенофазовый анализ показал, что после четвертого реактора разложения в составе осадка не содержатся ортофосфаты кальция.
Осаждение необходимого количества кальция сульфат-ионом происходит при взаимодействии полученной пульпы с 92,5 %-ной серной кислотой. Расход серной кислоты на этой стадии процесса составляет 0,32 масс, частей на 1 масс, часть исходного фосфата. Наряду с этим, как видно из табл. 5.2, уже на стадии доразложения апатитового концентрата начинается образование твердой фазы сульфата кальция. В таблице 5.3 приведены расчетные данные изменения состава реакционной пульпы в зависимости от степени осаждения кальция. Как видно из табл. 5.3, степень осаждения кальция у достигает 67,1 % и сопровождается повышением кислотности смеси. Необходимо отметить, что согласно брутто-уравнению (5.2) значение у должно быть близким к 76 %. Таким образом выполненные расчеты показали, что связывание 76 % общего количества кальция сульфат-ионом невозможно ввиду термодинамических ограничений глубины протекания реакции образования CaSO Нейтрализацию полученной пульпы проводят введением газообразного аммиака из расчета 17,6 кмоль NH3 на Ікмоль исходного ФАП (394,24 м NH? н.у. на 1 т. ФАП). В табл. 5.4 приведен состав реакционной пульпы в зависимости от ее водородного показателя рН и количества добавляемого аммиака. Как видно из табл. 5.4, при значении рН = 0,77 термодинамически возможно образование твердой фазы фторапатита, при котором часть фосфора переходит в неусвояемую форму. Образование ФАП происходит за счет присоединения ионов Са и РО4 " к молекуле фторида кальция, содержание которых в пересыщенном растворе значительно. Результаты анализа состава готового продукта показали, что часть Р2О5 находится в неусвояемой форме.
НАК «Азот» В соответствии с результатами проведенного математического моделирования технологического процесса получения нитрофоски можно обозначить пути его оптимизации. Для успешного решения задачи экстракции неусвояемого Р2О5 из исходного сырья и перевода его в усвояемую форму в готовом продукте с минимальными потерями целесообразно:
