Регулирование гидратации полугидрата сульфата кальция в производстве фосфорной кислоты

• Автор: Явгель, Евгений Витовьевич
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1980
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 230 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1. Современное состояние производства экстракционной фосфорной кислоты

2. Фазовые превращения форм сульфата

кальция. I

2.1. Статика фазовых взаимопревращений фор сульфата кальция в растворах разного

состава. .
2.2. Кинетика фазовых взаимопревращений кристаллогидратов в растворах разного состава
2.2.1. Влияние условий гидратации на скорость оводнения полугидрята сульфата кальция
2.2.2. Влияние условий осаждения полугидрята сульфата кальция на скорость его последующего оводнения ЬО
3. Постановка задачи и содержание исследования
Глава 2. АНАЛИЗ КИНЕТИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ
ОВОДНЕНИЯ ПШУГИДРАТА СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ В ФОСФОРНОКИСЛОГНЫХ РАСТВОРАХ.
Глава 3. РАЗРАБОТКА ПРИЕМОВ УСКОРЕНИЯ ГИДРАТАЦИИ
ПОЛУГВДРАТА СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ПОЛУГИДРАТНОДИГИДРАТНСМУ ПРОЦЕССУ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ
3.1. Исследование влияния условий соосаждения редкоземельны элементов с поду
Стр.
гидратом сульфата кальция на его гидратацию в сернофосфорнокислотных растворах .
3.2. Исследование влияния условий гидратации на скорость оводнения полугидрата
3.3. 8 а к л ю ч е н и е.
Глава 4. РАЗРАБОТКА ПРИЕМОВ ЗАМЕДЛЕНИЯ ОВОДНЕНИЯ
ОТБРОСНОГО ПОЛУГИДРАТНОГО ОСАДКА . I
4.1. Влияние различных добавок на скорость гидратации полугидрата сульфата кальция
4.1.1. Влияние сульфата церия И
4.1.2. Влияние добавок соединений алюминия
и фтора
4.1.3. Влияние добавок триполифосфата натрия
4.1.4. Сопоставление стабилизирующего действия добавок на гидратацию модельного полугидрата сульфата кальция
4.1.5. Влияние добавок гидроокиси кальция .
4.2. Разработка и внедрение способа гицротранспортировки полугидратного осадка
4.3. Исследование приемов регулирования схватывания отбросного полугидратного осадка применительно к его сухому удалению
4.4. Заключени е
5. ВЫВОДЫ
6. Литература
7. П р и л о ж е н и я.
ВВЕДЕНИЕ


Приведенный краткий обзор современного состояния производства экстракционной фосфорной кислоты показал, что в настоящее время процессам с кристаллизацией полугидрата сульфата кальция в качестве конечной либо промежуточной формы уделяется особое внимание, поскольку они обладают рядом существенных преимуществ, важнейшими из которых является
возможность получения концентрированной кислоты и, как следствие, снижение энергетических затрат на ее последующую переработку. При этом для отечественной промышленности, использующей в качестве сырья в основном апатитовый концентрат, дальнейшее совершенствование прямого полугидратного и внедрение двухстадийного полугидратнодигидратного процессов получения экстракционной фосфорной кислоты связано с изысканием эффективных путей регулирования скорости оводнения нестабильного полугидрата сульфата кальция. В первом случае необходимо надежное замедление, во втором ускорение фазового превращения. Отметим, что в целом фазовые превращения кристаллогидратов и, в частности, свойства системы СайО М3 РО4 Н представляют значительный интерес для теории и практики производства экстракционной фосфорной кислоты. Соответственно, этому вопросу посвящено большое количество публикаций. Ниже рассмотрены сведения, касающиеся в основном одного из конкретных видов фазовых превращений сульфата кальция гидратация полугидрата сульфата кальция. Как отмечено выше, сульфат кальция может кристаллизоваться в виде трех форм безводной ангидрит, полуводной полугидрат и двухводной гипс . С , Ъ к ангидрит ,, . Впрочем, такое деление авторы считают необоснованным и, например, различие в свойствах с и полугидратов объясняют разницей в степени дисперсности и уплотнения материала табл. Из растворов, как правило, кристаллизуются гипс, ьСполугидрат модификация образуется при термическом обезвоживании кристаллов гипса на воздухе и растворимый ангидрит с и модификации продукты термического обезвоживания Л и р полугидратов, соответственно, ангидрит модификация, существующая в природе. В дальнейшем речь будет идти преимущественно об Л модификации полугццрата сульфата кальция, разумеется, за исключением тех случаев, когда это будет специально оговорено. Таблица 1. Фазовые взаимопревращения форм сульфата кальция протекают при получении экстракционной фосфорной кислоты С2, простого суперфосфата , при упарке искусственных и природных рассолов, при получении гипсовых вяжущих и их затворении, при очистке растворов и т. Как и любые физикохи
мические процессы, они характеризуются статикой и кинетикой. Поэтому мы вначале рассмотрим имеющиеся в литературе данные о равновесных соотношениях мевду твердой фазой и раствором, а затем собственно кинетику процесса. Со. Г количество молекул воды, содержащихся в исходном кристаллогидрате и вступающих во взаимодействие отщепляющихся от него, соответственно. Согласно принципу ЛеШателье Брауна, направление реакции, а, следовательно, и область существования соответствующих соединений будет определяться давлением паров воды над системой. Непосредственное измерение давления паров воды над кристаллогидратами сульфата кальция табл. ВантГоффом , однако полученные им данные счирают приближенными вследствие трудности достижения равновесия между газовой и твердой фазами. Тем пера тура, Л Давление паров воды, мм рт. ГлСП, . ЛЯП. И Гп СП. С о сКСаЬО0. О Согиг0 5Г ГСаОи Саа,Щ0г сдездидоо СП . Полученные значения давления паров соответствуют равновесным и по этим величинам могут быть определены границы существования различных кристаллогидратов сульфата кальция в других растворах. В табл. Как видно, наибольшее расховдение результатов наблюдается для фазового равновесия Са 2НгО Со9Ои в интервале температур С. Отмеченное обстоятельство может быть объяснено экспериментальными погрешностями в определении близких и очень малых величин растворимости соответствующих форм сульфата кальция ,. Отметим, что в большинстве случаев при исследовании различных систем границы взаимопревращений сульфата кальция определяют по данным о растворимости проведение тензиметрических измерений более трудоемко этот метод дает приемлемые для практического использования результаты, особенно если соответствующие кривые имеют существенно различную кривизну. Впрочем, если речь идет о растворах с хорошо изученными свойствами, то и данные ВантГоффа широко применяют для определения концентраций, отвечающих узловым точкам. На рис. А.А. Таперовой и др.