Прецепитат. Свойства и применение. Теоретические основы производства

Основным компонентом, входящим в состав преципитата, является двухводный дикальцийфосфат CaHPO4*2H2O. Технический продукт содержит 46% усвояемого P2O5 в цитратнорастворимый форме.

Дикальцийфосфат может существовать в виде безводный соли монетитаCaHPO4 и двухводного брушита CaHPO4*2H2O. Брушит почти полностью растворяется в цитратном растворе. В производственных условиях брушитосаждается из фосфорнокислых растворов как метастабилная фаза при 40-50°С. Повышение температуры раствора приводит к выделению монетита, что значительно уменьшает содержание цитратнорастворимогоP2O5в преципитате.

Прецепитат можно применять в качестве удобрения и кормового средства. Достоинствами преципитата как удобрения являются: высокая концентрация усвояемого P2O5, хорошие физические свойство и одинаковая с суперфос – фате агрохимическая эффективность на всех почвах и для всех культур.

Однако стоимость усвояемого P2O5в прециптате примерно в 2 раза выше, чем в двойном суперфосфате, поэтому преципитат как удобрение используют ограниченно. В основном его применяют в качестве кормового средства для всех животных, в рационе которых недостает фосфора и кальция.

Кормовой преципитат по ГОСТ 23999-80 должен содержать не менее 46% P2O5, растворимого в 0,4%-ный соляной кислоте, 4% воды: допускается остаток на сите с отверстиями диаметром 2 мм не более 5% и требуется полное отсутствие частиц размером более 3 мм.

Преципитат получают из растворов фосфорной кислоты осаждением (преципитированием) суспензей известняка (мела) или известковым молоком монокальцийфосфата:

H3PO4 + CaCO3 + H2O =CaHPO4 * 2H2O + CO2

H3PO4 + Ca(OH)2= CaHPO4 * 2H2O

В действительности преципитирование протекает в несколько стадий.Вначале известняк или известь растворяется в кислоте с образованием монокальцийфосфата:

CaCO3 + 2H2PO4 = Ca(H2PO4)3 + CO2 + H2O

В дальнейшем, по мере нейтрализаци фосфорной кислоты, монокальцифосфат разлагается в растворе с выделением в осадок дикальцийфосфата:

Ca(H2PO4)3 + 2H2O = Ca HPO4 * 2H2O + H2PO4

В начальный период рекция нейтрализации фосфорный кислоты идет с большой скоростью, но затем замедляется вследствие образования на частицах известняка или извести непроницаемый пленки кристаллов дикальцийфосфата.

Осаждение преципитата известковым молоком протекает с большой скоростью, чем при использовании известняка. При этом достигается высокая степень осаждения преципитата. Однако известняк дешевле извести. Кроме того, при введении избытка извести сверх стехнометрического количество происходит разложение дикальцийфосфата, что приходит к потере цитратнорастворимого P2O5.В присутствии избытка известняка ретроградация преципитата не происходит. Поэтому применение известняка предпочтительнее.

Скорость осаждение преципитата известняком определяется скоростью разложения его фосфорной кислотой . Она зависит от природы известняка и от степени его измельчения. Осожденный мел и меловидные известняки разлогаются кислотой с наибольшой скоростью. Их следует измельчать до частиц величиной 0,100-0,075 мм.

Технологическая схема

Кормовой преципитат получают в основном из термической фосфорной кислоты, не содержащии фтора и других вредных примесей. Преципирати – рование кислоты можно проводить двумя спосабами: по схеме с фильтрова – нием осажденного преципитата и по ретурный схеме без фильтрования. Применение второго способа позволяет значительно упростить технологи – ческую схему и сократить время процесса.

Термическую фосфорноую кислоту концентрацией 70-75% H3PO4 из сборника 1 насосом 2 подают в напорный бак3, где нагревают паром до 70-80°С, а затем направляют в горизантальный двухвальный смеситель16. Сюда же подают мел и ретур (норма ретура составляет 0,7 масс. ч. на 1 масс. ч. готового продукта ). В течение 3 мин все реагенты интенсивно перемеши – вают. Из смесителя выходит продукт, содержащий 80% дикальцийфосфата. Его направляют во вращаюийся барабан-дозреватель 15, где выдерживают в течение 1,5 ч при 45-50°С для завершения реакции. Преципитат выходящий из дозревателя, содержит 4-6% монокальцийфосфата и около 18% воды. Его сушат в сушильном барабане 14 до остаточной влажности 1,5-3%. Темпера – тура топочных газов на входе в сушильный барабан составляет 550-700°С, на выходе 130-140°С, при этом высушиваемый продукт нагревается до темпе – ратуры не выше 90°С.

Высушенный преципитат измельчают в дезинтеграторе 11, который работает в замкнутым цикле с сеператором 8. Отделенную в сеператоре крупную фракцию возвращвают на повторный помол, а мелкую фракцию делят на 2 части: одну часть как готовый продукт направляют на склад, а другую в качестве ретура транспортером 7 передают в бункер 6. Отходящие из сушильного барабана газа очищают от пыли в циклоне 13 и выбрасывают в атмосферу. Запыленный воздух после сепаратора очищают от пыли в рукавном фильтре 9.

На 1т преципитата расходуется 0,693т фосфорной кислоты (100% H3PO4),0,73т известняка (100%CaCO3 ), 154кВт *ч электроэнергии.

Вместо термической фосфорной кислоты целесообразно применять упаренную экстракционную фосфорную кислоту, полученную разложением фосфатов контактной серной кислотой. В такой кислоте содержание мышьяка и свинца не превышает 0,008%. Путем осаждения и упаривания из нее можно выделять большую часть фтора, а затем использовать для получения кормового преципитата.

Применение кормового преципитата в животноводстве дает значитель – ный экономический эффект – примерно 15-19 руб. прибыли на 1 руб. затрат. Преципитат для удобрительных целей полуают из отходящих растворов производства желатина содержащих около 3,5%P2O5 . Осаждение ведут известковым молоком при 30-40°С в 3-4 ректорах по схеме с фильтрова – нием. Преципитирование заканчивают при pH=4,5-5,0 в последнем по ходу пульпы рекаторе. Затем пульпу сгущают и фильтруют на вакуум-фильтре. Высушенный продукт содержит не менее 38% P2O5в цитратнорастворимый форме.

ХИМ.ТЕХ. 2-БЛОК

1. Кратко охарактеризуйте технологические схемы производства сульфата аммония. Свойства и применение

Применение сульфата аммония. Основное применение сульфата аммония – удобрение для щелочной почвы. В почве ионы сульфата аммония высвобождаются и образуют небольшое количество кислоты, которая понижает почвы и в то же время насыщает необходимым азотом для лучшего роста растений. Основным недостатком использования сульфата аммония является низкое содержание азота по сравнению с нитратом аммония. Также широко известно применение сульфата аммония в качестве сельскохозяйственного спрея и адъюванта для водорастворимых инсектицидов, гербицидов и фунгицидов. Он функционирует как связка для катионов железа и кальция, которые присутствуют в воде и растительных клетках. Вещество особенно эффективно в качестве адъюванта для глифосат и глюфосинат гербицидов. В биохимии переосаждение сульфатом аммония является способом очистки белков. Сульфат аммония растворим в воде и поэтому на его основе можно создавать концентрированные растворы, которые могут очищать белки, вызывая их концентрированное осаждение. Это удобный и простой способ для фракционирования сложных смесей белков, благодаря чему сульфат аммония применяется в качестве ингредиента для многих вакцин от дифтерии, столбняка и коклюша. В пищевой промышленности сульфат аммония используется в качестве пищевой добавки Е517, которая используется как регулятор кислотности для муки и хлеба и признана безопасной для употребления. Также сульфат аммония используется для получения других солей аммония, в особенности персульфата аммония. На основе сульфата аммония изготовляются самодельные взрывчатые вещества. Сульфат аммония является компонентом порошковых огнетушителей и огнезащитных средств. Сульфат аммония более эффективен, чем карбамид, бикарбонат аммония, хлорид аммония и аммиачная селитра. В качестве кормовых добавок, сульфат аммония обеспечивает питательными веществами небелкового азота жвачных животных. Сульфат аммония используется также в некоторых областях рыбоводства.

Свойства сульфата аммония. Основным свойством сульфата аммония является его стабильность, однако при контакте с сильными окислителями может произойти пожар или взрыв. Вред сульфата аммония При вдыхании паров сульфата аммония возможно сильное раздражение и воспаление дыхательных путей. Употребление сульфата аммония внутрь вызывает раздражение желудочно-кишечного тракта, сопровождаемое тошнотой, рвотой и диареей. Использование сульфата аммония безопасно в хорошо проветриваемых помещениях с использованием защитных очков и масок, закрывающих все лицо, в сапогах, перчатках, фартуках или комбинезонах из непроницаемого материала, такого как ПВХ.