Фосфорная кислота, способы получения, их сравнение.

Экстракционную фосфорную кислоту производят большей частью полугидратным способом, при котором в результате про­текания реакции (см. выше) гипс выделяется в виде полувод­ного кристаллогидрата CaSO₄-0,5H₂O, содержащего примеси песка, глины и т. д., называемого фосфогипсом. Процесс являе-ется непрерывным (рис. 33).

Когда длительность реакции зна­чительна, то используют батарею из нескольких реакционных аппаратов, которые в данном случае называются экстракто­рами 3 и расположены один выше другого, образуя каскад. В течение 4 ч при 90 °С пульпа протекает последовательно через несколько экстракторов 3 (рис. 33) — стальных чанов емкостью до 120 м³, футерованных кислотоупорными плитками и снаб­женных мешалками. Затем из нее отфильтровывается и промы­вается водой фосфогипс. Для этого служит ленточный вакуум-фильтр 4. Он состоит из бесконечной рифленой резиновой ленты, огибающей натяжные барабаны, на которую натянуто филь­трующее полотно из ткани. Лента через отверстия в ней сооб­щается с тремя вакуум-камерами, в которые отсасываются основной фильтрат (продукционная фосфорная кислота), а по­том второй и третий фильтраты. Противоточная промывка позво­ляет освободить почти полностью фосфогипс от фосфорной кислоты и получить 66- или 58-процентную кислоту в зависимо­сти от вида фосфата. Второй фильтрат и часть основного посту пают в первый экстрактор для смешения с фосфатом. Выход фосфорной кислоты достигает 95%. Фосфогипс можно приме­нять после дополнительной обработки в качестве строительного гипса (см. главу VI) или использовать для гипсования почвы. Производительность установки достигает ПО тыс. т 100-про­центной кислоты в год. При большем разбавлении водой, по дигидратному способу получают более разбавленную кислоту (39—43%) наряду с двухводным гипсом. Концентрирование такой кислоты производят ее выпариванием под вакуумом при нагревании топочными газами, которые барботируют через нее. Производство термической фосфорной кислоты основано на протекании реакции между фосфатом, углеродом и кремне­земом в виде песка:

Кремнезем отнимает от фосфата оксид кальция, а образующийся оксид фосфора (V) восстанавливается углеродом. Фосфор полу­чают в герметически закрытой электрической печи, где высокая температура развивается за счет образования электрической дуги между угольными электродами, погруженными в шихту, и за счет сопротивления шихты. Это производство относится к числу электротермических, в которых переменный электриче­ский ток применяется для нагревания в результате превращения электрической энергии в тепловую. Углерод вводят в виде кокса или антрацита..Большим преимуществом этого способа является возможность использования даже низкопроцентных фосфоритов после обжига их для разложения примесей. Печь загружают периодически,,/гак же выпускают из нее силикат. Расход элек­троэнергии составляет 13—15 тыс. квт-ч на 1 т фосфора. Мощ­ность печи до 72 тыс. кет. Отходящий газ, содержащий пары белого фосфора, очищают в электрофильтре от пыли, охлаж­дают и пары фосфора конденсируют под горячей (60 °С) водой. Жидкий фосфор (темп. пл. 44 °С) сжигают в камере; при соеди­нении образующегося оксида фосфора (V) с водой можно полу­чить фосфорную кислоту любой концентрации (обычно не менее 85%) или даже (при количестве воды менее 3 моль на 1 моль Р2О5) так называемую полифосфорную (суперфосфорную) кис­лоту; она представляет собой смесь кислот с преобладанием пиро- и триполифосфорной; в пересчете на Н₃РО₄ имеет концент­рацию до 115%. Это, а также высокая чистота термической кислоты являются достоинствами этого способа производства. Мощность, до 80 тыс. т 100-процентной кислоты в год. Фосфор­ную кислоту используют главным образом для получения кон­центрированных фосфорных удобрений, а также других ее солей.