В настоящее время для переработки фосфоритов и апатитов на удобрения применяют главным образом серную кислоту, так как она является наиболее дешевой. Поскольку реакция между серной кислотой и измельченным сырьем идет с поверхности крупинок, получаемая в первый момент полужидкая масса состоит из смеси не прореагировавшего фосфата кальция и фосфорной кислоты с гипсом, образующимися по реакции:
Эта реакция проходит в смесителе. Полученная смесь затем направляется в камеру вызревания, в которой вступает в реакцию еще не прореагировавший фосфат кальция:
Отсюда следует, что если обработку апатита (фосфорита) производить избытком серной кислоты, то процесс его разложения будет протекать до образования фосфорной кислоты, так как вторая реакция при этом не будет иметь места. Поэтому при получении суперфосфата соотношение реагирующих компонентов (апатита и кислоты) подвергается строгой дозировке. При этом применяется серная кислота, содержащая 62—^68% HaS04. При более высоком содержании HaS04 на поверхности частиц не прореагировавшего апатита образуется плотная пленка сернокислого кальция, которая затрудняет в дальнейшем реакцию (2). В результате реакции из реакционной смеси выделяется фтористый водород, который с обычно присутствующим в аппарате кремнеземом дает четырехфтористый кремний. Его улавливают, за счет гидролиза переводят в кремне-фтористоводородную кислоту H2SiFe, нейтрализацией которой получают гексафторсиликат натрия, являющийся ценным ядохимикатом.
В результате экзотермичности реакций разложения апатита температура смеси после прохождения реакции (2) повышается с 30— 40° до 100°, что способствует частичному испарению воды. Вследствие присоединения воды к кислому первичному фосфату кальция его кристаллизации и расхода кислоты смесь постепенно загустевает и превращается в хрупкую пористую массу. Этот процесс носит название вызревания. Однако в полученном продукте еще содержится некоторое количество свободной фосфорной кислоты, так как реакция (2) протекает сравнительно медленно. Заканчивается она уже не в аппаратах, а на заводском складе суперфосфата. Этот процесс называется дозреванием суперфосфата.
Способы производства суперфосфата разделяются на периодические и непрерывные. Непрерывный способ является более производительным и экономичным.
Схема производства суперфосфата из апатита по непрерывному способу приведена на рисунке 52.
Апатит со склада поступает в так называемые силосные хранилища, в которых хранится необходимый рабочий запас сырья. Затем апатит при помощи шнековых питателей 2 и элеватора 3 подается в бункер 4 и на автоматические весы 5, называемые весовым питателем. Весовые питатели бывают различных конструкций; наиболее часто применяются весовые питатели ленточного типа (ленточные весовые питатели). Основная часть такого питателя представляет собой движущуюся резиновую ленту, на которую из бункера высыпается сырье, количество которого регулируется задвижкой. От веса сырья лента прогибается и давит на прижатый к ней ролик, связанный с задвижкой, регулирующей ширину щели, через которую высыпается сырье из бункера.
Из весового дозатора апатит поступает в бункер 6, а из него — в смеситель 7, куда поступает также серная кислота, хранящаяся в напорном баке 8. Серную кислоту предварительно смешивают в смесителе 9 с необходимым количеством воды и после проверки в концентратомере ее концентрации отмеряют определенный объем в дозаторе. Смеситель представляет собой металлический бак, снабженный крышкой и мешалкой. Во время реакции происходит выделение фтористого водорода и тетрафторида кремния, которые отводят по трубе на поглощение. Полученную полужидкую массу — пульпу — смесь не прореагировавшего фосфата, гипса и фосфорной кислоты — направляют в камеру вызревания. Корпус этой камеры J представляет собой железобетонный вертикальный цилиндр с бетонным дном. Этот цилиндр медленно вращается в направлении, указанном на рисунке, вокруг неподвижного чугунного полуцилиндра 2% который скреплен со щитом «?, изогнутым в виде дуги и с крышкой камеры 8. Жидкая суперфосфатная масса поступает из смесителя 6 в пространство между стенками цилиндра и щитом, где и происходит ее затвердевание. Вырезка затвердевшего суперфосфата, называемого пирогом, проводится так называемой каруселью, имеющей ножи, расположенные на винтовой линии. Таким образом, благодаря медленному движению цилиндра застывшая масса суперфосфата как бы наезжает на карусель. Карусель вращается в сторону, противоположную вращению цилиндра, и при помощи ножей срезает суперфосфат. На карусели имеются скребки, которые сбрасывают суперфосфат через отверстие, находящееся в центре камеры, на транспортер. Затем суперфосфат подается транспортером на склад, где он хранится в больших кучах в течение 10— 20 суток. При этом в основном завершается реакция между остатками фосфорной кислоты и среднего фосфата кальция и заканчивается кристаллизация однозамещенного фосфата кальция.
После завершения этих процессов суммарная реакция образования суперфосфата может быть выражена равенством.