Двойной суперфосфат
Подождите немного. Документ загружается.
ГОССУДАРСТВЕННАЯ КОРПОРАЦИЯ
ПО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ «РОСАТОМ»
ФГОУ СПО «Южно-Уральский политехнический колледж»
Курсовая работа
по дисциплине: «Технология неорганических веществ»
Тема: «Двойной суперфосфат»
Выполнил:
студентка
гр. ХТ – 72 Н.И.Байрамова
Проверил: В.Н. Десятник
г. Озерск
2009
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
Содержание
1. Введение 3
2. Открытие фосфора 5
3. Фосфор в природе 7
4. Фосфорные удобрения 10
5. Двойной суперфосфат 12
6. Химизм процесса 13
7. Способы и параметры производства 21
8. Технологические расчеты 36
9. Список литературы 44
1.Введение
Суперфосфат – смесь=Ca(H
2
PO
4
)
2
*H
2
O и CaSO
4
. Это наиболее
распространённое минеральное фосфорное удобрение. Фосфор в
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
суперфосфате присутствует в основном в виде монокальцийфосфата и
свободной фосфорной кислоты. Удобрение содержит гипс и др. примеси
(фосфаты железа и алюминия, кремнезём, соединения фтора и др.).
Получают суперфосфат из природных фосфатов (апатита и фосфорита)
или апатитового концентрата, обрабатывая их серной кислотой, по
реакции:
Са
3
(РО
4
)
2
+ 2H
2
SO
4
= Сa(H
2
PO
4
)
2
+ 2CaSO
4
.
Для получения двойного суперфосфат апатит или фосфорит
обрабатывают фосфорной кислотой.
Производят несколько видов суперфосфатов. Простой суперфосфат –
серый порошок, почти не слёживаемый, среднерассеваемый; в удобрении
14-19,5% усвояемой растениями P
2
O
5
. Его получают действием H
2
SO
4
=на
природные=фосфаты=(апатиты,=фосфориты). Гранулированный
суперфосфат получают из простого (порошковидного), увлажняя его и
окатывая в гранулы (диаметр их в основном 2-4 мм) во вращающихся
барабанах. Имеет повышенную рассеваемость. Обогащенный
суперфосфат получают при разложении фосфатного сырья смесью
H
2
SO
4
=и Н
3
РО
4
; по составу это продукт промежуточный между простым и
двойным суперфосфатами и содержит 24-32% усвояемого Р
2
О
5
. Двойной
суперфосфат производят действием Н
3
РО
4
=на природные=фосфаты. Он
содержит 45-48% усвояемой растениями P
2
O
5
, очень мало гипса,
выпускается преимущественно гранулированным. В состав
аммонизированного суперфосфата, кроме 14-19,5% Р
2
О
5
входит не менее
1,6% аммиака; марганизированного суперфосфата – 1,5-2,5% марганца;
борного суперфосфата – 0,1-0,3% бора; молибденового суперфосфата –
0,1% молибдена.
Суперфосфат применяют на всех почвах в качестве основного
предпосевного, припосевного (лучше гранулированный суперфосфат)
удобрения и в подкормки. Особенно эффективен на щелочных и
нейтральных почвах. В кислой почве фосфорная кислота удобрения
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
превращается в труднодоступные растениям фосфаты алюминия и
железа. В этом случае действие суперфосфата повышается при
смешивании его перед внесением с фосфоритной мукой, известняком,
мелом, перегноем при применении на известкованных полях.
Суперфосфат ускоряет рост и цветение растений, способствует
быстрому=созреванию плодов и развитию корневой системы. Хранится в
закрытых складских помещениях, исключающих попадание осадков и
грунтовых вод.
2.Открытие фосфора.
История открытия химических элементов полна личных драм,
различных неожиданностей, таинственных загадок и удивительных легенд.
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
Успех оказывался верным спутником тех, кто умел пристально
всматриваться в природные явления.
Древние фолианты сохранили для нас отдельные эпизоды из жизни
отставного солдата и гамбургского купца. Звали его Хенниг Бранд (1630-?).
Его купеческие дела шли не блестяще, и именно по этой причине он
стремился выбраться из нищеты. Она его ужасно угнетала. И Бранд решил
попытать счастья в алхимии. Тем более что в XVII веке считалось вполне
возможным найти «философский камень», который способен превращать
неблагородные металлы в золото.
Бранд провел уже множество опытов с различными веществами, но
ничего дельного у него не получалось. Однажды он решил провести
химический эксперимент с мочой. Выпарил ее почти досуха и оставшийся
светло-желтый осадок смешал с углем и песком, нагревая в реторте без
доступа воздуха. В результате Бранд получил новое вещество, которое
обладало удивительным свойством – светиться в темноте.
Так в 1669 г. был открыт фосфор, играющий исключительно важную роль в
живой природе: в растительном мире, в организме животных и человека.
Счастливый ученый не замедлил воспользоваться необычным свойством
нового вещества и стал демонстрировать светящийся фосфор знатным
особам за довольно высокое вознаграждение. Все, что соприкасалось с
фосфором, приобретало способность светиться. Достаточно было
помазать фосфором пальцы, волосы или предметы, и они вспыхивали
таинственным голубовато-белым светом. Религиозно и мистически
настроенные богатые люди того времени диву давались, смотря на
различные манипуляции Бранда с этим «божественным» веществом. Он
ловко использовал огромный интерес ученых и широкой публики к
фосфору и стал продавать его по цене, превосходившей даже стоимость
золота. X. Бранд производил фосфор в больших количествах и держал
способ его получения в строжайшей тайне. Никто из других алхимиков не
мог проникнуть в его лабораторию, и поэтому многие из них стали
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
лихорадочно ставить различные опыты, стремясь раскрыть секрет
изготовления фосфора.
В 1680г. секрет получения фосфора был открыт в Англии знаменитым
химиком Р. Бойлем. После смерти Р. Бойля его ученик немец А. Ганквиц,
улучшив методику получения фосфора, наладил его производство и даже
попытался изготовить первые спички. Он снабжал фосфором научные
учреждения Европы и отдельных лиц, желающих приобрести его. Для
расширения торговых связей А. Ганквиц посетил Голландию, Францию,
Италию и Германию, заключая новые договора на продажу фосфора. В
Лондоне им была основана фармацевтическая фирма, получившая
широкую известность.
Лишь столетие спустя после обнаружения фосфора он перешел из
мира торговли и наживы в мир науки.
3.Фосфор в природе
Фосфор по своей важности ничуть не уступает азоту. Он участвует в
великом природном круговороте веществ, и, не будь фосфора,
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
растительный и животный мир был бы совсем иным. Однако фосфор
встречается в природных условиях не так уж часто, в основном в виде
минералов, и на его долю приходится 0,08% массы земной коры. По
распространенности он занимает тринадцатое место среди других
элементов. Интересно отметить, что в теле человека на долю фосфора
приходится примерно 1,16%. Из них 0,75% уходит на костную ткань, около
0,25% – на мышечную и примерно 0,15% – на нервную ткань.
Фосфор редко встречается в больших количествах, и в целом его следует
отнести к рассеянным элементам. В свободном виде в природе он не
обнаружен, так как обладает очень важным свойством – легко окисляется,
но содержится во многих минералах, число которых уже составляет 190.
Главнейшие из них - фторапатит, гидроксилапатит, фосфорит. Несколько
реже встречаются вивианит, монацит, амблигонит, трифилит и совсем в
ограниченных количествах - ксенотит и торбернит.
Что касается минералов фосфора, то они делятся на первичные и
вторичные. Среди первичных наиболее распространены апатиты,
представляющие в основном породы магматического происхождения.
Химический состав апатита - фосфат кальция, содержащий некоторое
количество фторида и хлорида кальция. Кроме того, они содержат от 5 до
36% Р
2
О
5
. Обычно эти минералы в большинстве случаев встречаются в
зоне магмы, но нередко они обнаруживаются в местах, где изверженные
породы соприкасаются с осадочными. Из всех известных месторождений
фосфатов наиболее значительные имеются в Норвегии и Бразилии.
Крупное отечественное месторождение апатитов открыто академиком А.
Е. Ферсманом в Хибинах в 1925 г. «Апатит в основном соединение
фосфорной кислоты и кальция, – писал А. Е. Ферсман. –Внешний вид этого
минерала так разнообразен и странен, что старые минералоги назвали его
апатитом, что значит по-гречески «обманщик». То это прозрачные
кристаллики, до мелочей напоминающие берилл или даже кварц, то это
плотные массы, неотличимые от простого известняка, то это радиально-
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
лучистые шары, то порода зернистая и блестящая, как крупнозернистый
мрамор».
Апатиты в результате действия процессов выветривания,
жизнедеятельности бактерий, разрушения различными почвенными
кислотами переходят в формы, легко потребляемые растениями, и таким
образом вовлекаются в биохимический круговорот. Следует отметить, что
фосфор усваивается только из растворенных солей фосфорной кислоты.
Однако фосфор из почвы частично вымывается, а большое количество
его, поглощенное растениями, не возвращается обратно в почву и
уносится вместе с урожаем. Все это приводит к постепенному истощению
почвы. При внесении в почву фосфорных удобрений урожайность
увеличивается.
Несмотря на значительные потребности в фосфорных удобрениях,
особых опасений, связанных с истощением запасов сырья, для их
производства, по всей видимости, нет. Эти удобрения могут быть
получены при комплексной переработке минерального сырья, донных
морских отложений и различных геологических пород, богатых фосфором.
При разложении богатых фосфором соединений органического
происхождения нередко образуются газообразные и жидкие вещества.
Иногда можно наблюдать выделение газа с запахом гнилой рыбы –
фосфористого водорода, или фосфина, РН
3
. Одновременно с фосфином
идет образование другого продукта – дифосфина, Р
2
Н
4
, представляющего
собой жидкость. Пары дифосфина самовоспламеняются и поджигают
газообразный фосфин.
Фосфин и дифосфин в природе встречаются довольно редко, и чаще
приходится иметь дело с такими соединениями фосфора, как фосфориты.
Это вторичные минералы-фосфаты органического происхождения, играют
особо важную роль в сельском хозяйстве. На островах Тихого океана, в
Чили и Перу они образовались на основе птичьего помета – гуано,
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
который в условиях сухого климата накапливается мощными слоями,
нередко превышающими сотню метров.
Образование фосфоритов может быть связано и с геологическими
катастрофами, например с ледниковым периодом, когда гибель животных
носила массовый характер. Подобные процессы возможны и в океане при
массовой гибели морской фауны. Быстрое изменение гидрологических
условий, которое может быть связано с различными процессами
горообразования, в частности с действием подводных вулканов,
несомненно, в отдельных случаях приводит к смерти морских животных.
Фосфор из органических остатков частично усваивается растениями, но в
основном, растворяясь в морской воде, переходит в минеральные формы.
Морская вода содержит фосфаты в довольно больших количествах – 100-
200 мг/м
3
. При определенных химических процессах в морской воде
фосфаты могут выпадать в осадок и скапливаться на дне. А при поднятии
морского дна в различные геологические периоды залежи фосфоритов
оказываются на суше. Подобным образом могло образоваться крупное
отечественное месторождение фосфоритов вблизи Кара-Тау в
Казахстане. Встречаются фосфориты и в Подмосковье.
Рис. 1 Круговорот фосфора в природе
4.Фосфорные удобрения
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
Фосфорные удобрения, содержат в качестве основного питательного
элемента=фосфор. Различают следующие виды фосфорных=удобрений:
водорастворимые – аммофос,=диаммофос,=суперфосфаты;
цитраторастворимые – растворимые в щелочном растворе цитрата
аммония (преципитат=и др.);
лимоннорастворимые - растворимые в 2%-ном водном растворе
лимонной кислоты (обесфторенные=фосфаты, плавленый
магниевыйфосфат, термофосфаты, фосфатные сталеплавильные
шлаки и др.);
труднорастворимые - очень плохо растворимые в слабых кислотах, не
растворимые в воде=(фосфоритная мука, костная мука).
Степень растворимости фосфорных=удобрений=определяет
желательные размеры их частиц. Водорастворимые= удобрения=
используют в основном в виде гранул (1-4 мм), цитрато- и
лимоннорастворимые - обычно в виде=порошков, труднорастворимые -
только в виде тонкодисперсных=порошков.
Основное сырье для производства большинства фосфорных
удобрений – природные фосфаты. Способы их переработки: кислотное
разложение (H
2
SO
4
=или H
3
PO
4
=-=суперфосфаты); электровозгонка и
последующее окисление фосфора с образованием термической H
3
PO
4
(двойной=суперфосфат); гидротермическое разложение с удалением
фтора и переводом=фосфора=в цитрато- и лимоннорастворимые формы
(обесфторенные фосфаты);=спекание=или сплавление с соединениями
щелочных и щелочно-земельных металлов (термофосфаты); дробление,
сушка и тонкое измельчение=(фосфоритная мука).
Среди всех видов фосфорных=удобрений=наиболее универсальны
водорастворимые=удобрения, которые применяют на любых почвах под
все сельско-хозяйственные культуры при допосевном (основном),
припосевном (напр., в рядки) и послепосевном (для подкормки) способах
внесения. Цитрато- и лимоннорастворимые=удобрения=также используют