Скорость процесса разложения фосфатов (Кинетика)

Скорость процесса кислотного разложения фосфата может быть описана уравнением:

G=K*F*∆C , (7)

где G – масса прореагировавшего фосфата, кг/ч; К- коэф-т массопередачи, кг/(ч*м²*%мас.); F – пов-ть контакта фаз, м²; ∆C - движущая сила процесса = разности концентраций Р₂О₅ в тв. и жидкой фазах, % мас.

Повышение К достигается благодаря интенсивному перемешиванию суспензии и обеспечению минимальной вязкости р-ра. Для увеличения поверхности фосфатные концентраты измельчаются в порошок, при этом остаток на сите с ячейкой 0,16 мм должен составлять для апатита не более 11,5 %, для фосфорита не более 14%.

Апатит, обладающий малой удельной поверхностью зёрен, разлагается к-тами медленнее, чем фосфорит. Чем выше содержание Р₂О₅ в фосф. концентратах, тем больше движущая сила и скорость процесса. В концентратах доля Р₂О₅ составляет 28-39,4%. В то время, как природные фосф. руды содержат 10-25% Р₂О₅. С др. стороны ∆C увеличивается с повышением степени электролитической диссоциации H₂SO₄, поэтому важную роль играет поддержание оптимальной концентрации H₂SO₄ в р-ре. Основным фактором, определяющим скорость взаимодействия апатита с серной к-той, является скорость диффузии катиона Са⁺³ через пограничный слой на поверхности зёрен апатита. Скорость диффузии будет тем больше, чем выше концентрация ионов Са в пограничном слое, а эта концентрация будет возрастать в условиях, способствующих увеличению растворимости сульфата Са. Температура оказывает значительное влияние на скорость разложения природных фосфатов.

Рис.2. Изменение степени разложения фосфорита 50%-ой H₂SO₄ от времени при температуре 60-90ºС. Температура,ºС: 1-50ºС; 2- 60ºС; 3-70ºС; 4-80ºС, 5-90ºС