Комплексные удобрения, их характеристика и влияние на почу и севооборот

     Решение.

П р  и х о д 

     В приходные статьи баланса включается фосфорная кислота и аммиак.

     В 5000 кг фосфорной кислоты (25% Р₂О₅) содержиться, кг:

                    5000∙0,25∙2∙98

      Н₃РО₄                                    = 1725,35

                                               142 

     Н₂О  5000 — 1725,35 = 3274,65

     Количество расходуемого аммиака равно 27% от общего количества Р₂О₅, т.е.:

     5000∙0,25∙0,27 = 337,5кг

     С аммиаком поступает воды: (337,5∙1)/99 = 3,4 кг.

Р а  с х о д

     В результате обработки фосфорной  кислоты аммиаком образуется пульпа и испаряется некоторое количество воды. Состав образующейся массы определяет-ся взаймодействием кислоты с содержащейся в ней примесями и аммиаком. В основу расчета количеств получаемых солей берем следующие стехиометричес-кие соотношения:

     MgO + Н₃РО₄ + 2Н₂О  = MgНРО₄ ∙ 3Н₂О

     СаО + Н₃РО₄ + Н₂О  = СаНРО₄ ∙ 2Н₂О

     Al₂O₃ + 2Н₃РО₄ = 2AlРО₄  + 3Н₂О

       Fe₂O₃  + 2Н₃РО₄ = 2 FeРО₄ + 3Н₂О

     2NН₃ + Н₂SiF = (NH₄)₂SiF₆

     2NН₃ + Н₂SO₄  = (NH₄)₂SO₄

     NН₃ + Н₃РО₄ = NH₄H₂РО₄

     2NН₃ + Н₃РО₄ = (NH₄)₂HРО₄  

     При нейтрализации раствора фосфорной  кислоты аммиаком в отделении сатурации получаются следующие соли, кг:

                                         5000·0,036·174

       димагнийфосфат                                         = 783

                                                      40  

                                   в том числе кристаллизационной воды —

       5000·0,036·3·18

                                                               = 243              

      40 

                           5000·0,036·142

                                   в том числе Р₂О5                                           = 319,5

                                                                               40·2 

[40, 174, 18, 142 - молекулярные массы MgO, MgНРО₄ ∙ 3Н₂О, Н₂О и  Р₂О₅]

                                         5000·0,002·172

      дикальцийфосфат                                         = 30,7

                                                     56 

                           в том числе кристаллизационной воды —

       5000·0,002·2·18

                                                               = 64,3              

      56 
 
 

                         

                                                                      5000∙0,002∙142

                                  в том числе Р₂О5                                          = 12,7

                                                                               56·2

[56 и 172 - молекулярные массы СаО и СаНРО₄∙2Н₂О]

                                      

                                            5000·0,013·2·122

      фосфат аллюминия                                          = 155,5

                                                  102 

                                                                             5000∙0,013∙142

                                  в том числе Р₂О5                                          = 90,5

                                                                                     102 

[102 и 122 - молекулярные массы Al₂O₃  и AlРО₄]

                                           

                                            5000·0,013·2·207

              фосфат железа                                           = 168

                                                  160 

                                                                             5000∙0,013∙142

                                  в том числе Р₂О5                                          = 57,5

                                                                                     160

[160 и 207 - молекулярные массы Fe₂O₃   и FeРО₄] 

                                                           5000·0,0186·178

        кремнийфосфат аллюминия                                         = 145

                                                                  6·19 

                                                                        5000∙0,0186∙2·17

                                  в том числе  NН₃                                  = 27,5

                                                                              6·19

[178, 17 и  19 - молекулярные массы (NH₄)₂SiF₆, NН₃  и молеклярная масса фтора] 

                                            5000·0,0375·132

           сульфат аммония                                        = 309,4

                                                    80 

                                                                       

                                                                       5000∙0,0375∙2·17

                                  в том числе  NН₃                                  = 79,5

                                                                               80

[132 и  80 - молекулярные массы (NH₄)₂SO₄ и SO₃] 

     Количество  Р₂О₅, связанной по первым четырем стехиометрическим соотношениям:

     319,5 + 12,5 + 90,5 + 57,5 = 480 кг

     Остальное количество  Р₂О₅ связывается с аммиаком, образуя фосфаты аммония. Количество  Р₂О₅, нейтрализуемого аммиаком:

     5000·0,25 - 480 = 770 кг

     Содержание  аммиака в нейтрализованной пульпе составляет 27% от общего количества  Р₂О₅. Израсходовано аммиака на образование кремнифторида и сульфата аммония:

     27,5 + 79,5 = 107 кг

     Следовательно, на образование фосфатов аммония  пошло аммиака:

     1250·0,27-107 = 230,5

     Количество  аммиака, необходимое для связывания всей  Р₂О₅ (770 кг) в моноаммонийфосфат:

                                           2·17·770

                                                                        = 184,4 кг

                                                     142   

      Но  при этом остается избыточного аммиака 230,5 - 184,4 = 46,1 кг, который идет на образование  диаммонийфосфата. Его количество:

                                           46,1·132

                                                                        =  178,9 кг

                                                     2·17 

      Это количество требует моноаммонийфосфата

      (178,9·115)/132 z ≈ 155,8

где 115 и 132 — молекулятные массы  NH₄HРО₄ и (NH₄)₂HРО₄ 

      Так  как из 770 кг Р₂О₅  могло образоваться мноаммонийнофосфата

      (115·184,4)/17 = 1248

то после  образования диаммонийфосфата остается моноаммонийфосфата:

1248 —  155,8 = 1092,2 кг

      Выход сухих солей (с учетом кристаллизационной воды) составляет:

      783 + 30,5 + 155,5 + 168 + 145 + 309,5 +  1092,2 + 178,9 = 2862,6 кг

в том  числе воды кристаллизационной: 243 + 6,5 = 249,5 кг.

      Выход сухих солей без кристаллизационной воды:

        2862,6 -  249,5 = 2613 кг.

      Приводим  состав сухих с учетом кристаллизационной воды:

                                                                                 кг                     %

MgНРО₄  3Н₂О.......................................783                27,35

СаНРО₄ ∙ 2Н₂О......................................30,5                 1,07

AlРО₄ …............................................... 155,5                5,43

FeРО₄..................................................... 168                  5,87

(NH₄)₂SiF₆.............................................. 145                  5,07

(NH₄)₂SO₄............................................. 309,5               10,81

NH₄H₂РО₄..............................................178,9                6,24

(NH₄)₂HРО₄..........................................1092,2              38,16

         

                                      Всего . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2862,6                100 

      В систему поступает материалов (фосфорной  кислоты, аммиака  и воды с ним):