Рассчитать материальный баланс стадии разложения апатитового концентрата серной кислотой. Процесс разложения можно описать уравнением реакции: Расчет вести на апатитового концентрата. Содержание в апатитовом концентрате мас. в пересчете на . Концентрация

Добавлена: 09.04.2026
Обновлена: 09.04.2026
Предмет: Химия
Автор: Кэмп

#Неорганическая химия
#Химическая технология

Условие:

Рассчитать материальный баланс стадии разложения апатитового концентрата серной кислотой. Процесс разложения можно описать уравнением реакции:

\mathrm{Ca}_{5}\left(\mathrm{PO}_{4}\right)_{3} \mathrm{~F}_{(\mathrm{rB})}+5 \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4(\mathrm{x})}+10 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{x})}=3 \mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4(\mathrm{x})}+5\left[\mathrm{CaSO}_{4} \cdot 2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\right]_{(\mathrm{rв})} \downarrow+\mathrm{HF}_{(\mathrm{r})} \uparrow

Расчет вести на $1000 к г$ апатитового концентрата. Содержание $\mathrm{Ca}_{5}\left(\mathrm{PO}_{4}\right)_{3} \mathrm{~F}$ в апатитовом концентрате $39,4 \%$ мас. в пересчете на $\mathrm{P}_{2} \mathrm{O}_{5}$ . Концентрация серной кислоты $94 \%$ мас. $\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}$ . Избыток серной кислоты составляет 1 %. Степень разложения апатитового концентрата $96 \%$ . В результате реакции образуется суспензия. Жидкая фаза суспензии содержит $45 \%$ мас. $\mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4}$ . Образующийся фтороводород в количестве $40 \%$ уходит в газовую фазу, остальное количество остается в жидком виде как кислота HF - в жидкой фазе. В твердой фазе суспензии находятся $\mathrm{CaSO}_{4} \cdot 2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}$ , неразложившийся апатитовый концентрат и примеси апатитового концентрата. Привести также таблицу материального баланса.

Решение:

1. Дано

Уравнение реакции (на 1 моль апатита):
$\mathrm{Ca}_{5}\left(\mathrm{PO}_{4}\right)_{3} \mathrm{~F}_{(\mathrm{тв})}+5 \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4(\mathrm{ж})}+10 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{ж})}=3 \mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4(\mathrm{ж})}+5\left[\mathrm{CaSO}_{4} \cdot 2 \mathrm{О}\right]_{(\mathrm{тв})} \downarrow+\mathrm{HF}_{(\mathrm{г/ж})}$
Примечание: В уравнении, приведенном в задании, не хватает стехиометрического коэффициента 1 перед $\mathrm{Ca}_{5}\left(\mathrm{PO}_{4}\right)_{3} \mathrm{~F}$ и указано $10 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}$ в реагентах, что соответствует стехиометрии для образования дигидрата гипса.
Исходная масса концентрата: $M_{\text{конц. общ.}} = 1000 \text{ кг}$ ...