- H 10.000, Φ 5500 Ống vào/ra: Φ 1400.
1.Các giai đoạn phản ứng
Trong quá trình sản xuất supe đơn, phản ứng giữa apatit và axit sunfuric xảy ra theo phương trình tổng quát sau:
Nhưng thực chất nó tiến hành theo hai quá trình: - Quá trình 1:
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 2,5H2O = 3H3PO4 + 5CaSO4.0,5H2O + HF - Quá trình 2:
Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF
Hai giai đoạn phản ứng tiến hành kế tiếp nhau không phải xen kẽ, đồng thời vì trong dung dịch không có sự tồn tại đồng thời của axit sunfuric và mono canxi photphat:
Ca(H2PO4)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H3PO4
1.1. Giai đoạn thứ nhất của phản ứng
Khuếch tán axit sunfuric tới các hạt apatit. Quá trình này kèm theo phản ứng hoá học nhanh trên bề mặt các hạt.
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 2,5H2O = 3H3PO4 + 5CaSO4.0,5H2O + HF
Phản ứng này bắt đầu ngay từ khi trộn quặng apatit với axit H2SO4, tuỳ theo mức độ phản ứng mà nồng độ H2SO4 giảm dần, nồng độ H3PO4 tăng lên, bột sệt được tạo thành nhanh chóng và chảy xuống phòng hoá thành, khi đó khoảng 60 ÷ 80 % lượng axit cho vào đã tham gia phản ứng, xuống phòng hoá thành phản ứng này tiếp tục xảy ra và nó kết thúc sau khoảng 20 ÷ 40 phút ở trong phòng hoá thành, khối phản ứng dần dần đông kết lại. Giai đoạn này kết thúc khi tiêu tốn hết axit và kết tinh sunfat canxi:
2CaSO4.0,5H2O → 2CaSO4 + H2O.
1.2. Giai đoạn thứ hai của phản ứng
Khuếch tán axit photphoric tạo thành vào trong các mao quản của những hạt apatit không phân huỷ. Axit H3PO4 được tạo thành ở giai đoạn I tiếp tục phân huỷ apatit theo phản ứng:
Giai đoạn thứ II của phản ứng được bắt đầu sau khi tiêu hao toàn bộ axit H2SO4 (sau khi supe từ thùng trộn xuống hoá thành khoảng 20 ÷ 40 phút).
Mono canxi photphat được tạo thành lúc đầu trong dung dịch và sau khi quá bão hoà thì bắt đầu kết tinh. Giai đoạn II của quá trình được bắt đầu sau 20 ÷ 40 phút ủ supe trong phòng hoá thành và kéo dài trong suốt thời gian ủ nó trong kho từ 6 – 25 ngày tuỳ thuộc vào loại nguyên liệu dùng cho sản xuất và điều kiện ủ ở kho.
Tốc độ phân giải ở giai đoạn II chậm và kéo dài do những nguyên nhân sau: - Những hạt quặng chưa phân giải là các hạt có kích thước lớn mà axit H3PO4
lại là axit chủ yếu.
- Lượng canxi sunfat kết tinh ra quá nhiều làm cho axit H3PO4 khó tiếp xúc với hạt quặng.
- Mono canxi sunfat tan trong dung dịch H3PO4 sẽ dần dần tạo thành dung dịch bão hoà, dẫn đến làm giảm hoạt độ của ion H+ trong pha lỏng, và tăng độ nhớt của dung dịch.
- Mono canxi sunfat kết tinh tạo thành vỏ mịn bao bọc hạy quặng làm giảm sự tiếp xúc pha.