Минеральные удобрения. Новые исследования и разработки - Позин М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
10. Л. с. 823367 СССР, МКИ С05 В 3/00. Способ получения кормового преципитата/Ю. А. Теплое, А. Л. Олифсон, В Ф Пономарев, П. Ф Максименко. — Опубл. в В. И. 1981. № 15. С. 90.
М. Б. Позина, Я- К¦ Балабинович
ИЗУЧЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ ФТОРИДА ЖЕЛЕЗА В ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЕ
Ранее авторами были опубликованы результаты изучения растворимости в фосфорной кислоте фторидов кальция, магния, алюминия. Было также показано, что присутствие в фосфорной кислоте указанных соединений фтора приводит к смещению полей кристаллизации фосфатов кальция по сравнению с системой СаО—Р205—НгО и появлению новых полей насыщения раствора фтористыми солями [1—3J.
Настоящая работа является продолжением исследований в этой области. В ней приводятся данные по растворимости в фосфорной кислоте фторида железа (III) при 20 °С в пределах изменения концентрации кислоты от 0 до 39% Р2О5 и при 80 °С в пределах концентрации кислоты от 0 до 50,5°/о
р2о5.
В литературе данных о растворимости фторида железа в ф| сфорной кислоте не найдено.
В качестве исходных компонентов использовали ортофос-фогшую кислоту марки х. ч. и трехводнын фторид железа FeF3-3H20, который готовили из девятиводного сульфата железа (III) и фтористоводородной кислоты квалификации х. ч. Со:тав полученной соли подтвержден химическим и рентгенофазовым анализом. Химический анализ показал содержание в ней 47,4% Fe203 и 33,5% F.
Метод изучения растворимости не отличался от использованного в работах [1—3].
Изменение состава раствора во времени контролировали по содержанию в нем РегОз. По окончании опыта фазы разделяли. Раствор и осадок анализировали на содержание фтор-иона, Fe203 и Р2О5. Производили рентгенофазовый анализ осадка. Содержание Р2О5 и Fe203 находили фотометрически [4]. Определение фтора производили потенциометрическим методом с использованием фторселективного электрода [5]. Достоверность результатов анализа проверяли, составляя балансы опытов по Fe203. Обработку результатов и вычисление погрешности анализа производили по методике, изложенной в [6].
Было установлено, что равновесие в системе устанавливается медленно. Постоянство концентрации Fe203 в раство-
ре не достигалось через 10—12 часов от начала опыта. 11ри этом результаты практически не изменялись, как при единовременном введении в раствор фосфорной кислоты избытка твердой фазы, так н при постепенной нагрузке соли небольшими навесками. Приводимые в таблице и на рис. 1 данные получены при продолжительности растворения, ограниченной девятью часами.
Составы жидкой фазы после 9-часового растворения РеР3-ЗН^О в фосфорной кислоте
Л °с Р2О5 мас.% Состав жидкой фазы, мас.%
Fe2Q3 Ь р2о3
20 0 3,2 1,8
12,7 7,4 4,1 12,6
19.8 10,9 7,2 18,8
29,9 12,0 11,0 23,0
39.3 11,6 12,1 26,4
80 0 9,7 5,0 2
2,6 13,5 11,9 2,3
15,7 15,9 15,9 14,80
12,7 22,7 18,4 12,4
16,7 28,0 21,5 15,1
19,8 25,8 20,6 18,0
29,9 23.0 14,9 22,2
34,5 27,5 25,5 27,60
39,3 26,2 25,3 28,0
45,0 21,0 15,0 39,0
В изученных растворах содержание фторида железа изменяется от 3,2 до 12% при 20 °С и от 9,7 до 28% при 80 иС (в пересчете на Fe203). Повышение температуры от 20 до 80 °С приводит к увеличению растворимости фторида железа в 2,5—3 раза. Величина и характер изменения концентрации Fe203 зависят от содержания Р.;05. Так, на кривой растворимости при 80 °С наблюдаются два ника, отвечающие концентрации 15 и 27% Р2О5 и минимум, соответствующий концентрации 22% Р2О5.
На рис. 2 наши данные сопоставлены с изотермой растворимости в системе Fe203—Р205—Н20 [7, 8].
Можно видеть, что в характере изотерм прослеживается определенная аналогия. Однако содержание Fe203 в жидкой фазе при растворении в фосфорной кислоте фторида железа значительно выше, чем при растворении фосфатов, осо-
Pile. 1 Составы жидкой фазы после 9-часового растворения FeF3-3H20 в фосфорной кислоте. Температура, СС: 1—20; 2 — 80
Рис. 2. Сопоставление данных по растворимости в фосфорной кислоте фторида и фосфата железа. Системы: 1 — FejOj—Р1О5—Н20 [7], 25 °С; 2 — FeF3—Р205—Н26, 80 °С
ка
Рис. 3. Сопоставление данных но растворимости в фосфорной кислоте фторидов кальция, алюминия, магния, железа при 80 СС. Системы: 1 — CaF2—Р.05—Н20; 2 — AIF3—Р2О5—Н-О;
MgFj—PaOg—Н20; 4 - FeF8-P?Os—Н,0
беино в области низких концентраций Р2О5. Так, при концентрации 12,6 Р2О5 в системе с фтор-ионом содержание Fe2Oa. составляет 7,4%, в системе без фгора в аналогичных условиях в растворе содержится лишь 0,5% Fe203. Судя по данным [7, 8], фосфорная кислота в различных интервалах концентраций и температур образует с железом целый ряд ста-' бильных и метастабильных форм средних и кислых фосфатов с различным соотношением между Fe203, Р2О5 и Н20. Отмечается длительность установления равновесия в системе и склонность ее к пересыщению. Можно предположить, что в рассматриваемой системе FeF3 - Р205—Н20 в результате взаимодействия фторида железа с фосфорной кислотой, также должно иметь место образование фосфатов железа различного состава (особенно в слабых растворах), с чем виянмо и связаны изломы на кривых растворимости. Однако процесс конверсии протекает очень медленно, и за время1 опыта ощутимых количеств фосфатов в твердой фазе не образуется. Химический анализ показал, что в осадке присутствуют следы Р2О5, а содержание Fe203 и фтор-иона близко к теоретическому для FeF3-3H20. Реитгеиофазовый анализ донных фаз обнаруживает лишь хорошо сформированную кристаллическую структуру трехводиого фторида железа. Так, для исходного раствора, содержащего 29,9% Р205 при 80 С в твердой фазе получены следующие линии интенсивности, характерные для FeFs-3HoO: 1,69; 1,74; 1,83; 1,87;
