2.9.2. Методика проведения работы

Оборудование и реактивы

1. Фосфоритная мука

2. Концентрированная серная кислота

3. Железная ступка

4. Сито с отверстиями в 0,2–0,3 мм

5. Технохимические весы

6. Стеклянный цилиндр

7. Ареометр

8. Фарфоровая чашка со стеклянной палочкой

9. Магнезиальная смесь (см. ниже)

10. Соляная кислота (d = l,19)

11. Раствор Патермана (см. ниже)

12. Фенолфталеин

13. 25%-й раствор аммиака

14. 2–3%-й раствор аммиака

15. Воронки, фильтры, колбы

Ход работы. Фосфорит размалывают в металлической ступке, а затем растирают в фарфоровой ступке и просеивают. Отвешивают около 20–25 г фосфоритной муки на технохимических весах. Для реакции используют 62–64%-ю серную кислоту.

Количество кислоты (мл), необходимое для разложения фосфорита или апатита, рассчитывают на основании реакции образования суперфосфата, считая, что состав фосфорита или апатита соответствует теоретическому. Поскольку в фосфорите всегда имеются примеси, кислоты берут на 15 % меньше теоретически рассчитанного количества. Лучше для работы использовать чистый фосфорнокислый кальций Са₃(РО₄)₂.

Кислоту наливают в фарфоровый стакан и подогревают до 50–60 °С. Затем в стакан отдельными порциями насыпают фосфоритную муку или апатитовый концентрат. Смесь перемешивают стеклянной палочкой в течение 3–4 мин (тяга) и ставят в сушильный шкаф при 110–150 °С на час. Затем ее охлаждают и проводят анализ суперфосфата.

Для анализа отвешивают на аналитических весах 2–2,5 г суперфосфата и растирают в фарфоровой ступке до уничтожения комочков. В ступку приливают 25 мл воды, смесь растирают, и после отстаивания раствор фильтруют в мерную колбу на 250 мл. В колбу предварительно наливают 5–6 капель соляной кислоты, которая предупреждает гидролиз солей кальция. Остаток в ступке еще три раза растирают с водой, прибавляя каждый раз воды по 20–25 мл, и каждый раз декантируют раствор на фильтр. Затем нерастворившийся остаток суперфосфата переносят на фильтр и промывают его водой, заполняя колбу до метки (250 мл). Раствор, содержащий водорастворимую пятиокись фосфора Р2О5, тщательно перемешивают.

Фильтр, с оставшими нерастворившими остатками суперфосфата после промывания водой, переносят в другую мерную колбу емкостью в 250 мл, приливают 100 мл раствора Патермана и, закрыв колбу пробкой, сильно взбалтывают (фильтр распадается на волокна). Колбу нагревают до 60 °С в течение 15 мин. Нагревание лучше проводить в термостате. Затем содержимое колбы охлаждают, доливают дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивают и фильтруют через сухой фильтр в колбу. Первые порции фильтра отбрасывают. Раствор содержит так называемую цитраторастворимую пятиокись фосфора Р₂О₅.

Для определения общего количества цитрато- и водорастворимой фосфорной кислоты из водной вытяжки и цитратного раствора берут по 50 мл и выливают эти растворы в стакан. В стакан наливают 25 мл раствора Патермана, перемешивают и нейтрализуют 2–3%-м раствором аммиака по фенолфталеину. Для осаждения фосфат-иона к раствору приливают 25–35 мл магнезиальной смеси, а затем 10–25 мл 25%-го раствора аммиака. Содержимое стакана перемешивают в течение 30 мин или оставляют стоять в течение 5–15 ч. Выпавший осадок магний-аммоний фосфата фильтруют через плотный беззольный фильтр и промывают 2–3%-м раствором аммиака. Затем фильтр с осадком переносят в тигель, высушивают, озоляют, прокаливают в муфеле при красном калении и взвешивают.

Содержание фосфорной кислоты в расчете на фосфорный ангидрид вычисляют по формуле:

ω ,

где m₁ — масса пирофосфата магния в г; m₂ — навеска суперфосфата в г; 0,6377 – множитель для пересчета Mg₂P₂О₇ на Р₂О₅.

Провести расчет и оформить результаты анализа.

Реактивы, используемые при анализе суперфосфата

1. Магнезиальная смесь приготовляется растворением 55 г хлористого магния и 70 г хлористого аммония в 1 л воды.

2. Реактив Патермана (цитрат аммония) должен содержать в 1 л раствора 173 г невыветрившейся лимонной кислоты, которую растворяют в 300 мл горячей воды. На это количество отмеряют такое количество 12–13%-го раствора аммиака, чтобы в нем содержался 51 г аммиака. Для этого к концентрированному раствору аммиака прибавляют равный объем дистиллированной воды и по плотности определяют его концентрацию. По концентрации рассчитывают количество миллилитров раствора, необходимое для нейтрализации лимонной кислоты и содержащее 51 г аммиака. Раствор аммиака наливают в мерную колбу емкостью 1 л и туда же при непрерывном помешивании и охлаждении приливают небольшими порциями раствор лимонной кислоты. Затем раствор цитрата аммония доливают водой до метки и перемешивают.