Rozklady tuhých fází kyselinami - výroba HF, teflon, freony, kyselina fosforečná - extrakční

Výroba SUPERFOSFÁTU:

- probíhá ve dvou stupních -

1) Ca₅F(PO₄)₃ + 5H₂SO₄ → 5CaSO₄ + 3H₃PO₄ + HF

- rozklad přírodního apatitu 70% H2SO4 probíhá velmi rychle na povrchu částic rozemletého fluoroapatitu

2) Ca₅F(PO₄)₃ + 7H₃PO₄ → 5Ca(H₂PO₄)₂ + HF

- reakce probíhá delší dobu ( 2-3 týdny), musí proběhnout ve větším obejmu částic fosfátu = tzv. zrání Superfosfátu, při rozkladu se uvolňuje HF, který se následně zpracovává

- využití HF: SiO₂ + HF → SiF₄ + 2H₂O

 SiF₄ + 2HF → H₂SiF₆ - na výrobu mléčného skla

- postup - fosfát se mele, následuje rozklad H₂SO₄ v rozkladném žlabu. Ze žlabu jde směs do otočné rozkladné komory, která se pomalu otáčí. Vstupuje do ní tzv. břečka ( směs fosfátu + H₂SO₄), proběhne zde další rozklad, hmota zatuhne, protože se H₂O váže za vzniku hydrátů ( CaSO₄ . 2H₂O, Ca(H₂PO₄)₂ . 2H₂O). Hmota se z komory vyřezává a jde na skládku ( kde se přehrnuje) a nechá se zrát 2 - 3 týdny → vzniká práškový SUPERFOSFÁT

- je nutné dodržet poměr apatitu a H₂SO₄, aby nevznikl přebytek H₃PO₄ ( mazlavá hmota), při nedostatečném množství H₃PO₄ nezreaguje všechen apatit.

- vzniklý apatit má asi 20 - 21% P₂O₅, asi 50% hmoty tvoří CaSO₄ . 2H₂O

- lze jej expedovat jako práškový, ale častěji se provádí granulace. Prášek se ovlhčí čpavkovou vodou, neutralizuje se přebytek H₃PO₄ a vlhké granule se vysuší.

- kvalitnější hnojivo lze získat působením extrakční H₃PO₄ na apatit → vzniká tzv. DVOJITÝ SUPERFOSFÁT ( obsahuje až 48% P₂O₅)

Rozklad fosfátů při výrobě NPK hnojiva :

- postup výroby:

1) Rozklad fosfátu minerální kyselinou - Ca₃(PO₄)₂ + 6HNO₃ → 3Ca(NO₃)₂ + 2H₃PO₄, k rozkladu se používá HNO₃₊

2) Úprava poměru CaO : P₂O₅ na hodnotu 1 (odstranění přebytečného Ca). Provádí se proto, aby při následné amoniakalizaci  nedošlo k vyloučení Ca₃(PO₄)₂ - nevyužitelné pro rostliny. Odstranění provádíme ochlazením a vykrystalizováním Ca(NO₃)₂ . 4 H₂O

3) Amoniakalizace směsi - nasycení směsi plynným NH₃, vznik Ca(H₂PO₄)₂, CaHPO₄, NH₄H₂PO₄, NH₄NO₃

4) Přidáním draselné složky - obvykle se přidává KCl, NH₄NO₃ + KCl → KNO₃ + NH₄Cl, část KCl se může takto převést

5) Granulace

Rozklad kazivce - výroba HF

- rozklad probíhá pomocí koncentrované kys. sírové

- postup - Rozemletý kazivec se smísí s konc. kys. sírovou a přivede se do zvenčí vytápěné rotační pece (300°C). Z pece odchází plynný fluorovodík a pevný CaSO₄. HF(g) kondenzuje v kondenzátoru chlazeném solankou. Zbylé plyny se pak zachycují v absorbéru zkrápěném vodou.

- Vzniká i kyselina hexafluoro křemičitá H₂SiF₆, která vzniká reakcí s HF s SiO₂, který bývá přítomen v kazivci.

SiO₂ + HF → SiF₄   + HF →  H₂SiF₆

- vlastnosti HF -  rozpouští křemičitany → leptá sklo, ochovává se v lahvích PVC, odolává grafit a olovo

- Využití HF:

- výroba umělého kryolitu - Na₃AlF₆ - hexafluoro-hlinitan trisodný

6HF + Al(OH)₃ + 3NaOH →Na₃AlF₆ + 6H₂O - kryolit se používá k výrobě hliníku elektorlýzou

- příprava kyseliny hexafluorokřemičité (směs mletého křemene a HF)

SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O

2HF + SiF₄ → H₂SiF₆ - Kyselina hexafluorokřemičitá má dezinfekční účinky, ale je málo používaná.

Důležitější je hexafluorokřemičitan sodný ( k výrobě mléčného skla)

H₂SiF₆ + 2NaCl → Na₂SiF₆ + 2HCl

-  freony - chlorofluoro deriváty methanu - plyny, mají velké výparné teplo - používaly se jako chladící náplně a hnací plyn ve sprejích - dnes už se nepoužívají, protože poškozují ozónovou vrstvu, jsou zakázány

CCl₄ + HF → CCl₃F + HCl

CCl₃F + HF → CCl₂F₂ + HCl

CCl₂F₂ + HF → CClF₃ + HCl

- výroba teflonu -

CHCl₃ + 2HF → CHClF₂ + 2HCl

2CHClF₂ → CF₂ = CF₂ + 2HCl pyrolýza 800°C (CF₂ = CF₂ - tetrafluorethylen

- teflon - polytetrafluorethylen [- CF₂ - CF₂ -]

Výroba extrakční kyseliny fosforečné:

- extrakční kyselina fosforečná se používá pro výrobu hnojiv a tam, kde nejsou kladeny nároky na velkou čistotu. Výroba spočívá ve vyluhování ( extrakci): dochází k rozkladu přírodního fosfátu pomocí H₂SO₄

Ca₅F(PO₄)₃ + 5H₂SO₄ → 3H₃PO₄ + 5CaSO4 + HF

- vzniká H₃PO₄ , CaSO₄ ve formě CaSO₄ . 2H₂O (CaSO₄ , _1/2 H₂O)

- Při reakci do 80°C vzniká  CaSO4 . 2H₂O. Při reakci kolem 100°C vzniká CaSO₄ , _1/2 H₂O

- z HF vzniká reakcí s SiO₂ → H₂SiF₆

- postup - fosfát se přivádí s H2SO4 do reaktoru, kde dochází k reakci. Produkty reakce jsou na filtraci, kde se promývá vodou. Filtrace probíhá na tzv. Karuselových filtrech ( systém otáčejících se segmentů). Z filtrace dochází meziprodukt  CaSO₄ - fosfosádra. Fosfosádra nebývá čistá, a proto má malou využitelnost. Zfiltrovaný produkt odchází do odparky, kde se odpaří voda a zůstává H₃PO₄

- při reakci do 80°C vzniká dihydrát CaSO₄ , při reakci kolem 100°C vzniká hemihydrát CaSO₄