CC BY
8
УДК 628.161.2
Сибирякова И.Б., Костанов И.М., Почиталкина И.А., Кондаков Д.Ф.
АНАЛИЗ ПРОЦЕССА НАКОПЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ С a2+, Mg2+, Fe3+, Al3 + В РЕЦИРКУЛЯЦИОННОМ РАСТВОРЕ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ МОНОКАЛЬЦИЙФОСФАТА
Сибирякова Ирина Борисовна, бакалавр кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Костанов Илья Максимович, бакалавр кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Почиталкина Ирина Александровна, доцент кафедры технологий неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва;
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Кондаков Дмитрий Феликсович, с.н.с. ИОНХ им. Н.С. Курнакова РАН, Россия, Москва.
С целью определения условий насыщения рециркуляционного раствора солями Са2+, Mg2+, Fe3+, Al3+ при получении монокальцийфосфата проведено 30 циклов разложения необогащенного фосфорита (СР2О5=15.3% масс.) методом солянофосфорнокислотного разложения. По результатам аналитического контроля маточного раствора отмечается монотонное увеличение содержания анализируемых компонентов. Ключевые слова: фосфорит, разложение, рециркуляционный раствор, соли Ме (Са , Mg2+, Fe, Al3+).
ANALYSIS OF THE PROCESS OF ACCUMULATION OF IMPURITIES Сa2+, Mg2+, Fe3+, Al3 + IN A RECYCULATION SOLUTION AT THE PRODUCTION OF MONOCALENTS OF PHOSPHATE
Sibiryakova I.B., Kostanov I.M., Pochitalkina I.A., Kondakov D.F. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences (IGIC RAS) Russia, Moscow
In order to determine the saturation conditions of the recirculation solution with salts of Ca2 +, Mg2 +, Fe3 +, Al3 +, 30 cycles of decomposition of non-enriched phosphorite were carried out upon receipt of monocalcium phosphate (СР205 = 15.3 wt. %) by the method of hydrochloric acid decomposition. According to the results of analytical control of the mother liquor, a monotonous increase in the content of the analyzed components is noted.
Keywords:phosphorite, decomposition, recirculation solution, salt of Са2+, Mg2+, Fe3+, Al3+.
В настоящее время фосфориты ряда месторождений после механической обработки представляют собой фосфоритную муку, используемую для повышения плодородия почв [1]. Переработка фосфатного сырья низкого качества на фосфорные удобрения в некоторых случаях является перспективной. Примером тому служит процесс получения монокальцийфосфата из фосфорита, содержащего 15-17% масс. Р2О5. Одним из способов повышения эффективности процесса переработки является применение рецикла маточного раствора или фильтрата, образующегося после разделения полученной суспензии. Состав маточного раствора перед возвращением в цикл корректируется с помощью фосфорной кислоты.
Поскольку в составе фосфоритов присутствует большое количество примесей, с каждым последующим циклом разложения происходит повышение их концентрации в оборотном растворе вплоть до состояния насыщения этими компонентами. Достигнув предела
растворимости, произойдет выпадение осадков солей Mg2+, Fe3+, Al3 +. Для обеспечения заявленного качества продукционного монокальцийфосфата (39,1-39,4 % Р2О5) необходимо определить номер цикла, после которого требуется частичное выведение оборотного раствора и его разбавление исходными реагентами. Задачей настоящего исследования является определение химического состава маточного раствора и фазового составов образующихся осадков при различной кратности циркуляции. Литературные данные о значениях растворимости моносоединений не достаточно информативны, т.к. исследуемые нами объекты представляют многокомпонентные системы.
Достоинством процесса с рециклом является то, что оформление процесса позволяет обеспечить ресурсосберегающую технологию и снизить себестоимость продукции. Недостатком такой технологии является накопление примесей и необходимость их выведения из процесса.
Следовательно, процесс рециркуляции является периодическим.
Получение монокальцийфосфата (МКФ) из бедного сырья осуществляли по реакции:
CaCl2 + H3PO4 + (n-1)Ca(H2PO4)2 ~ HCl + nCa(H2PO4)2
в соответствии с методикой, приведенной в работе [2].
Алгоритм работы: приготовление исходного солянофосфорнокислотного раствора для проведения первого цикла разложения фосфорита, состав которого представлен в таблице 1.
Процесс получения МКФ проводился в лабораторном реакторе в изотермических условиях. Скорость вращения мешалки составляла 120 об/мин.
Продолжительность одного цикла составляла 90 мин. и соответствовала практически полному извлечению фосфора (99,7 %) и частичному извлечению ионов железа и алюминия. По истечении указанного времени полученную суспензию направляли на фильтрование, после которого корректировали состав и объем маточного раствора и повторяли цикл. Выделенный кристаллический продукт МКФ и маточный раствор после каждого цикла подвергались, соответственно, рентгефазовому и химическому анализу. Краткое описание методов количественного определения определяемых катионов представлено в таблице 2
[3].
Таблица 1. Усредненный химический состав основных компонентов фосфорита Полпинского месторождения (% масс.)
1Л О 9 O ад 3 О (N 3 + lO32 Рч 2 О 2 О
P2 C (D Рч < о
15.3 27.4 0.23 2.97 0.01 5.00 32.9
Таблица 21. Комплексонометрический метод определения катионов в пересчете на оксиды (% масс.).
Ре2Оз А1 2О3 СаО MgO
25 мл анализируемого раствора + сульфосалици-ловая кислота (рН = 2) до получения розовой окраски + 50 мл Н20 + КН3 1/1 2-3 капли, нагревали до 70°С, затем титровали ЭДТА, 0,1н до перехода розового цвета в желтый 8-9 кап КН3 1/1 + 10 мл ам.буфер рН=5-6 + 5 мл ЭДТА(0,1 н) - (рН=5-6) Кипятили 3-4 мин, охлаждали до 70°С + ХО, затем титровали 2п2 +, 0,1н. до перехода желтого цвета в розовый 25 мл р-ра (2) + 25 мл Н20 + ШОН (25 мл р-ра(2) в колбу 250 + 25 Н20 + 10 мл аммиачного буфера (рН= 8-10) + эриохром черный «Т», затем титровали ЭДТА, 0,1н=12) + мурексид до перехода розового цвета в фиолетовый. 25 мл р-ра (2) в колбу 250 + 25 H2O + 10 мл аммиачного буфера (рН= 8-10) + эриохром черный «Т», затем титровали ЭДТА, 0,1н.
Далее следовала обработка полученных данных и построение графических зависимостей. Проведено 30 циклов процесса получения МКФ из бедного полпинского фосфорита соляно-фосфорнокислотным раствором. По результатам определения аналитических концентраций железа, алюминия, кальция и магния получены графические зависимости, отмечено их монотонное увеличение в маточном растворе. Повышение температуры проведения процесса на 10 °С (с 40°С до 50°С) не оказало существенного влияния на содержание примесей полуторных оксидов в маточном растворе, поскольку увеличение их содержания не превышало 2,0 %.
Список литературы
1. Петропавловский И.А., Почиталкина И.А., Киселев В.Г., Кондаков Д.Ф., Свешникова Л.Б. //
Химическая промышленность сегодня. 2012, №4. С. 5-8.
2. Кутафина Ю.О., Зайцева Я.В., Почиталкина И.А., Фролова Е.А, Петропавловский И.А. Анализ процесса накопления примесей в рециркуляционном растворе при получении монокальцийфосфата. Успехи в химии и химической технологии. 2018. Т.
32. № 3 (199). С. 32-33.
3. Кондаков Д.Ф., Почиталкина И.А., Сибирякова И.Б., Костанов И.М., Петропавловский И.А. Успехи в химии и химической технологии. 2019. Т.
33. № 8 (218). С. 15-16.
4. Сыромятников А. Л. Переработка магнийсодержащего фосфатного сырья на двойной суперфосфат рециркуляционным соляно-фосфорнокислотнымметодом: Дис. канд. техн. наук [05.07.01, защищена 1988] / МХТИ им. Д. И. Менделеева. М.: МХТИ им. Д. И. Менделеева, 1988, 160 с.
