CC BY
70
Экспериментальные данные хорошо согласуются с расчетными и соответствуют полученному сложному сбалансированному удобрению с содержанием питательных веществ 33-54% и соотношением 1:1:1.
Список литературы
1. Соколовский, А.А. Краткий справочник по минеральным удобрениям/ А.А.Соколовский, Т.П.Унанянц. -М.:Химия, 1977. -376с.
2. Технология минеральных удобрений и солей. Лабораторные работы./ Сост. Т.В. Конькова, Е.Ю. Либерман, Н.П. Какуркин, И.А. Почиталкина, Т.Г. Власова.- М.:РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2005.- 60с.
3. Основы аналитической химии. Физические и физико-химические (инструментальные) методы анализа, т.3.- М.: Химия, 1977.-488с.
УДК 541.124.001.5:54-145.15:66.092:661.63
В.Г. Киселев, К.Г. Розвезев, И.А. Почиталкина, Е.Ю. Либерман, Т.В. Конькова Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ КИСЛОТНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ БЕДНОГО ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ КЫЗЫЛКУМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
The kinetic date of decomposition of the phosphate raw material of Kysykum's deposit by sulphuric acid. The technological mode has been chosen. The kinetic characteristics of the process have been calculated.
Получены кинетические данные сернокислотного разложения фосфатного сырья Кызылкумского месторождения. Выбран технологический режим. Рассчитаны кинетические характеристики процесса.
В связи с исчерпыванием запасов некоторых известных фосфатных месторождений в сырьевую базу вовлекаются новые виды бедного сырья, содержащего большое количество нежелательных включений.
При кислотной переработке фосфоритов большинство содержащихся в них примесей переходят в раствор, что приводит к снижению качества получаемой фосфорной кислоты, увеличению потерь фосфорного ангидрида. Это вызывает увеличение расхода минеральной кислоты, повышение вязкости жидкой массы, интенсивное вспенивание реакционной массы, ухудшение процессов упаривания растворов [1].
Фосфориты Центральных Кызылкумов относятся к бедному высококарбонизи-рованному, труднообогатимому фосфатному сырью.
В качестве источника минерального сырья была взята рядовая фосфоритная мука Кызылкумского месторождения. Ее состав: 18,78 % P2O5; 47,09 % CaO; 1,24 % Al2O3; 1,05 % Fe2Os; 1,82 % MgO; 2,0 % F; 15,65 % CO2; 2,51 CaO^Os.
В ходе эксперимента отмечено, что фосфорит разлагается кислотой значительно быстрее, чем апатитовый концентрат. Этому способствует тонкодисперсная структура фосфоритов, большая активная поверхность и наличие карбонатных соединений, которые при взаимодействии с кислотами образуют углекислый газ. Вследствие чего, условия для диффузии становятся более благоприятными.
Кинетический эксперимент проводили в реакторе, снабженном мешалкой. Скорость вращения мешалки регулировали реостатным устройством и измеряли тахомет-
ром ТМ-3М с использованием датчика Д-1ММ. Реактор был помещен в термостат для поддержания заданной температуры.
оГХ-
о
20 30
Рис. 1. Зависимость Кр фосфорита от скорости перемешивания
Рис. 2. Зависимость Кр от времени при температуре 75о
20 30 40 Время, мин
- 40 град.
- 60 град.
- 75 град.
Рис. 3. ависимость Кр от времени
Рис. 4. Зависимость Кр от соотношения фаз
10 20 30 40
Рис. 5. Зависимость 1пС Р2О5от времени Рис. 6. Зависимость 1/1пС Р2О5 от времени
50
120
100
80
60
40
20
0 10
50
50
1,76
1,75
-1,7
1,74
1,73
С 1,72
Ряд 1
1,71
1,7
1,69
1,68
1,67
20
30
40
50
Скорость реакции разложения фоссырья оценивали по концентрации выделяющейся фосфорной кислоты (в пересчете на Р2О5) фотоколориметрическим методом. Отбор проб для анализа осуществлялся с помощью пипетки. Для получения сходимых результатов были проведены 10 параллельных измерений.
Глубину протекания реакции или коэффициент разложения рассчитывали по формуле:
Г _ С(р2 O5) усв Kp--.
С( Р20б) общ
Эксперимент по разложению фоссырья серной кислотой проводили при различном соотношении фаз Ж:Т. Навеска твердой фазы (Ca5F(PO4)3) была постоянной и равнялась 5 г, концентрации серной кислоты: 10%, 24%, 33%.
В ходе эксперимента были исследованы: 1) гидродинамика процесса разложения Кр=/(поборотое); 2) зависимость разложения фосфата от времени Kp=f(r); 3)зависимость разложения сырья от концентрации серной кислоты Kp=f(cкислотъ); 4) зависимость коэффициента разложения от температуры Kp=f(t); 5) зависимость коэффициента разложе-
Ж
ния от соотношения фаз Kp=f(~jr).
На основании экспериментальных данных был выбран технологический режим процесса: 1). концентрация исходной серной кислоты 33%; 2). температура процесса 750 С; 3). время проведения реакции 40 мин; 4). число оборотов мешалки в минуту -180. При соблюдении этих параметров максимальная степень разложения сырья составляет более 99%. Графики соответствующих зависимостей представлены на рис. 1-5.
Для определения порядка реакции разложения фосфорита серной кислотой были построены графики lnCP205 = f(t) и 1/CP205 = ft), которые характеризуют соответственно нулевой и первый порядок (рис 5,6).
Табл. 1. Зависимость константы скорости реакции от температуры
k, 1/мин T, К
0,0596 313
0,1061 333
0,2569 348
В рассмотренных координатах реакция не описывается линейными зависимостями. Отсюда можно предположить, что она имеет дробный порядок. Для определения области протекания реакции в этом случае необходимо проводить учет диффузионных факторов.
По результатам экспериментальных данных были рассчитаны кинетические параметры процесса: скорость реакции и = 5,9^10-5 моль/л^мин; константа скорости разложения сырья k = 0,2569 мин-1; кажущаяся энергия активации Ea = 85,04 кДж.
Изменение константы скорости реакции от температуры представлено в табл. 1.
Список литературы
1. Эвенчик, С.Д. Технология фосфорных и комплексных удобрений/ С.Д.Эвенчик, А.А.Бродский - М.: Химия, 1987. -64 с.
2. Почиталкина, И.А. Изучение кинетики азотнокислотного разложения Ca5F(PO4)3, Ca3F(PO4)2, CaF2./ И.А.Почиталкина, С.В.Добрыднев, В.С.Бесков /II Междунар. конф: "Жид-кофазные системы и нелинейные процессы в химии и хим. техн."-Иваново, 1999.-С. 53.
