CC BY
46
Таблица 4. Характеристики экспериментальных образцов АС
Показатель Образцы аммиачной селитры
АС ГОСТ 2-85 АС+М АС+Ф АС+Бт.
С добавки, % (масс.) - 1,5 1,5 1,5
Прочность гранул, МПа 1,6±0,4 8,9±0,3 3, 9±0,3 8,6±0,3
Таким образом, выполненные исследования по модифицированию аммиачной селитры природными кремнийсодержащими добавками позволяет заключить, что их положительное влияние на свойства АС обусловлено воздействием добавок на формирование более устойчивой (стабильной) компактной кристаллической структуры АС при введении добавок в плав.
Библиографические ссылки:
1. Олевский, М.Е.Иванов, Н.Н.Поляков, В.Ю.Поплавский, И.И.Стрижевский, М.Л.Ферд, Ю.В.Цеханская. // Производство аммиачной селитры в агрегатах большой единичной мощности.- М.: Химия.- 1990.
2. ГОСТ 2-85. Селитра аммиачная.- М: Стандарт.- 1997.
3. К.П.Усмонов, А.М. Маматкулов, С.С. Эмирсалиев, И.А. Почиталкина, Д.Ф.Кондаков*/ Полиморфные превращения и свойства образцов аммиачной селитры, модифицированной неорганическими добавками. Успехи в химии и хим. технологии. Т. XXV. № 8. М.: РХТУ, 2011. - с. 65-69.
4. Почиталкина И. А., Петропавловский И. А., Кондаков Д.Ф., Усмонов К.П. // Влияние неорганических добавок на свойства аммиачной селитры. Химическая промышленность сегодня. №3, 2012. - с. 4-7.
УДК 541.124.001.5:54-145.15:66.092:661.63
П. С. Федотов, А. И. Ряшко, В. Г. Киселев, И. А. Почиталкина, И. А. Петропавловский, Н. Н. Петропавловская
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ СОЛЯНОКИСЛОТНОГО
РАЗЛОЖЕНИЯ ФОСФОРИТА ПОЛПИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ИОНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Изучено разложение бедного фосфатного сырья соляной кислотой в диапазоне температур от 10 до 500 С. Приведены кинетические кривые разложения сырья. Установлено, что процесс солянокислотного разложения исследуемого фосфата в начальный момент времени протекает по нулевому порядку, далее - по первому. Приведены соответствующие значения энергий активации.
Low-grade phosphate raw decomposition with hydrochloric acid at tempreatures ranging from 10 to 500 C has been studied. The raw decomposition kinetic curves are presented. It's been found the hydrochloric acid decomposition of studied phosphate at the initial moment proceeds at the zero order, then - at first one. The corresponding values of activation energies have been resulted in.
Сырьем для производств фосфорных удобрений и фосфорных кислот служат природные руды - апатиты и фосфориты. Запасы хибинских апатитов не могут обеспечить все возрастающую потребность промышленности в фосфатном сырье. Поэтому расширение сырьевой фосфатной базы вовлечением в переработку фосфатов других месторождений - одна из
важнейших задач, стоящих перед химической промышленностью. Для разработки технологии переработки нового сырья требуется знания кинетических закономерностей процесса его разложения [1,2].
В качестве фосфатного сырья использовали фосфоритную муку Полпинского месторождения (ФМПМ) следующего состава, мас.%: Р205 -15,30; СаО - 27,47; Mg0 - 0,23; Бе20з - 2,97; АЪОз - 1,25 СО2 - 5,00; БЮ2 -28,4; н.о. - 37,9 [3].
Согласно проведенным ранее исследованиям [4,5], ионометрический метод изучения кинетики процесса разложения фосфатного сырья, является более точным, быстрым и менее трудозатратным, чем традиционно применяемый фотометрический метод [6]. Кинетику разложения ФМПМ соляной кислотой с применением ионометрического метода в интервале температур 10 - 50оС. Определение концентрации ионов Н+ проводили при постоянной ионной силе исследуемого раствора. Это необходимо для того, чтобы коэффициент активности отдельных ионов оставался постоянным. Только в этом случае активность определяемого иона прямо пропорциональна его концентрации. Расчет ионной силы в реакционной смеси и среднеионных коэффициентов активности проводили по уравнению Дебая-Хюккеля. Переход от результатов потенциометрических измерений к концентрациям ионов осуществляли с помощью калибровочных кривых.
На рис. 1 показано изменение во времени концентрации Сн+ при разложении ФМПМ соляной кислотой концентрации 0.1 моль/л в температурном диапазоне 10-50°С. Концентрация ионов водорода учитывает избыток соляной кислоты, взятой на разложение, израсходованную на образование Н3Р04 и диссоциацию образующейся ортофосфорной кислоты по первой ступени.
Определение порядка реакции (п) проводили графическим методом, описывающим зависимость концентрации от времени по нулевому, первому и второму порядку. Из кинетического уравнения нулевого порядка следует, что зависимость СН+=:Р(т) является линейной. В случае реакции первого порядка линейную зависимость от т даёт 1п(с0(Н+нС1)/с(Н+нС1)) (рис. 2).
с(Н+на), моль/л 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01
0 Н-"-1-"-1-"-1-'-т-----1--1-«
0 100 200 300 400 500 600 т -10 -20 -30 -40 -50
Рис. 1. Зависимость концентрации ионов водорода НС1, расходующихся на образование Н3Р04 от времени при различных температурах
Из представленных зависимостей видно, что процесс солянокислот-ного разложения ФМПМ завершается за 10 мин и характеризуется двумя стадиями с порядками реакции: п = 0 - до - 40 - 50 сек, п= 1 - от - 80 сек.
По уравнению Аррениуса определена энергия активации: Еа= 98 Дж/моль - для стадии с нулевым порядком, для стадии с первым Еа= 1800 Дж/моль. На начальной стадии процесс разложения лимитируется скоростью химической реакции, протекающей на поверхности частиц фосфорита (кинетическая область протекания процесса), а затем лимитирующим фактором становится скорость диффузии кислоты к частицам фосфорита (внут-ридиффузионная область). В кинетической области в раствор переходит примерно 75% Р2О5. Переход в диффузионную область обусловлен образованием на частицах фосфорита плотной оболочки осадка 8Ю2, которая на первой стадии разрушалась выделяющимся СО2, и фосфатов железа и алюминия, кристаллизующихся из насыщенного раствора. Кроме этого причинами перехода в диффузионную область являются снижение в ходе процесса концентрации разлагающего агента в реакционном объеме и повышение концентрации продукта реакции СаС12 вблизи поверхности частиц фосфорита.
Библиографические ссылки:
1. Киселев В. Г., Почиталкина И. А., Петропавловский И. А. / Получение монокальцийфосфата из низкосортного фосфатного сырья. // Успехи в химии и хим. технологии: сб. науч. тр. / РХТУ. М.: Издательство РХТУ, 2010. Т. XXIV, № 9, С. 77-80.
2. Киселев В. Г., Ряшко А. И., Почиталкина И. А., Петропавловский И. А. / Особенности кислотной переработки фосфатного сырья Полпинского месторождения // Успехи в химии и хим. технологии: сб. науч. тр. / РХТУ. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2011. Т. XXV, № 8, С. 65-69.
3. Петропавловский И. А., Почиталкина И. А., Киселев В. Г., Кондаков Д.Ф., Свешникова Л.Б. Оценка возможности обогащения и химической переработки некондиционного фосфатного сырья на основе исследования химического и минералогического состава / Химическая промышленность сегодня. 2012, №4, с.5 - 8.
4. Добрыднев С. В., Бесков В. С., Богач В. В., Почиталкина И. А. Ионометрическое изучение реакции кислотного вскрытия
фосфорсодержащего сырья // Теоретические основы химической технологии.-2001.- Т. 35.№ 3. - с. 310-315.
5. Петропавловский И.А., Почиталкина И. А., Киселев В. Г., Ряшко А.И. / Исследование состава и реакционной способности бедного фосфатного сырья // Высокие технологии и фундаментальные исследования: сб. тр. / [под ред. А. П. Кудинова]. СПб.: Издательство Политехн. университета, 2010. Т.4. С. 246-247.
6. В. Г. Киселев, К. Г. Розвезев, И. А. Почиталкина / Исследование кинетики кислотного разложения бедного фосфатного сырья Кызылкумского месторождения // Успехи в химии и хим. технологии: сб. науч. тр. / РХТУ. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2008. Т. XXII, № 9, С. 76-78.
Работа выполнена при поддержке Минобразования (в рамках НИР: Изучение научных основ технологических процессов переработки бедного и некондиционного фосфатного сырья на фосфорсодержащие продукты (И120118144828).
УДК661.842'053.2:544.351.3:544.354.5
Е.М. Малютина, И.А. Почиталкина, И.А. Петропавловский, Н.Н. Петропавловская
Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева, Москва, Россия
ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ ПЕРЕСЫЩЕНИЯ И КОНЦЕНТРАЦИИ ИНГИБИТОРА АГАС НА РАВНОВЕСНУЮ КОНЦЕНТРАЦИЮ СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ.
Проведено исследование влияния начальной степени пересыщения и ингибитора АГАС на процесс кристаллизации CaSO4. Влияние ингибирующего эффекта усиливается при увеличении начальной степени пересыщения. Степень пересыщения раствора CaSO4 и соотношение АГАС:Са804 в изученном диапазоне не влияют на концентрацию CaSO4 при выходе систем на равновесие.
Research of influence of initial degree of a supersaturation and AGAS inhibitor on process of crystallization of CaS04 is carried out. Influence of ingibiruyushchy effect amplifies at increase in initial degree of a supersaturation. Degree of a supersaturation of CaS04 solution and ratio АГАС:СаS04 in the studied range don't influence concentration of CaS04 at an exit of systems to balance.
Вода, применяемая в теплообменных процессах, содержит ряд неорганических примесей (карбонаты, сульфаты кальция и магния) в пределах их растворимости, что приводит к осадкообразованию и солеотложению на стенках оборудования и коммуникаций в процессе их эксплуатации.
Распространенным приемом подавления осадкообразования является реагентная обработка воды, заключающаяся во введение в нее ингибиторов кристаллизации солей. Механизм работы реагентов-ингибиторов солевых отложений сложен и недостаточно полно изучен. Наиболее эффективными и экономически оправданными являются те ингибиторы, которые обнаруживают "пороговый эффект", возникающий в случае, когда реагент покрывает микрокристаллические ядра образующегося осадка, замедляет их
