CC BY
36
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ФОСФОРНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ ОБОГАЩЕНИЯ ФОСКОНЦЕНТРАТА ЦЕНТРАЛЬНЫХ КЫЗЫЛКУМОВ
Умаров Шавкат Исомиддинович
старший преподаватель Джиззакского государственного педагогического института 130100, Республика Узбекистан, г. Джиззак, ул. Ш. Рашидова, 4
E-mail: [email protected]
Меликулова Гавхар Эшбоевна
старший преподаватель Ташкентского химико-технологического института 100011, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Навои, 32
Усманов Илхам Икрамович
старший научный сотрудник Ташкентского химико-технологического института 100011, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Навои, 32
Мирзакулов Холтура Чориевич
профессор Ташкентского химико-технологического института 100011, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Навои, 32
RESEARCH OF PROCESS OF PROCESSING PHOSPHORIC ACID SOLUTIONS OF ENRICHMENT PHOSPHOR CONCENTRATE OF CENTRAL KYZYLKUM
Shavkat Umarov
Senior teacher of Jizzak State pedagogical institute, 130100, Republic of Uzbekistan, Jizzak, Sh. Rashidov str., 4
Gavkhar Melikulova
Senior teacher of Tashkent Institute of chemical technology 100011, Republic of Uzbekistan, Tashkent, Navoi st., 32
Ilham Usmano
Senior scientific employee of Tashkent Institute of chemical technology 100011, Republic of Uzbekistan, Tashkent, Navoi st., 32
Kholtura Mirzakulov
Professor of Tashkent Institute of chemical technology 100011, Republic of Uzbekistan, Tashkent, Navoi st., 32
АННОТАЦИЯ
Приведены данные переработки растворов обогащения мытого обожженного фосконцентрата Центральных Кызылкумов экстракционной фосфорной кислотой. Показано, что растворы обогащения можно переработать на высококачественные фосфорсодержащие удобрения и кормовые фосфаты аммония и кальция.
Путем аммонизации растворов обогащения газообразным аммиаком до рН 4,51 получил аммофос с содержанием 53,16% Р2О5, 11,06% азота.
Введение в растворы обогащения необожженного фосфатного сырья до соотношения раствор обогащения: фоссырья 10:1 и менее позволяет получить аммофосфат с содержанием 47,05-48,68% Р2О5 и 5,93-7,84% азота.
Увеличением нормы раствора обогащения до 95-120% на разложения фоссырья получен двойной суперфосфат с содержанием 40,54-40,68% Р2О5 и 3,21-4,02% азота. Удобрения содержит в 3-4 раза меньше азота по сравнению с аммофосом и может использоваться под зяблевую вспашку.
Библиографическое описание: Исследование процесса переработки фосфорнокислых растворов обогащения фосконцентрата Центральных Кызылкумов // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Умаров Ш.И. [и др.]. 2018. № 6(51). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/6088
ABSTRACT
The given processings of solutions enrichment washed burnt phosphor concentrate of Central Kyzylkum extraction are cited by phosphoric acid. It is shown, that enrichment solutions can be processed on high-quality the phosphor containing fertilizers and feed phosphates of ammonium and calcium.
By ammoniation solutions of enrichment by gaseous ammonia to рН 4,51 has received ammophos with the maintenance of 53,16% Р2О5, 11,06% of nitrogen.
Introduction in enrichment solutions deburnt phosphatic raw materials to a parity an enrichment solution: phosphatic raw material 10:1 and less allows to receive ammophosphate with the maintenance of 47,05-48,68% Р2О5 and 5,93-7,84% of nitrogen.
The increase in norm of a solution of enrichment to 95-120% on decomposition phosphatic raw material receives double superphosphate with the maintenance of 40,54-40,68% Р2О5 and 3,21-4,02% of nitrogen. Fertilizers contains in 3-4 times of less nitrogen in comparison with ammophos and it can be used under autumn ploughing.
Ключевые слова: мытый обожженный фосконцентрат, экстракционная фосфорная кислота, раствор обогащения, фосфорсодержащие удобрения, кормовые фосфаты.
Keywords: washed burnt phosconcentrate, extraction phosphoric acid, enrichment solution, phosphor containing fertilizers, feed phosphates.
Фосфатные руды являются важнейшим видом горно-химического сырья для получения фосфорсодержащих удобрений, кормовых фосфатов, солей фосфорной кислоты. Сельскохозяйственной практикой доказано, что эффективное растениеводство невозможно без применения фосфорсодержащих удобрений, а интенсивное животноводство без кормовых минеральных добавок.
Основным сырьем для производства фосфорсодержащей продукции в Республике являются фосфориты Центральных Кызылкумов. Отличительной особенностью фосфоритов Центральных Кызылкумов является их высокая степень карбонатности и трудность разделения фосфатных минералов от кальцита из-за тесного и глубокого прорастания кальцита с фторапатитом [1].
Результаты химического обогашения необога-щенных фосфоритов Центральных Кызылкумов с использованием соляной, азотной кислот, азотнокис-лотной вытяжкой фосфатного сырья не нашли промышленного применения из-за трудности разделения жидкой и твердой фаз, обильного пенообразования, большого расхода минеральных кислот, больших объемов перерабатываемого фосфатного сырья и образующихся слабых растворов обогащения и потерь фосфора при обогащении. [2-4]. Поэтому, наиболее подходящим способом обогащения фосфоритов оказался термический [5-7]. В результате процесса обжига содержании Р2О5 фосконцентрата повышается до 26-28%, за счет декарбонизаций кальцита в составе фосконцентрата, содержание свободной окиси кальция достигает до 17% и кальциевый модуль сохраняется на уровне 1,9-2,1. Это в свою очередь приводит к перерасходу серной кислоты, выделению большого количества тепловой энергии и образова-
нию агломератов полугидрата сульфата кальция, забивающих экстрактор, повышению коррозионной активности фосфорной кислоты [8].
Поэтому ниши исследования были направлены на обогащение мытого обожженного фосконцентрата Центральных Кызылкумов экстракционной фосфорной кислотой и переработку растворов обогащения [9].
Исследования по обогащению МОФК экстракционной фосфорной кислотой и получению растворов обогащения проводили на лабораторной установке, состоящей из реакционной колбы, электромеханической мешалки, обратного холодильника, термометра и водяного термостата. Для этого в реакционной сосуд заливали расчетное количество азотной кислоты, выдерживали в термостате с работающей мешалкой в течение 15 минут при температуре 25 °С и затем вносили навеску МОФК и при перемешивании выдерживали в течении заданного времени. Затем содержимое реакционной колбы фильтровали, промывали и высушивали при температуре 105 °С до постоянного веса. Жидкую и твердую фазы анализировали на содержание P2O5, CaO известными методами [1012]. В качестве фосфатного сырья ЦК использовали МОФК состава (масс. %): P2O5 - 26.20; CaO - 57.70; CaO:P2O5 - 2.202; MgO - 0.60; Fe2O3 - 0.43; AbOs -0.60; SO3 - 3.78 и ЭФК, состава (масс.%): Р2О5 - 18,31; SO3 - 2,32; Fe2O3 - 0,93; AbOs - 1,36; CaO - 0,31; F - 1,25.
При обогащении МОФК, ЭФК при Т:Ж= 1:(5-8) содержание Р2О5 с 26,20% повышается до 28,15, содержание СаО снижается с 57,70% до 43,75% при этом кальциевый модуль снижается до 1,56 и потерь Р2О5 с растворами обогащения не наблюдается (табл. 1).
Таблица 1.
Влияния Т:Ж на изменение кальциевого модуля МОФК при обогащении экстракционной фосфорной кислотой
№ Т:Ж Состав твердой фазы, масс. % Состав жидкой фазы, масс. % Кальциевый модуль
СаО Р2О5 СаО Р2О5
1 1:3 46,45 31,15 4,18 16,30 1,4911
2 1:4 45,48 30,05 4,13 16,71 1,5135
3 1:5 43,93 28,15 3,92 17,91 1,5605
4 1:8 43,75 28,01 2,25 18,31 1,5620
Растворы обогащения содержат 2,25-3,92% СаО и 17,91-18,31% Р2О5. Для переработке использовали растворов обогащения состава (масс.%) : СаО -3,92; Р2О5 - 17,91; 80з - 0,58, Б - 0,73.
При аммонизации растворов обогащения газообразным аммиаком до рН 4,51 получен аммофос с содержанием 53,16% Р2О5общ., 52,74% Р2О5усв., 49,60%
Р2О5водн. и 11,06% азота (табл. 2). Это указывает на возможность получения аммофоса высшего сорта из растворов обогащения мытого обожженного фоскон-центрата экстракционной фосфорной кислотой.
Таблица 2.
Составы аммофоса и аммофосфата, полученных из растворов обогащения
Массовое соотношение РО:ФС рН пульпы Химический состав продукта, вес. %
Р2О5 общ. Р2О5усв. Р2О5 водн. N
РО 4,51 53,16 52,74 49,60 11,06
20:1 4,37 50,85 50,35 43,00 10,40
10:1 3,60 48,68 47,82 36,67 7,84
6,67:1 3,72 48,09 46,75 34,37 6,64
5: 1 3,79 47,05 44,67 29,35 5,93
Для получения фосфорсодержащего удобрения с более высоким содержанием солей кальция в растворы обогащения вводили необогащенное фосфатное сырье (НФС) до общего соотношения РО:ФС равного от 20:1 до 5:1, амонизировали до рН 3,5-4,0 и сушили в сушильном шкафу при температуре 105 °С. Результаты анализа химических составов продуктов приведены в таблице 3.
Из таблицы видно, что снижение отношения РО:ФС с 20:1 до 5:1 приводит к снижению содержания всех форм Р2О5. Если значения общего и усвояемого Р2О5 имеют близкие значения, то содержание водной формы со снижением соотношения резко уменьшаются. Это говорит о том, что образующийся в результате разложения в растворе монокальцийфосфат и полуторные окислы образуют малорастворимые соединения. Так монокальцийфосфат частично переходит в дикальцийфосфат.
Проведенные исследования по переработке растворов обогащения на аммофосфат показывают
возможность утилизации растворов фосфорнокис-лотного обогащения МОФК с получением фосфорного удобрения пролонгированного действия.
Увеличением нормы вводимого НФС или снижением массового соотношения РО:ФС можно получить удобрение двойной суперфосфат. В таблице 3 приведены составы двойного суперфосфата в зависимости от нормы раствора обогащения на образование монокальцийфосфата с учетом имеющегося кальция.
Как видно из таблицы увеличение нормы раствора обогащения на образование монокальций-фосфата приводит к некоторому повышению всех форм Р2О5 в удобрении. При этом содержание общей формы Р2О5 составляет 40,54-40,68%, усвояемой 39,36-39,90% и водной 31,87-35,02%. Отношение усвояемой формы к общей форме превышает 97,09%, а водной 78,62%.
Полученное удобрение является концентрированным, практически одинарным удобрением. По сравнению с аммофосом содержит в 3 -4 раза меньше азота и его можно использовать под зяблевую вспашку.
Таблица 3.
Влияние нормы раствора обогащения на химический состав двойного суперфосфата
Норма РО, % Химический состав, масс %
N Р2О5 общ. Р2О5 усв. Р2О5 водн. Р 2О5 усв. Р2О5 водн.
Р 2О5 общ. Р2О5 общ.
95 3,21 40,54 39,36 31,87 97,09 78,62
100 3,45 40,58 39,48 32,91 97,29 81,10
110 3,78 40,62 39,69 33,95 97,71 83,50
120 4,02 40,68 39,90 35,02 98,08 86,09
Таким образом, проведенные исследования показали возможность переработки фосфорнокислотных растворов обогащения на концентрированные фосфорные удобрения. Путем аммонизации растворов обогащения можно получить аммофос высшего
сорта из фосфоритов Центральных Кызылкумов, путем введения в рвстворы обогащения фосфатного сырья в зависимости от его количества можно получить аммофосфат или двойной суперфосфат.
Список литературы:
1. Кузовлев А.К., Мальцева И.И., Пугач А.Н. Технология обогащения зернисто-детритовых фосфатных руд Джеройского и Сардаринского месторождений // В кн.: Технология обогащения полезных ископаемых Средней Азии. - Ташкент: Изд-во САИГИМСа, 1981. - С. 73-82.
2. Мадалиева С.Х. Разработка технологии химического обогащения высококарбонизированных фосфоритов азотнокислотными растворами нитратов кальция и магния. Атореф. Дисс. ... канд. техн. наук. - Ташкент. 1984. - 22 с.
3. Пягай А.Г., Беглов Б.М., Ким-Лин-Зу В.А., Борухов И.А. Обогащение высококарбонизированных фосфоритов азотнокислотной вытяжкой // Узбекский химический журнал. - Ташкент, 1990. - № 3. - С. 5-7.
4. А.С. 1643512. Способ обогащения высококарбонизированных фосфоритов / Пягай А.Г., Беглов Б.М., Ким-Лин-Зу В.А., Борухов И.А. // Б.И. - 1991. - № 15.
5. Штеер В.К. Поэтапное освоение месторождения фосфоритов // Горный вестник Узбекистана. - Навои, 2009. - №2. - С. 10-13.
6. Кучерский Н.И., Толстов Е.А., Михин О.А., Мазуркевич А.П., Иноземцев С.Б., Смирнов Ю.М., Соколов В.Д. Промышленное освоение Джерой-Сардаринского месторождения фосфоритов в Узбекистане // Открытые горные работы. - Москва, 2000. - № 4. - С. 62-67.
7. Кучерский Н.И., Толстов Е.А., Михин О.А., Мазуркевич А.П., Иноземцев С.Б., Соколов В.Д., Смирнов Ю.М. Комбинированная технология обогащения зернистых фосфоритов // Горная промышленность. - Москва, 2001. - № 4. - С. 48-51.
8. Волынскова Н.В., Садыков Б.Б., Мирзакулов Х.Ч. Снижение негативного влияния свободного оксида кальция в термоконцентрате Центральных Кызылкумов при производстве экстракционной фосфорной кислоты // Современные технологии переработки местного сырья и продуктов: Сборник трудов республиканской научно-технической конференции. - 23-24 октября, 2007. - Ташкент, 2007. - С. 183-184.
9. Насридинов А.У., Умаров Ш.И., Усманов И.И., Мирзакулов Х.Ч. Обогащение мытого обожженного фоскон-центрата Центральных Кызылкумов растворами фосфорной кислоты. Узбекский химический журнал. - Ташкент, 2016. - № 3. - С. 62-65.
10. Кельман Ф.Н., Бруцкус Е.Б., Ошерович Р.И., Методы анализа при контроле производства серной кислоты и фосфорных удобрений. -М: Госхимиздат, 1982. 352 с.
11. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов // М.М. Вин-ник, Л.Н. Урбанов и др. -М.: Химия. 1975. 218 с.
12. Шварценбах Х.Г., Флашка Г. Комплексометрическое титрование. М.: Химия. 1970. 360 с.
