CC BY
14
№ 12 (81)
ÄUNi j-ш, те:
universum:
технические науки
декабрь, 2020 г.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ОЧИЩЕННОГО МОНОГИДРАТА ДИГИДРОФОСФАТА НАТРИЯ ИЗ ФОСФОРИТОВ ЦЕНТРАЛЬНЫХ КЫЗЫЛКУМОВ
Арифжанова Камола Сайфуллаевна
докторант
Ташкентского химико-технологического института, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: mkskamola@mail. ru
Мирзакулов Холтура Чориевич
профессор
Ташкентского химико-технологического института Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: khchmirzakulov@mail. ru
Арифджанов Собир Зиятович
доцент
Ташкентского педиатрического медицинского института Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: mkskamola@mail. ru
Усманов Ильхам Икрамович
ст. науч. сотрудник Ташкентского химико-технологического института, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]
RESEARCH OF THE PROCESS OF OBTAINING PURIFIED SODIUM DIHYDROPHOSPHATE MONOHYDRATE FROM PHOSPHORITES OF CENTRAL KYZYLKUM
Kamola Arifdjanova
Doctoral student of Tashkent institute of chemical technology,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
Kholtura Mirzakulov
Professor of Tashkent institute of chemical technology Republic of Uzbekistan, Tashkent
Sobir Arifdjanov
Associate professor Tashkent Pediatric Medical Institute Republic of Uzbekistan, Tashkent
Ilkham Usmanov
Senior scientific employee of Tashkent institute of chemical technology Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Приведены результаты исследований по получению очищенного от сопутствующих примесей моногидрата дигидрофосфата натрия на основе ЭФК из фосфоритов ЦК. Показана возможность глубокого обессульфачивания предварительно обесфторенной карбонатом и метасиликатом натрия и обессульфаченной мытым обожженным фосконцентратом ЭФК карбонатом бария и очистки от полуторных окислов, кальция, фтора путем аммонизации глубоко обессульфаченной кислоты газообразным аммиаком до рН 4,5-5,0.
Введение в аммонизированный раствор карбоната натрия до соотношения Na2Ü:P2O5 = 0,42-0,45 или рН 6,3-6,6 позволяет получить очищенные растворы натрийаммонийфосфата
Библиографическое описание: Исследование процесса получения очищенного моногидрата дигидрофосфата натрия из фосфоритов Центральных Кызылкумов // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Арифджанова К.С. [и др.]. 2020. 12(81). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11038 (дата обращения: 25.12.2020).
№ 12 (81)
AunÎ Am te:
universum:
технические науки
декабрь, 2020 г.
ABSTRACT
The results of researchers on obtaining purified from accompanying impurities sodium dihydrogen phosphate monohydrate based on EPA from CK phosphorites are presented. The possibility of deep desulfurization of pre-defluorinated sodium carbonate and metasilicate and desulfurized with washed baked phosphoconcentrate EPA with barium carbonate and purification from one-and-a-half oxides, calcium, fluorine by ammonization of deep desulfurized acid with gaseous ammonia to pH 4.5-5.0 is shown.
The introduction of sodium carbonate into an ammonized solution to the ratio Na2O: P2O5 = 0.42-0.45 or pH 6.3-6.6 allows to obtain purified solutions of sodium ammonium phosphate
Ключевые слова: обесфторивание, обессульфачивание, карбонат, метасиликат натрия, карбонат бария, аммиак, очистка, моногидрат, дигидрофосфата натрия.
Keywords: defluorination, desulfurization, carbonate, sodium metasilicate, barium carbonate, ammonia, purification, sodium monohydrate, dihydrophosphate.
Введение. С развитием наукоемких и нано-технологий усовершенствуются сушесвуюшие производства, растет потребность в доступных, дешевых и химически чистых соединениях. В этом отношении фосфаты натрия занимают особое положение. Они потребляются в больших количествах и используются во многих областях экономика Республики.
В Узбекистане налажено производство ортофос-фатов натрия на основе экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) из фосфоритов Центральных Кызылкумов (ЦК). Однако они не отвечают по содержанию примесей, особенно фтора, требованиям, предъявляемым к кормовым и тем более к пищевым фосфатам натрия [15].
ЭФК из фосфоритов ЦК сильно загрязнена сопутствующими фосфатному сырью примесями и сульфатами. Содержание серной кислоты составляет 2,5-4%, которая при переработке фосфорной кислоты сохраняется в виде растворимых сульфатных солей. В Республике отсутствуют производства термической и очищенной фосфорной кислоты. Поэтому все исследования по получению чистых фосфорных солей направлены на очистку ЭФК осадительными методами [4, 7, 13, 14].
Найдены технические решения по повышению степени обесфторивания ЭФК карбонатом натрия с 38-40% до 80-85%, обессульфачиванию кислоты кальцийсодержащими реагентами, получению орто-фосфатов натрия нейтрализацией частично обесфто-ренной и обессульфаченной ЭФК соединениями натрия [3, 5, 6, 8, 10-12].
Выделенные из упаренных растворов кристаллы дигидрофосфатов натрия, в зависимости от гидрат-ности соли, содержат 0,39-1,00% 80з, 0,021-0,049%
Влияние степени аммонизации ЭФК
MgO и 0,092 -0,22% СаО. Упаренные до влажного состояния и высушенные соли содержат 1,44% SOз, 1,95% MgO и 0,25% СаО. Гидрофосфаты натрия при этом содержат 0,53-1,09% 80з, 1,61-2,90% MgO и 019-0,34% СаО.
Для получения более чистых солей фосфатов натрия исследовали возможность очистки исходной кислоты от сульфатов карбонатом бария, а от кальция, магния и полуторных окислов путем предварительной аммонизации кислоты.
Методы исследований. Для получения чистых солей фосфорной кислоты использовали производственную ЭФК из фосфоритов ЦК предварительно обесфторенную карбонатом и метасиликатом натрия и обессульфаченную мытым обожженным фосконцентратом состава (масс. %): Р2О5 - 16,98; СаО - 2,09; Mg0 - 0,64; АЪОз - 0,73; Бе20з - 0,65; 80з - 0,002; Б - 0,з4.
Очистку кислоты от сульфатов и последующую нейтрализацию газообразным аммиаком до рН 4,5-5,0 проводили на лабораторной установке состоящей из стеклянного реактора, механической мешалки и помещенного в термостат.
Разделения жидкой и твердой фаз проводили центрифугированием. Анализ исходных, промежуточных и конечных продуктов проводили известными методами химического и физико - химического анализа [1, 2, 8].
Результаты и обсуждение. Полученные результаты по аммонизации частично обесфторенной и обессульфаченной ЭФК без предварительного глубокого обессульфачивания показали, что с увеличением рН с 3,5 до 5,0 содержание Са0 снижается на порядок с 0,49% до 0,17%, Mg0 с 0,49 до 0,39%, АЪ0з с 0,136% до 0,019%, Бе20з с 0,096% до 0,016% (табл. 1).
Таблица 1.
на химический состав жидкой фазы
№ рН Химический состав, масс. %
Р2О5 N СаО MgO AI2O3 Fe2O3 SO3 F
1 3,5 14,05 2,21 0,49 0,49 0,136 0,096 0,0016 0,041
2 4,0 13,88 2,66 0,31 0,44 0,061 0,053 0,0016 0,022
3 4,5 13,82 2,73 0,21 0,41 0,032 0,028 0,0017 0,013
4 5,0 13,37 2,82 0,17 0,39 0,019 0,016 0,0018 0,012
№ 12 (81)
AunÎ Am te:
universum:
технические науки
декабрь, 2020 г.
Из таблицы видно, что содержания оксидов магния, алюминия, железа, сульфатов, а также фтора достаточно высокие.
Поэтому частично обесфторенную и обессульфа-ченную фосфорную кислоту подвергли глубокому обессульфачиванию карбонатом бария при стехиомет-рической норме бария не остаточное содержание SOз,
аммонизировали газообразным аммиаком до pН 4,55,0, разделили жидкую и твердую фазы центрифугированием и донейтрализовали карбонатом натрия до соотношения N20^5 = 0,42-0,45 (рН 6,3-6,6). Полученные данные приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Влияние карбоната натрия на химический состав жидкой фазы глубоко обессульфаченной
и аммонизированной ЭФК
Na2O/ P2O5 рН Химический состав, масс. %
Na2O P2O5 N SO3 CaO MgO AhO3 Fe2O3 F
0,42 6,3 5,64 13,41 2,72 0,0009 0,007 0,14 0,0007 0,0005 0,0007
0,43 6,4 5,70 13,26 2,67 0,0007 0,006 0,12 0,0007 0,0004 0,0007
0,44 6,5 5,76 13,11 2,64 0,0006 0,005 0,11 0,0006 0,0004 0,0006
0,45 6,6 5,83 12,98 2,62 0,0005 0,004 0,10 0,0005 0,0003 0,0006
Карбонат натрия вводили до соотношения Na2O:P2O5 = 0,42-0,45. Глубокое обессульфачивание, аммонизация и введение карбоната натрия приводят к существенному изменению химического состава жидкой фазы.
Содержания сульфатов на превышает 0,00050,0009% SOз, CaO 0,004-0,007%, MgO 0,10-0,14%,
содержания оксидов алюминия, железа, а также фтора не превышают содержение SOз.
Для получения тетрагидрата натрийаммонийгид-рофосфата жидкую фазу выпаривали при температуре 40-50оС под вакуумом, после охлаждения до температуры 25-30оС отделяли кристаллы соли. Полученные результаты в пересчете на сухое вещество приведены в таблице 3.
Химический состав тетрагидрата натрийаммонийгидрофосфата
Таблица 3.
Na2O/ P2O5
Химический состав, масс. %
Na2O
P2O5
N
SO3
CaO
MgO
AhO3
FeiO3
F
0,42
14,53
34,43
5,95
0,0019
0,015
0,31
0,0015
0,0011
0,0015
0,43
14.65
34.08
5,82
0,0015
0,013
0,26
0,0015
0,0009
0,0015
0,44
14,78
33,71
5,74
0,0013
0,011
0,24
0,0013
0,0009
0,0013
0,45
14,87
33,43
5,67
0,0011
0,010
0,22
0,0011
0,0007
0,0013
Содержание №20 в зависимости от исходного соотношения №20:Р205 изменяется от 14,53 до 14,87%, Р2О5 от 34,43 до 33,43%, азота от 5,95 до 5,67%. Содержания остальных примесей составляет мене одной сотой процента, за исключением магния. Содержание
Плотность и вязкость жидкой
магния составляет 0,31-0,22%. По содержанию фтора тетрагидрат натрийаммонийфосфата соответствует требования к кормовым фосфатам.
В таблице 4 приведены реологические свойства растворов натрий-аммонийфосфатов.
Таблица 4.
ы натрий-аммонийфосфата
рН Плотность, г/см3 Вязкость, мПа^с
20°С 40°С 60°С 80°С 20°С 40°С 60°С 80°С
6,3 1,240 1,234 1,230 1,228 3,41 2,17 1,42 1,10
6,4 1,242 1,236 1,232 1,230 3,50 2,23 1,49 1,14
6,5 1,244 1,238 1,234 1,232 3,71 2,37 1,59 1,20
6,6 1,246 1,240 1,236 1,234 3,96 2,55 1,68 1,29
С повышением рН растворов плотности и вязкости снижаются незначительно и составляют при температуре 20оС 1,240-1,246 г/см3 и 3,41-3,96 мПа с.
Повышение температуры растворов приводит к снижению плотности и вязкости растворов. При рН 6,3 повышение температуры с 20 до 80оС плотность снижается с 1,240 г/см3 до 1,230 г/см3, а вязкость при
этих условиях снижается с 3,41 мПа с до 1,10 мПа с. Это указывает на приемлемые реологические свойства растворов натрийаммонийфосфата.
Путем сушки растворов тетрагидрата натрийаммонийфосфата при температуре 90оС получен моногидрат дигидрата натрия, химический состав которого приведен в таблице 5.
№ 12 (81)
ÄUNi j-ш, те:
universum:
технические науки
декабрь, 2020 г.
Таблица 5.
Химический состав моногидрата дегидрофосфата натрия
Na2O/ P2O5 Химический состав, масс. %
Na2O P2O5 N SO3 CaO MgO AhO3 Fe2O3 F
0,42 21,91 52,23 0,44 0,0029 0,023 0,47 0,0023 0,0017 0,0022
0,43 22,13 51,79 0,40 0,0024 0,020 0,42 0,0023 0,0015 0,0021
0,44 22,41 51,38 0,35 0,0020 0,017 0,37 0,0021 0,0014 0,0020
0,45 22,68 50,93 0,31 0,0017 0,015 0,33 0,0020 0,0012 0,0020
По химическому составу моногидрат дигидрофос-фата натрия содержит 0,44-0,31 % азота, 0,47-0,зз % Mg0, 0,02з-0,015% Са0 и тысячные проценты других примесей, в том числе и сульфатных.
Выводы. Таким образом, проведенные исследования показали возможность получения очищенного от сульфатов, полуторных окислов, кальция и фтора моногидрата дигидрофосфата натрия на основе ЭФК
из фосфоритов ЦК путем использования для обес-сульфачивания карбоната бария из расчета стехио-метрической нормы бария на остаточное содержание сульфат ионов и аммонизации обессульфаченной кислоты газообразным аммиаком до рН 4,5-5,0 с последующей нейтрализацией аммонизированного раствора кальцинированной содой до соотношения №20:Р205 = 0,42-0,45.
Список литературы:
1. Винник М.М., Ербакова Л.Н., Зайцев Г.И. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов. - Москва: Химия, 1975. - 218 с.
2. ГОСТ 24596.4-81. Фосфаты кормовые. Методы определения кальция. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004. - 3 с.
3. Злобина Е.П. Очистка экстракционной фосфорной кислоты от сульфат ионов соединениями стронция. Дисс. ... канд. техн. наук. - М.: РХТИ, 2004.
4. Кочетков С.П., Смирнов Н.Н., Ильин А.П. Концентрирование и очистка экстракционной фосфорной кислоты: монография / ГОУВПО Иван. гос. хим.-технол. ун-т. -Иваново, 2007. 304 с.
5. Мирмусаева К.С., Асамов Д.Д., Мирзакулов Х.Ч., Садыков Б.Б., Волынскова Н.В. Исследование процесса нейтрализации очищенной экстракционной фосфорной кислоты из фосфоритов Ташкура карбонатом натрия // Химическая технология. Контроль и управления. - Ташкент, 2011. - № 2. - С. 14-20.
6. Патент № 2128623 (РФ). МПК С 01 В 25/234. Способ получения очищенной ортофосфорной кислоты. А.В. Гриневич, С.П. Кочетков, Е.П. Парфенов, В.И. Лембриков, Н.Н. Малахова, В.Г. Никитин, А.В. Катунина. Опубл. 10.04.1999. Бюл. № 10.
7. Патент № 2492142 (РФ). МПК С01В33/10. Способ получения кремнефторида натрия. Т.В. Шарипов, А.Г. Мустафин, Д.И. Шаяхметов; Опубл. 10.09.2013. Бюлл. № 33.
8. Патент № 1АР 04968 (Ш). МПК 8 С 01 В 25/00. Способ получения фосфата натрия. Х.Ч. Мирзакулов, Д.Д. Асамов, И.И. Усманов, Б.Б. Садыков, Н.В. Волынскова, Б.С. Бардин, К.С. Мирмусаева, Г.Э. Меликулова. -Опубл. 28.11.2014. - Бюл. № 11.
9. Полуэктов Н.С. Методы анализа по фотометрии пламени. - Москва: Госхимиздат, 1967. - 30 с.
10. Райкович Б.М., Владиславевич Т.Г., Чирич С.И. Очистка фосфорной кислоты от примесей серной кислоты // Журнал прикладной химии. - Ленинград, 1997. - Т. 70. - № 11. - С. 1897.
11. Усербаева Д.К., Тоиров З.К., Эркаев А.У., Каипбергенов А.Т. Обессульфачивание и очистка от примесей экстракционной фосфорной кислоты. // Химия и химическая технология. 2010. № 2. - С. 2-4.
12. Хужамкулов С.З., Меликулова Г.Э., Мирмусаева К.С., Мирсаидов М.Х., Мирзакулов Х.Ч. Исследование процесса осаждения кемнефторида натрия из экстракционной фосфорной кислоты на основе фосфоритов Централ-ных Кызылкумов // Журнал «Химическая технология. Контроль и управление». - Ташкент, 2016. № 1. - С. з4-40.
13. Шамшидинов И.Т. Разработка усовершенствованной технологии производства экстракционной фосфорной кислоты и получения концентрированных фосфорсодержащих удобрений из фосфоритов Каратау и Центральных Кызылкумов. Дисс. ... докт. техн. наук, Ташкент, 2017. 193 с.
14. Шарипов Т.В. Переработка фосфоритов Каратау в гексафторсиликат натрия. Дисс. ... канд. тех. наук, Уфа, 2014. -180 с.
15. Т8И 6.6-16:2008. Технические условия. Натрий фосфорнокислый технический из экстракционной фосфорной кислоты. Ташкент-Алмалык, 2009. - 10 с.
