ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МОНОКАЛЬЦИЙФОСФАТА И КРАТНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТОЧНОГО РАСТВОРА Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

¿Штаюгоуа 1

\-#ТА001(?ОТЬАР №4 2022

Нт(у-и*1иЫу ]итаН

1Г*\И IIIIII. ТТРПТТР1 Г Г А КРПГТ Л тт ПИ А ТТТ/ГТ/Г

Я*

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

МОНОКАЛЬЦИЙФОСФАТА И КРАТНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

МАТОЧНОГО РАСТВОРА

1 )> )>#:

Меликулова Г.Э, Мирзакулов Х.Ч. Шаймарданова М.А, Тожиев Р.Р, Сейтназаров А.Р.

Ташкентский химико-технологических институт https://doi.org/10.5281/zenodo.7256310

Мировой ассортимент основных минеральных подкормок насчитывает более 10 наименований. Широкое применение в животноводстве, птицеводстве,

1 у ^ * у ^

рыбоводстве получили фосфорсодержащие минеральные подкормки на основе фосфатов кальция, натрия, аммония и других химических компонентов [1, 2]. Наиболее ценными являются кальциевые фосфаты [3]. В кормах, где имеется

значительное количество кальция и недостаточно фосфора, используют

>

*

фосфорнонатриевые добавки. Для восполнения недостатка протеина в рационах крупного рогатого скота и овец используются небелковые азотсодержащие соединения - фосфаты аммония [4]. Современные индустриальные способы

производства животноводческой продукции, характеризуются широким использованием минеральных кормовых добавок, которые способствуют увеличению продуктивности, сохранности поголовья и сокращения расходов на корма [5].

Фосфорные соли более высокой квалификации получают нейтрализацией

глубоко очищенной термической фосфорной кислоты до соответствующих

марок «ч», «чда», «хч» соответствующими карбонатами или гидроокисями металлов [6]. Химизм получения монокальцийфосфата, дикальцийфосфата и их

смесей можно представить следующими уравнениями реакций: СаСОз + 2Н3РО4 ^ Са(Н2Р04)2^И20 + С02

*

СаСОз + Н3РО4 ^ СаНР04 + СО2 + Н2О С целью установление оптимальных технологических параметров и показателей процесса кристаллизации и фильтрации, а также для повышение

.......Т, ГЛ ...........„ ________________

максимального выхода Р2О5 в конечный продукт и повторного использование

маточного раствора для создание циклического способа исследовали процесс кристаллизации и фильтрации монокальцийфосфатного сумпензии, полученного разложением карбоната кальция обесфторенной и обессульфаченной ЭФК из фосфоритов ЦК, предварительно упаренной до содержания 40-55% Р2О5 при ее норме 300-500% от стехиометрии на образование монокальцийфосфата.

I >-;> ^Ы ]>

¿Штаюгоуа 1

\-#ТА001(?ОТЬАР М0Д 2022

№4 2022

Ит|»-иИиЫу ¡игпан

ЭФК предварительно очищали от сульфатов и фтора, используя фосконцентрат и соли натрия - карбонат и метасиликат. Очищенная кислота имела состав (масс. %): Р2О5 - 17,02; SO4 - 0,23; CaO - 1,58; MgO - 0,49; Fe2Oз -0,25; Al2Oз - 0,38; F - 0,30. В качестве кальцийсодержащего сырья использовали природный известняк Кутарминского месторождения, содержащий (масс. %): СаО - 54,88; МgО - 0,47; SiО2 - 0,49; Fе2Оз - 0,10; М2О3 - 0,21; ппп - 43,76.

Изучение процесса проводили на лабораторной установке, состоящей из реактора, механической мешалки и термостата при температуре 95-100°С и

продолжительности процесса 3 часа. После достижения заданного времени фосфатную массу фильтровали при температуре опыта для отделения нерастворимого остатка, фильтрат охлаждали до температуры 60-70°С и отделяли кристаллический монокальцийфосфат, промывали водой и сушили при температуре 100-110°С.

С целью увеличения выхода Р2О5 в продукт и получения продукта, соответствующего требованиям нормативной документации, изучалось влияние повторного использования маточного раствора на состав получаемого кристаллического монокальцийфосфата кормовой и более высокой чистоты. При этом маточный раствор после кристаллизации продукта с предыдущей стадии подвергали упариванию до заданной концентрации (табл. 3 и 4).

Процесс циклического способа получения кристаллического монокальцийфосфата с использованием маточного раствора проводили следующим образом: растворы, полученные разложением карбоната кальция упаренной ЭФК из фосфоритов ЦК в присутствие упаренного маточного

раствора при норме 400 % от стехиометрии на образование

I :

монокальцийфосфата с температурой 90 °С заливали в реактор с водяной рубашкой, охлаждаемый водой. После охлаждения до 60-80 °С, при постоянном перемешивании раствора, уменьшали подачу хладагента, охлаждая со скоростью 5,0°С/час. При достижении температуры 60-80°С охлаждение

*4>

прекратили, суспензию разделяли на воронке Бюхнера (фильтрующая поверхность 0,005 м2).

Далее, кристаллы на фильтре отжимали просасыванием воздуха в течение 2 минут. Промывали ацетоном и сушили при 100 °С в течение 1 часов. Затем проводили по стандартным методикам на химических анализов исходных, маточных растворов и кристаллы монокальцийфосфата, а также определяли показателей технологических параметров (соотношение Ж:Т, время и скорость фильтрации) и степень перехода компонентов, результаты которых приведены в таблице 1 и 2.

4><1 У : )> > * I*

I

Ж ^ »5«

Шу

1 'И»!

з>>

3>>

^ >3> >>>

ЗЙ*

Ы >

! Й> >>

щу Ы>

Ы )> Я*

ы>

! >5>

г/„гЛАЮ1Ы УА

ПАООКРОТЬАР Мо4 2022

Ит1»-и»1и|>(у ¡ишан

Таблица 1

Влияние повторного использования маточного раствора на состав получаемого продукта

Стадия Образец Химический состав, масс. %

Р2О5 8О3 СаО МgО М2О3 Fе2Оз Б

Исходный ЭФК 17,0 0,230 1,58 0,490 0,38 0,25 0,310

Исходный 50,0 0,676 4,647 1,440 1,118 0,735 0,909

Кристаллы 54,20 0,190 18,70 0,067 0,096 0,085 0,009

Маточный раствор 31,61 0,498 1,166 1,105 0,870 0,560 0,673

Исходный 27,03 0,415 2,36 0,924 0,720 0,465 0,557

Кристаллы 54,14 0,192 18,72 0,070 0,098 0,086 0,010

Маточный раствор 31,64 0,570 0,955 1,313 1,028 0,655 0,788

Исходный 27,01 0,464 2,358 1,069 0,830 0,530 0,637

Кристаллы 54,11 0,195 18,75 0,073 0,099 0,088 0,012

Маточный раствор 31,66 0,057 0,956 1,523 1,191 0,750 0,903

Исходный 26,99 0,510 2,50 1,215 0,940 0,598 0,716

Кристаллы 53,81 0,430 19,30 0,081 0,112 0,104 0,014

Маточный раствор 31,755 0,679 1,09 1,732 1,34 0,844 1,013

3 >>

ЩУ>

|>3*:

>ъ

3*4 >

Щ

ж ш

ЪЦ*

ы>

Ы >

^ >4»

Ы >

Таблица 2

Влияние повторного использования технологические показатели процесса

маточного раствора на

Стадия Соотно шение Ж:Т Время фильтрации, мин. Съем осадка, кг/м2ч Степень перехода в продукт, масс. %

Р2О5 О3 СаО МgО А12О3 Fе2Оз Б

1 7,61 0,30 760 18,17 4,71 67,51 0,78 0,14 1,93 1,33

2 7,61 0,30 755 18,16 4,15 71,72 0,66 0,12 1,65 1,14

3 7,60 0,32 755 18,15 3,71 71,70 0,57 0,10 1,45 1,00

4 7,59 0,38 740 17,99 7,58 69,64 0,60 1,07 1,57 1,39

Из экспериментальных данных (табл. 3 и 4) видно, что при трехкратном повторном использовании маточного раствора увеличение степени перехода примесей в кристаллы продукта относительно невысокая и составляет, %: для SO3 - 4,19; MgO - 0,67; А1203 - 0,12; Fe2O3 - 1,68 и F - 0,82. Это связано с тем, что в ходе повторного использования маточного раствора содержание примесей

::Н >

ц >>

Щ >

з > > ■зН >

л ) ^

Ыз>

Ш >

>

73

^ > >

Ы >

Ыз> ' : -

Шг

- j

и»-

■m :)>

i

J

>>

>j>

Ы j> 1

Я>

Ы у! J>i>

! >J$v

Ыз> Я*

ы>

i >5'

J >:

. vjTALOIN VA • ^TADOIOOTLAR

ilmiy-uslubry jumaH

№4 2022

J>

+И >

Щ

ш

j

-иф

>

p>M *ф>

Ы p

] Я> Ы >

i >i>

рч*'

* - ]>

Ы+

в продукте постепенно увеличивается. Выход Р2О5 в квалифицированный кормовой монокальцийфосфата составляет 67,51%.

В результате исследований определено, что оптимальным можно считать трехкратное повторное использование оборотного маточного раствора, при котором обеспечивается получение кормового монокальцийфосфата, а для дальнейшего использование маточного раствора необходимо предварительной очистки от некоторых мешающих примесей.

Список использованных литературы:

1. Горлов И.Ф., Ранделин Д.А., Струк А.Н., Струк В.Н., Струк М.В., Струк Н.В. Инновационные технологии разработки и использования новых кормовых и биологически активных добавок при производстве мяса сельскохозяйственных животных и птицы. - Волгоград: ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ, РФ. 2012. - 236 с.

2. Виноградов В.Н., Дуборезов В.М., Кирилов М.П. Кормление и кормопроизводство в молочном скотоводстве // Журнал «Достижения науки и техники в АПК». - Москва, 2009. № 8. - С. 33-35.

3. Рябов Н.И., Левахин В.И., Зелепухин А.Г., Королев Л., Попов В.В. и др. Повышение эффективности нагула молодняка крупного рогатого скота. - М.: РФ. 2005. - 109 с.

4. Арифджанова К.С., Мирзакулов Х.Ч., Меликулова Г.Э., Хужамкулов С.З., Усманов И.И. Исследование процесса обессульфачивания экстракционной фосфорной кислоты из фосфоритов Центральных Кызылкумов // Журнал «Химическая промышленность». - Санкт-Петербург, РФ. 2017. № 5. - С. 18-25.

5. Литусова Н.М. Технология получения кормовых фосфатов кальция в гранулированном виде на основе мела и экстракционной фосфорной кислоты. Дисс. ... канд. техн. наук. Москва, 2004. - 97 с.

6. Бушуев Н.Н. Физико-химические основы влияния примесей фосфатного сырья в технологии фосфорсодержащих минеральных удобрений и чистых веществ. Дисс. ... д.т.н. РФ. 2000. 412 с.

tiäs;

i

<Щ >

ц И> Щ >

M

w

>

Ш

Щ-

q>>

i

iÖS

>>

Qj^f^S). .—

74

■ P

>

*ф>

Ц >p

I > >

q q

*4>