CC BY
26
№ 9 (90)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2021 г.
DOI - 10.32743/UniTech.2021.90.9.12244
МЕХАНОАКТИВАЦИОННАЯ ПЕРЕРАБОТКА НИЗКОСОРТНЫХ ФОСФОРИТОВ
КИСЛЫМИ СОЛЯМИ
Олжаев Дилшод Нурмуродович
базовый докторант
Навоийского филиала Академии наук Республики Узбекистан,
Республика Узбекистан, г. Навои E-mail: oljaevdilshod@,mail. ru
Нурмуродов Тулкин Исомуродович
д-р техн. наук,
проректор по научной работе и инновациям Навоийского государственного горного института, Республика Узбекистан, г. Навои E-mail: t.nurmurodov@gmail.com
Турсунова Ирода Нематовна
PhD по техническим наукам, доц. кафедры «Безопасность жизнедеятельности " Навоийского государственного горного института, Республика Узбекистан, г. Навои E-mail: iroda.tursunova. 1974@mail.ru
Каримова Зарифа Умаровна
ассистент кафедры «Химия и экология» Навоийский Государственного педагогического института,
Республика Узбекистан, г. Навои E-mail: karimova zarifa@mail.ru
MECHANOACTIVATIVE PROCESSING OF LOW-GRADE PHOSPHORITES
WITH ACID SALTS
Dilshod Oljaev
Basic doctoral student, Navoi branch of the Academy of Sciences Republic of Uzbekistan,
Republic of Uzbekistan, Navoi
Tulkin Nurmurodov
Doctor of Technical Sciences, Vice-rector for Research and Innovation Navoi State Mining Institute, Republic of Uzbekistan, Navoi
Iroda Tursunova
PhD in Engineering Science, Associate Professor of the Department of Life Safety Navoi State Mining Institute, Republic of Uzbekistan, Navoi
Zarifa Karimova
Assistant of the Department of "Chemistry and Ecology" Navoi State Pedagogical Institute, Republic of Uzbekistan, Navoi
Библиографическое описание: МЕХАНОАКТИВАЦИОННАЯ ПЕРЕРАБОТКА НИЗКОСОРТНЫХ ФОСФОРИТОВ КИСЛЫМИ СОЛЯМИ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Олжаев Д.Н. [и др.]. 2021. 9(90). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12244
AUNiVERSUM:
...______ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_сентябрь. 2021 г.
АННОТАЦИЯ
В данной работе приводятся результаты исследования влияния механоактивации на растворимость низкосортных фосфоритов Центральных Кызылкумов. В результате проведенных исследований установлено, что при введении в состав солевой добавки NH4H2PO4 и NH4H2PO4 содержание усвояемой формы форма Р2О5усв., Р2О5вод, СаОусв. и СаОводн в различных видах фосфорита возрастает.
Механоактивационные способы переработки низкосортного фосфатного сырья с солевыми добавками NH4H2PO4 и NH4H2PO4 даёт возможность расхода реагентов для вскрытия фосфатов и их переработки для получения наиболее эффективных форм комплексных минеральных удобрений со значительными улучшенными качественными и агрохимическими показателями.
ABSTRACT
This work presents the results of a study of the effect of mechanical activation on the solubility of low-grade phosphorites of the Central Kyzyl Kum. As a result of the studies carried out, it was found that when NH4H2PO4 and NH4H2PO4 are added to the salt additive, the content of the assimilable form is the P2O5 form and CaOwater increases in various types of phosphorite.
Mechanical activation methods for processing low-grade phosphate raw materials with salt additives NH4H2PO4 and NH4H2PO4 make it possible to consume reagents for opening phosphates and processing them to obtain the most effective forms of complex mineral fertilizers with significantly improved quality and agrochemical indicators.
Ключевые слова: механоактивации, фосфатное сырье, переработка, интенсификация, фракционный анализ, механические, химические, термические способы.
Keywords: mechanical activation, phosphate raw materials, processing, intensification, fractional analysis, mechanical, chemical, thermal methods.
В настоящее время в мире при создании эффективных технологий в отраслях химической промышленности, в том числе производства минеральных удобрений, особое внимание уделяется на проведение исследования и разработке технологии, предусматривающие наиболее полного и рационального использования собственных сырьевых ресурсов каждой страны. При этом уделяется больше внимания на разработке способов, опирающихся на использование дешевых, доступных химических реагентов, а по мере возможности, на применение отходов химической и горнодобывающей промышленности.
В сегодняшний день во всем мире в проводимых научных исследованиях и создаваемых новых технологиях по добычи и переработке фосфоритовых руд особое внимание уделяется на разработки, позволяющие получать из сравнительно бедных фосфоритов более эффективные и качественные фосфоконцен-траты. Они используются в новых производствах различных (простых и сложных) минеральных удобрений, направленные на создание нетрадиционных и ресурсосберегающих технологий переработки минерального фосфатного сырья.
В сегодняшний день в республике одним из основных направлений развития химической промышленности является разработка наиболее эффективных технологий комплексной переработки фосфоритов Центральных Кызылкумов (ЦК), являющиеся основной сырьевой базой предприятий, производящих минеральные удобрения. В этом направлении созданы научные основы получения эффективных и качественных фосфорных удобрений из низкосортного сырья и отходов производства, позволяющие модернизировать, диверсифицировать и вывести на качественно новый уровень данной отрасли.
За последние годы принципиально перспективными в переработке фосфоритов представляются активационные методы, которые позволяют решить
вопросы экономии разлагающих реагентов и улучшения качества получаемой продукции. К числу таких можно отнести механические, химические, термические способы и их комбинации - механохимический и термохимический методы активации [1].
Активация измельчением, или механоактивация-новый способ интенсификации физико-химических процессов. В ее основе лежит изменение реакционной способности твердых веществ под действием механических сил. Уже сейчас можно определить перспективы использования механоактивации в целом ряде областей науки и производства. Активация измельчением позволяет усовершенствовать существующие способы переработки полезных ископаемых и наметить пути создания совершенно новых технологических схем химического обогащения руд, вскрытия упорного минерального сырья и комплексного использования минеральных ресурсов [2-5].
В работах ученых республики Узбекистан [1,6,7] приведены результаты исследования механо-химической активации рядовой фосфоритовой муки Центральных Кызылкумов в смеси с сульфатом, нитратом, фосфатом калия, а также в присутствии хлорида калия, карбамида, нитрата и сульфата аммония. Авторами показано, что механическая активация таких смесей приводит к резкому возрастанию содержания в фосфоритной муке усвояемой формы Р2О5.
Механоактивация, по всей видимости, получит дальнейшее развитие как новый способ химического синтеза неорганических веществ.
Следует отметить, что в результате применения активационных методов переработки фосфоритных руд хотя и сохраняется основная структура фосфатных, карбонатных, силикатных и фтористых составляющих, но происходит некоторая расслабленность химических связей М-О (фосфат), МЮ (силикат) и, особенно, М-О (карбонат) (где. М = Са,
№ 9 (90)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2021 г.
Мg, Л1, Fe, РЗЭ), Са-О (силикат), что в итоге усиливает реакционную способность разложения фосфорита. В результате этого твердая фаза проявляет в 1,52,0 раза большую кислотную растворимость, чем не активированный фосфорит. Однако, применение того или иного метода механоактивации зависит от состава, структуры и типа фосфорита и особенно от почвенной характеристики [8].
Целью работы являлось установление закономерностей изменения физико-химических свойств низкосортных фосфоритов ЦК в процессе механической активации и определение влияния добавок на извлечение фосфора в усвояемую для растений форму. Полученные результаты и их обсуждение: Для исследования использовали низкосортные фосфориты Центральных Кызылкумов с исходным составом (табл. 1)
Таблица 1.
Химический состав низкосортных фосфоритов Центральных Кызылкумов разного типа
№ проб. Наименование фосфатного сырья Химический состав исходных материалов, масс. %:
СаО Р2О5 СО2 F СаО/ Р2О5
1 Ьпласт фосфоритного сырья (ПФС-[) 48,86 17,50 17,04 1,2 2,80
2 П-пласт фосфоритного сырья (ПФС-П) 48,60 19,03 13,15 2,3 2,56
3 Минерализованная масса (ММ) 41,30 12,93 17,69 2,3 3,20
4 Шламовый отход (ШО) 35,42 8,95 14,9 0,9 3,96
Экспериментальная часть. В зависимости от цели и аппаратурного оформления, механическую активацию можно провести сухим способом с применением ударно-центробежной, роликовой, шаровой мельницами, интенсивного измельчения на вибро-планетарных мельницах и др. Разрушение минералов в мельницах повышенной энергонапряженности сопровождается многогранными структурно -химическими преобразованиями, при которых происходит изменение длины и углы межатомных связей, электронная структура и химический состав веществ.
Механоактивация проводилась на лабораторной машине - мельнице-ступке типа ЯМ 200 фирмы RETSCH со скоростью вращения при 50 Гц 100 об/мин. Гранулометрический состав после измельчения пробы с помощью ситового анализа распределился по следующим фракциям. Фракционный анализ выполнили на лабораторной аналитической просеивающей машине серии AS 200 фирмы RETSCH, имеющей электронное задание амплитуды и времени рассева сыпучих частиц. С целью определения влияния активирующих добавок на степень растворимости низкосортных фосфоритов, проводили механическую активацию образцов различных видов низкосортных фосфорита с добавками кислых солей NЩH2PO4 и (NЩ)2HPO4 при соотношении 5:5 в мельнице-ступки типа ЯМ 200 при увеличении времени активации до 60 мин, полученную смесь нагревали до 2000С. В ходе лабораторных исследований отбирали образцы и определяли их химический состав, результаты которых приведены в таблице - 2.
Результаты опытов показывают, в зависимости при премешивании смеси соотношения 50:50 добавки NH4H2PO4 и фосфорита 2-пласта 17,0% состав фосфо-концентрат изменяется, % вес.: Р2О5общ. 46,63; Р2О5усв. по лим. к-те. 39,49; Р2О5вод 21,87; СаОобщ. 28,50; СаОусв. по лим. к-те. 13,56; СаОводн. 16,23. относительное содержание Р2О5усв., Р2О5вод, СаОусв. и СаОводн.
возрастает P2O5усв. по лим. к-те. 84.86%, Р2О5вод 46.90% , СаОусв 47,58%, СаОводн. 56,94%.
При премешивании смеси добавки (NH4)2HPO4 и фосфорита 2-пласта 17,0% при соотношении 50:50 состав фосфоконцентрат изменяется, % вес.: Р2О5общ. 45,77; Р2О5усв. по лим. к-те. 28,50; Р2О5вод 21,34; СаОобщ. 23.42; СаОусв. по лим. к-те. 13.95; СаОводн. 14.83. Относительное содержание Р2О5усв., Р2О5вод, СаОусв. и СаОводн. возрастает P2O5усв. по лим. к-те. 62.26%, Р2О5вод 74.87% , СаОусв 59.56%, СаОводн. 63.32%.
Смесь добавки NH4H2PO4 с применением минерализованной массы 12,8 % при соотношением 50:50 состав фосфоконцентрат изменяется, % вес.: Р2О5общ. 34,83; Р2О5усв. по лим. к-те. 29,57; Р2О5вод 16,4; СаОобщ. 21,29; СаОусв. по лим. к-те. 13,56; СаОводн. 16,23. Относительное содержание Р2О5усв., Р2О5вод, СаОусв. и СаОводн. возрастает P2O5усв. по лим. к-те. 84.89%, Р2О5вод 47.08% , СаОусв 63.69%, СаОводн. 76.23%.
Смесь добавки (NH4)2HPO4 с применением минерализованной массы 12,8 % при соотношением 50:50 состав фосфоконцентрат изменяется, % вес.: Р2О5общ. 34,1; Р2О5усв. по лим. к-те. 25,6; Р2О5вод 15,93; СаОобщ. 17,55; СаОусв. по лим. к-те. 13,95; СаОводн. 14,83. Относительное содержание Р2О5усв., Р2О5вод, СаОусв. и СаОводн. возрастает P2O5усв. по лим. к-те. 62.58%, Р2О5вод 46.71% , СаОусв 79.48%, СаОводн. 84.50%.
Смесь добавки NH4H2PO4 с применением фосфорита 1 пласта 15,6% при соотношением 50:50 состав фосфоконцентрат изменяется, % вес.: Р2О5общ. 42,20; Р2О5усв. по лим. к-те. 35,89; Р2О5вод 19,83; СаОобщ. 25,86; СаОусв. по лим. к-те. 12,20; СаОводн. 14,7. Относительное содержание Р2О5усв., Р2О5вод, СаОусв. и СаОводн. возрастает P2O5усв. по лим. к-те. 85.05%, Р2О5вод 46.99% , СаОусв 47.17%, СаОводн. 56.84%.
Смесь добавки (NH4)2HPO4 с применением минерализованной массы 12,8 % при соотношением 50:50 состав фосфоконцентрат изменяется, % вес.: Р2О5общ. 34,1; Р2О5усв. по лим. к-те. 25,6; Р2О5вод 15,93; СаОобщ 17,55; СаОусв по лим. к-те 13,95; СаОводн 14,83.
№ 9 (90)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2021 г.
Относительное содержание Р2О5усв., Р2О5ВОД, СаОусв. и СаОводн. возрастает P2O5усв. по лим. к-те. 62.58%, Р2О5ВОД 46.71% , СаОусв 79.48%, СаОводн. 84.50%.
Таблица 2.
Химический состав и основные характеристики полученных продуктов
Активирующая добавка Со-отношение и температура смеси CaOобщ, % CaOycB, по 2% лим. к-те,% СаОвод % СаО усв., СаО общ. 2% по лим. к-те СаОвод., СаОобщ. % Р2О5общ. % P2O5ycB., % по лим. к-те. P2O5вод % P2O5ycB., Р2О5общ. % по лим. к-те. P2O5вод Р2O5общ %
Смесь с при применении фосфорита 2-пласта 17,0%
NH4H2PO4 + фосфорит 5:5 2000С 28,50 13,56 16,23 47,58 56,94 46,63 39,49 21,87 84.86 46.90
(NH4)2HPO4 + фосфорит 5:5 2000С 23.42 13.95 14.83 59.56 63.32 45,77 28,50 21,34 62.26 74.87
Смесь с при применении минерализованной массы 12,8 %
NH4H2PO4 + фосфорит 5:5 2000С 21,29 13,56 16,23 63.69 76.23 34,83 29,57 16,4 84.89 47.08
(NH4)2HPO4 + фосфорит 5:5 2000С 17,55 13,95 14,83 79.48 84.50 34,1 21,34 15,93 62.58 46.71
Смесь с при применении фосфорита 1 пласта 15,6%
NH4H2PO4 + фосфорит 5:5 2000С 25,86 12,20 14,7 47.17 56.84 42,20 35,89 19,83 85.05 46.99
(NH4)2HPO4 + фосфорит 5:5 2000С 21,29 12,6 13,43 59.18 63.08 41,5 25,6 19,56 61.86 47.13
Смесь с при применении фос юритового шлама 8,7%
NH4H2PO4 + фосфорит 5:5 2000С 14,92 7,10 8,50 47.58 56.97 24,41 20,68 11,46 84.72 46.94
(NH4)2HPO4 + фосфорит 5:5 2000С 12,26 7,32 7,76 59.70 63.29 23,96 14,92 11,18 62.27 46.66
Смесь добавки NH4H2PO4 с применением фосфорита 1 пласта 15,6% при соотношением 50:50 состав фосфоконцентрат изменяется, % вес.: Р2О5общ. 42,20; Р2О5усв. по лим. к-те. 35,89; Р2О5вод 19,83; СаОобщ. 25,86; СаОусв. по лим. к-те. 12,20; СаОводн. 14,7. Относительное содержание Р2О5усв., Р2О5вод, СаОусв. и СаОводн. возрастает P2O5усв. по лим. к-те. 85.05%, Р2О5вод 46.99% , СаОусв 47.17%, СаОводн. 56.84%.
Смесь добавки (NH4)2HPO4 с применением фосфорита 1 пласта 15,6% при соотношением 50:50 состав фосфоконцентрат изменяется, % вес.: Р2О5общ. 41,5; Р2О5усв. по лим. к-те. 25,6; Р2О5вод 19,56; СаОобщ. 21,29; СаОу св. по лим. к-те. 12,6; СаОводн. 13,43. Относительное содержание Р2О5усв., Р2О5вод, СаОусв. и СаОводн. возрастает P2O5усв. по лим. к-те. 61.86%, Р2О5вод 46.71% , СаОусв 59.18%, СаОводн. 63.08%.
Смесь добавки NH4H2PO4 с применением фосфоритового шлама 8,7% при соотношением 50:50 состав фосфоконцентрат изменяется, % вес.: Р2О5общ. 24,41; Р2О5усв. по лим. к-те. 20,68; Р2О5вод 11,46; СаОобщ. 14,92; СаОусв. по лим. к-те. 7,10; СаОводн. 8,50. Относительное содержание Р2О5усв., Р2О5вод, СаОусв. и СаОводн. возрастает P2O5усв. по лим. к-те. 84.72%, Р2О5вод 46.94% , СаОусв 47.58%, СаОводн 56.97%.
Смесь добавки (NH4)2HPO4 с применением фосфоритового шлама 8,7% при соотношением 50:50 состав фосфоконцентрат изменяется, % вес.: Р2О5общ. 23,96; Р2О5усв. по лим. к-те. 14,92; Р2О5вод 11,18; СаОобщ. 12,26; СаОусв. по лим. к-те. 7,32; СаОводн. 7,76. Относительное содержание Р2О5усв., Р2О5вод, СаОусв. и СаОводн. возрастает P2O5усв. по лим. к-те. 62.27, Р2О5вод 46.66% , СаОусв 59.70%, СаОводн. 63.29%.
Выполненный комплекс исследований по механической активации различных типов низкосортных фосфоритов с добавками NH4H2PO4 и NH4H2PO4 позволяет сделать следующий важный вывод, что при оптимальных условиях повышается усвояемая форма Р2О5усв., Р2О5вод, СаОусв. и СаОводн. Это является хорошей предпосылкой для разработки безотходной и экологически безопасной технологии производства №К-удобрений, а вовлечение низкосортного фосфоритного сырья в производство комплексных минеральных удобрений позволит существенно расширить фосфатную сырьевую базу и получать удобрения широкого ассортиментного ряда.
№ 9 (90)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2021 г.
Список литературы:
1. Беглов Б.М, Намазов Ш.С. Фосфориты Центральных Кызылкумов и их переработка. - Ташкент, 2013. - 460 с.
2. Чайкина М.В. Физико-химические основы механической активации сложных фосфорсодержащих систем и их прикладные аспекты: Автореф. дисс. доктора хим. наук. - Новосибирск, 1996. - 37с
3. Чайкина М.В. Механохимические методы переработки фосфатных руд с целью получения удобрений // Изв.СО АН.Сер.хим.наук. 1986. т.8., №3. - С. 90-106.
4. Чайкина М.В. Природные фосфаты: структурные-химическая классификация и безотходный механо-химический метод переработки // Химия в интересах устойчивого развития. - 1999, т.4, № 2. - С. 60-75.
5. Амгалан Ж, Чайкина М.В., Дулансурэн С., Билэгбаатар А. Механическая активация фосфоритов экологически чистая технология получения фосфорных удобрений // Химия в интересах устойчивого развития. - 1998, т.6, №2-3. - С. 229234.
6. Сейтназаров А.Р. Химическая и механохимическая активация фосфоритов Центральных Кызылкумов: Автореф. дис. канд. техн. наук Ташкент. 2005. -23 стр.
7. Сейтназаров А.Р., Намазов Ш.С., Мирзакулов Х.Ч., Беглов Б.М. Механохимическая активация рядовой фосфоритовой муки Центральных Кызылкумов // Доклады АН РУз. - 2003, №2. - С. 40-43.
8. Раджабов Р.Р, Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Промышленное освоение и перспективные направления технологии переработки фосфоритов Кызылкумов на фосфорсодержащие минеральные удобрения. журн. Химическая промышленность. т. 83. № 9, 2006. - С. 403- 410.
