ПОЛУЧЕНИЕ CA(H2PO4)2 РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫМ СПОСОБОМ ИЗ НИЗКОКАЧЕСТВЕННЫХ ПРИРОДНЫХ ФОСФАТОВ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 628.161.2

Сибирякова И.Б., Костанов И.М., Почиталкина И.А.

ПОЛУЧЕНИЕ Ca(H2PO4)2 РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫМ СПОСОБОМ ИЗ НИЗКОКАЧЕСТВЕННЫХ ПРИРОДНЫХ ФОСФАТОВ

Сибирякова Ирина Борисовна, магистр факультета технологии неорганических веществ и высокотемпературных материалов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.

Костанов Илья Максимович, магистр факультета технологии неорганических веществ и высокотемпературных материалов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.

Почиталкина Ирина Александровна, д.т.н., профессор кафедры технологий неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва; pochitalkina@list.ru Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская площадь,9

На основании сравнения методов получения монокальцийфосфата обоснован солянофосфорнокислотный способ разложения низкокачественных фосфоритов с применением рециркуляционной технологии. Показаны достоинства, недостатки и перспективность рассматриваемого метода. В лабораторных условиях получен и проанализирован монокальцийфосфат, а также маточный раствор на содержание основных компонентов и примесей.

Ключевые слова: фосфатное сырье, монокальцийфосфат, разложение, рециркуляционный раствор.

GETTING Ca (H2PO4)2 RECIRCULATING METHOD OF LOW-QUALITY NATURAL PHOSPHATES

Sibiryakova I.B., Kostanov I.M., Pochitalkina I.A.

D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia

Based on the comparison of methods for the production of monocalcium phosphate, a hydrochloric phosphoric acid method for the decomposition of low-quality phosphorites using recirculation technology is justified. The advantages, disadvantages and prospects of the considered method are shown. In the laboratory, monocalcium phosphate and the mother liquor were obtained and analyzed for the content of the main components and impurities. Keywords: phosphorite, monocalcium phosphate, decomposition, recirculation solution.

Интенсивная эксплуатация месторождений апатита Кольского полуострова и их истощение; монопольная политика производителей сырья; постоянный рост цен и удаленность месторождений от перерабатывающих предприятий ставит на грань закрытия действующие производства в центральной части нашей страны.

Имеющиеся промышленно значимые запасы фосфоритных месторождений могли бы отчасти решить проблему региональных предприятий, выпускающих фосфорсодержащие удобрения при наличии эффективной технологии переработки нестандартных видов локально расположенного сырья.

Основным базисом получения минеральных фосфорсодержащих удобрений является кислотная переработка фосфатов. Основные кислоты, используемые в этом процессе: серная, фосфорная и азотная. В промышленности производство фосфатов кальция протекает с использованием фосфатного сырья с фосфорной кислотой.

Этот процесс относится к сложным реакциям и сопровождается кристаллизацией продуктов взаимодействия. Природные фосфаты и экстракционная фосфорная кислота содержат большое количество примесей, которые влияют на состояние водно-солевых систем, а также на скорость и полноту разложения фосфатов.

Это обуславливает сложность процесса. Дополнительные трудности создает сырье низкокачественного состава.

Самым дешевым фосфорным удобрением, полученным путем кислотной переработки фосфорита, является монокальцийфосфат, существуют различные схемы его получения:

1. Камерный способ. Фосфоритный концентрат смешивается с концентрированной фосфорной кислотой. Образующаяся пульпа поступает в цилиндрическую камеру непрерывного действия, где происходит вызревание массы. Вызревший камерный продукт после дозревания на складе, нейтрализуют, гранулируют и высушивают.

2. При поточном или бескамерном способе процесс протекает без складской дообработки, что позволяет исключить упаривание экстракционной фосфорной кислоты. Поточным методом получают сразу гранулированный продукт.

3. Известен так же камерно-поточный способ, когда камерный суперфосфат, полученный из легкоразлагаемой фосфоритной муки, без дообработки передается на грануляцию и сушку.

Для получения Са(Н2Р04)2 представляется целесообразным использование фосфоритов с содержанием Р2О5 от 15 до 23%.

Преимущество фосфоритов, ввиду их осадочного генезиса, заключается в их высокой реакционной способности и мезопористой структуре (^ор составляет 4-100 нм).

По результатам кинетического эксперимента, на примере брянского фосфорита, обнаружено отсутствие зависимости степени разложения сырья от

дисперсности частиц и слабая температурная зависимость.

Выявленные особенности фосфоритов позволяют использовать сырье загрубленного помола и обеспечить экономию энергоресурсов на стадии дробления и измельчения руды.

Исходным сырьем являлся Вятско-Камский фосфорит. С помощью ситового анализа он был поделен на фракции, каждая из которых была

Фосфатное сырьё

В результате возникающего динамического равновесия образуется HCl, разлагающая активность которой выше, чем H3PO4, поскольку Кд(НзР04) = 7,52 ■ 10-3, Кд(НС1) =1 ■ 107 [6].

Учитывая высокую реакционную способность полученной смеси, сравнительно низкую стоимость HCl по сравнению с иными, используемыми в данном процессе, кислотами, а также хлорид кальция, который является побочным продуктом производства кальцинированной соды, бертолетовой соли, гипохлорита кальция и др.

Поэтому использование смеси указанных реагентов в сравнении с фосфорнокислотным способом производства представляется более перспективным.

Недостатком этой технологии является периодический режим работы, вследствие накопления примесей в рециркуляционном растворе и необходимость их выведения из реакционной системы.

Литература

1. И.А. Петропавловский, И.А. Почиталкина, В.Г. Киселев, С.Л. Ахназарова, Б.Б. Мырзахметова. Получение монокальцийфосфата из бедного фосфатного сырья жидкофазным рециркуляционным способом. / // Химическая технология. - 2012. - N 8. - С. 453 - 457.

исследована на содержание в ней примесей. Так как больших отличий по фракциям не было обнаружено, полученные данные были усреднены и представлены в таблице 1.

При использовании смеси фосфорной кислоты и хлорида кальция для разложения природного фосфата с размером частиц 0,315-1,0 мм и рециркуляционной технологии (рис. 1) получается сравнительно дешевый продукт сельскохозяйственного назначения [1].

2. Анализ процесса накопления примесей Са2+, Mg2+, Fe3+, А13 + в рециркуляционном растворе при получении монокальцийфосфата / И. Б. Сибирякова, И. М. Костанов, И. А. Почиталкина, Д. Ф. Кондаков // Успехи в химии и химической технологии. - 2020. - Т. 34. - № 4(227). - С. 61-62.

3. Петропавловский И.А., Почиталкина И.А., Киселев В.Г., Кондаков Д.Ф., Свешникова Л.Б. // Химическая промышленность сегодня. 2012, №4. С. 58.

4. Анализ процесса накопления примесей в рециркуляционном растворе при получении монокальцийфосфата / Д. Ф. Кондаков, И. А. Почиталкина, И. Б. Сибирякова [и др.] // Успехи в химии и химической технологии. - 2019. - Т. 33. - № 8(218). -С. 15-16.

5. Шмелева, А. А. Определение состава бедного фосфатного сырья / А. А. Шмелева, И. Б. Сибирякова, И. М. Костанов // Проблемы развития технического потенциала и направления его повышения : сборник статей по итогам Международной научно-практической конференции, Омск, 09 января 2021 года. -Стерлитамак: Общество с ограниченной ответственностью "Агентство международных исследований", 2021. - С. 86-89.

6. Справочные таблицы по общей и неорганической химии / Учебное пособие. Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2008 20 с

Таблица 1. Усредненное содержание анализируемых компонентов.

P2O5 Fe3+ A13+ Ca2+ Mg2+ F- CO2 Прочие примеси

Содержание компонентов, % 23,8 5,4 2,9 34,9 0,45 3,4 10 19,2

Рис. 1 — Схема процесса получения Ca(H2P04)2 рециркуляционным способом.