CC BY
25
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
ПОЛУЧЕНИЕ ЧИСТЫХ ФОСФАТОВ НА ОСНОВЕ АЗОТНО- И СЕРНОКИСЛОТНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КЫЗЫЛКУМСКОГО ФОСФОРИТА Умиров Ф.Э.1, Муратова М.Н.2, Жумакулова Г.Т.3, Азизова А.Н.4 Email: Umirov640@scientifictext.ru
1Умиров Фарход Эргашович - кандидат технических наук, заведующий кафедрой,
кафедра металлургии;
2Муратова Манзура Нематовна - старший преподаватель; 3Жумакулова Гулчирой Тулкинжон кизи - магистр; 4Азизова Азиза Нажмиддин кизи - магистр, кафедра химической технологии, Навоийский государственный горный институт, г. Навои, Республика Узбекистан
Аннотация: Узбекистан является агропромышленной страной, занимающей 3,73 млн гектаров площади орошаемой пашни. Сельскохозяйственная продукция страны составляет 97%. Как известно для растений необходимы фосфорные удобрения. У нас сырьё для фосфорных удобрений производит Кызылкумский фосфорный комбинат, который в настоящее время выпускает три вида фосфатного сырья: мытый обожженный концентрат (Р2О5 -27-29%; С1<0,04%) в объеме 400 тыс. тонн в год; мытый сушеный концентрат (Р2О5 -18-19%) в объеме 200 тыс. тонн в год; рядовую фосфоритную муку (Р2О5-16-18%) в объеме 200 тыс. тонн в год. В данной статье изучена стадийная аммонизация азотносернокислотной вытяжки. Ключевые слова: фосфорит, аммонизация, высококарбонизированный, фтороапатит, азотносернокислотное, степень осаждения, суспензия, жидкая фаза, концентрат, фильтрат, фосфоритная мука, дикальцийфосфат.
PRODUCTION OF CLEAN PHOSPHATES BASED ON NITROGEN AND SULFURIC ACID PROCESSING OF KYZYLKUM PHOSPHORATE Umirov F-Е.1, Muratova M.N.2, Jumakulova G-Т.3, Azizova A.N.4
1Umirov Farhod Ergashovich - Candidate of Technical Sciences, Head of the Department, DEPARTMENT METALLURGY; 2Muratova Manzura Nemadjonovna - Senior Lecturer;
3Jumakulova Gulchiroy Tulkinjon kizi - Master;
4Azizova Aziza Najmiddin kizi - Master, DEPARTMENT CHEMICAL TECHNOLOGY, NAVOI STATE MINING INSTITUTE, NAVOI, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: Uzbekistan, is an agro-industrial country that has , 3.73 million hectares of irrigated arable land. The country's agricultural output is 97%. As it is known, phosphorus fertilizers are very important for the agriculture. Our manufacturer for phosphate fertilizer is Kyzylkum phosphate plant, that produces three types of phosphate fertilizers: washed calcined concentrate (P2O5 -27-29%, C1<0.04%) in the amount of 400 thousand tons per year; washed dried concentrate (P2O5 -18-19%) in the amount of 200 thousand tons per year; ordinary phosphorite flour (P2O5-16-18%) in the amount of 200 thousand tons per year. In this paper, the stepwise ammoniation of nitrogen-sulfuric acid extract is studied.
Keywords: phosphorite, ammonization, highly carbonized, fluoroapatite, nitrogen-sulfuric acid, sedimentation degree, suspension, liquid phase, concentrate, filtrate, phosphorite flour, dicalcium phosphate.
УДК 541.123.3
Узбекистан, являясь агропромышленной страной занимает 3,73 млн гектаров площадь орошаемой пашни. Именно на ней производят 97% всей сельскохозяйственной продукции страны. Получается, что на один гектар орошаемой пашни у нас приходится только 39,8 кг Р2О5, а необходимо вносить при выращивании зерновых колосовых 100-120 кг/га Р2О5, хлопчатника 145-165 кг/га Р2О5, овощных культур 100-110 кг/га Р2О5, риса 140-145 кг/га Р2О5, кукурузы на зерно 120-140 кг/га Р2О5. Это говорит о том, что наше сельскохозяйственное производство испытывает большой дефицит в фосфорсодержащих удобрениях [1].
Необходимо отметить, что производство фосфорсодержащих удобрений в Республике лимитируется качеством имеющегося у нас фосфорита Центрально-Кызылкумского месторождения. Это бедное по фосфору сырьё, к тому же содержащее большое количество нежелательных примесей, в частности, карбонатов и хлора. Такое сырье не пригодно для получения из него высококонцентрированных фосфорсодержащих удобрений, т.е. не пригодно для азотнокислотной, сернокислотной и солянокислотной переработки его в концентрированные фосфорсодержащие удобрения. Большое количество кислоты при этом будет тратиться не на разложение фторапатита, а на взаимодействие с карбонатом кальция, давая крупнотоннажные отходы производства, такие как нитрат, сульфат или хлорид кальция. Кислотная переработка такого высококарбонизированного сырья сопровождается обильным пенообразованием, в значительной степени нарушающим весь технологический процесс и снижающим производительность оборудования [2].
В настоящее время Кызылкумский фосфорныйкомбинат выпускает три вида фосфатного сырья: мытый обожженный концентрат (Р2О5 -27-29%; С1<0,04%) в объеме 400 тыс. тонн в год; мытый сушеный концентрат (Р2О5 -18-19%) в объеме 200 тыс. тонн в год; рядовую фосфоритную муку (Р2О5-16-18%) в объеме 200 тыс. тонн в год.
В данной статье изучена стадийная аммонизации азотносернокислотной вытяжки. Фильтрат аммонизировали газообразным аммиаком до заданного значения рН (1,5; 2,5 и 4,5), отделяли образующийся осадок центрифугированием. Полученную жидкую фазу аммонизировали в две стадии от рН 1,5 до рН 4,5 и далее отделяли образующийся осадок центрифугированием. Затем полученный осадок при соотношения Т:Ж =1:2 промывали водой и высушивали в термостате при (90-100)°С [3].
Таблица 1. Химический состав азотносернокислотной вытяжки
о 2 3 * * -s а о Химический состав жидкой фазы, % Химический состав твёрдой фазы, %
СаО Р2О5 N М§О Fe2O3 AI2O3 СаО Р2О5 N М§О Fe2O3 AI2O3 Влага
1 14,44 9,98 7,25 0,36 0,31 0,28 27,93 4,44 1,40 0,12 0,78 0,63 56,1
2 11,07 13,01 6,5 0,61 0,38 0,4 25,37 4,08 1,27 0,1 0,65 0,46 53,4
* Опыты проведены при соотношении кислот H2SO4 :HNO3 равном 9:91 (1) и 18:82 (2)
Из данных детального анализа (табл. 1.) происходящих составно-качественных изменений жидкой и твердой фазы в каждой стадии аммонизации при рН в пределах 1,5-4,5, установлено, что при аммонизации повышение рН от 0,58 до 1,5-2,5 приводит к уменьшению количества усвояемого СаО(водн) в жидкой фазе от 5,79% до 5,52% и 4,33%, а остальное - в твердой фазе. Аналогичное изменение характерно для основного компонента Р2О5(водн), т.е. в жидкой фазе происходит уменьшение от 5,50 до 4,48 и 2,61% соответственно при рН 1,5 и 2,5. При аммонизации до рН 4,5 P2O5, Fe2O3 и Al2O3 в жидкой фазе практически отсутствуют.
После промывки осадков фосфатов, образующихся при рН 2,5 и 4,5, содержание СаО и Р2О5 в осадках повышается от 25,54; 24,75 и 23,22; 21,56 до 27,25; 28,11; 29,66; 31,78% соответственно [4].
Такая же закономерность наблюдается при аммонизации АСКВ, полученной из второго осадка. Установлено, что после аммонизации повышение рН от 0,58 до 1,5; 2,5 и 4,5 приводит к уменьшению количества усвояемого СаО в жидкой фазе от 3,35 до 3,11; 2,78 и 1,18% соответственно. А содержание Р2О5 в жидкой фазе уменьшается от 6,89 до 5,11; 3,08% соответственно.
После промывки осадка содержание СаО и Р2О5 в промытом осадке повышается от 24,47; 24,05 и 27,45; 26,09 до 26,64; 27,27 и 31,56; 34,82% соответственно. Что с повышением рН системы от 1,5 до 4,5 степень осаждения компонентов повышается от 37,4; 22,6; 0,4; 86,4 и 90,3 до 100; 87; 30,8; 100 и 100 соответственно для Р2О5 СаО, MgО, Al2Oз, Fe2Oз [5].
Необходимо отметить, что даже при рН=1,5 степень осаждения трёхвалентных металлов достигает 86,4 и 90,3% соответственно для Al2O3 и Fe2O3.
Таблица 2. Степень осаждения компонентов в зависимости от рН суспензии
Значение рН Степень осаждения компонентов, мас. %
Р2О5 СаО MgО Al2O3 Fe2O3
При применении первой АСКВ
1,5 37,4 22,6 0,4 86,4 90,3
2,5 66,7 57,0 5,6 91,9 95,5
4,5 100 87 36,8 100 100
При применении второй АСКВ
1,5 42,1 56,6 16,9 80,8 77,4
2,5 70,4 70,1 68,7 89,1 87,8
4,5 100 91,5 96,6 100 100
Фильтрат первой стадии аммонизировали газообразным аммиаком до заданного значения рН (1,5; 2,5 до 4,5), отделяли образующийся осадок центрифугированием и далее процесс повторяли как в первой стадии [6].
Установлено, что после аммонизации повышение рН от 1,5; 2,5 до 4,5 приводит к уменьшению количества усвояемого СаО(водн) в жидкой фазе от 5,52; 4,33 до 1,99; 1,97% соответственно, а остальное - в твердой фазе. Аналогичное изменение характерно для основного компонента Р2О5(водн), т.е. в жидкой фазе после аммонизации до рН 4,5он практически отсутствует.
Установлено, что не всё фосфатное сырьё разлагается азотной кислотой с образованием фосфорной кислоты. При аммонизации до рН<2 основную часть осадка составляет NH4(Fe,Al)3•H8(PO4)6•6H2O и NH4(Fe,Al)3•H14(PO4)8•4H2O, отличающий от твердой фазы, полученной при рН >2 (КИ4)2 (Fe,Al)•Mg(HPO4)2F отсутствием в составе фтора и магния, что подтверждено элементным ирентгенофазовым анализами. В твердой высушеннорй фазе содержатся фосфаты различной степени замещённости, т.е. моно- и дикальцийфосфаты, а также тетрагидрат нитрата кальция - Са(NO3)2•4H2O и гипс. В результате этого значительно снижаются теплоэнергозатраты на единицу продукции. Жидкую фазу, состоящую в основном, из нитрата кальция и монокальцийфосфата можно переработать в чистые фосфатные соли [7].
Заключение. Таким образом, при исследовании трех вариантов процесса стадийной аммонизации АСКВ установлено, что с повышением рН системы степень
осаждения P2O5 и СаО колеблется в интервале 22,6 -^56,6% при рН=1,5, количества полуторного осадка (Р2О3) достигает 7,74^90,3 %. С повышением соотношения H2SO4:HNO3 на второй стадии процесса преципитат переходит в растворимую форму. Предложена двухстадийная аммонизация АСКВ с получением удобрительного и очищенного фосфатов кальция. Предложена двухстадийная аммонизация АСКВ с получением удобрительных фосфорсодержащих продуктов при рН=2,0-2,5 и обезфторенный преципитат с содержанием до 31,5% Р2О5 при рН=4,5.
Список литературы /References
1. Каноатов Х.М., Сейтназаров А.Р., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Химическая промышленность, 2008. Т. 85. № 6.
2. Кишлок хужалиги буйича амалий тавсиялар: ер, сув, угитлар. Тошкент, 1996.
3. Справочная книга по химизации сельского хозяйства. М. 6. Колос, 1980.
4. Садыков Б.Б., Реймов А.М., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Химическая промышленность, 2008. Т. 83. № 12.
5. Садыков Б.Б., Волынскова Н.В.,Сатторов Т., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Химическая технология. Контроль и управление, 2008. № 1.
6. Реймов А.М.Разработка технологии получения нитрокальцийфосфатных и нитрокальцийсульфофосфатных удобрений на основе разложения Кизилкумских
фосфоритов при пониженной норме азотной кислоты: Автореф.дис......канд. тех.
наук. Тошкент, 2004.
7. Жураев М.Т. Двойной суперфосфат на основе фосфоритов Центральных Кызылкумов: Автореф.дис......канд. тех. наук. Тошкент, 1999.
