Научная статья на тему 'Влияние концентрации кислоты на процесс сернокислотного разложения фосфоритов кинешемского месторождения'

Влияние концентрации кислоты на процесс сернокислотного разложения фосфоритов кинешемского месторождения Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
665
135
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРИРОДНЫЕ ФОСФОРИТЫ / СЕРНОКИСЛОТНОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ / ФОСФОГИПС / ПРОСТОЙ СУПЕРФОСФАТ / ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ФОСФОРИТОВ / PHOSPHORITES'' CHEMICAL COMPOSITION / NATURAL PHOSPHORITES / SULPHURIC DECOMPOSITION / PHOSPHOGYPSUM / SINGLE SUPERPHOSPHATE

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Артёменко Вера Григорьевна

Приведены результаты исследований по определению химического состава и выбору оптимальных условий разложения фосфоритов кинешемского месторождения серной кислотой. Высокое содержание фосфора (около 19%) свидетельствует о возможности использования этого фосфатного сырья для получения фосфоритной муки, удобрений и фосфорной кислоты. Для определения влияния концентрации серной кислоты процесс разложения фосфоритов проводили 50%, 60%, 75% и 80% H2SO4 и 100% от стехиометрического количества. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что с повышением концентрации кислоты от 50 до 75% содержание P2O5 в растворе увеличивается более, чем на 2,5%, а при дальнейшем повышении концентрации до 80% всего на 0,1%. На основании полученных результатов были рассчитаны основные показатели процесса коэффициенты разложения фосфорита, извлечения (перехода P2O5 в раствор), эффективность отмывки фосфогипса и технологический выход. Максимальный выход продукта и извлечения достигается с применением 75-80% раствора H2SO4. Для изучения влияния стехиометрического количества серной кислоты на извлечение фосфора из руды процесс разложения проводили при следующих условиях: концентрация кислоты 75%; температура 80оС; стехиометрическое количество кислоты 100, 110 и 120%. По результатам эксперимента были рассчитаны основные показатели процесса и определено оптимальное стехиометрическое количество H2SO4 110%. Таким образом, определена оптимальная концентрация серной кислоты (75%) и стехиометрическое количество (110%) для разложения фосфоритов кинешемского месторождения и сделан вывод о целесообразности их дальнейшего использования.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Артёменко Вера Григорьевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Action of acid concentration on the process of sulphuric decomposition of phosphorites of Kineshma occurrence

Findings of the investigations on determining chemical composition and selecting optimal conditions of decomposition of phosphorites of Kineshma occurrence with sulphuric have been adduced. High phosphorus content (near 19%) give evidence of workability of this phosphate raw material for obtaining ground phosphate rock, fertlizers and phosphoric acid. The process of phosphorites decomposition was conducted with 50%, 60%, 75% and 80% H2SO4 and with 100% of stoichiometric amount for determining the impact of sulphuric acid concentration. The experimental data gives evidence of the fact that content of P2O5 in solution increases more than by 2,5% as the acid concentration increases of 50 to 75%, though just by 0,1% in case of subsequent concentration increase to 80%. The process'' key indicators which include phosphorite''s resolution ratio, recovery ratio (P2O5 solution transition), phosphogypsum washing off efficiency and technological yield have been calculated by virtue of the obtained results. Maximum output of the product and and maximum extraction is reached by using 75-80% H2SO4 solution. The decomposition process was conducted under the following conditions: 75% acid concentration; 80оС temperature; acid stoichiometric amount 100, 110 and 120% for studying the action of sulphuric acid stoichiometric amount on phosphorus out-of-ore extraction. The process'' key indicators have been calculated by the experiment''s results and optimum 110% H2SO4 stoichiometric amount has been determined. To sum up, optimum sulphuric acid''s concentration (75%) and stoichiometric amount (110%) for decomposition of phosphorites of Kineshma occurrence have been determined and the conclusion of appropriateness of further using them have been drawn.

Текст научной работы на тему «Влияние концентрации кислоты на процесс сернокислотного разложения фосфоритов кинешемского месторождения»

УДК 26.304.44; 547

Артеменко вера григорьевна

кандидат химических наук Костромской государственный университет им. Н.А. Некрасова

veraartemenko2012@yandex.ru

влияние концентрации кислоты на процесс сернокислотного разложения фосфоритов кинешемского месторождения

Приведены результаты исследований по определению химического состава и выбору оптимальных условий разложения фосфоритов кинешемского месторождения серной кислотой. Высокое содержание фосфора (около 19%) свидетельствует о возможности использования этого фосфатного сырья для получения фосфоритной муки, удобрений и фосфорной кислоты.

Для определения влияния концентрации серной кислоты процесс разложения фосфоритов проводили 50%, 60%, 75% и 80% Hßü4 и 100% от стехиометрического количества. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что с повышением концентрации кислоты от 50 до 75% содержание P2ü5 в растворе увеличивается более, чем на 2,5%, а при дальнейшем повышении концентрации до 80% - всего на 0,1%.

На основании полученных результатов были рассчитаны основные показатели процесса - коэффициенты разложения фосфорита, извлечения (перехода P2ü5 в раствор), эффективность отмывки фосфогипса и технологический выход. Максимальный выход продукта и извлечения достигается с применением 75-80% раствора Hßü.

Для изучения влияния стехиометрического количества серной кислоты на извлечение фосфора из руды процесс разложения проводили при следующих условиях: концентрация кислоты 75%; температура 80оС; стехиометриче-ское количество кислоты 100, 110 и 120%. По результатам эксперимента были рассчитаны основные показатели процесса и определено оптимальное стехиометрическое количество Hßü4 - 110%.

Таким образом, определена оптимальная концентрация серной кислоты (75%) и стехиометрическое количество (110%) для разложения фосфоритов кинешемского месторождения и сделан вывод о целесообразности их дальнейшего использования.

Ключевые слова: природные фосфориты, сернокислотное разложение, фосфогипс, простой суперфосфат, химический состав фосфоритов.

Фосфатные руды (фосфориты и апатиты) - основное сырьё для производства фосфорсодержащих удобрений. Мировые суммарные запасы фосфора в пересчете на Р2О5 составляют 12,4 млрд. т. Более 90% из них приходится на фосфориты. В связи со значительным уменьшением запасов апатитов Кольского полуострова актуальным вопросом химической технологии является использование низкосортных фосфоритовых концентратов, разработка резервных месторождений фосфатного сырья, в частности кинешемского и андреевского месторождений Ивановской и Костромской областей [1-4].

Для получения удобрений на основе фосфоритов широко используется сернокислотный метод разложения, в основе которого лежит следующая реакция: Са5(Р04^ + 5Н2804 + 10Н2О = =5CaS04.2Н20 + 3Н3Р04 + ОТ При этом разлагаются и другие минералы, входящие в состав сырья. Вредными примесями, обуславливающими потери Р2О5, являются полуторные окислы.

Целью настоящей работы является изучение влияния концентрации и стехиометрического количества серной кислоты на процесс разложения фосфоритов.

Результаты химического анализа фосфоритов кинешемского месторождения после первичного обогащения приведены в таблице 1.

Анализ сырья показал достаточно высокое содержание фосфора, поэтому фосфориты кине-

шемского месторождения можно использовать для получения фосфоритной муки, удобрений и фосфорной кислоты.

Разложение фосфоритов серной кислотой проводили в реакционном сосуде, снабжённом мешалкой и отводом для отбора проб пульпы в течение 2,5 часов. Для поддержания постоянной температуры процесса сосуд подключили к термостату, отрегулированному на заданную температуру. Навеску фосфоритов заливали раствором серной кислоты заданной концентрации и раствором разбавления (16% фосфорная кислота). Для сырья, содержащего большое количество полуторных окислов, какими являются фосфориты кинешемского месторождения, применяют повышенную норму серной кислоты (105-110% от стехиометрического количества).

Таблица 1 химический состав фосфоритов кинешемского месторождения

Компонент Содержание, % масс.

P2O5 18,96

CaO 25,48

MgO 4,91

Fe2O3 7,21

Л12Оз 2,97

CO2 8,42

H2O 2,00

н.о. 17,30

Остальные компоненты 12,75

28

Вестник КГУ им. H.A. Некрасова № 6, 2014

© Артеменко В.Г., 2014

Влияние концентрации кислоты на процесс сернокислотного разложения фосфоритов..

Таблица 2

химический состав жидкой фазы

Концентр ация И2804, % Содержание компонентов в растворе, масс. %

P205 CaO HзPO4 И2804

50 20,67 1,21 28,52 5,72

60 22,15 1,77 30,57 3,90

75 23,10 2,06 31,85 3,40

80 23,20 2,25 32,04 3,11

Рис. 1. График зависимости содержания Р205 в вытяжке от концентрации серной кислоты

2,5 - 0

О П! 1

О 1 Щ 3 1,5 -

а. ф

и 4 0 5 0 6 Концен 0 7 прация Н 0 8 ,Б04, % 0 9

Рис. 2. График зависимости содержания СаО в вытяжке от концентрации серной кислоты

Жидкую фазу анализировали на содержание Р2О5, СаО, MgO, Н3Р04, Н2804, Fe20з, А1203; твердую - на Р2О5, СаО, MgO, SO3, полуторные оксиды.

Полученные данные использовали для расчёта основных показателей процесса - коэффициента разложения фосфата, извлечения Р2О5 в раствор, эффективности отмывки фосфогипса и выхода Р2О5.

Для выбора оптимальной концентрации серной кислоты при разложении использовали 50, 60, 75 и 80% И2804 и 100% от стехиометрического количества. Процесс разложения проводили при температуре 80°С.

Результаты анализа жидкой фазы сведены в таблице 2, по ним построены графики зависимости содержания различных компонентов в кислотной вытяжке от концентрации серной кислоты (рис. 1, 2).

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что с повышением концентрации кислоты от 50 до 75% содержание Р205 в растворе увеличивается более, чем на 2,5%, а при дальнейшем повышении концентрации до 80% увеличивается незначительно - всего на 0,1%.

На основании результатов эксперимента были рассчитаны основные показатели процесса - коэффициенты разложения фосфорита, извлечения (перехода Р205 в раствор), эффективности отмывки фосфогипса и технологического выхода, которые представлены в таблице 3.

Как видно из полученных экспериментальных данных, наибольший выход продукта и максимальное извлечение фосфора достигается с применением 75-80% раствора серной кислоты.

Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова М- № 6, 2014

29

Таблица 3

Основные показатели процесса

Концентрация H2SO4, % масс. Коэффициент разложения Кразл, % Коэффициент извлечения Р2О5, Кизвл, % Коэффициент эффективности отмывки фосфогипса Кэф.отм, % Коэффициент технологического выхода Квых, %

50 86,42 83,06 99,18 82,38

60 89,90 92,01 99,42 91,48

75 91,04 93,91 99,59 93,52

80 91,17 93,67 99,64 93,33

Таблица 4

химический состав жидкой фазы

Количество кислоты от стехиометрии, % Содержание компонентов в растворе, %

P2O5 CaO H3PO4 H2SO4

100 23,1 2,06 31,85 3,4

110 23,76 2,77 32,78 3,28

120 23,94 2,84 33,04 3,02

Таблица 5

Основные показатели процесса

Количество кислоты от стехиометрии, % Коэффициент разложения Кразл, % Коэффициент извлечения Р2О5 Кизвл> % Коэффициент эффективности отмывки фосфогипса Кэф.отм, % Коэффициент технологического выхода Квых, %

100 91,04 93,91 99,59 93,52

110 93,15 96,22 99,64 95,87

120 93,47 96,17 99,69 95,87

94

з- 90,5

g 95 100 105 110 115 120 125

sc Стехи ометри ческое коли чество серной

кислоты, %

Рис. 3. График зависимости коэффициента разложения фосфорита от стехиометрического количества серной кислоты

Для изучения влияния стехиометрического количества серной кислоты на извлечение фосфора из руды процесс разложения проводили при следующих условиях: концентрация кислоты - 75%; 100, 110 и 120% от стехиометрии; температура 80°С.

Результаты анализа жидкой фазы приведены в таблице 4.

Результаты эксперимента свидетельствуют о том, что с повышением стехиометрического количества серной кислоты повышается содержание фосфора в жидкой фазе.

По результатам химического анализа рассчитаны основные показатели процесса и представлены в таблице 5 и на рис. 3.

Как видно из данных таблицы 5, оптимальное количество серной кислоты составляет 110% от стехиометрии. Дальнейшее повышение нормы кислоты практически не влияет на разложение фосфорита.

Таким образом, был изучен химический состав фосфоритов кинешемского месторождения и определены наиболее оптимальные условия сернокислотного разложения: концентрация серной кислоты - 75%

30

Вестник КГУ им. H.A. Некрасова № 6, 2014

Эпизоотологические особенности паразитарных заболеваний сельскохозяйственных животных..,

и стехиометрическое количество - 110%. Достаточно высокое содержание фосфора делает целесообразным использование этих фосфоритов для получения фосфорной кислоты или удобрений на их основе.

Библиографический список

1. Коршунов В.В. Эффективность использования низкосортного фосфатного сырья в производстве фосфорных удобрений // Химическая промышленность. - 2001. - № 5. - С. 10-17.

2. Левин Б.В., Давыденко В.В. и др. Актуальность и практические шаги по вовлечению низ-

косортного фосфатного сырья в переработку на сложные удобрения // Химическая промышленность сегодня. - 2006. - № 11. - С. 11-18.

3. Мирзакулов Х.Ч. Физико-химические исследования нерастворимой части продуктов разложения фосфоритов Центральных Кызылкумов при неполной норме азотной кислоты // Узбекский химический журнал. - 2006. - № 1. - С. 6-11.

4. Артеменко В.Г. О возможности использования кинешемских фосфоритов для производства фосфорных удобрений // Химическая технология. - 2012. - № 9. - С. 525-527.

УДК 576.89; 636.09

Кузьмичев василий Битальевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

доктор ветеринарных наук Костромской государственный университет им. Н.А. Некрасова

kvtlab @list.ru

Кузьмин Андрей Федорович

кандидат медицинских наук Костромской государственный университет им. Н.А. Некрасова

kuzminmedico@yandex.ru

Михина Наталья Владимировна

кандидат ветеринарных наук Костромская областная ветеринарная лаборатория

kvtlab @list.ru

ЭПИЗООТОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПАРАЗИТАРНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ В КОСТРОМСКОЙ ОБЛАСТИ

В статье рассматриваются вопросы изучения эпизоотояогической ситуации паразитарных болезней Костромской области в разрезе районов за период 2011-2013 гг. Проводится оценка распространенности гельминтозов и протозоозов крупного рогатого скота и свиней за установленный период.

В последние годы в Российской Федерации достигнуты значительные успехи в терапии и профилактике инвазионных болезней. Однако ущерб, наносимый животным гельминтозами и протозоозами, продолжает оставаться значительным, так как нередко они вызывают в организме животных ассоциативные инвазионные болезни. В ходе исследований установлено, что на территории города Костромы и Костромской области регистрируются следующие гельминтозы и протозоозы крупного рогатого скота и свиней.

У крупного рогатого скота встречаются нематодозы - диктиокаулез, стронгилятозы, нематодироз, неоаскаридоз; трематодозы - фасциолез, парамфистоматоз, дикроцелиоз; цестодозы - мониезиоз, из протозоозов - сар-коцистоз. У свиней регистрируются только нематодозы - трихоцефалез, аскаридоз и протозооз - саркоцистоз.

Таким образом, авторами установлено, что на территории районов Костромской области среди животных регистрируются гельминтозы и протозойные болезни. В целом за период исследования (2011-2013 гг.) установлено незначительное снижение количества зараженных животных с 20 до 17,7%. Самыми распространенными являются такие гельминтозы, как фасциолез (5,8-9,8%), мониезиоз (3,6-6,1%) и диктиокаулез(4,8-7,6%), из протозоозов - саркоцистоз крупного рогатого скота (52,7%), преимущественно в Костромском и Солигаличском районах (55,3 и 40,9% соответственно). У свиней Костромской области паразитарные болезни встречаются крайне редко.

Ключевые слова: фасциолез, мониезиоз, диктиокаулез, гельминтозы КРС, протозоозы, саркоцистоз.

В последние годы в Российской Федерации достигнуты значительные успехи в терапии и профилактике инвазионных болезней. Однако ущерб, наносимый животным паразитозами, продолжает оставаться значительным [3, с. 176; 1, с. 30-31; 5, с. 176].

Высокая концентрация животных на ограниченных площадях, использование пастбищ на низменных, болотистых участках создают оптимальные условия для интенсивного заражения крупного рогатого скота и свиней различными паразитами - фасциолами, мониезиями, стронгиля-тами пищеварительного тракта и др. Нередко они

вызывают в организме животных ассоциативные инвазионные болезни [2, с. 27-49; 4, с. 41].

Целью нашей работы явилось изучение распространения и особенностей эпизоотологии паразитарных болезней крупного рогатого скота и свиней в районах Костромской области в период 2011-2013 годов.

На территории г. Костромы и Костромской области регистрируются следующие гельминтозы и протозоозы крупного рогатого скота и свиней.

У крупного рогатого скота встречаются нематодозы - диктиокаулез, стронгилятозы, нематодироз, неоаскаридоз; трематодозы - фасциолез, парамфи-

© Кузьмичев В.В., Кузьмин А.Ф., Михина Н.В., 2014

Вестник КГУ им. H.A. Некрасова «й- № 6, 2014

31

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.