ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА АЗОТНОКИСЛОТНОГО ОБОГАЩЕНИЯ ВЫСОКОКАРБОНИЗИРОВАННЫХ ФОСФОРИТОВ ЦЕНТРАЛЬНЫХ КЫЗЫЛКУМОВ

СУЛТОНОВ Б.Э., НАМАЗОВ Ш.С., ЗАКИРОВ Б.С.

Институт общей и неорганической химии, Ташкент, Узбекистан

При производстве высококонцентрированных фосфорсодержащих удобрений основную роль играет качество фосфатного сырья. В мире апатитовый концентрат считается самым богатым фосфатным сырьем. Он содержит 39,50% Р₂О₅, а кальциевый модуль (СаО: Р₂О₅) в нем равен 1,32. Из него можно получить любые виды как одинарных, так и комплексных удобрений с заданными составами и свойствами. Для заводов Узбекистана, производящих фосфорсодержащие удобрения, основным фосфатным сырьем являются фосфориты Центральных Кызылкумов. Усредненная проба фосфорита Джерой-Сардаринского месторождения содержит (вес. %): 16,2 Р₂О₅; 46,2 СаО; 17,7 СО₂; 0,6 МgО; 2,9 (Fe₂O₃+Al₂O₃), 1,5 (К₂О+Na₂О); 2,65 SO₃; 1,94 F; 0,1 Cl; 7,8 нерастворимого остатка. Кальциевый модуль, т.е. соотношение СаО : Р₂О₅, в ней равен 2,85. Такое сырье не пригодно для сернокислотной переработки с целью получения высококонцентрированных фосфорных удобрений [1]. Высокий кальциевый модуль вызывает большой перерасход серной кислоты. Высокое содержание карбонатов (СО₂) приводит к обильному пенообразованию в процессе кислотного разложения, а присутствие (0,04%) хлора сверх допустимой нормы резко ускоряет коррозию металлического оборудования. Это бедное сырьё необходимо обогащать. Прежде всего, нужно удалить излишние количества карбонатов. Наиболее распространенный метод обогащения – это флотация [2]. Но Кызылкумские фосфориты наряду с высокой степенью карбонизации характеризуются тонким прорастанием фосфатного минерала с кальцитом, поэтому попытки обогатить их с помощью флотации не привели к положительным результатам [3].

Для того чтобы сырье отвечало всем требованиям производства аммофоса, на Кызылкумском фосфоритовом комбинате (КФК) путем обжига при высокой температуре (850-900°С) из более богатой части фосфорита производится мытый обожженный концентрат с содержанием 27-28% Р₂О₅, для производства концентрированных удобрений. Основными недостатками данного способа обогащения являются:

1. Использование более богатой части фосфорита;

2. Большая потеря Р₂О₅ при промывке руды от хлора;
3. Образование в больших объемах забалансовых руд, так называемой минерализованной массы;
4. Высокий кальциевый модуль продукта (2,0-2,1);
5. Энергоемкость процесса обогащения;
6. Большой расход дефицитной серной кислоты, при получении ЭФК и образование большого количество фосфогипса.

Исходя вышеизложенного, следует изыскать другие методы обогащения фосфоритов. Поэтому мы попытались осуществить обогащение фосфоритов Центральных Кызылкумов химическим путем. Предлагаемый нами способ химического обогащения основан на стадийном взаимодействии фосфатного сырья с концентрированной азотной кислотой, затем раствором нитрата кальция с последующей промывкой водой, отделением осадка и сушкой фосфоконцентрата. Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что он безотходный, т.е. не происходит потерь Р₂О₅, концентрированный раствор нитрата кальция перерабатывается в жидкие и твердые удобрения известными способами; вторая жидкая фаза, образовавшаяся при промывке водой, полностью возвращается в технологический цикл. Также за счет взаимодействия сырья и кислоты в реакторе шнекового типа при постепенном дозировании компонентов в несколько раз понижается пенообразование.

Известно, что в Кызылкумской фосфоритовой руде содержание компонентов колеблется в широких пределах. Поэтому в качестве объектов исследования были взяты различные виды фосфоритов Центральных Кызылкумов. Состав основных компонентов этих фосфоритов приведен в таблице. В лабораторных опытах по обогащению были использованы эти фосфориты. Таблица

Номер пробы	Виды фосфоритов	Содержание основных компонентов, масс. %			СаО : Р2О5
		Р2О5	СаО	СО2
1	Минерализованная масса	15,06	44,27	14,11	2,94
2	Фосфоритовая мука	16,33	47,13	17,23	2,89
3	Фосфоритовая мука	17,52	47,53	15,23	2,71

Для взаимодействия этих фосфоритов с азотной кислотой, концентрацию последнюю брали 58,78%. Норму азотной кислоты от стехиометрии на СаО варьировали от 35% до 60%. Результаты лабораторных исследований показывают, что при обогащении минерализованной массы содержание Р₂О₅ в полученных фосфоконцентратах достигает до 24,54%. Содержание СаО уменьшается до 38,28%, а количество СО₂ уменьшается до 2,23%, а кальциевый модуль равен 1,56. В случае использования двух видов фосфоритовой муки содержание Р₂О₅, СаО, СО₂ и значение кальциевого модуля в полученных фосфоконцентратах следовательно составляют: для фосфоритовой муки 25,02; 26,25; 39,38; 39,81; 2,38; 2,32; 1,59 и 1,52 соответственно. Такие фосфоконцентраты вполне пригодны для производства концентрированных удобрений.

Основными достоинствами разработанного способа химического обогащения являются следующие:
1. Использование усредненного фосфатного сырья с содержанием 15-18% Р₂О₅.
2. Низкое значение кальциевого модуля (1,52-1,72) и исключение образования отхода обогащения и потерь Р₂О₅.

3. Экономия серной кислоты на 25-30% при производстве ЭФК.
4. Низкая себестоимость фосфоконцентрата.

Список литературы:

1. Технология фосфорных и комплексных удобрений / Под ред. С.Д.Эвенчика и А.А. Бродского. - М.: Химия, 1987. - 464с.

2. Ратобыльская Л.Д., Бойко Н.Н., Кожевников А.О. Обогащение фосфатных руд. М: Недра, 1979г, 261 с.

3. Кузовлев А.К., Мальцева И.И., Пугач А.Н. Технология обогащения зернисто-детритовых фосфатных руд Джеройского и Сардаринского месторождений // Сб. науч. тр. Среднеазиатск. НИИ геологии и минерального сырья. - Ташкент, 1981. вып.3, С. 73-82.