*119733*

Ю.И. Вецнер, И.С. Белогур, А.С. Савенков, Ю.И.Артемов

Национальный технический университет

«Харьковский политехнический институт»

ВЫДЕЛЕНИЕ НИТРАТА КАЛЬЦИЯ с помощью КАРБАМИДА ИЗ АЗОТНОКИСЛОТНОГО РАСТВОРА

 

Производство фосфорных удобрений и других фосфорсодержащих продуктов до недавнего времени базировалось почти исключительно на высокосортном фосфорном сырье – алжирских фосфоритах и хибинских апатитах. Однако, некоторая ограниченность запасов фосфорного сырья, с одной стороны, и растущая потребность производства фосфорных удобрений, с другой стороны, вызвали необходимость использования других видов фосфорсодержащего сырья. В настоящее время большое внимание уделяется изысканию технологических основ комплексной переработки низкосортного фосфорсодержащего сырья, такого как фосфат - глауконитовые концентраты, карбонат - силикатные руды и т.д., из которых могут быть получены: различные виды удобрений.

В кислотных способах переработки низкокачественных фосфоросодержащих руд обычно используют серную и азотную кислоты, которые позволяют относительно просто осуществить, селективное разделение твердой составляющей и раствора уже на стадии кислотной обработки руды, что является своего рода химическим обогащением бедной фосфорной руды.

Поэтому, разработка эффективных способов переработки низкосортных фосфорных руд, а также вскрытие сырья, с извлечением составляющих его минералов, в приемлемой для дальнейшей обработки форме является актуальной проблемой.

Нам представляется, что такое удобрение можно получить из обогащенного фосфат-глауконитовый концентрат Ново-Амвросиевского рудника Донецкой области, химический состав концентрата представлен в таблице 1.

Таблица 1

Химический состав концентрата (% масс.)

СаО

Р2О5

SiО2

А12О3

F2O3

MgO

K2O

Na2O

CO2

F

30,55-30,94

13,0-13,3

28,1-28,5

2,79-2,87

3,50-3,55

1,2-1,25

3,20-3,26

0,35-0,40

3,59-10,73

1,10-1,13

 

Минеральный состав, (% мас.): карбонатгидроксилапатит [Са6(РО4)2(СО3)2(ОН)2] – 3-5;  фторапатит [Са5(РО4)3F] – 27-29; карбонат [СаСО3] – 21-23; магнезит [MgCO3] – 0,5-0,9;
глауконит [K2O∙Al2O3∙MgO∙CaO∙Fe2O3∙4SiO2∙6H2О] – 13,0-15,0; полевые шпаты [K2O∙Na2O∙ Al2O3∙6SiO2] – 0,8-1,0; нефелин [NaAlSiО4∙ KAlSiО4] – 1,9-2,1; лимонит [Fe2(OH)6∙Fe2O3] – 0,4-0,6; кварц [SiО2 ] – 26-28.

Для разложения низкосортных фосфоритов наиболее перспективна азотная кислота повышенной концентрацией, которая необходима для извлечения глауконитовой составляющей.

В результате азотнокислотной обработки фосфорита Ново-Амвросиевского месторождения была получена азотнокислотная вытяжка (АКВ) имеющая следующий состав (% масс.):  [HNO3] - 4,5-5,0; [H3PO4] -
8,0-9,0; [Ca(NO3)2] - 37,5-40,0; [Mg(NО3)2] - 2,0-3,0; [(Fe,Al)(NO3)3]  - 3,3-4,0; [(K,Na)NO3] - 0,05-1,0, а также шлам [SiО2] в пересчете на оксид 10-15% и в газовую фазу выделяется СО2, НF, NOx – 3-5%.

Установлено, что для Ново-Амвросиевского сырья в интервале температур 40–60ºC достигается наибольшая степень извлечения – до 98% Р2О5. Концентрация кислоты для разложения сырья составляет 47-58% HNO3. Результаты экспериментов показали, что избыток кислоты по сравнению с ее стехиометрическим количество (10-20%) обеспечивает достижения полного разложения Р2О5, содержащегося в руде. Полное извлечение питательного элемента практически достигается в течении 30 минут.

Согласно разработанной нами технологии при азотнокислотной переработке из 1т фосфат - глауконитового концентрата Донбасского месторождения получаем 1,7 т NP-удобрение.

Но для получения удобрения в состав которого входят фосфаты кальция с различными формами усвояемого Р2О5 необходимо понизить модуль. Наличие нитрата кальция в большом количестве негативно сказывается на готовом продукте. Для этого необходимо вывести из азотнокислотного раствора (М=2,2-2,4) от 40 до 70% СаО. В пересчете на Ca(NO3)2 это составляет 16,3-28,5% из 38-40% в исходном растворе. Существует ряд различных методов, которые выводят избыточный нитрат кальция выводят из АКВ [1].

Нами были проведены эксперименты по выделению нитрата кальция из исходного раствора АКВ карбамидом и параллельно получить азотное удобрение под торговым названием «кальуреа». Соотношение компонентов в этом соединении отвечает формуле обладает лучшими физико-химическими свойствами, Сa(NO3)2·4CO(NH2)2.

В данном процессе имеют место следующие реакции:

 

            (1)

                                                       (2)

 

Установлено что в этом удобрении в избытке находится нитрат кальция, то смесь обладает большой гигроскопичностью, чем один нитрат кальция. Продукт получаем путем растворения строго определенных количеств мочевины в концентрированных горячих азотнокислотных растворах при
80–120°С. При их охлаждении кристаллизуются соединения Сa(NO3)2·4CO(NH2)2, а также с получением фосфатов и нитратов аммония [2].

 

Литература:

1. Гольдинов А.Л. Комплексная азотнокислотная переработка фосфатного сырья. – Л.: Химия, 1982.С.218

2. Кучерявый В.И. Синтез и применение карбамида. – Л.:Химия, 1970. С.448.