Химия и химические
технологии/6. Неорганическая химия
УДК 661.632.634
д.т.н. Молдабеков Ш., к.т.н. Асильбекова А.Д., к.х.н. Баймаханова Г.М., Ибраева А.М.
Южно-Казахстанский государственный педагогический
институт, г.Шымкент, Республика Казахстан
Распределение примесей в процессе циклической
переработки низкокачественных
фосфоритов
Іnterрhаse
distribution of MgО,
Fe2O3, Al2O3 and F during the
processing of Kаrаtau рhоsрhоritе of low quality, Kоksу
deposit, by cyclic method was investigated. It was determined that MgО, Fe2O3 and Al2O3
accumulate in solution partly remaining in insoluble rеmаinds and рhоsрhogурsum.
During decomposition the part of F (45 – 55%) turns into a gas phase, the rest
being distributed between the liquid and solid phases.
Одной из актуальных проблем развития
промышленности минеральных удобрений является обеспечение ее сырьевой базой,
связанной с вовлечением в переработку новых видов фосфатного сырья. Характерной
особенностью природных фосфатов многих месторождений является низкое содержание
в них Р2О5 и сравнительно высокая концентрация примесей,
которые значительно усложняют переработку фосфоритов. Существующие методы
получения двойного суперфосфата основаны на фосфорно–кислотном разложении
обогащенного фосфатного сырья (апатита или флотоконцентрата Каратау) и
характеризуются невысокой степенью разложения фосфата (80–85%) [1]. Oдной из альтернатив этому методу может быть жидкофазный
фосфорнокислотный способ с отделением нерастворимого остатка (н.о.) и
регенерацией фосфорной кислоты [2]. Исходя из возможностей этого метода, можно
полагать, что он может быть применен не только к кондиционным, но и к
низкокачественным забалансовым сырьевым материалам. Эти обстоятельства побудили
нас исследовать возможность применения рециркуляционного фосфорно-кислотного
метода для переработки на монокальцийфосфат (МКФ) следующих видов забалансовых
фосфоритов бассейна Каратау:
Образец
1 – карбонатная руда месторождения Жанатас состава, масс.%: Р2О5
– 21,03; СаО – 36,03; MgO –
2,4;
Fe2O3 – 2,99;
Al2O3 – 1,02; F – 1,93; СО2 – 8,78;
н.о. – 19,86.
Образец
2 – кремнисто – сланцевая руда месторождения Коксу состава, масс.%: Р2О5
– 15,37; СаО – 23,52; MgO –
0,99;
Fe2O3 – 2,79;
Al2O3 – 1,91; F – 2,08; СО2 – 1,08;
н.о. – 49,15.
Образец 3 – фосфатно
– кремнистая руда месторождения Коксу состава, масс.%: Р2О5
– 22,58; СаО – 35,82; MgO –
0,79;
Fe2O3 – 2,79;
Al2O3 – 2,03; F – 2,79; СО2 – 3,95; н.о. –
26,2.
Такой
выбор позволяет оценить возможность использования фосфатного сырья, которое
практически непригодно по имеющимся технологическим представлениям для
кислотной переработки. Нашей задачей являлось определение распределения
различных примесей руд при применении для их переработки разработанного
способа.
Эксперименты
проводились следующим образом: фосфориты разлагали фосфорной кислотой
концентрации 36-40% Р2О5, взятой в количестве 50% от
стехиометрической нормы при температуры 90 – 950С в течение 45–60мин. Полученную пульпу
фильтровали с отделением нерастворимого остатка, охлаждали и отделяли твердый
мнокальцийфосфат, который выводили в качестве готового продукта. Жидкую фазу
обрабатывали серной кислотой с последующим отделением гипса и возвращением полученной
фосфорной кислоты на стадию разложения.
Было
проведено 5 циклов процесса с возвратом на разложение оборотной фосфорной
кислоты, потери восстанавливали частичным ввдением ТФК.
После
каждого цикла проводились анализы продуктов и полупродуктов на содержание MgО, Fe2O3, Al2O3, F по известным методикам
[3], степень удаления F в
газовую фазу определяли по его остаточному содержанию в твердых и жидкой фазах.
Результаты экспериментов, представленные в таблице, показывают, что наибольшее
количество примесей MgO, Fe2O3, Al2O3 из фосфатного сырья
месторождения Коксу переходит в раствор, тогда при переработке карбонатного
фосфорита месторождения Жанатас распределение указанных примесей происходит
достаточно равномерно между твердыми, газообразными и жидкими фазами.
Из
анализа результатов опытов в 5 циклах следует, что накопление примесей MgO, Fe2O3, Al2O3, происходит достаточно
быстро, однако содержание их неначительно и практически не влияет на степень
разложения фосфатного сырья. При этом фосфориты месторождения Коксу разлагаются
почти нацело (α=0,98 – 0,996), тогда как максимальная степень разложения
карбонатного фосфорита месторождения Жанатас составляет 0,96. Более низкая
степень разложения Жанатасского фосфорита объясняется содержанием в нем
большего количество MgО
[4]. Значительная часть примесей Fe2O3 и
Al2O3 соосаждается вместе с нерастворимым остатком и
фосфогипсом, по всей вероятности, в виде нерастворимых фосфатов, несколько
меньше с МКФ, не ухудшая его качества (поскольку характеризуются малой
растворимостью). Магний переходит в раствор в виде моносоли, высаливая
соответствующие соединения кальция. 45 – 55% F удаляется с газовой фазой, оставшаяся часть распределяется между жидкой и
твердыми фазами.
Таким
образом, большая часть примесей MgО, Fe2O3, Al2O3 в процессе циклической
преработки низкокачественных фосфоритов Каратау накапливается в оборотной
фосфорной кислоты и частично присуствует в твердых фазах. Следовательно,
следует ожидать их накопления в кислоте, а также можно обнаружить предел
содержания, выше которого эти примеси будут оказывать отрицательное влияние на
степень разложения фосфата и другие технологические показатели процесса.
Литература
1. Позин М.Е. Технология минеральных
удобрений - Л.; Химия, 1989.
2. Молдабеков Ш.М., Анарбаев А.А.,
Жантасов К.Т., Тулебаев А.К., Молдабеков Б.Ш., Ахметова С.О., Ажиметова А.Б.
"Способ получения минерального удобрения" Решение о выдаче патента РК
на изобретение по заявке №950926.1-3308 от 14.06.2000г.
3. Мойжес И.Б. Руководство по анализу в
производстве фосфора, фосфорной кислоты и удобрений – Л.; Химия, 1973г.
4. Кармышев В.Ф.
Химическая переработка фосфоритов – М.; Химия, 1983г.
|
Вид фосфата |
№ цикла |
Состав н.о., % |
Состав МКФ, % |
Состав фосфогипса, % |
Состав
оборотной фосфорной кислоты,% |
Коэф. разлож. |
||||||||||||
|
Al2O3 |
Fe2O3 |
MgО |
F |
Al2O3 |
Fe2O3 |
MgО |
F |
Al2O3 |
Fe2O3 |
MgО |
F |
Al2O3 |
Fe2O3 |
MgО |
F |
|||
|
Карбонат -ная руда месторож- дения Жанатас (образец 1) |
1 |
0,16 |
0,39 |
0,11 |
0,17 |
не
определяли |
0,05 |
- |
- |
0,07 |
0,05 |
0,06 |
0,12 |
0,05 |
0,21 |
0,960 |
||
|
2 |
0,22 |
0,38 |
0,25 |
0,20 |
не
определяли |
0,045 |
- |
- |
0,02 |
0,09 |
0,11 |
0,26 |
0,085 |
0,25 |
0,955 |
|||
|
3 |
0,23 |
0,42 |
0,31 |
0,27 |
не
определяли |
0,09 |
0,03 |
- |
0,05 |
0,14 |
0,17 |
0,39 |
0,13 |
0,20 |
0,950 |
|||
|
4 |
0,27 |
0,51 |
0,3 |
0,23 |
не
определяли |
0,07 |
- |
- |
- |
0,07 |
0,23 |
0,64 |
0,14 |
0,32 |
0,948 |
|||
|
5 |
0,32 |
0,49 |
0,32 |
0,25 |
0,07 |
0,17 |
0,33 |
0,09 |
0,08 |
- |
0,04 |
0,12 |
0,3 |
0,7 |
0,13 |
0,39 |
0,953 |
|
|
Кремнисто –сланцевая руда месторождения Коксу (образец 2) |
1 |
0,61 |
0,05 |
- |
0,08 |
не
определяли |
0,21 |
0,3 |
0,05 |
0,02 |
0,1 |
0,53 |
0,83 |
0,55 |
0,33 |
0,995 |
||
|
2 |
0,7 |
0,07 |
0,26 |
0,13 |
не
определяли |
0,085 |
0,36 |
0,06 |
- |
0,13 |
0,56 |
1,03 |
0,74 |
0,37 |
0,996 |
|||
|
3 |
0,34 |
0,08 |
0,59 |
0,11 |
не
определяли |
0,26 |
0,34 |
0,04 |
- |
0,11 |
0,84 |
1,5 |
0,84 |
0,59 |
0,996 |
|||
|
4 |
0,84 |
0,2 |
0,39 |
0,34 |
не
определяли |
0,17 |
0,44 |
0,07 |
0,02 |
0,08 |
1,07 |
1,98 |
0,98 |
0,78 |
0,994 |
|||
|
5 |
1,67 |
0,39 |
0,52 |
0,5 |
0,11 |
0,23 |
0,21 |
0,19 |
0,49 |
0,02 |
0,02 |
0,18 |
1,22 |
2,41 |
1,09 |
0,94 |
0,997 |
|
|
Фосфатно -кремнистая руда месторождения Коксу (образец 3) |
1 |
0,015 |
0,54 |
- |
0,43 |
0,05 |
0,15 |
0,23 |
0,076 |
0,17 |
0,07 |
- |
0,12 |
0,36 |
0,45 |
0,15 |
0,24 |
0,987 |
|
2 |
0,02 |
0,60 |
- |
0,53 |
не
определяли |
0,07 |
0,14 |
0,07 |
- |
0,11 |
0,75 |
0,94 |
0,31 |
0,51 |
0,982 |
|||
|
3 |
0,02 |
0,57 |
0,023 |
0,50 |
не
определяли |
0,12 |
0,17 |
0,06 |
- |
0,08 |
0,92 |
1,12 |
0,38 |
0,63 |
0,979 |
|||
|
4 |
0,04 |
0,72 |
0,23 |
0,61 |
не
определяли |
0,11 |
0,18 |
0,074 |
- |
0,21 |
1,09 |
1,26 |
0,45 |
0,74 |
0,984 |
|||
|
5 |
0,07 |
0,80 |
0,25 |
0,67 |
0,08 |
0,15 |
0,31 |
0,23 |
0,22 |
0,07 |
0,03 |
0,33 |
1,30 |
1,47 |
0,54 |
0,89 |
0,987 |
|