Василінич Тамара Миколаївна. Екстракційна переробка фосфатної сировини гідросульфатами лужних металів

Краткое описание

Василінич Тамара Миколаївна. Екстракційна переробка фосфатної сировини гідросульфатами лужних металів : Дис... канд. наук: 05.17.01 - 2009.

Василінич Т.М. Екстракційна переробка фосфатної сировини гідросульфатами лужних металів. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.01 технологія неорганічних речовин. Національний технічний університет України Київський політехнічний інститут”, Київ, 2009.
Захищаються результати теоретичних та експериментальних досліджень, виконаних для розроблення технології переробки забалансових фосфатних руд гідросульфатами лужних металів. Досліджено вплив різних параметрів, зокрема температури, тривалості, витрати сировинних компонентів на розклад трикальційфосфату в процесі одержання РК мінеральних добрив. Вдосконалено механізм сульфатно-кислотного розкладу трикальційфосфату сульфатною кислотою, згідно з яким одержання дигідрофосфату кальцію відбувається через ланцюг послідовних реакцій. Показана можливість заміни сульфатної кислоти на природні сульфати лужних металів в процесах переробки традиційної і забалансової фосфатної сировини. Вміст поживних компонентів в мінеральних добривах при розкладі забалансової фосфатної сировини гідросульфатами знаходиться на рівні розкладу апатитового концентрату сульфатною кислотою. На основі ебуліоскопічних досліджень обґрунтовано концентрації реагентів, що дало можливість вдосконалити технологію сульфатно-кислотно-солевого розкладу фосфатної сировини з комплексним використанням сировинних компонентів та створювати безвідходні технологічні цикли.

1. Сукупність наведеного в роботі аналізу щодо сировинної фосфорної бази і методів переробки фосфатної сировини свідчить, що наявні фосфатні руди родовищ України та їх концентрати відносяться до забалансових і при кислотному розкладі витрата сульфатної кислоти зростає до 140-160%, що призводить до зменшення концентрації поживних речовин у добриві і збільшенні їх собівартості.
2. Проведені дослідження по використанню Незвиського і концентрату Ратнівського фосфоритів для одержання змішаних мінеральних добрив із застосуванням каліймагнезії та калійних руд Калуша і Стебника показали можливість отримання добрив збалансованих за кальцієм і хлором, а також за P2О5і К2О. Такі добрива є хлорвмісними, не можуть використовуватися під хлорофобні культури і є джерелом закислення ґрунтів.
3. На основі термодинамічного аналізу розкладу трикальційфосфату сульфатною кислотою, гідросульфатами калію і натрію, сумішами Н2SО4з сульфатами лужних металів установлено, що сульфатнокислотний розклад Са3(PО4)2є екзотермічним процесом, можливим в інтервалі температур 298-473К.
4. На основі проведених досліджень стадійності розкладу Са3(PО4)2сульфатною кислотою вдосконалено механізм одержання простого суперфосфату, згідно з яким утворення кальцій дигідрофосфату відбувається через ряд послідовних реакцій. Встановлений механізм обґрунтовує можливість проведення розкладу трикальційфосфату сульфатами або гідросульфатами лужних металів.
5. Досліджено вплив кінетичних параметрів температури, тривалості процесу, концентрацій реагентів та їх витрат на ступінь розкладу Хібінського апатиту гідросульфатами лужних металів та їх сумішами із сульфатною кислотою. Встановлено, що при температурі 393-408К за 40-60 хв. з витратою реагентів 110% від стехіометрії і мольному співвідношенні КНSO4: Н2SO4= 1:1 досягається 78% ступінь розкладу апатиту. При цьому підвищення температури не сприяє прискоренню процесу через випаровування води і зв’язування її в кристалогідрати, що, в свою чергу, призводить до зменшення швидкості катіонного обміну в об’ємі реакційної пульпи.
6. Проведені дослідження гідросульфатного розкладу Незвиського і концентрату Ратнівського фосфоритів. Технологічні параметри отримання фосфоркалійних добрив аналогічні як і при розкладі апатиту температурний режим розкладу 398-408К, тривалість процесу 40-60 хв., витрата сульфатного реагенту 110% від стехіометрії. За час дозрівання 15-20 діб ступінь розкладу фосфоритів досягає 80%.
7. На основі кінетичного аналізу експериментальних досліджень та математичної обробки результатів експериментів встановлено, що одержання РК-мінеральних добрив розкладом фосфатної сировини гідросульфатами лужних металів перебігає в дифузійній області.
8. Розроблено і запропоновано технологічну схему одержання складних мінеральних добрив розкладом фосфатної сировини сумішами сульфатів та гідросульфатів лужних металів із сульфатною кислотою, яка є вдосконаленням технологічної схеми одержання простого суперфосфату. Вдосконалення технологічної схеми пов’язане з приготуванням вихідного сульфатно-сольового розчину.
9. Проведено порівняння основних показників мінеральних добрив, одержаних розкладом апатиту та забалансових фосфоритів Ратнівського і Незвиського родовищ. При заміні сульфатної кислоти гідросульфатом калію сума поживних компонентів зростає майже на 10%. Собівартість таких добрив знижується за рахунок зменшення витрат сульфатної кислоти і заміни фосфатної сировини на більш дешеву.
10. При впровадженні технології екстракційної переробки фосфатної сировини гідросульфатами лужних металів очікуваний економічний ефект становитиме 138,88 грн. на 1 т готового добрива, при цьому величина відведеного екологічного збитку складе 26,5 грн. на 1 т. продукції.