УДК
661.632
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА
АММОНИЗАЦИИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ
СЛОЖНЫХ УДОБРЕНИЙ
Байсеитова С. - студент, Якубова Р.Р. - доцент, Суйгенбаева А.Ж. - доцент, Cарсенбаев Н. - студент
ЮКГУ им. М.Аузова, Шымкент, Казахстан
Одним из основных направлений повышения плодородия и охраны
окружающей среды является использование экологически чистых удобрений с
минимальным содержанием канцерогенных примесей – AS, Cd, Pb, F,
радиоактивных элементов и др. Сельское хозяйство не может обойтись без
удобрения почвы фосфорными, калийными, азотными удобрениями. В то же время
развитие фосфорной промышленности на Юге Казахстана, в частности термическая
переработка агломерированного фосфатного сырья с получением элементарного
желтого фосфора и его производных (НДФЗ) характеризуется значительными вредными
выбросами в атмосферу, необходимостью складирования и захоронения токсичных
веществ, твердых и жидких отходов, в частности коттрельного молока [1]. Причем
в данных отходах содержится Р2О5 до 40 %, а фосфора в
элементарном состоянии до 3-5 %. Из этих отходом могут быть получены
обесфторенные сложные удобрения.
При аммонизации
азотнокислотной вытяжки только часть содержащегося в ней кальция связывается в
ди- или монокальцийфосфат (отношение СаО : Р2О5 в
дикальцийфосфате и монокальцийфосфате соответственно 0,79 и 0,395, а в апатите
– 1,3, в фосфорите – 1,8). Если остальная часть кальция переходит в продукт в
виде нитрата кальция, то вследствие его гигроскопичности ухудшаются свойства готового продукта [2]. Однако, содержащийся в таком
фосфорсодержащем отходе, как котрельное молоко, кальций при соотношении СаО : Р2О5
, равном 0,2 – 0,8, позволяет исключить
операцию связывания избыточного кальция.
При аммонизации
азотнокислотной пульпы происходит образование фторфосфатных комплексов железа, алюминия, а также в
присутствии кальция происходит более полное осаждение соединений фтора за счет
образования труднорастворимого соединения СаF2, что дает возможность организовать производство обесфторенных
удобрений, используя кальций, содержащийся в пульпе.
Необходимо отметить, что предварительная частичная аммонизация
азотнокислотной вытяжки перед
отделением нерастворимого остатка обеспечивает
связывание азотной кислоты, при этом уменьшается коррозионная
активность среды, а также изменяется
структура осадка, что позволяет получить хорошо фильтруемые осадки.
Аммонизацию азотнокислотной
вытяжки проводили при температурах 40, 60, 80 0С, поддерживая рН
суспензии от 1,0 до 3,0. Результаты экспериментов представлены в таблице 1 и на рисунке 1 .
Полученные
результаты показывают, что соединения Р2О5 выделяются в
осадок уже при нейтрализации до рН 1,0 – 1,5, что обусловлено осаждением
фосфатов полуторных оксидов, которые достигают практически полного
осаждения при рН 2,0. В интервале рН
1,0 – 2,0 выделяется в осадок
монокальцийфосфат. Повышение рН пульпы более 2,0 приводит к выпадению в
твердую фазу дикальцийфосфата, что
показывает уменьшение содержания кальция в жидкой фазе. Основное количество
дикальцийфосфата выделяется при рН выше 2,5.
Содержание Р2О5 в осадке существенно зависит от
рН нейтрализованного раствора. Оптимальным является рН, при котором основное
количество фтора переходит в осадок и в
растворе содержание Р2О5 максимально. Увеличение степени нейтрализации (рН 2,5) приводит
к значительному росту
количества Р2О5 в
осадке.
Рис.1. Зависимость остаточного содержания F (кривая 1) и Р2О5 (кривая 2) в
растворе от рН аммиачной обработки азотнокислотной вытяжки при температуре 60 0С.
Состав твердого остатка, полученного
после предварительной аммонизации, представлен в таблице 1.
Таблица 1
Состав твердого остатка, % (масс.).
РН
среды |
SiO2 |
P2O5 |
MgO |
Fe2O3 |
Al2O3 |
F |
CaO |
K2O |
2,0 |
47,9 |
13,1 |
3,8 |
0,8 |
5,0 |
5,3 |
5,0 |
3,0 |
2,5 |
44,7 |
18,2 |
4,0 |
0,8 |
4,8 |
5,6 |
6,1 |
2,6 |
Соединения фтора при аммонизации
азотнокислотной вытяжки до рН 2,0 переходят в осадок на 90 – 92 %, а при рН 2,5
– на 94 – 96 % от введенного с исходным
сырьем путем разрушения кремнефторид-иона SiF62- и
образования SiO2 и фторид-иона, который связывает
находящийся в вытяжке кальций в виде Ca(NO3)2 в CaF2
по реакции:
H2SiF6 +
4Ca(NO3)2 + 8NH3 + 3H2O =
3CaF2 + CaSiO3 + 8NH4NO3
Степень осаждения Р2О5 в этих условиях составляла
25 – 28 % от исходного количества.
Summary
The
process preliminary ammoniation nitric-acid pulp is investigated at processing
phosphorus-containing (cottrel a dust)
on defluorinated complex difficult fertilizers..
Литература
1. Бишимбаев В.К.,
Дмитриевский Б.А., Жекеев Р.М. Экологические проблемы Юга Казахстана.//Химическая
промышленность, 2007, т.84, № 7, с.367-370.
2. Комплексная
азотнокислотная переработка фосфатного сырья./Под ред. Гольдинова А.Л.,
Копылева Б.А., Абрамова О.Б., Дмитревского Б.А. Л.: Химия. 1982. 207 с.
3. Якубова Р.Р., Зайцев
В.А. Комплексная утилизация токсичных фосфорсодержащих отходов.//Тр.межд.науч.-практ.
конф. «Проблемы науки, образов. и устойчивого соц.-экон. развития общества в начале
ХХ1 века».- Шымкент, ЮКГУ, 2003. Т.3, с.123-125