Современное состояние вопросов очистки фосфорной кислоты

Химия и химические технологии/ Химическая технология

УДК 541.128.66.097

Д.т.н. Молдабеков Ш., к.х.н. Баймаханова Г.М., к.т.н. Асильбекова А.Д., Ибраева А.М.

Южно-Казахстанский государственный педагогический институт, г.Шымкент, Республика Казахстан

Современное состояние вопросов очистки фосфорной кислоты

Фосфор в природе в свободном виде не встречается и находится в составе различных минералов фторапатита Са₁₀(PО₄)₆F₂, хлорапатита Са₁₀(PО₄)₆Сl₂, гидроксилапатита Са₁₀(PО₄)(OH)₂, карбонатапатита Са₁₀P_5,2C_0,8O_23,2(OH)₃, франколита Са₁₀P_5,2 C_0,8O_23,2, F_1,8OH, курскита Са₁₀P_4,8CL, 2022, 8F₂(OH)_1,2 и фторкарбонатапатита Са₁₀P₅C₂₃(F,OH)_3.

Фтор карбонатапатит вместе с нефосфатными минералами различного состава входят в структуру фосфоритных руд, подразделяющихся на три основных типа: апатиты, фосфориты и комплексные фосфоритсодержащие руды [1,2].

Около 40 лет рудной базой отечественной фосфорной промышленности являются месторождения фосфоритов бассейна Каратау и в настоящее время из 45 месторождений основными промышленными ресурсами обладают пять главных месторождения: Жанатас, Кокжон, Аксай и Чулактау [3], с содержанием основного компонента P₂O₅ от 19 до 26%.

Следует отметить,что сложность и непостоянство как минералогического, так и химического состава фосфоритных руд бассейна Каратау [2,4-8], из-за наличия в них различных вредных примесей и, в первую очередь окиси магния, представленной в виде доломита, явилось основной причиной электротермического метода их переработки. Прямая переработка этого сырья на фосфорную кислоту методом экстракции затруднена наличием до 3%, а иногда и более окиси магния.

Электротермический способ позволяет перерабатывать фосфоритные руды со сравнительно невысоким содержанием P₂O₅и повышенным содержанием окиси магния и кремнезема, играющего роль флюса.

Электротермический метод возгонки фосфора характеризуется сложностью и многообразием физико-химических процессов, протекающих при восстановлении фосфата кальция рудотермической печи. Это в значительной мере зависит и от качества исходного сырья. В мировой практике, как правило, в процессе электровозгонки фосфора используются апатиты или же высококачественные фосфориты, с содержанием P₂O₅ 30% и более. Специфической особенностью фосфоритов бассейна Каратау является сложный минералогический состав, сравнительно невысокое содержание целевого компонента P₂O₅, в среднем около 23%, и значительное содержание различных примесей [8, 9].

Непрерывный рост производства фосфорных и комплексных удобрений во всем мире приводит к быстрому использованию наиболее богатого фосфатного сырья. В связи с этим большое значение приобретают дальнейшие поиски природных фосфатов и разработка экономичных способов переработки низкокачественных фосфоритов [4].

Ниже приведен химический состав фосфатного сырья (таблица 1) основных месторождений Республики Казахстан, пригодного для химической (кислотной) и механической (измельчение) переработки в фосфорсодержащие удобрения [2].

Промышленное производство фосфорсодержащих удобрений во многом определяется развитием отечественной фосфатно-сырьевой базы, так как, несмотря на сравнительно большие разведанные запасы минерального сырья, экономика Республики Казахстан испытывает острый дефицит в фосфорсодержащих материальных ресурсах.

Таблица 1 – Химический состав некоторых видов фосфатного сырья

РК в пересчете на сухое вещество

Месторождения фосфатных руд	Тип концентратов и руд	Содержание, %
Месторождения фосфатных руд	Тип концентратов и руд	Р₂О₅	СаО	МgО	СО₂	Fе₂О₃	Аl₂О₃	F	н.о.
Аксай	Флотационный	19,1	39,7	3,3	6,1	2,1	1,7	3,1	18,3
Чилисайское (Актюбенская область)	Флотационный тонкозернистые	24,0	39,5	0,4	5,0	2,0	3,3	3,1	14,9
Кокджон	Фосфориты микрозернистые	20,1	40,7	3,9	7,9	2,5	2,0	2,2	17,0
Пластовое Чулактау	Флотационный	17,2	36,4	5,92	4,26	1,59	2,88	2,7	24,3
Акжар	Фосфориты микрозернистые	22,5	31,9	4,5	12,9	0,53	0,63	1,43	24,8

Технология ДМФК, по сравнению с традиционным поточным методом, позволяет использовать дешевое бедное фосфатное сырье с повышенным содержанием примесей и получить продукт, содержащий 43-44% Р₂О_5усв, 50% которого находится в водоростворимой форме. При том на 20-25% сокращается расход дорогостоящей ЭФК с одновременным увеличением расхода фосфорита. Экономичность нового вида удобрения ДМФК определяется тем, что стоимость фосфатной части в себестоимости продукта составляет 80-85% [3].

Циклический способ переработки фосфоритов.

В работе [5] разработаны технологические и технические решения переработки бедного фосфатного сырья месторождений Коксу и Жанатас в высококачественные химические продукты - двойной суперфосфат и кормовой монокальцийфосфат циклическим методом. Автором предложен способ получения двойного суперфосфата, заключающийся в разложении фосфоритов 5-6-, кратным избытком фосфорной кислоты, отделении нерастворимого остатка, кристаллизации из фильтрата монокальцийфосфата и регенерации маточного раствора сульфатизацией.

Монокальцийфосфат, полученный из фосфоритов Каратау, содержит не менее 23% фосфора и не более 18% кальция, является полностью водорастворимым продуктом, поэтому содержащийся фосфор в монокальцийфосфате хорошо усваивается крупным рогатым скотом. Являясь высококачественной подкормки, этот продукт одновременно служит и консервантом силосных кормов благодаря своей кислой реакции.

Литература:

1. Переработка фосфоритов Каратау / Под ред М.Е. Пазина Химия, 1975, 272с.

2. Мухтаров М.А. Универсальный комплексный глинозем качества минерального сырья. Бассейна Каратау для фосфорной промышленности. Тр. Ленингрипрохима Вып. 3. 1969 г.с27-29.

3. Ершов В.А. Проблема комплексной переработки фосфаритов Каратау//Фосфорная промышленность. Вып. 3(8) 1972г.с 16-19.

4. Кармьшев В.Ф. Получение ЭФК из Чилисайских концентратов первичного обогощения//Труды НИХИФ. Вып 231, 1977, с 179-183.

5. Сополовский А.А, Яшке Е.В, Технология минеральных удобрений, Москва; Химия, 1979-182с.

6. Цыпина Э.Л, Забелешинский Ю.А., Унанянц Т.П. Экономика производства минеральных удобрений Москва; Химия, 1980-15с.

7. Классен П.В, Завертяев Т.И, Фосфорные удобрения и перспектив их развития в России// Хим.пром. 1999-№11.с 9-14.

8. Бродский А.А, Евдокимева Л.И, Букколини Н.В, Лобачева М.П, использования бедных фосфаритов в технологии НРК-удобрений//Хим.пром-1999-№11-с 44-97.

9. Ажиметова А.Б, Разработка циркуляционной технологии монокальцийфосфата из некондиционных фосфоритов. Шымкент, ЮКГУ, 2002г..