Международный
научный журнал

Получения очищенных фосфатов аммония из фосфоритов Центральных Кызылкумов


Obtaining the cleaned ammonium phosphates from phosphorites of Central Kyzylkum

Цитировать:
Получения очищенных фосфатов аммония из фосфоритов Центральных Кызылкумов // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Меликулова Г.Э. [и др.]. 2018. № 4(49) . URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/5777 (дата обращения: 05.07.2020).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

Приведены результаты исследований по глубокой очистке фосфатов аммония из производимых в промышленном масштабе фосфорсодержащей продукции на основе фосфоритов Центральных Кызылкумов. Изучено влияние процесса перекристаллизации на чистоту получаемого моноаммонийфосфата из аммофоса, моноаммонийфосфата удобрительного и кормового фосфата аммония. Показано, что для получения моноаммонийфосфатов кормовой и более высокой квалификации достаточно кормовой фосфат аммония перекристаллизовать один раз, а удобрительный моноаммонийфосфат - не менее двух раз.

ABSTRACT

The results of studies on the deep purification of ammonium phosphates from industrial phosphorus-containing products based on phosphorites of the Central Kyzylkum are presented. The influence of the recrystallization process on the purity of the obtained monoammonium phosphate from ammophos, monoammonium phosphate of fertilizing and feed ammonium phosphate was studied. It is shown that for obtaining monoammonium phosphates of fodder and higher qualifications ammonium phosphate feedstock is sufficient to recrystallize once and fertilizer monoammonium phosphate at least twice.

 

Ключевые слова: аммофос, моноаммонийфосфат удобрительный, кормовой фосфаты аммония, перекристаллизация, водная вытяжка, упаренная пульпа, репульпация, выход продукта.

Keywords: ammophos, monoammonium phosphate fertilizer, fodder ammonium fosfate, recrystallization, water extract, evaporated pulp, repulpation, product output.

 

Фосфаты аммония применяются в пищевой, фармацевтической промышленности, их используют в качестве антипиренов для пропитки тканей, дерева и строительных материалов с целью придания им огнестойкости [8]. Разработаны специальные методы выращивания крупных кристаллов однозамещенного фосфата аммония, используемых в электронной технике [7]. Наиболее широкое применение фосфаты аммония нашли в сельском хозяйстве в качестве сложных азотно-фосфорных удобрений [1, 9, 10].

Аммофос, диаммофос, соли фосфорной кислоты получают путем нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты газообразным аммиаком. Ввиду того, что экстракционная фосфорная кислота сильно загрязнена примесями, ее перерабатывают в основном на удобрения и лишь частично на кормовые фосфаты и технические соли фосфорной кислоты [5].

Фосфор - необходимый элемент для организма человека, животных, рыб, растений. Наиболее важными минеральными элементами в рационе животных кроме фосфора являются кальций, натрий, азот, хлор и др. Ассортимент минеральных подкормок насчитывает более десяти наименований [2, 3]. Преимущественное распространение получили фосфаты кальция, натрия и аммония. В зимний период, когда растительные корма содержат много кальция при дефиците фосфора, фосфаты аммония, содержащие азот, восполняют недостаток протеина в рационах животных и улучшают баланс фосфора и другие показатели фосфорного обмена. В Республике Узбекистан освоено производство кормовых фосфатов аммония на АО «Аммофос-Максам» с низким содержанием токсичных соединений фтора, которое находится на грани предельно допустимой концентрации и высоким содержанием сульфатных соединений. Поэтому исследования, направленные на снижение содержания фтора и повышения фосфорного ангидрида в кормовых фосфатах аммония, являются актуальными.

Производство фосфатов аммония высокой степени чистоты основано на нейтрализации фосфорной кислоты реактивных марок аммиаком [5]. Высокая стоимость очищенных марок ортофос­форной кислоты определяет высокую конечную стоимость получаемых фосфатов аммония. Использование относительно дешевого сырья, какой является продукция, производимая на АО «Аммофос-Максам» из экстракционной фосфорной кислоты на основе фосфоритов Центральных Кызылкумов, позволит снизить себестоимость фосфатов аммония высокой степени чистоты в несколько раз.

Целью работы является исследование возможности глубокой очистки фосфатов аммония, производимых в промышленных масштабах из фосфоритов Центральных Кызылкумов, методом последовательной перекристаллизации.

Исследования проводили в термостатированном стеклянном реакторе, снабженном механической мешалкой. Исходный 30% раствор готовили из аммофоса, МАФ-А и КФА, растворяя в горячей дистиллированной воде. Полученную пульпу фильтровали на воронке Бюхнера при остаточном давлении 0,08 МПа. Осветленный раствор выпа­ривали до концентрации 40-65% фосфата аммония при постоянном перемешивании и температуре 90 °С. Далее упаренный раствор охлаждали до температуре 25 °С в течение 1-5 часов при перемешивании. Для получения прозрачных, игольчатых кристаллов в фильтрат вносили затравку дигидрофосфата аммония в количестве 0,05% от исходной реакционной массы для начала массовой кристаллизации. По истечению указанного времени твердую фазу отделяли фильтрованием и анализировали известными методами [4, 6, 11].

Для исследований использовали аммофос, три образца моноаммонийфосфата удобрительного (МАФ-А) и кормовой фосфат аммония (КФА). Химический состав используемых фосфатов аммония приведен в таблице 1.

Аммофос содержит 46,30% Р2О5общ. и 11,85% азота. Сумма примесей составляет 17,20%. Образцы МАФ-А содержат 51,11 и 53,96% Р2О5общ. и 12,05-12,22% азота. Сумма нежелательных компонентов 9,03-12,93%. Кормовой фосфат аммония марки А содержит 55,81% Р2О5общ. и 12,12% азота. Сумма примесей 2,01%. Как видно из приведенных данных только кормовые фосфаты аммония соответствуют требованиям по содержанию фтора, значения которых находятся на пределе допустимой концен­трации. Во-вторых, очень низкая концентрация фосфорного ангидрида, обусловленная высоким содержанием сульфатов, полуторных окислов и фтора. Поэтому для получения фосфатов аммония, соответствующих по чистоте кормовым фосфатам и более высокой квалификации необходима дополнительная очистка от примесей и особенно от фтора.

Таблица 1.

Химический состав используемой промышленной продукции

Фосфат аммония

Химический состав, масс. %

P2O5общ.

N

SO3

CaO

MgO

Al2O3

Fe2O3

F

Аммофос

46,30

11,85

7,54

2,15

0,85

1,51

0,95

4,20

МАФ-А, обр. 1

51,11

12,22

5,95

2,82

0,81

0,67

0,87

1,81

МАФ-А, обр. 2

52,75

12,15

4,82

2,58

0,63

0,65

0,74

1,64

МАФ-А, обр. 3

53,90

12,04

3,68

2,17

0,47

0,63

0,88

1,21

КФА

55,81

12,12

1,16

0,08

0,59

-

-

0,18

 

Для выявления влияния степени выпарки растворов на выход продукта 30%-ый раствор МАФ-А, обр. 2 упаривали до концентрации 40-65% и устанавливали выход кристаллического моноаммонийфосфата (табл. 2). Время кристаллизации 1 час.

Исследования влияния продолжительности кристаллизации упаренных растворов с соотношением Т:Ж = 1:1 в течении 1, 2, 3 и 5 часов показали, что продолжительность кристаллизации существенно влияет на выход продукта. Исследования проводили с образцами МАФ-А обр. 2 и обр. 3. Полученные данные приведены в таблице 3.

С увеличением продолжительности кристалли­зации увеличивается выход продукта с 40,75-42,15 до 73,46-76,42%. Увеличение продолжительности процесса кристаллизации приводит к снижению содержания P2O5 и повышению содержания фтора.

Таблица 2.

Влияние концентрации упаренных растворов на состав и выход продукта

Концентрация

NH4Н2PO4, %

Выход продукта с учетом влаги, %

P2O5общ., %

F, %

1

40

40,75

59,73

0,062

2

45

47,32

59,78

0,063

3

50

67,91

59,97

0,064

4

55

69,90

59,96

0,064

5

60

72,12

59,12

0,086

6

65

72,53

59,09

0,095

 

Таблица 3.

Влияния продолжительности кристаллизации на состав и выход продукта

Время, час.

Выход влажного продукта, %

P2O5общ., %

F, %

МАФ-А, обр. 2

1

1

40,75

59,73

0,062

2

2

57,91

59,57

0,064

3

3

71,53

59,09

0,110

4

5

76,42

59,11

0,160

МАФ-А, обр. 3

5

1

42,15

59,52

0,068

6

2

58,20

59,33

0,062

7

3

69,16

59,22

0,080

8

5

73,46

59,22

0,092

 

Оптимальными технологическими параметрами перекристаллизации фосфатов аммония являются выпарка растворов до концентрации 60%, продолжительность кристаллизации моноаммонийфосфата не менее 3 часов при температуре охлаждения 25 °С. При этом выход продукта составит 69,16-71,53%, а содержание фтора 0,080-0,110%.

Таблица 4.

Влияние процесса перекристаллизации на химической состав промышленных фосфатов аммония

Наименование продукции

Химической состав, масс. %

Выход, %

Р2О5общ

N

CaO

MgO

Fe2O3

SO3

F

H2O

1

 Аммофос *

58,00

11,76

0,36

0,41

0,320

4,22

0,510

5,78

45,73

2

 Аммофос **

58,71

11,65

0,26

0,40

0,120

2,45

0,340

6,121

38,02

3

 Аммофос ***

59,45

11,60

0,21

0,26

0,060

1,26

0,220

5,60

29,15

4

МАФ-А, обр. 1

59,21

11,63

0,54

0,40

0,041

1,45

0,090

6,99

72,84

5

МАФ-А, обр. 2

59,72

11,83

0,47

0,71

0,025

0,95

0,085

9,31

71,76

6

МАФ-А, обр. 3

59,30

11,99

0,46

0,21

0,013

1,18

0,055

7,11

68,21

7

 КФА

61,84

12,02

0,024

0,23

0,009

0,21

0,0075

7,08

755,20

* - одна перекристаллизация, ** - две перекристаллизации, *** - три перекристаллизации

 

Таблица 5.

Химический состав фосфатов аммония после второй стадии перекристаллизации МАФ-А

Наименование продукции

Химический состав, масс. %

Р2О5общ

N

F

1

МАФ-А, обр. 1

60,90

11,12

0,020

2

МАФ-А, обр. 2

61,21

11,64

0,018

3

МАФ-А, обр. 3

60,83

11,80

0,012

 

В таблице 4 приведены результаты перекристаллизации аммофоса, образцов удобрительного МАФ-А и КФА, производимых на АО «Аммофос-Максам».

При перекристаллизации кормового фосфата аммония уже после одной стадии перекристаллизации удалось получить продукт, содержащий P2O5общ. – 61,84% и 0,0075 % фтора.

После первой стадии перекристаллизации из удобрительного МАФ были получены фосфаты аммония с содержанием P2O5общ.- 59,2-59,7% и менее 0,1 % фтора.

После одной стадии перекристаллизации аммофоса содержание P2O5общ. составляет 58%, а содержание фтора – 0,51%, что не соответствует требованиям, предъявляемым к кормовым фосфатам. Поэтому аммофос был повторно перекристаллизован. После трех повторных перекристаллизаций аммофоса не удалось добиться кормовой чистоты. Содержание фтора составляет 0,22%.

Выход продукта при очистке удобрительного МАФ-А составляет 68,21-72,84%, а выход продукта кормовой чистоты после трех стадий перекристаллизаций аммофоса составляет 29,15%.

Для улучшения качественных показателей фосфатов аммония из удобрительного МАФ-А, фосфаты аммония после первой перекристаллизации были повторно перекристаллизованы. Результаты второй стадии очистки МАФ-А представлены в таблице 5.

Как видно из таблицы, содержание фосфора в пересчете на P2O5общ. составляет 60,83-61,21%, а содержание фтора удалось снизить до 0,012-0,020%. В результате, после двух стадий перекристаллизации МАФ-А удается получить продукт, не уступающий по качественным показателям зарубежным образцам.

Таким образом, проведенные исследования по получению моноаммонийфосфата высокой чистоты из выпускаемых в промышленных условиях фосфорсодержащей продукции показали, что путем перекристаллизации КФА можно получить моноаммонийфосфат с содержанием 61,84% Р2О5 и 0,0075% фтора, а из удобрительного МАФ-А - моноаммонийфосфат с содержанием 60,83-61,21% Р2О5 и 0,012-0,020% фтора. Для этого КФА необходимо перекристаллизовать один раз, а удобрительный МАФ-А - дважды. Полученный моноаммонийфосфат из аммофоса после третьей стадии перекристаллизации содержит 59,45% Р2О5 и 0,22% фтора. Выход продукта составляет 29,15%, тогда как при очистке КФА выход составляет 75,20%, а из МАФ-А – 60,65%.

 

Список литературы:
1. Дохолова А.Н., Кармышов В.Ф., Сидорина Л.В. Производство и применения аммофоса. М., «Химия», 1977. 240 с.
2. Кальницкий Б.Д. Минеральные вещества в кормление животных. Л.: Агропромиздат, 1985, 87-105 с.
3. Кармышов В.Ф., Соболев Б.П., Носов В.Н. Производство и применение кормовых фосфатов. М.: «Химия», 1987, 57-61с.
4. Кельман Ф.Н., Бруцкус Е.Б., Ошерович Р.И. Методы анализа при контроле производства серной кислоты и фосфорных удобрений. -М: Госхимиздат, 1982. - 352 с.
5. Кочетков С.П., Смирнов Н.Н., Ильин А.П. Концентрирование и очистка экстракционной фосфорной кисло-ты. Иваново. 2007, 308 с.
6. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов // М.М. Винник, Л.Н. Ербанов и др. –М.: Химия. 1975. - 218 с.
7. Патент 389443, США. Способ получения кристаллических фосфатов аммония. Semel Georg V., Schibille E. Опубл. 08.07.Т975. Т3 Т35.
8. Позин М.Е. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кис-лот), ч.2, изд. 4-е, испр. Л., Изд-во «Химия», 1974: 1556 с.
9. Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. Л., «Химия», 1983, 336 с.
10. Технология фосфорных и комплексных удобрений. Под редакцией Эвенчика С.Д., Бродского А.А. «Химия», 1987, 464 с.
11. Шварценбах Х.Г., Флашка Г. Комплексометрическое титрование. М.: Химия. 1970. - 360 с.

 

Информация об авторах:

Меликулова Гавхар Эшбоевна Melikulova Gavkhar

Старший преподаватель Ташкентского химико- технологического института , 100011, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Навои, 32

Senior lecturer of Tashkent institute of chemical technology, 100011, Republic of Uzbekistan, Tashkent, Navoi st., 32


Хужамшукуров Нортожи Абдихоликович Nortoji Khujamshukurov

доцент Ташкентского химико-технологического института, 100011, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Навои, 32

Associate professor of Tashkent institute of chemical technology, 100011, Republic of Uzbekistan, Tashkent, Navoi st., 32


Усманов Ильхам Икрамович Usmanov Ilkham

старший научный сотрудник Ташкентского химико-технологического института 100011, Республика Узбекистан, г. Ташкент, улица Навои, 32

senior scientific researcher of Tashkent institute of chemical technology, 100011, Republic of Uzbekistan, Tashkent, Navoi str., 32


Мирзакулов Холтура Чориевич Mirzakulov Kholtura

профессор Ташкентского химико-технологического института, 100011, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Навои, 32

Professor of Tashkent institute of chemical technology, 100011, Republic of Uzbekistan, Tashkent, Navoi st., 32


Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович

Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5122

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в: 

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

 

OpenAire