Международный
научный журнал

Экстракционная фосфорная кислота из мытого, обожженного фосконцентрата Центральных Кызылкумов


Extraction phosphoric acid from washed, burned phosconcentrate of Central Kyzylkumov

Цитировать:
Экстракционная фосфорная кислота из мытого, обожженного фосконцентрата Центральных Кызылкумов // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Волынскова Н.В. [и др.]. 2019. № 1(58). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/6861 (дата обращения: 05.07.2020).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

Приведены результаты сравнительных анализов химического состава и технологических показателей производства экстракционной фосфорной кислоты. Показано, что оптимальными условиями получения экстракционной фосфорной кислоты с содержанием 18,5-20% Р2О5 являются температура 85-90оС, соотношение Ж:Т = 2,5-3,5 и содержание свободной SО3 1,5-2,5%.

ABSTRACT

Results of comparative analyses of a chemical compound and technological exponents of manufacture extraction phosphoric acid are resulted. It is shown, that optimum conditions of reception extraction phosphoric acid with the content of 18,5-20% Р2О5 are temperature 85-90оС, ratio L:H = 2,5-3,5 and the content free SО3 1,5-2,5%.

 

Ключевые слова: апатит, фосфориты Каратау, мытый, обожженный фосконцентрат, технологические параметры, серная кислота, концентрация, температура, фильтрация.

Keywords: apatite, Karatau phosphorites, washed, calcined phosphate concentrate, technological parameters, sulfuric acid, concentration, temperature, filtration.

 

Введение. Узбекистан является агропромышленной страной с развитым сельским хозяйством. Для обеспечения сельхозпроизводителей в республике действует ряд крупных предприятий, производящих азотные, калийные и фосфорные удобрения. Если азотными и калийными удобрениями потребители обеспечены полностью, то обеспеченность фосфорными удобрения не превышает 35%. Основная причина - недостаток качественного фосфатного сырья. Поставляемый на заводы мытый обожженный фосконцентрат (МОФК) Центральных Кызылкумов (ЦК) отличатся высоким кальциевым модулем 2±0,1, содержит до 17% свободного оксида кальция, что требует большого расхода серной кислоты и способствует повышению на 10-20оС температуры в экстракторе и коррозионной активности фосфорной кислоты [2-4].

Для получения фосфорных и фосфорсодержащих удобрений необходима экстракционная фосфорная кислота (ЭФК) [1]. АО «Аммофос-Максам» является самым крупным потребителем МОФК ЦК. В ходе освоения производства ЭФК из МОФК выяснилось, что это сырье как и термоконцентрат является весьма проблематичным. В связи с этим были проведены промышленные испытания по переработке МОФК ЦК на ЭФК дигидратным способом.

Одними из важнейших характеристик производства ЭФК являются химический состав кислоты, Кразл., Котм., Квых., скорости фильтрации пульпы по раствору и сухому осадку, показывающие степень извлечения фосфора из фосфатного сырья и распределение других элементов в различных фазах производственного процесса. В связи с этим изучено влияние основных технологических параметров на производство ЭФК, получаемой при сернокислотной переработке МОФК ЦК.

Разложение МОФК серной и оборотной ЭФК проводили при температурах 85, 90 и 95°С, соотношении жидкой и твердой фазы (Ж:Т) 2,5, 3,0 и 3,5 и содержании свободного SO3 1,5, 2,5 и 3,5%. Продолжительность контактирования компонентов реакционной массы 30 минут. Изучено влияние технологических параметров на химический состав и технологические показатели ЭФК с концентрацией 18,5; 20,0% Р2О5. Обработка полученных экспериментальных данных показала, что в случае постоянства двух параметров из трех при получении ЭФК из МОФК с концентрациями 18,5-20,0% Р2О5 с увеличением Ж:Т от 1,5 до 3,5 температуры от 85 до 95°С и количества свободного SO3 от 1,5 до 3,5 % наблюдается тенденция некоторого роста содержания Р2О5 в кислоте.

В ЭФК с расчетной концентрацией 18,5% Р2О5 из МОФК наибольшее количество Р2О5 содержится, в основном при содержании в пульпе 1,5% свободного SO3 при любых значениях остальных двух параметров (табл. 1).

При Ж:Т 3,0 и температуре 85-90°С оптимальным является содержание 3,5% свободного SO3, а для Ж:Т=3,5 и температуре 95°С содержание Р2О5 в пульпе практически одинаково.

Таблица 1.

Влияние технологических параметров на химический состав ЭФК с концентрацией 18,5% Р2О5

Ж:Т

Т, °С

SO3своб., %

Химический состав ЭФК, масс. %

Р2О5

SO3

CaO

MgO

Al2O3

Fe2O3

F

2,5

85

1,5

18,38

4,54

0,22

0,78

1,19

0,54

1,45

2,5

85

2,5

17,69

2,50

0,23

0,73

1,15

0,61

1,51

2,5

85

3,5

18,11

3,52

0,27

0,83

1,14

0,62

2,12

2,5

90

1,5

18,47

4,78

0,22

0,72

1,15

0,58

1,87

2,5

90

2,5

18,30

2,55

0,40

0,73

1,19

0,55

1,51

2,5

90

3,5

18,33

3,62

0,32

0,71

1,14

0,53

1,74

2,5

95

1,5

18,79

4,67

0,23

0,76

1,24

0,51

2,18

2,5

95

2,5

18,88

2,63

0,23

0,77

1,19

0,51

1,89

2,5

95

3,5

18,68

3,72

0,23

0,80

1,16

0,61

1,53

3,0

85

1,5

18,58

4,46

0,23

0,73

1,23

0,64

2,07

3,0

85

2,5

18,55

2,63

0,29

0,75

1,26

0,63

1,82

3,0

85

3,5

18,17

3,46

0,30

0,76

1,16

0,54

1,82

3,0

90

1,5

18,03

4,54

0,22

0,74

1,20

0,59

2,11

3,0

90

2,5

18,83

2,61

0,25

0,83

1,17

0,51

2,08

3,0

90

3,5

18,35

3,68

0,23

0,74

1,24

0,54

1,99

3,0

95

1,5

18,29

4,47

0,22

0,75

1,23

0,58

1,90

3,0

95

2,5

18,30

2,53

0,30

0,74

1,17

0,54

1,59

3,0

95

3,5

19,00

3,77

0,32

0,74

1,23

0,64

1,97

3,5

85

1,5

18,36

4,59

0,22

0,79

1,15

0,61

2,05

3,5

85

2,5

18,70

2,63

0,36

0,82

1,21

0,65

1,91

3,5

85

3,5

18,07

3,79

0,31

0,80

1,13

0,54

2,09

3,5

90

1,5

18,32

4,60

0,22

0,77

1,17

0,58

1,53

3,5

90

2,5

19,06

2,72

0,30

0,79

1,18

0,64

2,12

3,5

90

3,5

18,49

3,74

0,29

0,77

1,19

0,53

2,07

3,5

95

1,5

18,80

4,86

0,23

0,82

1,16

0,53

2,00

3,5

95

2,5

19,20

2,71

0,32

0,85

1,26

0,64

1,75

3,5

95

3,5

18,60

3,80

0,30

0,75

1,15

0,64

1,63

 

В ЭФК из МОФК с расчетной концентрацией 20,0% Р2О5 отличие в том, что при 90°С и Ж:Т=3,0 при всех значениях свободного SO3 количество Р2О5 практически одинаково, а при Ж:Т=3,5 и температуре 95°С оптимальным является наличие 1,5 и 3,5% свободного SO3 (табл. 2).

Таблица 2.

Влияние технологических параметров на химический состав ЭФК с концентрацией 20,0% Р2О5

Ж:Т

Т, °С

SO3 своб. , %

Химический состав ЭФК, масс. %

Р2О5

SO3

CaO

MgO

Al2O3

Fe2O3

F

2,5

85

1,5

19,28

4,52

0,24

0,75

1,19

0,57

2,00

2,5

85

2,5

20,37

2,54

0,45

0,84

1,28

0,55

1,76

2,5

85

3,5

20,05

3,46

0,35

0,83

1,26

0,57

1,77

2,5

90

1,5

20,25

4,67

0,25

0,82

1,33

0,66

1,67

2,5

90

2,5

19,99

2,50

0,39

0,84

1,31

0,54

2,03

2,5

90

3,5

19,80

3,72

0,34

0,90

1,34

0,61

1,59

2,5

95

1,5

20,36

4,55

0,25

0,84

1,36

0,70

1,72

2,5

95

2,5

19,99

2,69

0,28

0,80

1,31

0,65

2,26

2,5

95

3,5

19,71

3,47

0,34

0,77

1,23

0,55

1,83

3,0

85

1,5

19,42

4,46

0,24

0,89

1,24

0,53

2,24

3,0

85

2,5

20,05

2,52

0,46

0,85

1,29

0,59

2,14

3,0

85

3,5

20,24

3,59

0,36

0,90

1,26

0,68

2,27

3,0

90

1,5

19,76

4,85

0,24

0,81

1,24

0,57

1,75

3,0

90

2,5

20,31

2,66

0,29

0,84

1,27

0,64

1,79

3,0

90

3,5

20,59

3,46

0,26

0,87

1,37

0,65

2,38

3,0

95

1,5

19,71

4,38

0,24

0,82

1,29

0,53

2,17

3,0

95

2,5

20,69

2,68

0,39

0,87

1,39

0,58

2,13

3,0

95

3,5

20,31

3,55

0,33

0,90

1,29

0,66

2,18

3,5

85

1,5

20,02

4,51

0,24

0,81

1,32

0,56

2,21

3,5

85

2,5

19,82

2,50

0,46

0,77

1,28

0,66

1,64

3,5

85

3,5

20,54

3,70

0,35

0,91

1,36

0,71

2,11

3,5

90

1,5

19,64

4,53

0,24

0,83

1,26

0,61

2,18

3,5

90

2,5

20,69

2,61

0,48

0,82

1,40

0,70

1,65

3,5

90

3,5

20,79

3,68

0,35

0,80

1,40

0,56

1,93

3,5

95

1,5

20,36

4,64

0,25

0,83

1,32

0,71

1,67

3,5

95

2,5

19,71

2,51

0,26

0,77

1,32

0,60

1,72

3,5

95

3,5

20,27

3,55

0,28

0,79

1,27

0,62

1,99

 

Для каждого из значений Ж:Т=2,5; 3,0 и 3,5 и температурах, соответственно, 90 и 95°С, 85 и 90°С и 85°С концентрации Р2О5 в получаемой ЭФК практически не отличаются между собой. При Ж:Т=2,5, температуре 85°С максимальные концентрации кислоты достигаются при количествах свободного SO3 1,5 и 3,5% (18,38% и 18,11% Р2О5, соответственно). Для температуры 95°С и Ж:Т=3,0 максимальная концентрация кислоты достигается при содержании 3,5% свободного SO3. При Ж:Т=3,5 и температурах 90 и 95°С для получения кислоты максимальной концентрации количество свободного SO3 должно быть 1,5%.

При получении ЭФК с расчетной концентрацией 20% Р2О5 при Ж:Т=2,5 и температурах 90-95°С, при всех значениях свободного SO3 получаются практически равные концентрации кислоты (19,99-20,25 и 19,71-20,36% Р2О5, соответственно).

Полученные ЭФК из МОФК были проанализированы также на содержание оксидов кальция, магния, алюминия, железа, а также фтора.

Результаты химического анализа показали, что содержание указанных оксидов колеблется в следующих небольших пределах для ЭФК из МОФК с концентрацией 18,5% и 20,0% Р2О5 (масс. %): СаО – 0,22-0,48; MgO – 0,70-1,00; Al2O3 – 1,11-1,47; Fe2O3 - 0,49-0,75; F - 1,43-2,50.

Были также проведены исследования по изучению технологических параметров процесса получения ЭФК из МОФК с концентрацией 18,5% и 20,0% Р2О5 (табл. 3 и 4). Обработка эксперимен­тальных данных показала, что при получении ЭФК из МОФК с увеличением соотношения Ж:Т от 1,5 до 2,5 температуры от 85 до 95°С и количество свободного SO3 от 1,5 до 2,5 при постоянстве любых двух параметров происходит некоторые возрастание Кразл., Котм., Квых и скорости фильтрации по раствору и сухому осадку.

Для процесса получения ЭФК из МОФК с концентрацией 18,5% и 20,0% Р2О5 получены следующие технологические показатели: Кразл.-94,18-98,94%, Котм.-87,56-99,84%, Квых. -81,45-96,85%, скорость фильтрации по раствору -808-2701 кг/м2·ч, скорость фильтрации по сухому осадку -411-1580 кг/м2·ч.

Таблица 3.

Влияние технологических параметров на процесс получения ЭФК с концентрацией 18,5% Р2О5

Ж:Т

Т, °С

SO3своб., %

Кразл.

Котм.

Квых.

Скорость фильтрации, кг/м2.ч

(р-р)

(с.о.)

2,5

85

1,5

95,79

97,63

93,51

2080

1129

2,5

85

2,5

94,18

96,78

91,15

1185

575

2,5

85

3,5

96,79

97,45

94,32

1645

749

2,5

90

1,5

96,67

97,31

94,07

1687

1078

2,5

90

2,5

97,21

98,14

95,40

1000

522

2,5

90

3,5

96,54

98,44

95,04

1620

670

2,5

95

1,5

98,07

97,53

95,65

1558

872

2,5

95

2,5

97,56

99,16

96,73

623

351

2,5

95

3,5

98,03

98,04

96,11

1191

596

3,0

85

1,5

96,38

97,34

93,82

2224

1473

3,0

85

2,5

96,64

99,01

95,68

2343

944

3,0

85

3,5

97,43

97,22

94,72

2421

1091

3,0

90

1,5

97,14

96,99

94,21

1625

1092

3,0

90

2,5

97,76

98,45

96,25

1609

797

3,0

90

3,5

97,28

99,56

96,85

1807

1104

3,0

95

1,5

97,97

97,98

96,00

1630

894

3,0

95

2,5

97,62

99,04

96,68

1068

566

3,0

95

3,5

97,53

98,84

96,39

1399

906

3,5

85

1,5

96,34

96,31

92,79

2248

1580

3,5

85

2,5

96,70

98,50

95,25

2701

1157

3,5

85

3,5

96,42

98,93

95,39

2664

1301

3,5

90

1,5

97,38

97,72

95,16

2086

1248

3,5

90

2,5

98,22

99,84

98,07

2329

1218

3,5

90

3,5

97,39

99,56

96,96

1889

1440

3,5

95

1,5

97,91

98,42

96,36

1318

999

3,5

95

2,5

98,67

99,72

98,39

1469

920

3,5

95

3,5

98,33

99,34

97,68

1676

1082

 

Таблица 4.

Влияние технологических параметров на процесс получения ЭФК с концентрацией 20,0% Р2О5

Ж:Т

Т, °С

SO3 своб., %

Кразл.

Котм.

Квых.

Скорость фильтрации, кг/м2·ч

(р-р)

(с.о.)

2,5

85

1,5

97,00

95,62

92,76

2315

983

2,5

85

2,5

96,37

97,78

94,23

1080

565

2,5

85

3,5

97,65

97,59

95,30

1881

792

2,5

90

1,5

97,27

96,92

94,27

1574

927

2,5

90

2,5

95,64

98,60

94,30

1063

456

2,5

90

3,5

98,42

97,82

96,28

1308

704

2,5

95

1,5

98,36

98,15

96,54

1136

893

2,5

95

2,5

96,42

98,56

95,03

659

337

2,5

95

3,5

98,54

98,37

96,93

1131

503

3,0

85

1,5

97,47

96,40

93,96

2506

1253

3,0

85

2,5

95,58

97,75

93,43

2237

860

3,0

85

3,5

97,20

97,96

95,22

2024

974

3,0

90

1,5

98,29

98,59

96,91

1976

1060

3,0

90

2,5

96,82

99,78

96,61

1390

724

3,0

90

3,5

98,19

98,11

96,33

1706

1045

3,0

95

1,5

98,67

97,31

96,02

1296

942

3,0

95

2,5

98,56

99,58

98,15

910

584

3,0

95

3,5

98,63

98,75

97,40

1271

753

3,5

85

1,5

97,93

97,31

95,30

2205

1297

3,5

85

2,5

97,89

98,42

96,34

3217

1236

3,5

85

3,5

97,34

98,30

95,68

2432

1215

3,5

90

1,5

98,70

97,39

96,13

1776

964

3,5

90

2,5

97,89

99,34

97,24

2371

1340

3,5

90

3,5

98,37

99,96

98,32

1677

1263

3,5

95

1,5

98,94

98,75

97,70

1621

1081

3,5

95

2,5

97,42

99,60

97,03

1242

913

3,5

95

3,5

98,39

99,94

98,34

1352

849

 

Необходимо отметить, что полученные техноло­гические показатели являются адекватными резуль­татам экспериментов по влиянию технологических параметров на химический состав получаемых ЭФК.

Таким образом, проведенные исследования показали, что оптимальными технологическими параметрами, позволяющими из фосфатного сырья ЦК получать ЭФК максимальной концентрации являются температура 85-90°С, соотношение Ж:Т=2,5-3,5 и содержание свободного SO3 1,5-2,5%.

Дальнейшее повышение соотношения жидкой и твердой фаз и температуры свыше 90°С является нецелесообразным, т.к. это требует больших энергетических затрат для достижения высокой температуры и упаривания влаги в процессе получения удобрений на основе ЭФК.

 

Список литературы:
1. KSt 6.6-043:2018. Кислота ортофосфорная экстракционная. –Алмалык: АО «Аммофос-Максам», 2018. 6 с.
2. O’z DSt 2825:2014. Фосфоритная продукция Ташкура. Общие технические условия. – Ташкент, 2014. 7 с.
3. Волынскова Н.В., Мирзакулов Х.Ч. Проблемы коррозии при производстве экстракционной фосфорной кислоты из термоконцентрата Центральных Кызылкумов. // Высокие технологии и перспективы интеграции образования, науки и производства: Тр. Межд. науч.-техн. конф. Т. 2. –Ташкент, 2006. - С. 318-320.
4. Волынскова Н.В., Садыков Б.Б., Мирзакулов Х.Ч. Снижение негативного влияния свободного оксида кальция в термоконцентрате Центральных Кызылкумов при производстве экстракционной фосфорной кислоты. // Современные технологии переработки местного сырья и продуктов. Тр. Респ. науч.-техн. конф. 23-24 октября 2007. -Ташкент, 2007. - С. 183-184.

 

Информация об авторах:

Волынскова Надежда Владимировна Nadejda Volinskova

начальник технического отдела АО “Ammofos-Maxam”, Узбекистан, г. Алмалык

head of technical department JC “Ammofos-Maxam”, Uzbekistan, Almalik


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


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