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. № 3(60). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7078 (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 21,5-23% 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 21,5-23% Р2О5 are temperature 85-90оС, ratio L:H = 2,5-3,5 and the content free SО3 1,5-2,5%.

 

Ключевые слова: мытый обожженный фосконцентрат, технологические параметры, серная кислота, экстракционная фосфорная кислота, концентрация, температура, фильтрация.

Keywords: washed burnt phosconcentrate, technological parameters, sulfuric acid, extraction phosphoric acid, concentration, temperature, filtration.

 

Для обеспечения всевозрастающего населения планеты продуктами питания необходима интенси­фикация сельскохозяйственного произведения, в частности, за счет химизации, агротехнических новшеств, применения капельного орошения и других приемов [3].

В республике в результате модернизации, диверсификации и строительства новых производств агропромышленный комплекс полностью обеспечен азотными и калийными удобрениями, тогда как фосфорными только на 30-35%. Это связано с недостаточной мощностью Кызылкумского фосфоритного комбината, поставляющего 716 тыс. тонн мытого обожженного фосконцентрата (МОФК) Центральных Кызылкумов. Фосфатное сырье не только очень дорогое, но и по качественным и технологическим показателям уступает не только апатитам, но и фосфоритам Каратау. Ввиду отсутствия в республике другого фоссырья предприятия вынуждены перерабатывать данное сырье. МОФК содержит не менее 26,0% P2O5, 15-17% свободного оксида кальция и имеет кальциевый модуль 1,9-2,1 [2]. При переработке такого сырья на экстракционную фосфорную кислоту (ЭФК) наблюдается повышенный расход серной кислоты, увеличение температуры в экстракторе до 95-100°С, что приводит к забивке экстрактора и повышению коррозионной активности фосфорной кислоты [4-6, 9].

Для освоения производства ЭФК из МОФК проведены промышленные испытания технологии на имеющемся оборудовании АО “Аммофос-Максам”.

Одним 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 Центральных Кызылкумов [1].

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 21,5% и 23% Р2О5. Химические анализы проводили известными методами [7, 8, 10].

Обработка полученных экспериментальных данных показала, что в случае постоянства двух параметров из трех при получении ЭФК из МОФК с концентрациями 21,5-23% 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 21,5% Р2О5 из МОФК наибольшее количество Р2О5 при Ж:Т=3,0 и температуре 90оС содержится при свободном SO3 равном 1,5 (табл. 1). При Т:Ж=3,5, температуре 95оС и содержании SO3 от 1,5 до 3,5 содержание Р2О5 практически одинаково 21,79-21,99%.

Таблица 1.

Влияние технологических параметров на состав экстракционной фосфорной кислоты с концентрацией 21,5 % Р2О5

Ж:Т

Т, °С

SO3своб., %

Химический состав ЭФК, масс. %

Р2О5

SO3

CaO

MgO

Al2O3

Fe2O3

F

2,5

85

1,5

21,33

4,51

0,26

0,92

1,39

0,67

1,71

2,5

85

2,5

20,66

2,63

0,39

0,94

1,37

0,65

1,67

2,5

85

3,5

22,06

3,59

0,36

0,98

1,39

0,68

2,26

2,5

90

1,5

21,27

4,44

0,26

0,90

1,37

0,62

2,07

2,5

90

2,5

20,99

2,59

0,28

0,83

1,32

0,73

2,42

2,5

90

3,5

21,26

3,47

0,36

0,89

1,33

0,59

1,81

2,5

95

1,5

21,52

4,37

0,26

0,87

1,36

0,72

2,01

2,5

95

2,5

21,65

2,47

0,44

0,96

1,46

0,59

1,98

2,5

95

3,5

21,48

3,59

0,35

0,83

1,39

0,68

1,91

3,0

85

1,5

21,35

4,73

0,26

0,89

1,44

0,66

2,06

3,0

85

2,5

21,56

2,49

0,26

0,85

1,40

0,65

2,34

3,0

85

3,5

21,23

3,46

0,35

0,85

1,43

0,71

2,41

3,0

90

1,5

21,58

4,47

0,26

0,97

1,39

0,71

2,23

3,0

90

2,5

21,40

2,49

0,37

0,97

1,44

0,73

2,47

3,0

90

3,5

21,07

3,45

0,34

0,85

1,34

0,61

2,10

3,0

95

1,5

21,90

4,47

0,27

0,90

1,45

0,68

2,29

3,0

95

2,5

21,69

2,53

0,52

0,90

1,44

0,61

1,79

3,0

95

3,5

20,98

3,63

0,34

0,86

1,30

0,67

2,20

3,5

85

1,5

21,66

4,70

0,26

0,92

1,47

0,68

2,03

3,5

85

2,5

21,37

2,67

0,49

0,89

1,32

0,67

1,74

3,5

85

3,5

21,58

3,46

0,29

0,89

1,37

0,64

1,81

3,5

90

1,5

21,59

4,75

0,26

0,84

1,45

0,75

2,21

3,5

90

2,5

22,09

2,47

0,28

0,88

1,43

0,71

1,79

3,5

90

3,5

20,92

3,65

0,27

0,90

1,29

0,58

2,25

3,5

95

1,5

21,85

4,83

0,26

0,85

1,44

0,73

1,80

3,5

95

2,5

21,79

2,56

0,28

0,86

1,38

0,75

2,35

3,5

95

3,5

21,85

3,41

0,38

0,86

1,40

0,73

2,04

 

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

В ЭФК из МОФК с расчетной концентрацией 23,0% 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 % свободной серной кислоты в пересчете на SO3 (табл. 2).

Таблица 2.

Влияние технологических параметров на состав экстракционной фосфорной кислоты с концентрацией 23,0% Р2О5

Ж:Т

Т, °С

SO3своб., %

Химический состав ЭФК, масс. %

Р2О5

SO3

CaO

MgO

Al2O3

Fe2O3

F

2,5

85

1,5

21,75

3,98

0,26

0,97

1,36

0,72

2,47

2,5

85

2,5

21,30

2,23

0,51

0,84

1,44

0,61

1,77

2,5

85

3,5

21,86

3,38

0,36

0,88

1,38

0,67

2,13

2,5

90

1,5

21,31

3,99

0,26

0,95

1,38

0,63

1,87

2,5

90

2,5

21,10

2,32

0,47

0,85

1,33

0,71

2,37

2,5

90

3,5

21,88

3,42

0,31

0,85

1,48

0,66

1,99

2,5

95

1,5

21,86

4,29

0,27

0,91

1,41

0,64

2,36

2,5

95

2,5

21,10

2,26

0,37

0,87

1,32

0,61

1,89

2,5

95

3,5

21,25

3,05

0,37

0,85

1,38

0,69

1,74

3,0

85

1,5

21,42

4,19

0,26

0,90

1,35

0,67

2,43

3,0

85

2,5

21,97

2,42

0,40

0,88

1,46

0,70

2,34

3,0

85

3,5

22,07

3,10

0,33

0,94

1,38

0,69

2,40

3,0

90

1,5

21,29

3,94

0,26

0,87

1,32

0,67

2,17

3,0

90

2,5

21,61

2,42

0,29

0,96

1,37

0,63

1,80

3,0

90

3,5

21,99

3,35

0,34

1,00

1,45

0,76

2,01

3,0

95

1,5

21,53

4,16

0,26

0,93

1,34

0,66

1,86

3,0

95

2,5

22,18

2,30

0,40

0,95

1,46

0,63

2,07

3,0

95

3,5

22,11

3,32

0,35

0,98

1,37

0,59

2,09

3,5

85

1,5

21,43

4,02

0,26

0,85

1,43

0,59

2,10

3,5

85

2,5

21,16

2,42

0,41

0,88

1,31

0,72

1,84

3,5

85

3,5

21,78

3,09

0,27

0,90

1,44

0,74

1,76

3,5

90

1,5

21,53

4,05

0,26

0,99

1,43

0,58

2,04

3,5

90

2,5

21,69

2,35

0,31

0,88

1,44

0,63

2,36

3,5

90

3,5

21,90

3,32

0,30

0,86

1,46

0,75

2,05

3,5

95

1,5

22,01

4,15

0,27

0,88

1,39

0,66

1,76

3,5

95

2,5

21,69

2,29

0,49

0,94

1,37

0,60

1,99

3,5

95

3,5

21,06

3,23

0,36

0,95

1,32

0,68

1,73

 

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 3,5% 22,06% Р2О5. Для температуры 95°С и Ж:Т=3,0 максимальная концентрация кислоты достигается при содержании 1,5 % свободного SO3. При Ж:Т=3,5 и температуре 90оС для получения кислоты максимальной концентрации количество свободного SO3 должно быть 2,5%.

При получении ЭФК с расчетной концентрацией 23% Р2О5 при Ж:Т=3,0 и температурах 85-90°С с повышением содержания свободного SO3 с 1,5 до 3,5 содержание Р2О5 также увеличивается с 21,42 до 22,07% и с 21,29 до 21,99%. При Ж:Т 3,0 и 3,5 при температурах 85-90оС при всех значениях свободного SO3 получаются практически равные концентрации кислоты с содержанием 21,29-22,07% и 21,16-21,90%, 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 21,5% и 23,0% Р2О5 (масс. %): СаО – 0,26-0,51; MgO – 0,83-1,00; Al2O3 – 1,29-1,48; Fe2O3 – 0,58-0,75; F – 1,67-2,40.

Были также проведены исследования по изучению технологических параметров процесса получения ЭФК из МОФК с концентрацией 21,5% и 23,0% 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.

Таблица 3.

Влияние технологических параметров на процесс получения экстракционной фосфорной кислоты с концентрацией 21,5% Р2О5

Ж:Т

Темпера-

тура, °С

Свободные

SO3, %

Кразл.

Котм.

Квых.

Скорость

фильтр. (р-р)

Скорость

фильтр. (с.о.)

2,5

85

1,5

95,90

96,11

92,18

2083

955

2,5

85

2,5

94,08

97,06

91,31

1035

474

2,5

85

3,5

98,26

98,19

96,48

1769

645

2,5

90

1,5

96,87

96,40

93,38

1776

1086

2,5

90

2,5

96,19

98,20

94,46

878

472

2,5

90

3,5

96,24

98,23

94,54

1484

575

2,5

95

1,5

98,14

96,90

95,10

1303

698

2,5

95

2,5

95,16

97,92

93,18

566

289

2,5

95

3,5

97,65

96,71

94,44

1090

473

3,0

85

1,5

96,22

96,90

93,24

2257

1058

3,0

85

2,5

96,11

97,52

93,73

2343

706

3,0

85

3,5

97,72

96,64

94,44

2351

896

3,0

90

1,5

97,72

95,99

93,80

1862

1130

3,0

90

2,5

97,41

98,44

95,88

1729

752

3,0

90

3,5

96,69

97,35

94,12

1669

938

3,0

95

1,5

98,73

97,17

95,94

1217

1034

3,0

95

2,5

97,21

98,51

95,77

1065

514

3,0

95

3,5

96,55

98,22

94,84

1284

760

3,5

85

1,5

96,54

96,36

93,03

2116

1392

3,5

85

2,5

95,59

98,23

93,90

3048

1048

3,5

85

3,5

98,04

96,26

94,38

2461

1036

3,5

90

1,5

97,44

96,54

94,07

1778

882

3,5

90

2,5

98,86

98,28

97,16

2463

1107

3,5

90

3,5

96,42

98,02

94,51

1888

1327

3,5

95

1,5

98,68

98,35

97,05

1579

825

3,5

95

2,5

97,78

99,82

97,61

1517

746

3,5

95

3,5

97,71

97,00

94,77

1587

766

 

Таблица 4.

Влияние технологических параметров на процесс получения экстракционной фосфорной кислоты с концентрацией 23,0 % Р2О5

Ж:Т

Т, °С

SO3своб., %

Кразл.

Котм.

Квых.

Скорость

фильтр. (р-р)

Скорость

фильтр. (с.о.)

2,5

85

1,5

95,04

87,81

83,46

1795

818

2,5

85

2,5

93,02

87,56

81,45

955

411

2,5

85

3,5

98,75

89,79

88,67

1471

547

2,5

90

1,5

96,09

87,15

83,74

1493

852

2,5

90

2,5

94,22

88,91

83,77

808

391

2,5

90

3,5

94,96

89,66

85,14

1337

489

2,5

95

1,5

97,20

86,95

84,52

1229

614

2,5

95

2,5

91,88

88,42

81,24

512

251

2,5

95

3,5

96,28

86,41

83,19

983

418

3,0

85

1,5

95,08

88,54

84,18

1932

983

3,0

85

2,5

94,61

88,44

83,67

2021

643

3,0

85

3,5

97,01

86,64

84,05

2058

779

3,0

90

1,5

97,29

84,89

82,59

1500

875

3,0

90

2,5

96,06

88,25

84,78

1439

610

3,0

90

3,5

95,11

87,80

83,51

1498

801

3,0

95

1,5

98,49

88,20

86,87

1215

757

3,0

95

2,5

95,82

88,57

84,87

920

425

3,0

95

3,5

94,61

88,81

84,02

1156

653

3,5

85

1,5

95,75

86,73

83,04

1881

1168

3,5

85

2,5

93,54

89,12

83,36

2474

867

3,5

85

3,5

98,68

85,65

84,52

2208

914

3,5

90

1,5

96,51

86,99

83,95

1661

826

3,5

90

2,5

98,49

88,38

87,04

2066

915

3,5

90

3,5

94,49

87,33

82,52

1629

1089

3,5

95

1,5

98,44

89,03

87,64

1244

715

3,5

95

2,5

95,92

90,94

87,23

1288

652

3,5

95

3,5

96,10

85,50

82,16

1406

717

 

Для процесса получения ЭФК из МОФК с концентрацией 21,5% и 23,0% Р2О5 получены следующие технологические показатели: Кразл.-94,08-98,86 %, Котм.-86,41-98,23 %, Квых. -81,24-96,48 %, скорость фильтрации по раствору -512-3048 кг/м2·ч, скорость фильтрации по сухому осадку - 391-1392 кг/м2·ч.

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 Центральных Кызылкумов 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. Беглов Б.М., Намазов Ш.Р. Фосфориты Центральных Кызылкумом и их переработка. – Ташкент, 2013, 460 с.
4. Волынскова Н.В. Разработка и внедрение технологии производства экстракционной фосфорной кислоты из фосфоритов Центральных Кызылкумов. Дисс. … канд. техн. наук. Ташкент. 2010. 172 с.
5. 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. Ташкент, 2006. - Т.2. -С. 318-320.
6. 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. Труды Респ. науч.-техн. конф. 23-24 октября 2007. - Ташкент, 2007. - С. 183-184.
7. Кельман Ф.Н., Бруцкус Е.Б., Ошерович Р.И. Методы анализа при контроле производства серной кислоты и фосфорных удобрений. – М.: Госхимиздат, 1982. 352 с.
8. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов // М.М. Винник, Л.Н. Урбанов и др. – М.: Химия. 1975. 218 с.
9. Мирзакулов Х.Ч. Физико-химические основы и технология переработки фосфоритов Центральных Кызылкумов. Ташкент, 2019, 412 с.
10. Шварценбах Х.Г., Флашка Г. Комплексометрическое титрование. М.: Химия. 1970. 360 с.

 

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


Буриева Сарвиноз Алламуродовна Sarvinoz Burieva

мл. науч. сотр., НПП “Ilm-fan texnologiyalar”, Республика Узбекистан, г. Ташкент

junior scientific researcher, LLC “Ilm-fan texnologiyalar”, Republic of Uzbekistan, Tashkent


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