РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫВКИ НИЗКОСОРТНЫХ ФОСФОРИТОВЫХ РУД РАСТВОРОМ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ НИЗКОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ

SPECIFIC FEATURES OF THE MECHANISMS OF INTERACTION IN THE ENVIRONMENT-MINERAL-MICROORGANISM SYSTEM
Цитировать:
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫВКИ НИЗКОСОРТНЫХ ФОСФОРИТОВЫХ РУД РАСТВОРОМ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ НИЗКОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Донияров Н.А. [и др.]. 2021. 11(92). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12635 (дата обращения: 05.12.2022).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

В статье исследуется современное состояние переработки бедных фосфоритовых руд, а также результаты промывки слабоконцентрированным раствором серной кислоты для обогащения этих руд. Промывка бедных фосфоритовых руд раствором серной кислоты концентрацией 8 г/л привела к увеличению содержания P2O5 в осадке руды с 8,69% до 10,38%. При этом масса твердой фазы, полученной в результате промывки, уменьшилась на 17% по сравнению с исходной массой. В раствор переходили легкорастворимые соединения щелочных и щелочноземельных элементов. При исследовании зависимости процесса промывки от Ж:Т было обнаружено, что оптимальное соотношение составляет 1:10. Было обнаружено, что при температуре от 15 до 20 °C и 20 минут перемешивания достаточно для полного протекания процесса.

ABSTRACT

The article examines the current state of processing of poor phosphorite ores, as well as the results of washing with a weakly concentrated solution of sulfuric acid for the enrichment of these ores. Washing of poor phosphorite ores with a sulfuric acid solution with a concentration of 8 g / l led to an increase in the content of P2O5 in the ore from 8.69% to 10.38%. In this case, the mass of the solid phase obtained as a result of washing decreased by 17% compared to the initial mass. When studying the dependence of the washing process on L : S, it was found that the optimal ratio is 1:10. It has been found that at temperatures between 15 and 20 ° C, 20 minutes of stirring is sufficient for the complete process to proceed.

 

Ключевые слова: низкосортная фосфоритовая руда, слабоконцентрированная серная кислота, промывка, соотношение Ж:Т, температура, время, обогащение.

Keywords: low-grade phosphorite ore, low-concentration sulfuric acid, washing, L : S ratio, temperature, time, enrichment.

 

Согласно технологического регламента на Кызылкумском фосфоритном комбинате (КФК) перерабатываются шихтованные фософритные руды с содержанием P2O5 19%, тогда как в месторождении состав полезного компонента в фосфоритах делится на следующие четыре класса: сбалансированные (более 20%), низкосортные сбалансированные (16-20%). ), забалансовые (12-16%), минерализованная масса (до 12%) [1].

В настоящее время КФК производит три вида фосфатного сырья: мытый прокаленный концентрат в количестве 400 тыс. тонн в год (P2O5 -27-29%; Cl <0,04%); Мытый сушенный концентрат 200 тыс. тонн в год (P2O5 -18-19%); Обыкновенная фосфоритная мука  200 тыс. тонн (P2O5 -16-18%) [2-4].

Следует отметить, что производство фосфорных удобрений в Республике Узбекистан ограничено качеством бедных руд фосфоритов месторождения Джерой-Сардара в Центральных Кызылкумах. Это бедное фосфоритовое сырье, которое содержит большое количество вредных соединений, особенно карбонатов и хлоридов. Сырье с таким составом не подходит для получения высококачественных, концентрированных фосфорных удобрений, т.е. такие руды непригодны для получения концентрированных фосфорных удобрений в присутствии азотной, серной и соляной кислот, что приводит к образованию большого количества отходов. Большое количество серной кислоты расходуется на взаимодействие с карбонатом кальция, что приводит к образованию таких производственных отходов как фосфогипс, в составе которых присутствует неизвлеченный фосфор, из-зи неполного разложения минерала франколита. Дополнительно к этому, кислотная обработка такого сильно карбонизированного сырья приводит к значительному увеличению вязкости пены, значительно замедляющего весь процесс и снижает производительность оборудования.

Целью проводимых исследований было вовлечение в производственный процесс забалансовых (12-16% P2O5) руд и минерализованной массы (до 12% P2O5) фосфоритов.

Для этого, низкосортную фосфоритовую руду обрабатывали слабоконцентрированным раствором серной кислоты для определения кинетики процесса и определения оптимальных концентраций, при которых в раствор могли переходить мешающие примеси, а полезный компонент P2O5, оставался в осадке. Примечательным фактом является то, что при низких концентрациях серной кислоты не отмечено образование пены. После кислотной обработки раствор фильтровали, измеряли массу отделенной твердой фазы и были получены следующие результаты химического анализа (таблица 1).

Таблица 1.

Анализ содержания P2O5, pH и массы осадка в руде, твердом веществе и растворе экстракта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Варианты с концентрацией H2SO4,

(г / л)

0

2

3

4

5

6

7

8

10

15

20

30

40

Значение pH раствора

7.99

8.19

8.25

8.25

8.27

8.27

8.11

8.14

6.58

6.49

7.66

6.49

6.70

Масса первичной руды, г

100

Масса высушенной твердой фазы, (г)

100

97,24

97,1

95,56

91,55

87

84,41

82,84

85,29

93,57

102,2

107,3

118,9

Содержание P2O5 в исходный руде, (%)

8.69

Содержание P2O5 в полученном растворе, (%)

0

0,008

0,008

0,008

0,009

0,009

0,009

0,009

0.01

0.011

0.011

0.015

0.018

Содержание P2O5 в высушенной твердой фазе, (%)

8,69

8,85

8,87

9,01

9,4

9,9

10,2

10,38

10,07

9,17

8,4

7,96

7,2

 

Когда 100 г промытой фосфоритной руды, взятой в качестве образца, растворяли в воде (0 г/л), растворимость руды в воде составляла 0%, а количество полученной твердой фазы составляло 100 г. При этом содержание P2O5, который является необходимым компонентом руды, не изменилось. Количество полученной твердой фазы первоначально уменьшилось из-за увеличения концентрации кислоты, а количество твердой фазы, полученной после обработки кислотой 8 г/л, масса осадка показало значение 83,41 г. При увеличении концентрации кислоты до 20 г/л произошло увеличение массы осадка до 102,2 г, а при концентрациях кислоты 30 и 40 г/л масса осадков увеличилась соответственно на 107,3 ​​и 118,9 г.

Спектрофотометрический анализ количества P2O5 в осадке показал, что содержание P2O5 в твердой фазе постепенно увеличивалось с увеличением концентрации кислоты с 9,01% при 4 г/л и достигло максимальной концентрации при 8 г/л, составив 10,38% P2O5. При остальных значениях серной кислоты, содержание P2O5 в твердой фазе несколько уменьшалось и достигало 7,2% при 40 г/л H2SO4. Анализ содержания P2O5 в полученном растворе показал, что обработка серной кислотой слабой концентрации (от 2 до 40 г/л) не растворяет P2O5 в руде, а содержание P2O5 в полученном растворе варьировало от 0,008 до 0,018%. Изучение pH растворов, полученных в процессе, практически не изменялось и находилось в пределах около нейтрального значения (pH = 8,25 - 6,70).

 Внезапное увеличение массы образовавшегося осадка при концентрациях серной кислоты в 30 и 40 г/л, показало, что при этом началобразовываться гипс(CaSО4 2H2O) [5-6], а его образование выразилось в следующей реакции:

CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2

Среди этих результатов были выявлены относительно высокие концентрации P2O5 в полученной твердой фазе при концентрациях серной кислоты в 6, 8 и 10 г/л с появлением зависимости содержания P2O5 в полученной твердой фазе от соотношения Ж:Т в процессе (рисунок 1).

 

Рисунок 1. Зависимость содержания P2O5 в твердой фазе от соотношения Ж:Т.

 

Как видно из графика, содержание P2O5 в твердой фазе, равной 10,38, полученное при соотношении Ж:Т=10:1 во время обработки раствором серной кислоты с концентрацией 8 г/л было максимальным значением для руды и шлама. Было обнаружено, что не только концентрация кислоты, но также соотношение Ж:Т=10:1 является важным показателем при обработке раствором серной кислоты низкой концентрации с целью обогащения руды.

На основании этого была изучена зависимость времени перемешивания от температуры процесса при обработке этим концентрированным раствором (рисунок 2).

 

Рисунок 2. Зависимость от времени увеличения содержания P2O5 в твердой фазе при различных температурах

 

Исследования показали, что зависимость температуры от времени перемешивания в процессе одинакова и для завершения процесса, перемешивание при температуре 15 и 20 °C достаточно в течение 20 минут. Из этого можно сделать вывод, что 20 минут перемешивания достаточно для завершения процесса при комнатной температуре.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате промывки фосфоритовых руд слабоконцентрированным раствором серной кислоты возможно обогащение низкосортных фосфоритовых руд, где pH раствора, полученного от промывки кислотным раствором находится в пределах нейтрального и не вызывает коррозии обрудования в производственном процессе. В результате выщелачивания основной компонент руды - P2O5, остается в осадке и его увеличивается с 8,69% до 10,38%, что обусловлено растворением соединений щелочных и щелочноземельных элементов в виде примесей и переводом их в раствор. Процесс осуществляется в жидкой среде с соотношением Ж:T=10:1, что обеспечивает наивысшую эффективность обогащения. Процесс отмывки фосфорита занимает 20 минут при температуре 15-20 ° C.

 

Список литературы:

  1. Донияров Н.А., Тагаев И.А. Анализ вещественного состава фосфоритов Центральных Кызылкумов после обработки активного ила // Горный вестник Узбекистана. – 2018. ‒ №3. – С. 91-95.
  2. Донияров Н.А., Тагаев И.А., Асроров А.А., Муродов И.Н. Разработка технологии получения фосфорных удобрений высокого качества, очищенных  от балластных примесей// Горный вестник Узбекистана. -  2019. - № 2 (77). - С.68-70.
  3. Ilkhom Tagayev, Nodirjon Doniyarov, Anvar Asrorov, Islom Murodov, N.KH. Usanbayev, Uktam Temirov. Distinctive IR-Spectroscopic Features of Functional Groups of Low-Grade Phosphorites After  Microbiological and Acid Processing// Ideas spread/ Land Science – 2020. Vol. 2. No. 1. P. 43-54   https://doi.org/10.30560/ls.v2n1p43
  4. Донияров Н.А., Муродов И.Н., Асроров А.А., Хуррамов Н.И. Специфические особенности механизмов взаимодействия в системе среда-минерал-микроорганизм // Универсум технические науки. - 2020 № 11 (80).
  5. John Anawati, Gisele Azimi. Recovery and separation of phosphorus as dicalcium phosphate dihydrate for fertilizer and livestock feed additive production from a lowgrade phosphate ore // The Royal Society of Chemistry. -  2020. № 10.  P. 38640–38653. doi: 10.1039/d0ra07210a.
  6. В.К.Каржавин. Термодинамические величины химических элементов и соединений примеры их практического применения //  Апатиты. -  2011. C. 24-31.
Информация об авторах

док. техн. наук, доцент, Навоийский государственный горный институт, Республика Узбекистан, г. Навои

Doct. tech. Sci., Associate Professor, Navoi State Mining Institute, Republic of Uzbekistan, Navoi

канд. сельско-хоз. наук, доцент, Навоийский государственный горно-технологический университет, Республика Узбекистан, г. Навои

PhD, Associate Professor., Navoi State University of Mining and Technology, Republic of Uzbekistan, Navoi

старший преподаватель, Навоийский государственный горный институт, Республика Узбекистан, г. Навои

Assistant, Navoi State Mining Institute, Republic of Uzbekistan, Navoi

докторант, Навоийский государственный горный институт, Республика Узбекистан, г. Навои

Doctoral student, Navoi State Mining Institute, Republic of Uzbekistan, Navoi region, Navoi

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.
Top