ТЕХНОЛОГИЯ ПОВЫШЕНИЯ УРОВНЯ ФИЛЬТРАЦИИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

АННОТАЦИЯ

В данной статье обосновано, что степень фильтрации в процессе получения фосфорной кислоты экстракционным способом на основе фосфоритов Центральных Кызылкумов зависит от количества в ней магния. Для этого было проведено 2 вида опытов, в первом способе экстракция производилась из самого фосфорита, а во втором в фосфорит добавлялся 20% апатитовый концентрат. В этом случае основной вопрос заключается в том, чтобы увидеть изменение содержания экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) и проверить изменение размера кристаллов, что является основным фактором фильтрации.

ABSTRACT

This article substantiates that the degree of filtration in the process of obtaining  phosphoric acid by an extraction method based on phosphorites of the Central Kyzylkum depends on the amount of magnesium in it. For this, 2 types of experiments were carried out, in the first method, extraction was carried out from the phosphorite itself, and in the second, 20% apatite concentrate was added to the phosphorite. In this case, the main question is to see the change in the content of extractive phosphoric acid (EPA) and check the change in crystal size, which is the main filtering factor.

Ключевые слова: апатит, реактор, температура, серная кислота, реакционный раствор, раствор, экстракция, фильтрация, химический анализ, физико-химический анализ, кристалл, микрокристаллографический анализ

Keywords:apatite, reactor, temperature, sulfuric acid, reaction solution, solution, extraction, filtration, chemical analysis, physicochemical analysis, crystal, microcrystallographic analysis.

Важно увеличить количество сельскохозяйственной продукции, наладив производство минеральных удобрений на базе химической промышленности. Потому что важнейшей проблемой продовольственной безопасности является увеличение количества продуктов питания. В сельском хозяйстве повышение урожайности за счет засоления посевных площадей и распространения засухи является одним из главных и главных вопросов. Для этого необходимо увеличить количество усвояемых растением веществ и элементов в почве. На практике возникает дефицит натуральных органических удобрений, поэтому для компенсации этого необходимо развивать промышленность минеральных удобрений. Именно поэтому эти вопросы включены в базовый план нашей страны [1,2,4,8].

Проблема удобрений стоит на первом месте в развитии сельского хозяйства. Для решения этих задач выведение их основных видов и разработка новых технологий являются одними из основных задач, стоящих перед учеными-химиками нашей республики. В нашей стране широко развита промышленность по производству минеральных удобрений. Однако необходимо продолжать научную работу, чтобы повысить уровень усвоения растением, экономно использовать сырье и обеспечить качество удобрения.

В настоящее время в сельском хозяйстве используются органические, минеральные и органоминеральные виды удобрений, среди которых ведущее место занимают комплексные удобрения, содержащие усвояемый фосфор. Необходимым сырьем для этого является фосфорит Центральных Кызылкумов, считающийся бедным среди фосфоритов, содержащих фтор. Ведется много научных работ по их переработке и концентрированию получаемых из них фосфорных кислот с целью получения высококачественных фосфорных удобрений.Самое главное, кроме того, благодаря простоте производства широко налажено производство аммофоса, простого и двойного суперфосфата [13,16,17,18]. Во-первых, необходимо увеличить количество фосфора в их качестве, а во-вторых, повысить уровень усвоения растением имеющегося фосфора.

Фосфориты Центральных Кызылкумов, используемые для производства фосфорных удобрений, являются местными, что удобно для производства. Однако содержание в нем фосфора составляет 14-16%, количество фосфора увеличивают по отношению к общей массе этого фосфорита, используя метод обогащения за счет снижения содержания избыточных веществ за счет дополнительной обработки. За счет применения этого метода обеспечивается получение из них концентрации ЭФК до 22-28% на первичной стадии [1,2,4]. Важно, чтобы процесс фильтрации фосфоритной пульпы был эффективным.

Количество магния в фосфоритах Центральных Кызылкумов колеблется от 0,5% до 2%. Если учесть, что количество магния в фосфоритах Каратау составляет в среднем от 3% до 3,5%, то на основании этих показателей можно сказать, что фосфориты Центральных Кызылкумов удобно использовать для извлечения фосфорной кислоты. Потому что чем больше содержание магния в фосфорите, тем сложнее фильтровать ЭФК. Однако низкое содержание фосфора в фосфоритах Центральных Кызылкумов по сравнению с фосфори-тами Каратау требует дополнительной переработки для получения высококачественных удобрений. Это приводит к удорожанию минеральных удобрений [5-11, 14-18,25,26].

Важно ускорить процесс фильтрации экстракционной пульпы, то есть повысить уровень фильтрации, чтобы повысить производительность в процессе получения ЭФК. Для этого в процессе экстракции фосфоритов требуется 4 часа и более. Основной причиной этого является повышение уровня кристаллизации образующегося в нем фосфогипса, то есть обеспечение роста кристаллов.

Из литературы известно, что высокое содержание фосфора в фосфорите обеспечивает возможность получения качественного ЭФК, а высокое содержание магния снижает фильтруемость экстракционной пульпы. Поэтому исследователи для этих целей дополнительно применяли методы внесения определенных количеств апатитов с высоким содержанием фосфора и низким содержанием магния [3-5,24]. Они рассудили, что эффективность этой работы была значительной.

В этих исследованиях показана практическая значимость извлечения фосфорной кислоты путем добавления апатита с содержанием магния 0,2 % к фосфоритам Центральных Кызылкумов, содержащим 1,18 % магния.

Лабораторную работу проводили в лабораторной установке с простым стеклянным реактором, водяным охладителем от испарения воды в результате реакции и электрической мешалкой, путем постепенного добавления серной кислоты к фосфориту указанной пробы. Взято для экспериментального исследования термический концентрат фосфоритов Центральных Кызылкумов (состав:  – 25,73 %; – 49,87 %; – 2,48 %; – 1,18 %; – 2,76, – 3,46 %; – 5,01 %), апатитовый концентрат ( состав, %:  – 39,1; – 50,6; – 0,20; – 1,48; – 2,97 в н.о. – 1,3.) [3,15,21,22,23] и 93%-ная серная кислота. Стехиометрическую норму серной кислоты устанавливали равной 100% по количеству, необходимому для разложения кальция в фосфорите, и доводили до водного раствора соответствующей концентрации. Известно, что Ж:T=2,5:1 для данного процесса экстракции в промышленных масштабах должно быть не менее 2,5:1. Основная причина этого в том, что необходимо создать широкую возможность перемешивания экстракционной смеси - пульпы. Поэтому для обеспечения этого соотношения был использован оборотный раствор [20,9]. Каждый опыт повторяли по 3 раза. 

В общем случае при его взаимодействии с взятой для реакции серной кислотой -  фосфоритом  наблюдается следующий процесс:

.

Известно, что помимо основной фосфорной кислоты , образующейся при кислотном разложении фосфоритов, образуются дигидро- и гидрофосфаты кальция [10,20,24]:

,

.

Для опыта был взят сначала фосфорит Центральных Кызылкумов, затем фосфорит и апатит в соотношении 4:1. По результатам проведенных исследований состав ЭФК был следующим (табл 1.):

Таблица 1.

Фосфоритдан олинган ЭФК нинг кимёвий таркиби

Таблица 2.

Химический состав ЭФК, полученного добавлением апатита к фосфориту

Результаты проведенного эксперимента изучены методами химического и физико-химического анализа. Особое внимание уделялось экстракционной пульпе. Это проверяли каждые 30 минут микроскопическим анализом. Во-первых, при исследовании кристаллов, образовавшихся в пульпе при извлечении фосфорита из самого фосфорита, кристаллы в первые 30 минут, 1 час имели размер кристаллов 40 х 15 мкм и 80 х 30 мкм, а через 4 часа средний размер кристаллов составил 280 х 80 мкм ÷ 240 х 70 мкм [3,15,19].

В процессе экстракции добавлением апатита к фосфориту при исследовании кристаллов, образовавшихся в экстракционной пульпе в первые 30 мин, кристаллы 40 х 15 мкм и 80 х 30 мкм, 85 х 30 мкм, через 4 ч в среднем 380 x 80 мкм ÷ 240 x 70 мкм. В отличие от предыдущего эксперимента было обнаружено, что также присутствовали кристаллы размером 400 х 80 мкм.

Самое главное, что с увеличением размера кристаллов наблюдалось увеличение степени фильтрации пульпы. Было замечено, что фильтрация в нормальных лабораторных условиях лучше экстракционная суспензия апатита, чем самого фосфорита. Если рассматривать в промышленных масштабах, то концентрация ЭФК, получаемая при добавлении апатита к фосфориту до 31 % , расширяет возможности его использования в производстве высококачественных удобрений, то есть можно получить фосфорное удобрение с высокой концентрацией без дополнительной обработки полученных ЭФК.

В настоящее время при производстве фосфорного минерального удобрения требуется, чтобы его себестоимость была низкой, а в его составе должно было быть много усваиваемых растениями веществ и элементов. Поэтому в первую очередь минералы, содержащие фосфор, должны быть качественными, т. е. количество необходимого растению фосфора должно быть высоким, кроме того, для удобства их переработки – легко извлечение фосфора содержащихся в фосфоритах методом экстракции в виде фосфорной кислоты, а для сокращения времени процесса необходимо повысить уровень фильтрации.

Для улучшения процесса фильтрации при получении ЭФК необходимо следить за тем, чтобы кристаллы фосфогипса были призматическими и крупными. Для этого эффективно проводить экстракционный процесс с добавлением апатита к фосфоритам. Потому что уменьшается количество ромбических и игольчатых кристаллов, отрицательно влияющих на фильтрацию, за счет уменьшения количества магния по отношению к общей массе.

Список литературы:

1. Бахриддинов, Н. С. (2017). ЖИДКИЕ КОМПЛЕКСНЫЕ УДОБРЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ. Science Time, (5 (41)), 177180.
2. И.Т.Шамшидинов ва б.. Хомашё материаллари ва уларни бойитиш. Дарслик. –Т. “Наврўз”, 2018, -131 б.
3. Шамшидинов, И. Т., & Арисланов, А. С. (2022). Влияние магния на процесс экстракции фосфорной кислоты. Central Asian Journal of Theoretical and Applied Science, 3(6), 485-491.
4. Бахриддинов, Н. С., & Тургунов, А. А. (2022). Экстракцион фосфат кислота олиш даврида фильтрлаш даражасини ошириш. principal issues of scientific research and modern education, 1(8).
5. Шамшидинов, И. Т. (2017). Разработка усовершенствованной технологии производства экстракционной фосфорной кислоты и получения концентрированных фосфорсодержащих удобрений из фосфоритов Каратау и Центральных Кызылкумов. Дисс.… докт. техн. наук, Ташкент.
6. Najmiddinov R. et al. Марказий Қизилқум фосфоритлари асосидаги экстракцион фосфат кислотадан юқори сифатли аммоний фосфатлари олиш //Science and innovation. – 2022. – Т. 1. – №. A4. – С. 150-160.
7. Бахриддинов, Н. С. (2022). ЧИҚИНДИДАН ФОЙДАЛАНИБ МАГНИЙ ВА СУЛЬФАТ ИОНЛИ ОДДИЙ СУПЕРФОСФАТ ОЛИШ ТЕХНОЛОГИЯСИ. PRINCIPAL ISSUES OF SCIENTIFIC RESEARCH AND MODERN EDUCATION, 1(8).
8. Намазов, Ш. С., Бахриддинов, Н. С., Эркаев, А. У., & Абдуллаев, Б. Д. (1991). Физико-химические свойства упаренной экстракционной фосфорной кислоты из фосфоритов Центральных Кызылкумов. Узб. хим. журн, (1), 25-28.
9. Бахриддинов, Н. С. Получения жидких комплексных удобрений на основе экстракционной фосфорной кислоты из фосфоритов Центральных Кызылкумов. Канд диссертация, 1991.
10. Turgunovna, A. S., Sadriddinovich, B. N., & Mahammadjanovich, S. M. (2021, April). KINETICS OF DECOMPOSITION OF WASHED ROASTED PHOSPHOCONCENTRATE IN HYDROCHLORIC ACID. In E-Conference Globe (pp. 194-197).
11. Bakhriddinov, N. S. (2021). EFFECT OF EXTRACTION PHOSPHORIC ACID EVAPORATION HEAT ON POLYMERIZATION. INFORMATION TECHNOLOGY IN INDUSTRY, 9(3), 842-847.
12. Бахриддинов, Н. С. (2022). Чиқиндидан фойдаланиб магний ва сульфат ионли оддий суперфосфат олиш технологияси. principal issues of scientific research and modern education, 1(8).
13. Кодирова, Г. К., Шамшидинов, И. Т., Тураев, З., & Нажмиддинов, Р. Ю. У. (2020). Исследование процесса получения высококачественных фосфатов аммония из экстрактной фосфатной кислоты на основе фосфоритов Центрального Кызылкума. Universum: технические науки, (12-3 (81)), 71-75.
14. Бахриддинов, Н. С., Абдуллаев, Б. Д., Эркаев, А. У., & Намазов, Ш. С. (1991). Концентрированная экстракционная фосфорная кислота из фосфоритов Центральных Кызылкумов и ее физико-химические свойства. Узб. хим. журн, (1), 21-25.
15. Бахриддинов, Н. С. Получения жидких комплексных удобрений на основе экстракционной фосфорной кислоты из фосфоритов Центральных Кызылкумов. Канд диссертация, 1991.
16. Бахриддинов, Н. С., Эркаев, А. У. Н. Ш., & Абдуллаев, Б. Д. (1991). Экстракционная фосфорная кислота из фосфоритов Центральных Кызылкумов. Узб. хим. журн, (2), 65-67.
17. Sadriddinovich, B. N. (2022, December). Efficient method of extraction of phosphate acid from local raw materials. In International scientific-practical conference on" Modern education: problems and solutions" (Vol. 1, No. 5).
18. Бахриддинов, Н. С., Намазов, Ш. С., & Абдуллаев, Б. Д. (1991). Коррозионные свойства и стабильность жидких комплексных удобрений на основе упаренной ЭФК из Кызылкумских фосфоритов. Деп. в ВИНИТИ, 15, 91.
19. Шамшидинов, И. Т., & Арисланов, А. С. (2022). Влияние магния на процесс экстракции фосфорной кислоты. Central Asian Journal of Theoretical and Applied Science, 3(6), 485-491.
20. Бахриддинов, Н. С. Жидкие комплекснқе удобрения. Copyrght 2022 Монография. Dodo Bools Indian Ocean Ltd. and Omniscrbtum S.
21. Собиров, М. М., Бахриддинов, Н. С., & Розикова, Д. А. (2020). Термоконцентратни хлорид кислотали парчалаш маҳсулоти ва аммоний нитрат асосида NP-ўғитлар олиш жараёнини тадқиқ қилиш. ФарПИ илмий-техник журнали.–Фарғона.–2020, 2, 222-228.
22. Sadriddinovich, B. N. (2022). IMPROVEMENT OF PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF PHOSPHORIC ACIDS. International Journal of Early Childhood Special Education, 14(7).
23. Бахриддинов, Н. С., & Тургунов, А. А. (2022, December). Концентрирования экстракционной фосфорной кислоты из кызылкумских фосфоритов. In Proceedings of International Conference on Modern Science and Scientific Studies (Vol. 1, No. 3, pp. 410-419).
24. Собиров, М. М. (2022). Маҳаллий хом ашёдан суюқ суспензиялаштирилган азот-фосфор олтингугуртли олиш. principal issues of scientific research and modern education, 1(10).
25. Бахриддинов, Н. С., & Мамадалиев, А. Т. (2022). Преимущество отделения осадков, образующихся при концентрировании экстрагируемых фосфорных кислот. Scientific Impulse, 1(5), 1083-1092
26. Turgunovna, A. S., Sadriddinovich, B. N., & Mahammadjanovich, S. M. (2021, April). Кinetics of decomposition of washed roasted phosphoconcentrate in hydrochloric acid. In E-Conference Globe (pp. 194-197).