Исследование процесса переработки фосфорнокислых растворов обогащения фосконцентрата Центральных Кызылкумов

АННОТАЦИЯ

Приведены данные переработки растворов обогащения мытого обожженного фосконцентрата Центральных Кызылкумов экстракционной фосфорной кислотой. Показано, что растворы обогащения можно переработать на высококачественные фосфорсодержащие удобрения и кормовые фосфаты аммония и кальция.

Путем аммонизации растворов обогащения газообразным аммиаком до рН 4,51 получил аммофос с содержанием 53,16% Р₂О₅, 11,06% азота.

Введение в растворы обогащения необожженного фосфатного сырья до соотношения раствор обогащения: фоссырья 10:1 и менее позволяет получить аммофосфат с содержанием 47,05-48,68% Р₂О₅ и 5,93-7,84% азота.

Увеличением нормы раствора обогащения до 95-120% на разложения фоссырья получен двойной суперфосфат с содержанием 40,54-40,68% Р₂О₅ и 3,21-4,02% азота. Удобрения содержит в 3-4 раза меньше азота по сравнению с аммофосом и может использоваться под зяблевую вспашку.

ABSTRACT

The given processings of solutions enrichment washed burnt phosphor concentrate of Central Kyzylkum extraction are cited by phosphoric acid. It is shown, that enrichment solutions can be processed on high-quality the phosphor containing fertilizers and feed phosphates of ammonium and calcium.

By ammoniation solutions of enrichment by gaseous ammonia to рН 4,51 has received ammophos with the maintenance of 53,16% Р₂О₅, 11,06% of nitrogen.

Introduction in enrichment solutions deburnt phosphatic raw materials to a parity an enrichment solution: phosphatic raw material 10:1 and less allows to receive ammophosphate with the maintenance of 47,05-48,68% Р₂О₅ and 5,93-7,84% of nitrogen.

The increase in norm of a solution of enrichment to 95-120% on decomposition phosphatic raw material receives double superphosphate with the maintenance of 40,54-40,68% Р₂О₅ and 3,21-4,02% of nitrogen. Fertilizers contains in 3-4 times of less nitrogen in comparison with ammophos and it can be used under autumn ploughing.

Ключевые слова: мытый обожженный фосконцентрат, экстракционная фосфорная кислота, раствор обогащения, фосфорсодержащие удобрения, кормовые фосфаты.

Keywords: washed burnt phosconcentrate, extraction phosphoric acid, enrichment solution, phosphor containing fertilizers, feed phosphates.

Фосфатные руды являются важнейшим видом горно-химического сырья для получения фосфор­содержащих удобрений, кормовых фосфатов, солей фосфорной кислоты. Сельскохозяйственной практикой доказано, что эффективное растениеводство невозможно без применения фосфорсодержащих удобрений, а интенсивное животноводство без кормовых минеральных добавок.

Основным сырьем для производства фосфор­содержащей продукции в Республике являются фосфориты Центральных Кызылкумов. Отличительной особенностью фосфоритов Центральных Кызылкумов является их высокая степень карбонатности и трудность разделения фосфатных минералов от кальцита из-за тесного и глубокого прорастания кальцита с фторапатитом [1].

Результаты химического обогашения необога­щенных фосфоритов Центральных Кызылкумов с использованием соляной, азотной кислот, азотнокислотной вытяжкой фосфатного сырья не нашли промышленного применения из-за трудности разделения жидкой и твердой фаз, обильного пенообразования, большого расхода минеральных кислот, больших объемов перерабатываемого фосфатного сырья и образующихся слабых растворов обогащения и потерь фосфора при обогащении. [2-4]. Поэтому, наиболее подходящим способом обогащения фосфоритов оказался термический [5-7]. В результате процесса обжига содержании Р₂О₅ фосконцентрата повышается до 26-28%, за счет декарбонизаций кальцита в составе фосконцентрата, содержание свободной окиси кальция достигает до 17% и кальциевый модуль сохраняется на уровне 1,9-2,1. Это в свою очередь приводит к перерасходу серной кислоты, выделению большого количества тепловой энергии и образованию агломератов полугидрата сульфата кальция, забивающих экстрактор, повышению коррозионной активности фосфорной кислоты [8].

Поэтому ниши исследования были направлены на обогащение мытого обожженного фосконцентрата Центральных Кызылкумов экстракционной фосфорной кислотой и переработку растворов обогащения [9].

Исследования по обогащению МОФК экстрак­ционной фосфорной кислотой и получению растворов обогащения проводили на лабораторной установке, состоящей из реакционной колбы, электромеханической мешалки, обратного холодильника, термометра и водяного термостата. Для этого в реакционной сосуд заливали расчетное количество азотной кислоты, выдерживали в термостате с работающей мешалкой в течение 15 минут при температуре 25 °С и затем вносили навеску МОФК и при перемешивании выдерживали в течении заданного времени. Затем содержимое реакционной колбы фильтровали, промывали и высушивали при температуре 105 °С до постоянного веса. Жидкую и твердую фазы анализировали на содержание P₂O₅, СaО известными методами [10-12]. В качестве фосфатного сырья ЦК использовали МОФК состава (масс. %): P₂O₅ – 26.20; СaO – 57.70; CaO:P₂O₅ – 2.202; MgO – 0.60; Fe₂O₃ – 0.43; Al₂O₃ – 0.60; SO₃ – 3.78 и ЭФК, состава (масс.%): Р₂О₅ - 18,31; SO₃ - 2,32; Fe₂O₃ – 0,93; Al₂O₃ – 1,36; CaO – 0,31; F – 1,25.

При обогащении МОФК, ЭФК при Т:Ж= 1:(5-8) содержание Р₂О₅ с 26,20% повышается до 28,15, содержание СаО снижается с 57,70% до 43,75% при этом кальциевый модуль снижается до 1,56 и потерь Р₂О₅ с растворами обогащения не наблюдается (табл. 1).

Таблица 1.

Влияния Т:Ж на изменение кальциевого модуля МОФК при обогащении экстракционной фосфорной кислотой

Растворы обогащения содержат 2,25-3,92% СаО и 17,91-18,31% Р₂О₅. Для переработке использовали растворов обогащения состава (масс.%) : СаО -3,92; Р₂О₅ - 17,91; SO₃ - 0,58, F – 0,73.

При аммонизации растворов обогащения газообразным аммиаком до рН 4,51 получен аммофос с содержанием 53,16% Р₂О_5общ., 52,74% Р₂О_5усв., 49,60% Р₂О_5водн. и 11,06% азота (табл. 2). Это указывает на возможность получения аммофоса высшего сорта из растворов обогащения мытого обожженного фосконцентрата экстракционной фосфорной кислотой.

Таблица 2.

Составы аммофоса и аммофосфата, полученных из растворов обогащения

Для получения фосфорсодержащего удобрения с более высоким содержанием солей кальция в растворы обогащения вводили необогащенное фосфатное сырье (НФС) до общего соотношения РО:ФС равного от 20:1 до 5:1, амонизировали до рН 3,5-4,0 и сушили в сушильном шкафу при температуре 105 °С. Результаты анализа химических составов продуктов приведены в таблице 3.

Из таблицы видно, что снижение отношения РО:ФС с 20:1 до 5:1 приводит к снижению содержания всех форм Р₂О₅. Если значения общего и усвояемого Р₂О₅ имеют близкие значения, то содержание водной формы со снижением соотношения резко уменьшаются. Это говорит о том, что образующийся в результате разложения в растворе монокальцийфосфат и полуторные окислы образуют малорастворимые соединения. Так монокальцийфосфат частично переходит в дикальцийфосфат.

Проведенные исследования по переработке растворов обогащения на аммофосфат показывают возможность утилизации растворов фосфорнокис­лотного обогащения МОФК с получением фосфор­ного удобрения пролонгированного действия.

Увеличением нормы вводимого НФС или снижением массового соотношения РО:ФС можно получить удобрение двойной суперфосфат. В таблице 3 приведены составы двойного супер­фосфата в зависимости от нормы раствора обогащения на образование монокальцийфосфата с учетом имеющегося кальция.

Как видно из таблицы увеличение нормы раствора обогащения на образование монокальций­фосфата приводит к некоторому повышению всех форм Р₂О₅ в удобрении. При этом содержание общей формы Р₂О₅ составляет 40,54-40,68%, усвояемой 39,36-39,90% и водной 31,87-35,02%. Отношение усвояемой формы к общей форме превышает 97,09%, а водной 78,62%.

Полученное удобрение является концентрированным, практически одинарным удобрением. По сравнению с аммофосом содержит в 3-4 раза меньше азота и его можно использовать под зяблевую вспашку. 

Таблица 3.

Влияние нормы раствора обогащения на химический состав двойного суперфосфата

Таким образом, проведенные исследования показали возможность переработки фосфорнокислотных растворов обогащения на концентрированные фосфорные удобрения. Путем аммонизации растворов обогащения можно получить аммофос высшего сорта из фосфоритов Центральных Кызылкумов, путем введения в рвстворы обогащения фосфатного сырья в зависимости от его количества можно получить аммофосфат или двойной суперфосфат.