Исследование процесса получения обесфторенного монокальцийфосфата из фосфоритов Центральных Кызылкумов

Research of process of reception defluorination monocalciumphosphate from phosphorites of Central Kyzylkum
Цитировать:
Исследование процесса получения обесфторенного монокальцийфосфата из фосфоритов Центральных Кызылкумов // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Меликулова Г.Э. [и др.]. 2018. № 8 (53). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/6278 (дата обращения: 02.03.2021).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

Приведены результаты по получению обесфторенного монокальцийфосфата из обесфторенной и обессульфаченной экстракционной фосфорной кислоты на основе фосфоритов Центральных Кызылкумов и известняка.

Приведены данные по составу и обесфторенных, обессульфаченных и упаренных экстракционных фосфорных кислот из фосфоритов Центральных Кызылкумов, их плотности и вязкости при температурах 20-80оС. Плотности фосфорных кислот с концентрацией 17-45% Р2О5 изменяются с 1,184 г/см3 до 1,613 г/см3, вязкости с 2,252 мПа∙с до 31,112 мПа∙с.

Показано, что независимо от исходной концентрации кислоты (17-45% Р2О5) монокальцийфосфат содержит не менее 53,00% Р2О5общ. и 27,11% СаО. С повышением концентрации исходной фосфорной кислоты с 17% до 40-45% Р2О5 содержание фтора снижается с 1,02% до 0,24-0,28%.

ABSTRACT

Results on reception monocalciumphosphate from defluorination and desulfonation extraction phosphoric acid on the basis of phosphorites Central Kyzylkum and limestone are resulted.

Data on structure desulfonated, defluorinated and evaporated extraction phosphoric acids from phosphorites Central Kyzylkum, their density and viscosity are cited at temperatures 20-80оС. Density of phosphoric acids with concentration of 17-45% Р2О5 change about 1,184 g/sm3 to 1,613 g/sm3, viscosity with 2,252 mPа∙s to 31,112 mPа∙s.

It is shown, that irrespective of initial concentration of acid (17-45% Р2О5) monocalciumphosphate contains not less than 53,00% Р2О5общ., 27,11% СаО. With increase of concentration of initial phosphoric acid from 17% to 40-45% Р2О5 the fluorine maintenance decreases 1,02% to 0,24-0,28%.

 

Ключевые слова: экстракционная фосфорная кислота, плотность, вязкость, известняк, обесфторенный монокальцийфосфат, пульпа, сушка.

Keywords: extraction phosphoric acid, density, viscosity, limestone, defluorination monocalciumphosphate, pulp, calcination.

 

Нормальная жизнедеятельность животных и птицы, их рост, развитие и продуктивность обуславливаются полноценными кормовыми рационами, сбалансированными как по энергетической и протеиновой составляющим, так и по минеральному составу [2, 3]. Фосфор занимает особое место среди химических элементов. Он входит в состав многих минералов, прежде всего, фосфатов кальция [1]. Мировое потребление кормовых фосфатов кальция превысило шесть миллионов тонн в год и продолжает ежегодно увеличиваться [5]. В связи с этим наши исследования были направлены на получение обесфторенного монокальцийфосфата из экстракционной фосфорной кислоты на основе фосфоритов Центральных Кызылкумов, которая сильно загрязнена полуторными окислами и фтором [8, 4].

Исследования по получению обесфторенного монокальцийфосфата приводили в стеклянном реакторе, снабженном механической мешалкой и установленном в термостат. Экстракционную фосфорную кислоту предварительно очищали от сульфатов и фтора, используя фосконцентрат и соли натрия – карбонат и метасиликат [9, 6, 7]. Очищенная кислота имела состав (масс. %): Р2О5-16,98; SO4-0,23; CaO-1,58; Fe2O3-0,25; Al2O3-0,38; F - 0,32. В качестве кальцийсодержащего сырья использовали природный известняк Кутарминского месторождения, содержащий (масс. %): СаО -- 54,88; МgО – 0,47; SiО2 – 0,49; Fе2О3 – 0,10; Аl2О3 - 0,21; ппп – 43,76.

Концентрированные фосфорные кислоты с содержанием 25-45% Р2О5 получены путем упарки обесфторенной и обессульфаченной экстракционной фосфорной кислоты. Составы упаренных кислот представлены в таблице 1. 

Таблица 1.

Химический состав упаренных фосфорных кислот

Химический состав, масс. %

Р2О5

СаО

MgO

Fe2O3

Al2O3

SO42-

F

1

17

2,09

0,80

0,25

0,38

0,23

0,32

2

25

2,93

1,17

0,37

0,56

0,34

0,23

3

35

4,31

1,64

0,52

0,78

0,48

0,21

4

40

4,93

1,88

0,60

0,90

0,54

0,21

5

45

5,54

2,11

0,67

1,01

0,61

0,21

6

50

6,16

2,36

0,75

1,12

0,68

0,21

7

55

6,78

2,59

0,82

1,23

0,75

0,21

8

60

7,40

2,83

0,90

1,34

0,82

0,21

 

Из таблицы видно, что с повышением содержания Р2О5 в упаренных кислотах пропорционально увеличиваются содержания и других компонентов. Так содержания оксида кальция повышается с 2,09% до 5,54% при содержании 45% Р2О5, магния с 0,80% до 2,11%, оксида железа с 0,25% до 0,67%, оксида алюминия с 0,38% до 1,00%, сульфат ионов с 0,23% до 0,61%. Содержание фтора снижается с 0,32% до 0,21%.

Упаренная до содержания 45% Р2О5 и выше фосфорная кислота при охлаждении до 25-30oС превращается в малоподвижную массу. Для установления реологических свойств упаренных кислот определены плотности и вязкости обесфторенных и обессульфаченных фосфорных кислот различных концентраций. Полученные данные по плотности и вязкости приведены в таблице 2.

С увеличением содержания Р2О5 в упаренной фосфорной кислоте плотности и вязкости повышаются, а с повышением температуры снижаются. Если исходная 17% по Р2О5 обесфторенная и обессульфаченная экстракционная фосфорная кислота имеет плотность 1, 184 г/см3 при 20оС, то кислота с содержанием 45% Р2О5 имеет плотность 1,613 г/см3. Повышение температуры с 20oС до 80oС приводит к снижению плотности кислоты с содержанием 45% Р2О5 с 1,613 г/см3 до 1,584 г/см3.

Таблице 2.

Влияние концентрации и температуры на плотность и вязкость упаренных фосфорных кислот

Концентрация

ЭФК

Плотность, г/см3

Вязкость, мПа.с

20°С

40°С

60°С

80°С

20°С

40°С

60°С

80°С

1

17

1,184

1,173

1,166

1,163

2,252

1,490

1,036

0,828

2

25

1,320

1,308

1,300

1,297

3,992

2,641

1,836

1,468

3

35

1,434

1,421

1,412

1,409

9,510

6,292

4,375

3,497

4

40

1,527

1,513

1,504

1,500

18,687

12,364

8,597

6,871

5

45

1,613

1,598

1,588

1,584

31,112

20,585

14,313

11,439

6

50

1,687

1,671

1,661

1,657

65,767

43,514

30,256

24,181

 

Изменения вязкости упаренных кислот аналогичны изменениям плотности. Вязкость кислоты с содержанием 17% Р2О5 составляет 2,252 мПа∙с, а с содержанием 45% Р2О5 31,112 мПа∙с при температуре 20 oС и снижаются до 0,828 мПа∙с и 11,439 мПа∙с, соответственно при температуре 80 оС.

Для разложения известняка использовали обесфторенные, обессульфаченные и упаренные до содержания 25-45% Р2О5 кислоты. Исследовано влияние концентрации и нормы фосфорной кислоты на химический состав пульпы и обесфторенного монокальцийфосфата.

Влияние нормы фосфорной кислоты с концентрацией 17-45% Р2О5 на состав пульп монокальцийфосфата приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Влияние нормы и концентрации фосфорной кислоты на химический состав пульпы монокальцийфосфата

Норма

кислоты, %

ЭФК,

 % Р2О5

Химический састав, масс. %

Р2О5

СаО

MgO

Fe2O3

Al2O3

SO42-

F

1

95

17

15,76

8,48

0,94

0,23

0,35

0,21

0,30

100

15,88

8,22

0,94

0,24

0,36

0,22

0,30

110

15,98

7,65

0,93

0,24

0,38

0,22

0,30

2

95

25

22,45

11,95

1,35

0,34

0,50

0,31

0,20

100

22,69

11,60

1,35

0,34

0,51

0,31

0,21

110

22,88

10,88

1,33

0,34

0,51

0,31

0,21

3

95

35

30,19

16,25

1,82

0,45

0,68

0,41

0,18

100

30,64

15,85

1,82

0,46

0,69

0,42

0,19

110

31,06

14,96

1,81

0,46

0,70

0,42

0,19

4

95

40

33,85

18,22

2,04

0,51

0,76

0,46

0,18

100

34,40

17,80

2,04

0,51

0,77

0,47

0,18

110

34,85

16,78

2,03

0,52

0,78

0,47

0,18

5

95

45

37,36

20,10

2,26

0,56

0,84

0,51

0,17

100

38,04

19,68

2,26

0,57

0,85

0,52

0,18

110

38,58

18,58

2,24

0,58

0,86

0,53

0,18

 

С повышением нормы кислоты с 95% до 110% незначительно повышаются содержания Р2О5 и СаО, содержания примесных компонентов повышаются на десятые доли процента, независимо от концентрации фосфорной кислоты. При концентрации кислоты 25% Р2О5 содержание Р2О5 повышается с 22,45% при норме 95% до 22,88% при норме 110% на образование монокальцийфосфата. После сушки содержание Р2О5 в монокальцийфосфате изменяется с 51,97% до 54,99% (табл. 4). При этом содержание СаО составляет 25,63-28,24%, фтора 0,25-1,02%.

Таблица 4.

Влияние нормы и концентрации кислоты на состав монокальцийфосфата

Норма

кислоты, %

ЭФК,

% Р2О5

Химический состав монокальцийфосфата, масс. %

Р2О5

СаО

MgO

Fe2O3

Al2O3

SO42-

F

1

95

17

52,32

28,16

3,14

0,78

1,17

0,71

0,98

100

53,23

27,55

3,16

0,79

1,19

0,72

1,00

110

54,53

26,27

3,18

0,82

1,22

0,74

1,02

2

95

25

52,18

27,77

3,13

0,78

1,17

0,71

0,47

100

53,01

27,11

3,15

0,79

1,19

0,72

0,47

110

53,88

25,63

3,14

0,81

1,20

0,73

0,48

3

95

35

51,97

27,98

3,12

0,77

1,16

0,70

0,31

100

53,02

27,44

3,15

0,79

1,18

0,72

0,32

110

54,94

26,46

3,20

0,82

1,22

0,74

0,33

4

95

40

52,22

28,11

3,14

0,78

1,16

0,71

0,27

100

53,04

27,45

3,15

0,79

1,18

0,72

0,27

110

54,86

26,43

3,20

0,82

1,22

0,74

0,28

5

95

45

52,47

28,24

3,15

0,78

1,17

0,71

0,24

100

53,01

27,43

3,15

0,79

1,18

0,72

0,25

110

54,99

26,49

3,20

0,82

1,23

0,74

0,26

 

Повышение концентрации фосфорной кислоты способствует снижению содержания фтора в готовом продукте. Однако, этого недостаточно для получения монокальцийфосфата кормовой чистоты.

Таким образом, проведенные исследования показали возможность получения монокальцийфосфата на основе обесфторенной и обессульфаченной экстракционной фосфорной кислоты из фосфоритов Центральных Кызылкумов. Монокальцийфосфат независимо от исходной концентрации кислоты содержит 51,97-54,99% Р2О5, 25,63-28,24% СаО. Содержание фтора составляет 0,24-1,02%. Чем выше концентрация исходной фосфорной кислоты, тем ниже содержание фтора в монокальцийфосфата. Для получения монокальцийфосфата кормовой чистоты необходимо проводить более глубокую очистку экстракционной фосфорной кислоты из фосфоритов Центральных Кызылкумов от фтора.

 

Список литературы:
1. Дегтярёв В. Эффективность монокальцийфосфата при кормлении животных. //Молочное и мясное ското-водство. 2003. 2. с 7-10.
2. Кальницкий Б.Д. Минеральные вещества в кормлении животных. Л.: Агропромиздат, 1985.
3. Кармышов В.Ф., Соболев Б.П., Носов В.Н. Производства и применение кормовых фосфатов. М.: Химия, 1987.
4. Кочетков С.П., Смирнов Н.Н., Ильин А.П. Концентрирование и очистка экстракционной фосфорной кисло-ты. Иваново, 2007. 304 с.
5. Литусова Н.М. Технология получения кормовых фосфатов кальция в гранулированном виде на основе ме-ла и экстракционной фосфорной кислоты. Дисс. … канд. техн. наук. Москва, 2004. 136 с.
6. Мирмусаева К.С. Технология производства ортофосфатов натрия на основе экстракционной фосфорной кислоты из фосфоритов Центральных Кызылкумов. Дисс. … канд. тахн. наук. Ташкент. 2011. 169 с.
7. Патент № IAP 05054 (UZ). С05В3/00. Способ получения кормового преципитата. Х.Ч.Мирзакулов, И.И.Усманов, Б.Б.Садыков, Н.В.Волынскова, Г.Э.Меликулова, Ш.И.Умаров. Опубл. 2015. Бюл. № 7.
8. Тsh 6.6-21:2013. Кислота ортофосфорная экстракционная. Технические условия. Ташкент, 2013. 5 с.
9. Хужамкулов С.З. Разработка технологии обесфторивания экстракционной фосфорной кислоты из термо-концентрата Центральных Кызылкумов с получением фторидов натрия и кальция. Дисс. … канд. техн. наук. Ташкент, 2009. 135 с.

 

Информация об авторах

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

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

ассистент Термезского государственного университета, 190100, Республика Узбекистан, г. Термез, улица Ф. Хужаев, 43

teacher of Termez state of university, 190100, Republic of Uzbekistan, Termez, F.Khodjaev st., 43

доцент Термезского государственного университета, 190100, Республика Узбекистан, г. Термез, улица Ф.Хужаев, 43

associate professor of Termez state of university, 190100, Republic of Uzbekistan, Termez, F. Khodjaev st., 43

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