Исследование процесса обогащения мытого обожженного фосконцентрата Центральных Кызылкумов азотной кислотой применительно к производственным условиям

Производство фосфорсодержащих удобрений в Узбекистане базируется на использовании местных фосфоритов в Центральных Кызылкумах. Основная масса пород сложена кальцитом, цементирующим фосфатные зерна. Фосфориты Центральных Кызылкумов наряду с высоким содержанием карбонатных минералов включают также ряд примесей, в том числе хлор, органические вещества. Традиционные методы обогащения (классификация, флотация и т.п.) для этих фосфоритов неэффективны. Поэтому применяют термический обжиг [5, 2]. К фосфоритам, используемым для кислотной переработки, предъявляются весьма жесткие требования. Критерием их пригодности служит не только содержание Р₂О₅, но и примесей. Мытый обожженный фосконцентрат (МОФК) содержит не менее 26,0 % Р₂О₅, имеет кальциевый модуль 1,9-2,1 и содержит до 15% свободной окиси кальция [1]. Присутствием свободного оксида кальция обусловлены технологические трудности переработки МОФК на экстракционную фосфорную кислоту [3, 4, 6].

Проведенные исследования показали возможность обогащения МОФК растворами азотной кислоты при норме 25-27% на общее содержание оксида кальция в фосфатном сырье и получения обогащенного фосконцентрата с кальциевым модулем 1,7 [7-9]. Для разделения твердой и жидкой фаз использована фильтрация. Процесс фильтрации больших объемов пульпы обогащения затруднительный процесс. Поэтому для снижения объемов поступающих на фильтрацию пульпы проведены исследования по отделению сгущенного осадка крупной фракции МОФК путем декантации.

В таблице 1 приведены результаты влияния нормы 15% азотной кислоты на состав сгущенного осадка.

Таблица 1.

Влияние нормы 15% азотной кислоты на химической состав сгущенного осадка

С увеличением нормы 15% азотной кислоты с 22,96% до 30,61% на содержание оксида кальция в составе МОФК содержание P₂O_5общ. в сгущенном осадке повышается с 17,59% до 18,11% при норме 26,79% и снижается до 17,59% при норме 30,61%. При этом, водная форма P₂O₅ появляется только начиная с нормы кислоты 26,79% и составляет 0,15%, при норме 30,61% она составляет 0,62%. С увеличением нормы кислоты содержание окиси кальция в сгущенной части снижаться с 35,18% до 28,32%, содержание окиси магния сохраняется на одном уровне. Содержание нитратного азота снижается с 1,85% до 1,21%. Кальциевый модуль сгущенного осадка изменяется с 2,000 до 1,610. Это указывает на то, что при норме азотной кислоты идет вскрытие фосфатной части МОФК и образовании мелких частиц фосфорита, которые удаляются с суспензией при декантации.

Для установления состава твердой фазы сгущенный осадок фильтровали, твердую фазу промывали и анализировали. В таблице 2 проведены составы твердой фазы до промывки.

Таблица 2.

Химический состав твердой фазы сгущенного осадка обогащения МОФК после фильтрации до промывки

Из таблицы 3 видно, что осадок после фильтрации содержит меньше влаги и, соответственно, повышенное содержание основных компонентов за исключением азота. Содержание P₂O_5общ. снижается с 21,76% при норме 25,51% до 20,27% при норме 30,61% 15% азотной кислоты. Пропорционально P₂O_5общ. снижается и содержание оксида кальция с 39,22% до 31,84%. При этом кальциевый модуль с 1,802 снижается до 1,571. После промывки осадка водой содержание основных компонентов заметно повышается (табл. 3). Содержание P₂O_5общ. составляет 23,25-20,92%, оксида кальция 32,17-39,65%, кальциевый модуль с 1,705 снижается до 1,538. Нитратный азот полностью отсутствует.

Таблица 3.

Химический состав твердой фазы сгущенного осадка обогащения МОФК после фильтрации и промывки

Анализ жидкой фазы после фильтрации сгущенного осадка приведен в таблице 4.

Таблица 4.

Химический состав жидкой фазы сгущенного осадка обогащения МОФК азотной кислотой после фильтрации

Жидкая фаза сгущенного осадка после фильтрации содержит 0,31-0,40% водной и общей формы P₂O₅ при нормах азотной кислоты 26,79-30,61%. Содержание оксида кальция составляется 6,17-5,78%, азота 3,03-3,42%. Содержание оксида магния с повышением нормы азотной кислоты с 26,79% до 30,61% снижается с 0,48% до 0,20%.

В промывных водах содержание оксида кальция изменяется от 2,42% до 1,57% (табл. 5). Содержание оксида магния составляет 0,002-0,12%, азота 0,87-1,21%, что указывает на присутствие нитрата кальция на поверхности твердой фазы сгущенного осадка после фильтрации.

Таблица 5.

Химический состав промывных вод

В таблице 6 приведены данные химического состава суспензии после обогащение МОФК 15% азотной кислотой при норме от 23% до 30% и декантации.

Содержание общей формы P₂O₅ повышается с 4,58% до 5,13%, водная форма присутствует только при нормах 26,79-30,61% и составляет 0,25-1,02%.

Таблица 6.

Химический состав суспензии обогащения МОФК

Содержание общей формы оксида кальция составляет 9,10-16,48%, азота 1,76-2,39%. Содержание оксида магния повышается с 0,32% до 0,36%.

Анализ осветленной части суспензии после обогащения МОФК показал резкое снижение общей нормы P₂O₅ до 0,012-0,75% и водной формы до 0,18-0,74%. Содержания общей и водной форм Р₂O₅ при нормах 26,79% и 30,61% близки между собой, что указывает на содержание основного количества P₂O₅ в сгущенной части суспензии (мелкой фракции). В растворе кальций и магний находятся в виде нитратных солей.

Таким образом проведенные исследования в условиях, приближенных к производственным показали возможность обогащения МОФК ЦК растворами азотной кислоты при норме не превышающей 25,51% на содержание общего оксида кальция и последующей декантацией растворов обогащения. При этом кальциевый модуль снижается с 2,202 до 1,802.