Минеральные удобрения. Новые исследования и разработки - Позин М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
УДК 631.855(088.8)
М. С. Алосманов, Б. А. Копылев, С. М. Ибрагимова,
А. П. Джафаров
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СУЛЬФАТА КАЛИЯ НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АПАТИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА СО СМЕСЬЮ КИСЛОТ
Известно [I, 2], что при разложении фосфатов смесью серной и соляной кислот степень разложения сырья значительно увеличивается уже в камерной стадии вследствие бо-. лее высокой активности соляной кислоты и уменьшения количества образующейся твердой фазы — сульфата кальция. Недостатками этого процесса являются ухудшение качества получаемого продукта вследствие наличия в нем хлористого кальция и коррозия оборудования, поэтому необходимо изыскание новых путей применения смеси серной и соляной кислот для производства суперфосфата.
В настоящей работе представлены результаты исследований разложения апатитового концентрата смесью отработанной серной и абгазной соляной кислот в присутствии сульфата калия, состава и свойств получаемого суперфосфата.
В опытах использовались апатитовый концентрат состава (мас.%): Р205 —39,4; (Al, Ге203) — 1,0; F —3,0; н. о.—
0,9; отработанная серная кислота завода С1\ (ТУ—38 103249—79), содержащая 60% H2S04 и 0,6% органических примесей; 92%-я серная кислога (ГОСТ 2184—84), абгаз-ная соляная кислота Сумгаигского ПО «Химпром» им. М. А. Азизбекова, содержащая 30—35% НС1 и сульфат калия.
Опыты проводили следующим образом. В фарфоровый стакан, термостатированный и снабженный мешалкой, помещали необходимое количество серной кислоты определен-
ной концентрации, нагревали до 55—60 °С и постепенно за
3 мин при интенсивном перемешивании всыпали заданное количество апатитового концентрата. Затем вводили абгаз-ную соляную кислоту и сульфат калия, после чего перемешивание продолжали еще 2—3 мин и стакан с суперфосфатной массой помещали в сушильный шкаф при 110—115 “С на 1,5 часа. Суммарная норма смеси кислот составляла 68,25 мае. ч. на 100 мае. ч. апатита, что эквивалентно 70 мае. ч. серной кислоты (одна мае. ч. серной кислоты при замене эквивалентна 0,75 мае. ч. соляной кислоты). Количество абгазной соляной кислоты в смеси кислот составляло 10% от общей нормы серной кислоты, необходимой для разложения фосфатного сырья, концентрация смеси кислот составляла 65% (H2S04—НС1), концентрация исходной серной кислоты — 75% H2S04 (она представляла собой отработанную серную кислоту, концентрация которой добавлением концентрированной кислоты была доведена до 75%). Количество сульфата калия составляло — 5—15 мае. ч. на 100 мае. ч. апатита.
Созревший суперфосфат измельчали, охлаждали и оставляли на дозревание. Пробы суперфосфата анализировали на содержание в них всех форм Р2О5, влаги, калия и хлора стандартными методами [3, 5].
В другой серии опытов сульфат калия предварительно растворяли в абгазной соляной кислоте, и полученный раствор вводили в суперфосфатную пульпу после подачи всего апатита.
На рис. 1 представлена зависимость степени разложения исходного сырья от времени в?аимодействия компонентов. Как видно из рис. 2, введение сульфата калия повышает степень разложения апатита смесью отработанной серной и абгазной соляной кислот на всем протяжении взаимодействия компонентов. Кривая, характеризующая степень разложения апатита от времени, лежит выше кривой, полученной в отсутствии сульфата калия. Так, например, через 90 минут степень разложения апатита в присутствии сульфата калия составляет 93,7%, а в отсутствии — лишь 89%.
Результаты, полученные при исследовании влияния количества сульфата калия показали, чго с его увеличением степень разложения апатита повышается. Так, при введении 5 мае. ч. сульфата калия на 100 мае. ч. апатита степень разложения составляет 92,8%, а при введении 15 мае. ч. на 100 мае. ч апатита — 94,3%.
Процесс ускорения разложения апатита смесью отработанной серной и абгазной соляной кислот в присутстви» сульфата калия можно объяснить следующим образом. Раз-
Рис. 1. Зависимость степени разложения апатитового концентрата (через 90 мин) от времени введения сульфата калия: I — количество K2SO4 1 мае. ч. на 100 мае. ч. апатита; 2 — количество K2SO4 10 мае. ч. на 100 мае. ч. апатита
юд-'
Рис. 2. Изменение во времени степени разложения апатитового концентрата смесью кислот: 1 — в отсутствии сульфата калия; 2 — при введении (через 5 мин после начала смешения) сульфата калия (количество вводимого сульфата калия — 10 мае. ч. апатита)
ложение апатитового концентрата смесью отработанной серной и абгазной соляной кислот в присутствии сульфата калия также проходит в две стадии. На первой стадии процесса образуется свободная фосфорная кислота, сульфат каль-
«ия и хлориды кальция и калия; на второй стадии, скорость которой определяется активностью фосфорной кислоты, последняя взаимодействует с непрореагировавшим фосфатом в присутствии хлорида калия, при добавлении которого к фосфорной кислоте повышается активность ионов водорода в растворе, а также увеличивается скорость обменной диффузии ионов водорода и кальция в диффузионном слое у поверхности раздела фаз [4]. Разложение интенсифицируется, увеличивается скорость и степень разложения фосфатного •сырья.
