Минеральные удобрения. Новые исследования и разработки - Позин М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
ние pH, получаемое
при взаимодействии
хСа0-(/А1203 с водой
Первый метод недостаточно эффективен, поскольку не удается получить мономинеральные соединения [П] и требует значительных энергетических затрат. Второй метод обеспечивает синтез при сравнительно низких температурах III группы алюминатных соединений:
—4,5НаО —1,5Н20
ЗСаО • А12Оз • 6Н20--------5- ЗСаО • А1203 • 1,5Н20------*-
200 — 500°С 600—9Э0°С
-9СаО
12СаО • 7А120з-----------> ЗСаО • А1203.
1000-1200°С
Для получения алюминатов кальция состава Са0-А1203, Са0-2А1203 необходимо смешать расчетное количество трехкальциевого гидроалюмината и гидроксида алюминия и подвергнуть смесь термообработке при 1100—1200°С [10].
Выполненный термодинамический анализ процесса взаимодействия алюминатов кальция с фтор-ионами, а также анализ условий синтеза алюминатных соединений позволили установить, что наиболее рациональным соединением с точки зрения химической активности является 12СаО-7А12Оз. Кроме того, при обжиге известняков, содержащих алюмоси-ликатные минералы, алюминатная часть представлена
12Са0-7А1*03.
Для исследований была отобрана проба промышленного шлама после процесса обескремнивания ПО «Фосфорит», представленная, в основном, гидооалюминатом кальция. Исходный образец ЗСаО-А1203-6Н20 подвергали термообработке при 1000 °С с получением 12СаО-7А1203.
В табл. 2 представлены результаты взаимодействия синтезированного алюмината кальция с раствором, содержащим*' 950 мг/дм3 HF. Дозировку реагента осуществляли в соответствии со стехиометрическими коэффициентами реакции 4, учитывающей осаждение фтора в виде фторидов кальция и алюминия.
Данные табл. 2 показывают, что алюминат кальция при температуре 25 °С и продолжительности 60 мин обеспечивает при молярном соотношении (СаО+АЬОз): F, равном 2,
Таблица 2
Экспериментальные данные по взаимодействию алюмината кальция с раствором HF при 25 °С
Молярное Время, pH Концентра Степень Концентрация,.
отношение мин раствора ция фтора, осаждения мг/дм3
СаО ai2o3
F
1 : 1 10 2,6 247.0 74.0 0,03 0,123
20 2,8 199,5 79,2
40 3.1 160.1 83.1
60 3.2 152,0 84,0
10 6,6 67,4 92,9
20 7,4 57,0 94,1 --- ---
1: 1 40 8,9 23,7 95.5 --- ---
60 9,0 23.0 98,0 0,02 0,068
вывод до 98,0% F. Рентгенографический анализ подтверждает, что равновесными твердыми фазами в этом процессе являются CaF2 и A1F3. Конечное значение pH раствора 9,0 объясняется образованием гидроалюминатов кальция в соответствии с реакцией
ЗСа2++2А1(0Н)4-+40Н-==ЗСа0-А1203-6Н20. (8)’
Результаты взаимодействия 12Са0-7А1203 с фосфорной кислотой, содержащей 4125 мг/дм3 Р2О5, приведены в табл. 3.
12СаО • 7А120з+8НзР04==4 (ЗСаО ¦ Р205) +
+7А120з+12Н20. (9|
Приведенные данные (см. табл. 2, 3) показывают, что скорость взаимодействия алюмината кальция с фосфорной кислотой несколько ниже, чем с фтористоводородной. Так, при продолжительности контактирования алюминатов каль-
Таблица 3
Изменение состава раствора фосфорной кислоты при обработке ее алюминатом кальция
Молярное Время, мин pH раствора Концентра Степень
отношение ция р2о5, осаждения
СаО+А12СХ мг/дм3 Py.Os, %
Р2Об
10 4,50 3100 24,2
20 4,52 2700 34,5
40 4,55 2266 47,5
60 4,60 2050 50,0
10 5,05 1633 60,4
20 5,20 1225 70,3
0.1 40 5,71 675 83,6
60 6,10 0 100,0
ция с HF и Н3Р04 (молярное отношение 1 : 1, время 60 мин) степень связывания F и Р2О5 составляет 84,0 и 50,0% соответственно.
С увеличением количества алюмината кальция в соответствии с законом действия масс равновесие реакции (9) сдвигается в сторону образования фосфатов кальция и алюминия. Увеличение продолжительности с 10 до 60 мин и стехиометрического соотношения Са0+А1203/Р205 с 1 до 3 обеспечивает практически полное выделение Н3Р04 из сточных вод.
В табл. 4 приведены результаты по взаимодействию 12СаО-7А1203 со сточной водой ПО «Фосфорит», содержащей 4125 мг/дм3 Р2О5 и 950 мг/дм3 HF.
Как видно, алюминаты кальция обладают избирательным Действием. Так, при совместном присутствии кислоты Н3РО.1 и HF при стехиометрическом соотношении 3: 1 степень осаж-Дения ионов фтора составляет 98,7%, а Р2Оя — 83,1%.
