Минеральные удобрения. Новые исследования и разработки - Позин М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Нами исследовано разложение фосфоритов азотной ir, серной кислотами, как в отсутствии циркулирующего раствора, так и при его введении В работе использовали фосфориты, состав которых (мае.%) приведен ниже:
Содержание Вятский 'Гоолсе
компонентов
Р2О5 25,7 27,0
СаО 38,8 40,Ь
Fe2G3 4,4 3,4
АЬОз 1,8 0,9
F 2,8 2,3
Нераствори 19,6 14,2
мый оста
ток
Фосфориты обрабатывали азотной и серной кислотами (суммарная норма 100% от стехиометрии на СаО). Азотную кислоту использовали с содержанием 50% НМОз, серную — 93% H2SO4, нитрато-фосфатный раствор—10% Р2О5 и 20и/о NH4NO3. Разложение фосфатов проводили в интервале температур 40—70 °С.
Установлено, что при обработке фосфоритов азотной и серной кислотами фосфорсодержащие минералы растворяются на 73—96% в течение 40—60 минут после смешения компонентов. Причем при введении оборотного раствора степень перехода Р2О5 в жидкую фазу на 12—13% выше (рис. 1, а, б). Повышение температуры процесса экстракции от 40 до 70 °С оказывает влияние на растворение фосфорсодержащих минералов в основном в течение первых 10—20 минут. Так, степень перехода Р2О5 в жидкую фазу за 10 минут при температуре 40 °С составила 64,5%. а при 70 °С — 78,8%. За
¦}() минут соответственно 89,3 и 94,0% (рис. 1,«). В присутствии оборотного нитратно-фосфатного раствора через
40 минут степень перехода Р2О5 в жидкую фазу составила соответственно 92,4 и 98,1%.
Введение в систему оборотного нитратно-фосфатного раствора одновременно повышает степень разложения соединений железа и алюминия на 4— 8% в зависимости от усло-
901
Рис. 1. Влияние продолжительности обработки фосфорита Вятского месторождения на степень перехода Р205 (а) и Fe2Q3, А1203 (б) в жидкую фазу. 1—4 Р2О5; 5—8 Fe203; 9—12 А1203; 1, 2, 5, в, 9, 10— температура 40 иС; 3, 4, 7, 8, 11, 12 — температура 70 °С; 1 ,2, 5, 7, 9, 11 —без оборотного раствора; 3, 4, 6, 8, IV, 12- в присутствии оборотного раствора (300 г на 100 г фосфорита)
Рис 2. Влияние количества оборотного раствора на степень перехода в жидкую фазу Р2О5 (/, 2), Fe2Q3 (3, 4) и 41503 (5, 6). Температура С0°С, продолжительность взаимодействия 20 (1 3, 5) и 60 (2, 4, 6) мин
вин осуществления процесса. Это связано, по-видимому, с изменением кинетики растворення соответствующих минералов при большом избытке жидкой фазы. С увеличением
температуры процесса экстракции в изученном интервале повышается степень перехода примесей в жидкую фазу. В большей мере ускоряется раствооение железосодержащих минералов.
Увеличение количества оборотного раствора приводит к повышению степени извлечения P2Os фосфорита, причем, более существенно в течение первых 10—20 минут. Так степень перехода Р205 в жидкую фазу при обработке фосфорита азотной и серной кислотами при массовом отношении количества оборотного раствора к фосфориту 1:1 в течение 10 минут составляет 75,7%, а при отношении 5: 1 —88,Зи/о. Через 40 минут она возрастает соответственно до 94,4 и 98,1 % (рис. 2).
Результаты исследования проверены в полунепрерывных условиях с многократной циркуляцией оборотного раствора. Из фосфоритов Вятского и Тоолского месторождений получен нитратно-фосфатный раствор, содержащий 7,5—7,8% Р2О5. Отношение N: Р205 составило 0,75—0,77. Степень перехода фосфатного компонента в жидкую фазу составила 97—98%. Это связано с потерями Р0О5 за счет выпадения железоаммонийфосфатов в осадок и отделением их с фосфо-гипсом. Сухой отмытый осадок сульфата кальция содержал 15,9—16,9% кристаллизационной влаги.
Степень отмывки загрязненного нерастворимым остатком фосфогипса на первой ступени фильтрации составляет 97— 98% при переработке вятского фосфорита и 98—99% —-при использовании фосфата месторождения Тоолсе. Чистый сульфат кальция после второй ступени фильтрации (осажденный из азотно-фосфорно-кислого раствора сульфатом аммония) отмывался практически полносгью. В осадке обнаружены лишь следы Р2О5 в водорастворимой форме. Содержание Р2Об общего и Fe203 в нем составило соответственно 0,30— 0,35% и 0,14—0,18%. Это объясняется частичными потерями Р2Об за счет выпадения в осадок фосфатов железа. Съем влажного неотмытого осадка фосфогипса, содержащего нерастворимый остаток, составляет 3—4 т/(м2-ч) при переработке вятского фосфорита и 5—6 т/(м2-ч) из тоолского фосфорита. В пересчете на сухой отмытый осадок это составляет соответственно 0,6—0,9 т/(м2-ч). Производительность фильтрации чистого фосфогипса, осажденного на второй стадии и предназначенного для конверсии в сульфат аммония, составляет 8—11 т/(м?-ч) по влажному осадку 11
Показатели процесса азотно-серно-сульфатной переработки фосфоритов
К Содержание в жидкой фазе Степень перехода оЗ
о ° т
к о РА. Fe Оч AI2O3 СаО N so4 РА А1,0:) ^ Р сч
X 5 0 5 “
