ТЕХНОЛОГИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

СЕРНОКИСЛОТНОЕ ОБЕЗМАГНИВАНИЕ КИНГИСЕППСКИХ ФЛОТОКОНЦЕНТРАТОВ

Известно, что процессы сернокислотного обезмагнивания доломитизированных фосфоритов Каратау в водной суспен­зии и растворах сульфата магния концентрацией 10—25% MgS04 технологически легко осуществимы и позволяют по­лучать ценные побочные продукты — гидроокись магния, магнийаммонийфосфат и сульфат магния [1, 2, 3].

Однако селективное извлечение MgO из доломитизирован­ных фосфоритов разных месторождений с применением сер­ной кислоты при минимальном переходе в раствор фосфат­ной части весьма зависит от структуры фосфорита, его мине­ралогического состава и условий осуществления процесса (температуры, отношения жидкой и твердой фаз, продолжи­тельности процесса, нормы и действующей концентрации кис-^ лоты).

При отношении жидкой фазы к твердой 4-ь5:1, стехио - метрической норме серной кислоты (в расчете на карбонаты),, температуре 90° степень извлечения MgO из фосфорита Каратау месторождения Аксай составляет за 10—30 mhhj 65%, а степень перехода в раствор Р2О5 — 5—6%.

В аналогичных условиях степень перехода в раствор р205 из фосфорита Чулактау меньше в 1,5 раза, чем из Аксайского. Это объясняется тем, что фосфорит Чулактау имеет более кристаллическую структуру. При обезмагнива- Н1Ш фосфорита Чулактау серной кислотой при отношении жидкой фазы к твердой 3--4: 1, продолжительности процесса 30 мин степень декарбонизации составила 93,5%, степень извлечения Р205 — 2,5%.

Кингисеппский фосфорит по своему текстурно-структур­ному составу представляет собой доломитизированный пес­чаник, насыщенный в разной степени осколками фосфатных раковин.

Наличие примеси окиси магния 2—2,5% во флотацион^ ном концентрате создает технологические трудности при производстве двойного суперфосфата, приводит к перерас­ходу фосфорной кислоты, снижает качество продукта и не отвечает требованиям химической переработки в сложные удобрения.

Целью данного исследования явилось изучение физико - химических условий селективного извлечения MgO из кинги­сеппского флотоконцентрата, так как по своим структурным особенностям фосфатная часть кингисеппского фосфорита является более растворимой в кислотах по сравнению с фос­форитами Каратау.

В опытах использовали флотационный концентрат со­става. приведенного в таблице.

Опыты проводили в термостатированном реакторе с ме­шалкой. Фосфорит смешивали с водой (Ж : T=2,5-r-4 : 1), после термостатирования пульпы в нее подавали серную кис­лоту концентрации 50—93% в течение 10—30 мин. По исте­чении заданного времени пульпу расфильтровывали на фильтре Шотта № 1, определяли производительность фильт­рации, рН и затем анализировали жидкую и твердую фазы на содержание CaO, MgO и Р205 [4].

ІІМдО

РгОг 80 ■

60- 40

Исследование проводили в диапазоне температур 20— 90 °С, Ж : Т=2,5-j-5: 1, в течение 10—90 мин, концентрации кислоты от 15 до 98%, нормы кислоты от 80 до 120%.

Результаты опытов подтвердили выявленную нами общую закономерность, характерную для всех кислот, что опреде­ляющими факторами селективности процесса являются тем­пература и концентрационные условия (активность Н+). При низкой температуре скорости разложения карбонатов и фос­фатов близки. Например, степень извлечения Р2О5 при 20 °С составляет 15% при степени извлечения MgO 35% (рис. 1).

Повышение температуры приводит к резкому увеличению скорости разложения карбонатов. При температуре 90 °С степень разложения карбонатов составляет 60—80% при извлечении в раствор фосфатной части в количестве не бо­лее 1%.

Концентрационные условия определяются количеством жидкой фазы, продолжительностью процесса, нормой и кон­центрацией подаваемой кислоты, что создает определенную величину рН.

При низких значениях Ж:Т (менее 2:1) степень извле­чения Р2О5 довольно значительная (8—12%). Увеличение Ж: Т до З-г-4 : 1 приводит к снижению степени извлечения р265 до 3% (норма кислоты равна 100%) (рис. 2). Анало-

Гично влияет продолжительность процесса. С увеличением продолжительности процесса создаются условия, при кото­рых в единицу времени поступает меньше кислоты, что при­водит к повышению рН и увеличению селективности про­цесса

Проведенные опытные испытания на укрупненной уста­новке производительностью 50 кг/ч подтвердили результаты лабораторных исследований, при этом благодаря более тон­кому распределению кислоты и обеспечению кинетических условий удалось достичь максимальной селективности про­цесса при норме кислоты 80—90%.

В отличие от лабораторных данных в непрерывных усло­виях в опытных условиях процесс извлечения MgO происхо­дит за 5—10 мин (r)Mgo=70—80%) без растворения фосфат­ной части сырья (табл.). При этом в опытных условиях опре-

Делен оптимальный диапазон рН, при котором происходит максимальное извлечение карбонатов при минимальных по­терях Рг05 (рис. 3). Как видно из рис. наибольшей селек­тивностью процесс обладает в интервале рН от 3,2 до 3,7. Дальнейшее повышение величины рН нецелесообразно, так. как приводит к уменьшению скорости процесса.

Фильтрующие свойства обезмагненных фосфоритов опре­деляются температурой, продолжительностью процесса и рН среды [5].

При температуре 26° обезмагне'нный фосфорит фильтру­ется со скоростью 400—500 кг/м2ч, считая на сухой осадок (в пересчете на промышленные условия). Рост температуры приводит к значительному улучшению фильтрующих свойств пульпы. При температуре 90 °С фосфорит фильтруется со скоростью 1000 кг/м2ч.

Значение рН определенным образом сказывается на фильтрации. В более кислых средах при рН 2—2,5 произ­водительность фильтрации составляет 2500—4500 кг/м2ч. При рН 3,2—3,7 (оптимальный диапазон с точки зрения се­лективности) производительность фильтрации не превышает 1000 кг/м2ч.

Улучшение фильтрующих свойств обезмагненного сырья по сравнению с исходным объясняется наличием в осадке
определенного количества гипса, образующегося при обез - магнивании и обладающего адсорбционной способностью по отношению к мелким частицам нерастворимого осадка, предотвращая закупорку пор фильтровальной перегородки

Г5^

Увеличение продолжительности процесса, с одной сто­роны, способствует росту кристаллов гипса, с другой, прояв­лению десорбционных свойств при его старении, что приво­дит к снижению активности гипса. Исходя из этого целесо­образно проведение процесса не более 45—60 мин.

Проведение процесса в оптимальном режиме (темпера­туре 80—90°С, Ж : Т=4 : 1, норма — 80%, продолжительности процесса 10—20 мин) позволяет получить продукт следую­щего химического состава: Р205 — 28%, MgO — 0,7%, СаО— 42%, С02-1,4%.

Полученный обезмагненный флотоконцентрат перераба­тывается на двойной суперфосфат при более высоких тех­нологических и экономических показателях с получением более качественного продукта.