Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

Типы фосфоритных руд и месторождения

Самыми крупными скоплениями фторапатита являются местом рождения магматического происхождения, находящиеся в Хибин­ской тундре (Кольский полуостров) 24-26. Здесь разведано шесть месторождений апатито-нефелиновой руды: Кукисвумчоррское, Юкспорское, Расвумчоррское, Саамское, Куэльпорское и Ено-Ков - дорское, из них эксплуатируются первые три. На горе Кукисвум - чорр мощность рудного тела достигает 200 л. Оно состоит из верхней' богатой зоны (70—80 м) со средним содержанием в породе 29,1% Р205 и нижней бедной (120—130 м) руды, содержащей 18% Р205:

Руды Юкспорского месторождения содержат от 9,5 до 21,8% Р205. Вертикальная мощность рудного тела достигает 180 м.

Расвумчоррское месторождение состоит из двух участков. Сред­невзвешенное содержание Р205 составляет 19,4—19,55%. Разработ­ка ведется открытым способом (на участке Апатитовый цирк).

В начальный период эксплуатации Хибинских месторождений добывалась руда с содержанием 32—34% Р205. В течение более 35 лет работы комбината «Апатит» богатая руда с разведанных участков уже в основном выработана. В настоящее время среднее содержание Р205 в добываемой руде составляет 17,5—18%. Эта руда так же, как и богатая, легко перерабатывается флотацией в высокосортный концентрат, содержащий не менее 39,4% Р20 5 27. Производительность комбината «Апатит» составила в 1967 г. 8,7 млн. т концентрата, а в 1970 г. возрастет до 14,5 млн. т концен­трата 28.

Кольский апатитовый концентрат является лучшим в мире сырьем для производства удобрений и экспортируется в больших количествах в страны СЭВ и другие29'30. Промышленное значение имеет также Ено-Ковдорское месторождение апатито-магнетито - выхруд - После извлечения из них магнитной сепарацией железного концентрата остаются хвосты, содержащие около 10,6% Р2О5. Из последних дальнейшим обогащением могут быть получены концен­траты с содержанием 25—35% Р2О5. В СССР разведано еще не­сколько небольших залежей апатитовых руд: в Джамбульской, Иркутской и других областях.

За рубежом31 магматические месторождения апатитовых" руд находятся в Северной и Центральной Швеции, где они связаны с месторождениями фосфористых железных руд. Содержание апа­тита в фосфатной руде составляет 8—13%. В Южно-Африканской республике имеется месторождение апатитов контактного происхо­ждения (от пироксеново-апатитовых пород до почти чистого апатита с содержанием 34—40,5% Р205). Известны небольшие гид­ротермальные месторождения апатитов в Канаде и в Южной Нор­вегии. Норвежские руды содержат до 40—41,8% Р2О5. Среди гид­ротермальных месторождений апатита наибольшее значение имеют залежи в Испании, содержащие 34,4—42,6% Р205. Месторождения подобного типа в Китае (провинция Цзянси) ассоциируются с мар­ганцовыми рудами; отгружаемая руда содержит 33% Р2О5. Круп­ные месторождения апатитов имеются в Бразилии (Минас — Же - райс) и в Уганде (Восточная Африка).

Запасы и добыча апатитовых руд за рубежом незначительны по сравнению с СССР.

Осадочные фосфоритные месторождения СССР по залеганию рудного тела подразделяются5,32 на два' типа: платформенные и геосинклинальные.

Платформенные месторождения характеризуются распределе­нием руды на больших площадях горизонтальным залеганием фос­форитных слоев, разделенных прослойками пустых пород, неболь­шой мощностью слоев (не выше 5 м).

Геосинклинальные месторождения вытянуты линейно, имеют сложное залегание (крутые наклоны пластов и т. п.), фосфоритные пласты мощностью до 15 м чередуются с фосфатно-кремнистыми и фосфатно-карбонатными породами и др.

В обоих типах месторождений различают фосфориты по нх виду; пластовые, желваковые, зернистые и ракушечные Й-38.

Крупнейшие в СССР месторождения пластовых фосфоритов гео­синклинального типа находятся в Казахстане в Джамбульской области (горы Каратау)19'36. Наиболее важные месторождения этого района — Чулактау, Аксайское, Джанытас, Коксу. Руды со­держат до 26% Р2О5 и не более й—3% полуторных окислов. На отдельных участках встречаются зоны с содержанием в руде до 36% Р2О5. На качестве руды отрицательно сказываются примеси доломита и силикатов магния (MgO свыше 3%). В СССР имеется Ряд мелких неэксплуатируемых месторождений пластовых

(

Фосфоритов платформенного типа — стерлитамакские, Вольские, хоперские и обояньрыльские.

Желваковые фосфориты залегают преимущественно в Европей­ской части СССР и в Северо-Западном Казахстане, среди кварцево - глауконитовых, иногда известковых песков и глин в виде желваков (камней) разнообразной формы и цвета. Иногда желваки сцемен­тированы известью, глиной, кварцем и фосфатами в прочные пли­ты. Желваковые фосфориты делят на три группы: I) песчани­стые, 2) глауконитовые и 3) глинистые.

Песчанистые фосфориты составляют в СССР около 60% от общих запасов фосфоритов. Наиболее крупные месторождения на­ходятся в Актюбинской области (Ново-Украинское, Богдановское,) Кандагачское), в Курской (Щигровское, Трухачевское, Красно-. Полянское, Свободинское — первое эксплуатируется), в Брянской,- (Полпинское — эксплуатируется, Козелкинское, Сеннинское, Бур - ковско-Глаженское, Толвинско-Нетвинское и др.), в Калужской1 (Подбужское, Слободско-Которецкое, Бычковское, Новоселкинское,] Труфановское). В ряде других районов Европейской части CCCPj имеются относительно небольшие залежи песчанистых фосфоритов. Для этих фосфоритов характерно низкое содержание Р205 (12— 16%, максимально 19,5—20%), большое количество нераствори­мого остатка, т. е. не растворимых в кислоте силикатов и кремне­зема (до 30—50%) и небольшое содержание полуторных окислов (до 5-6%).

В глауконитовых фосфоритах преобладает примесь глауконита. Они содержат до 24%Р205 (чаще 18—20%), 20—33% кремнезема и много полуторных окислов — в желваках или плите 12—15%, а в выветрелой руде до 20%. Типичным их представителем являются фосфориты верхнего (рязанского) горизонта разрабатываемого Егорьевского месторождения (Московская область).

Глинистые фосфориты наиболее богаты Р205 (в желваках 24— 29%). Они содержат относительно небольшое количество не рас­творимого в кислоте остатка (3—15%), много кальцита и мало полуторных окислов (до 8%). Фосфоритами этого типа сложены Вятско-Камский бассейн (Кировская область) и нижний горизонт Егорьевского месторождения. Эти крупные месторождения экс­плуатируются.

Месторождения зернистых фосфоритов (Таджикистан, Восточ­ная Сибирь) пока не имеют промышленного значения.

Сравнительно крупные месторождения Эстонской ССР (Маар - ду) и Ленинградской области (Кингисеппское) образованы раку­шечными (оболовыми) фосфоритами — это слои пород, насыщенные фосфатизированными раковинами. Руда бедная (3—8% Р205), но легко обогащается, давая концентрат с содержанием до 29% Р205.

Месторождения фосфатного сырья размещены на территории СССР очень неравномерно. Наиболее благоприятно распределяется

Сырье для производства фосфоритной муки37. Потребляющие фос« форитную муку центральные районы, где распространены подзоли­стые почвы, с избытком обеспечены сырьем. Крупные фосфорит - ные месторождения центра могут снабжать и другие районы, в меньшей степени обеспеченные фосфатами.

В ряде крупнейших сельскохозяйственных районов страны —■ Сибири, в Украине, Кавказе, Дальнем Востоке — пока не обна­ружено промышленных запасов фосфоритов. Многочисленные ме­сторождения Русской Платформы содержат относительно низко­качественные фосфориты.

Весьма важной является разработка методов обогащения и ис­пользования бедных фосфоритов многих месторождений с целью привлечения новых ресурсов фосфатов в производство удобрений.

Сырьевой базой для химической переработки в настоящее время являются главным образом хибинские апатиты и частично фосфориты Каратау.

Апатитовый концентрат перевозится на все суперфосфатные заводы Европейской части СССР. Расстояние некоторых предприя­тий от апатитового месторождения составляет: Винница — 2581 км, Пермь — 2777 км, Константиновка—2869 км, Одесса—3019 км. Дальние перевозки апатитового концентрата обусловливают удо­рожание продукции. Открытие и эксплуатация мощного месторо­ждения фосфоритов Каратау обеспечило суперфосфатные заводы республик Средней Азии и Южного Казахстана местным сырьем и позволило сократить перевозки в эти районы сырья или супер­фосфата из Европейской части СССР, что дало большой экономи­ческий эффект.

Помимо апатито-нефелиновых руд Кольского месторождения и фосфоритов месторождения Каратау, промышленно разведанными ресурсами сырья являются также актюбинские фосфориты и фос­фориты Вятско-Камского месторождения.

Мало разведанные пока месторождения фосфатного сырья на территории Восточной и Западной Сибири: Белозиминское, Бурят­ское (Ошурковское), Сейбинское, Таштагольское и другие подго­тавливаются для промышленного использования 38. Промышленно - разведанные запасы фосфатного сырья в СССР обеспечивают38 потребность в нем на многие годы.

При использовании Вятско-Камского месторождения возможно было бы уменьшить перевозки сырья на 1,3—1,5 тыс. км в районы Средней и центральной полосы СССР, а увеличение разработки месторождений Каратау и Актюбинского позволит вообще ликви­дировать перевозки фосфатного сырья на расстояние свыше 3 тыс. км во все районы крупного потребления удобрений.

За рубежом наиболее крупные месторождения фосфоритов на­ходятся в Северной Африке (Тунис, Алжир, Марокко), в США, на °стровах Тихого океана и в Иордании31.

Месторождения Северной Африки относятся к типу пластовых.

На большинстве участков фосфорит добывается открытым спосо­бом. Руда содержит 23—33% Р205 и 1—2% R203 и используется без обогащения. В США наибольшее значение имеют фосфориты Флориды, содержащие от 18,4 до 34% Р20Е и 1,5—3% R203. Низко­процентные руды подвергаются обогащению.

В рудах месторождений Теннесси содержится от 16 до 23,8— 29,8% Р205 и до 5% R203. Фосфориты из месторождений в Южной Каролине содержат около 26,6% Р205. У подножья Скалистых гор (штаты Юта, Айдахо, Уайоминг и Монтана) расположены фосфо­ритные пласты со средним содержанием Р205 32,1% и R203 2—3%. На Тихом океане на коралловых островах Макатеа, Науру, Океан, Ангаур и других разрабатывают залежи гуано и месторождения фосфоритов, образовавшиеся замещением известняков, подстилаю­щих гуано. Качество фосфатов очень высокое (Р205 до 36,7— 41,2%). Мировые геологические запасы фосфатов приблизительно равны 475 млрд г, т. е. около 66 млрд. г Р205. Запасы 31>39-42 про­мышленного значения по состоянию на 1956—1957 гг. оцениваются во всем мире в количестве ~26 млрд г, в том числе в СССР 5,4 млрд. г фосфоритов и 1,66 млрд. т апатитов, что составляет 27% от миро­вых запасов. Указывают43, что мировая добыча природных фосфа­тов составила в 1965 г. 57 млн. т (по другим данным44 — 62,5 млн. г) по сравнению с 34,8 млн. г в 1957 г. По различным оценкам, она может в 1970 г. составить 70—115 млн. т.

В СССР добыча45 фосфоритов в 1957 г. составила 3,5 млн. г и увеличилась по сравнению с 1955 г. на 100%.

В последующие годы добыча фосфоритов увеличивалась как за счет расширения старых, так и открытия новых рудников по раз­работке месторождений Каратау, Кингисеппского и др. В связи с достижением в 1970—1976 гг. максимально допустимого объема добычи руды и производства апатитового концентрата дальнейший рост потребности в фосфорном сырье предполагается28 покрыть за счет соответствующего увеличения добычи фосфоритов. В бас­сейне Каратау годовая добыча фосфоритной руды может быть уве­личена до 14,5 млн. г или до 3,3 млн. т Р205. Развитие Вятско - Камского бассейна может обеспечить получение руды до 2,5 млн. т Р203 в год. Возможно также получить до 1 млн. т Р20.5 в год за счет введения в эксплуатацию 46 Актюбинского и Белозиминского месторождений.

Применение фосфатов

Преобладающее количество фосфорных руд используется для производства минеральных удобрений и в меньшей степени —для получения элементарного фосфора и промышленных продуктов, со­держащих фосфор, а также в металлургии черных и цветных ме­таллов.

В металлургии фосфорные руды применяются в смеси с желез­ной рудой для выплавки в доменной печи феррофосфора и при переработке в доменной печи малофосфористых железных руд, не пригодных для получения нормального томасовского или литейного фосфористого чугуна. Апатито-нефелиновые руды используются также в литейном деле (для получения металла с повышенным со­держанием фосфора), при получении фосфористой меди, в качестве раскислителя при производстве фосфористой бронзы и др.

В металлургии применяются апатито-нефелиновые руды с со­держанием не менее 28,5% Р205 (ОСТ 18234—39).

Основной целью переработки фосфатов с получением удобрений является перевод не растворимых в воде и почвенных растворах природных фосфорнокислых соединений в растворимое состояние. В зависимости от свойств фосфатов, их минералогического и хими­ческого составов, назначения получаемых продуктов и технико- экономических условий 47-49 применяются различные методы их переработки. Во всех случаях природные фосфаты подвергают предварительно размолу и обогащению с применением методов сухой или мокрой сепарации, обжига, флотации и др.

Наиболее распространены механические (размол), физико-ме­ханические (флотационное обогащение) и химические методы.

Механическими и физико-механическими способами получают также в некоторых количествах готовый продукт — фосфоритную муку. Химическая переработка фосфатов производится с помощью минеральных кислот, чаще всего серной, затем азотной и фосфор­ной. Последняя, в свою очередь, является промежуточным продук­том переработки фосфорных руд. В некоторых случаях применяют также соляную кислоту. К химическим относятся и способы пере­работки фосфатов при высоких температурах (1200—1800°), так называемые термические методы (электротермическая возгонка фосфора, термическое разложение щелочными и щелочноземель­ными соединениями, гидротермическое обесфторивание).

Фосфоритная мука применяется в качестве удобрения на кис­лых почвах, и, кроме того, как нейтрализующая добавка к супер­фосфату (см. гл. XXIV). Она эффективна на торфяных почвах, предназначенных для пастбищ и сенокосов. По масштабам воз­можного потребления это соответствует 10% от общей потребности в Р205. Для производства фосфоритной муки пригодны руды, фос­фатное вещество которых способно растворяться в кислых почвен­ных растворах и в слабой фосфорной кислоте. Такой способностью не обладают апатитовые руды, пластовые фосфориты Каратау Древнекембрийского возраста и им подобные, содержащие фосфат­ное вещество в явно кристаллической форме50'51.

Установлено 52,53, что с уменьшением величины элементарных зерен фосфорита или с увеличением общей их удельной поверх­ности (стр. 839) растут химическая активность и агрономическая ценность фосфорных руд. Для производства фосфоритной муки используются платформенные желваковые и ракушечные фосфори­ты Егорьевского, Вятского, Полпинского, Эстонского и других месторождений, отвечающие указанным требованиям 54~56.

Фосфоритная мука является часто местным удобрением (без дальних перевозок). В этих условиях для ее приготовления допу­скается применение низкокачественного сырья37, получаемого ме­тодами простого механического обогащения руды (грохочения, от­мывки, сепарации), а иногда даже без обогащения. При химиче­ской, в особенности кислотной переработке фосфатов большое значение имеет состав минералов-примесей. Наиболее вредны кис-, лотно-растворимые минералы, содержащие полуторные окислы (нефелин, глауконит, лимонит, каолинит), а также соединения магния (доломит и др.). Для уменьшения содержания примесей фосфоритные руды подвергают механическому обогащению57'58. Первичное обогащение фосфоритов состоит в разделении руды по крупности — более крупные фракции содержат обычно больше Р205 и, соответственно, меньше примесей.

Концентраты первичного обогащения могут проходить более глубокое вторичное обогащение методом флотации 59-63, применяе­мым для фосфоритов Каратау, Кингисеппских и др.64-66. Однако он еще недостаточно широко используется для обогащения фосфо­ритов различных других месторождений.

Положительные результаты обогащения некоторых фосфоритов получены в лабораторных условиях сочетанием флотации с магнит­ной сепарацией, а также применением электростатических мето­дов. Рядовой концентрат Лопатинской рудомойки, содержащий 7—10% Fe203 и 3—4% А120з, может быть обогащен методом маг­нитной сепарации и флотации67 с получением флотоконцентрата состава: 28—28,3% Р205, 2,2—2,4% Fe203, 1,1 — 1,2% А1203. Выход: продукта, пригодного для химической переработки, составляет1 36—44%. ;

Электростатическое обогащение может оказаться экономичнее! флотацииб8'б9. Этим методом в лабораторных условиях получен69; из Маардусской руды с 11,2% Р205 концентрат, содержащий 26— 27% Р205 при извлечении 86—87%.

Предложены различные методы обогащения карбонатсодержа - щих фосфоритов — прокаливанием с последующим гашением 70>7 и удалением (отмывкой) кальция в виде гидроокисей или карбоА ната (при гашении с карбонизацией), извлечением карбонатов72'71 при помощи растворов хлоридов или сульфатов под давлением! хлорированием хлором или хлористым водородом с последую-' щим выщелачиванием образующихся не летучих хлоридов74! и др.

Возможно также химическое облагораживание природных фос­фатов, предложенное первоначально для отделения апатита от

Ю

О"ю

Го <м

IM

IM Ю

— со

О

О

Ю

Ю

IN

10,4

0,25- 5,0-

1 1 ю

1 1

О

Со

Оо

О

00

1

ОГ

1

1

О

СО

<м ~ со | ~ ю

О To

00

Ю ю

<м ю

S

|>-

Ю To

To

00

О To

— со

О

<М СС

Ю

, СО CS 1 /

00 —

/

ГО CS 1 1 <м о

IN

Со

(N

Ю <м

Го 1

О

0,22

Сч

1

Ts.

<М CS

Cs

IN IN

О"ю

I I

ТАБЛИЦА 55

Требования к составу фосфоритов по ОСТ 10131—39

(Содержание компонентов в %)

Вятские

Актю­бин­ск ий

Егорьевские — Лопатинский рудник

Егорьев­

I сорт

II сорт

Рязанский горизонт

Портландский горизонт

Ские - Егорьев­ский рудник

I сорт

II сорт

Рг05, не менее. . . R203, Не более. . .

Влага, не более. . .

25,3 6,5

10

23,5 Не нор­мировано 12

19 4

9

22,7 Не нор­мировано 14

22,5 7,5

8

Не нор­мировано

21,7

Не нор­мировано 14

Нефелина растворением последнего в слабой соляной кислоте75'"'6. В дальнейшем было найдено, что при обработке измельченного фосфорита Каратау разбавленной серной кислотой доломит разла­гается с высокой скоростью, и часть магния переходит в раствор, фосфатный же минерал растворяется в незначительной степени 77-79. Полученный этим способом концентрат содержит 29—30% Р205 и лишь 0,5—1,0% С02. Декарбонизация фосфорита Каратау может быть также осуществлена прокаливанием80 при 1200° в течение 15—30 мин.

При обработке измельченного фосфорита хлористым водоро­дом81-83 при 350—400° образующиеся пары FeCl3 и избыток хлори -

•стого водорода охлаждают. Конденсирующийся FeCl3 отделяют, а

Химический состав фосфатного сырья важней

Р2О5

Fe203

А1203

Марокко.......................................................

35,11

0,12

0,45

Алжир..........................................................

30,60

. 0,25

0,25

Тунис (Гафза)...............................................

30,55

0,55

0,74

Египет (Сафага)..........................................

31,05

4,28

0,38

США -

Флорида (морские галечники) . . .

30-36

0,7-2,6

1,0

Теннесси...............................................

30-36

2,2-3,4

1,2-2,7

Западные штаты................................

27-36

0,5-2,1

0,5-1,9

Хлористый водород используют снова. Прокалка при 400—800° уменьшает скорость растворения глауконита в кислотах7, в связи

С чем этот прием может быть использован при кислотной перера­ботке содержащих железо фосфатов (см. гл. XXV).

Прокаленный фосфорит легче измельчается и позволяет полу­чать дальнейшей переработкой более чистые продукты84.

Т^етод флотации широко используется для обогащения апатито - аефелиновой руды. В результате флотации получается высококаче­ственный апатитовый концентрат (см. табл. 54). Тонкость его по­мола определяется требованиями главного потребителя — супер­фосфатной промышленности85. Для повышения производительно­сти флотационных фабрик предложена флотация руды более круп­ного помола с разделением концентрата на стандартный и на более крупнозернистый продукт, который тоже может найти применение для химической переработки86'87. Процессы обогащения апатито - нефелиновой руды связаны с уносом апатитовой и нефелиновой пыли с воздухом из аспирационных систем и с газами из сушиль­ных установок. Для улавливания этой пыли в последние годы стали применять эффективные пенные газопромыватели88'89. После по­вторного обогащения нефелиновых хвостов получается нефелино­вый концентрат, содержащий 29—30% А1203. Он комплексно пере­рабатывается на глинозем, цемент, соду и поташ (см. гл. VI).

Апатитовый концентрат по ГОСТ 5.1188—72 должен содержать (в пересчете на сухое вещество) не менее 39,4% Р205; влаги 1,0 ± ±0,5%; остатка на сите с сеткой № 016 К не более 11,5%; полутор­ных окислов R203(Fe0, Fe203, А1203 на сухое вещество) не более 3,0% по требованию потребителей.

Требования к фосфоритам по ОСТ 10131—39 приведены в 1 абл. 55.

В табл. 56 приведен химический состав фосфатного сырья не­которых зарубежных месторождений.

ТАБЛИЦА 56

Шнх зарубежных месторождений (в %)31

Вода +

СаО

MgO

So3

Фтор

Na20 + K20

Si02

Органическое

Вещество

53,00

0,16

1,40

4,24

1,35

0,86

1,63

50,75

1,00

2,05

1,65

7,25

49,68

0,99

2,46

2,86

1,81

1,64

3,69

48,74

0,35

2,70

3,21

1,04

3,81

3,24

46-50

0,1-0,6

0,2-1,5

0,1-3,9

0,1-1,1

7-10

1,6-3,0

42-49

0,02-0,3

0,6-2,7

3,2-3,8

0.3-1,0

5-9

1,4-2,0

44-52

Следы

0,3-3,1

2,9-3,9

0,3-1,4

5-17

0,7-4,7

Фосфориты Каратау, используемые в настоящее время как Промышленное сырье, должны содержать: для термической

Переработки не менее 23% Р2О5 (ГОСТ 11901—66) и для кислот­ной— не менее 28% (МРТУ—6—12—9—66). Кроме того, в сырье, применяемом для кислотной переработки, не должно содержаться более 2% MgO,.3% R203 и 5,5% С02.

На комбинате «Каратау» фосфатное сырье для кислотной переработки производится как путем сухого размола высококачест­венных руд, так и обогащением менее богатых (рядовых) фосфо­ритных руд. При этом даже из фосфоритов со средним содержа­нием 23,3% Р205 и 3,6% MgO при существующих методах обога­щения получается флотационный концентрат, содержащий лишь 27,9% Р205 и 2,4% MgO. Помимо этого, обогащение фосфоритов Каратау является дорогостоящим процессом и связано со значи­тельными потерями сырья. Товарное извлечение Р205 во флотаци­онный концентрат не превышает 63—65%, т. е. при обогащении теряется до 35% фосфатного вещества. Хвосты обогатительной фабрики, содержащие 16—18% Рг05 и 4—6% MgO, не исполь­зуются. Себестоимость 1 т Р205 во флотационном концентрате в 2,5—3 раза больше, чем в фосфоритной муке сухого помола из исходной руды.

Многие природные фосфаты содержат уран92. Так, в США оса­дочные фосфориты Флориды, Айдахо, Уайоминга, Монтаны и дру­гих содержат до 0,018% U308; Южной Каролины — от 0,001 до 0,15% U308; в фосфоритах Северной Африки — марокканских, алжирских, тунисских и египетских — от 0,004 до 0,016% U308; в фосфоритах Тихого и Индийского океанов от 0,001 до 0,007% U308; в изверженных породах — апатитах Южной Африки, Норве­гии и других — от 0,001 до 0,03% U308. Природные фосфаты яв­ляются значительным источником урана, несмотря на малое его содержание, так как количество перерабатываемых фосфатов из­меряется десятками миллионов тонн в год. Апатитовый концентрат содержит в качестве полезной примеси около 0,9% лантанидов и других редких элементов (лантан, церий, ниобий, иттрий и др.).

Физико-химические и механические свойства

Заводы фосфорных удобрений перерабатывают большое коли­чество порошковидного фосфатного сырья — апатитового концен­трата и фосфоритной муки Каратауского и Кингисеппского место­рождений. Потребление фосфатного сырья на крупных заводах до­стигает ~400 000 7 в год, а запас на складе до ЮрООт. Правиль­ная организация транспортирования и хранения фосфатного сырья, обеспечивающая минимальный размер капиталовложений и экс­плуатационных расходов, зависит от выбора технических средств, основанных на использовании физико-механических свойств сырья.

Транспортирование и особенно складская обработка мелко­дисперсного порошковидного фосфатного сырья связаны со зна­чительным пылением. Поэтому транспортирование и хранение сырья должны быть организованы с обеспечением нормальных санитарных условий труда и минимальных потерь сырья.

Ниже приводятся некоторые физико-химические и механиче­ские данные для апатитового концентрата и фосфоритной муки Каратау. Сведения о фосфоритной муке, как готовом продукте, приведены на стр. 819.

Твердость фосфоритных желваков57 находится в пределах от 2 до 5, а зерен чистого апатита равна 5 (по шкале Мооса). Тем­пература плавления апатита 1500—1570°; стандартная теплота об­разования при 25° равна 28 ккал/моль. Теплоемкость93 апатитового концентрата 0,187 кал/(г•град).

Объемный вес апатитового концентрата 94>95 при небольшом увеличении его влажности резко уменьшается. В среднем для стан­дартного продукта объемный вес в кучах принимается 1,8 г/ж3, а на транспортерах и в малых бункерах 1,5 г/л3.

Гранулометрический анализ апатитового концентрата85 дан в Табл. 57.

ТАБЛИЦА 57

Характеристика дисперсности апатитового концентрата

Ситовый анализ

Удельная поверхность Фракции, См*1г

Поверхность фракции

Размеры частиц, мк

Содержание,

%

Смеси, см%/г

В % от суммарной поверхности

+ 210 -210 +150 -150 +100 —100 + 74 -74 + 40 -40

0,5 10,8 22,1 14,5 7,8 44,3

260 290 359 481 721 2718

1,3 31,8 75,4 69,7 56,2 1204,0

0,09 2,21 5,25 4,88 3,96 83,61

1438,4

100,00

Поверхность наиболее тонких классов (—74 мк) достигает 80-90% от удельной поверхности всех фракций, их количество со­ставляет 45—50% по весу. Следует различать внешнюю удельную поверхность частиц измельченного фосфата (табл. 57) и общую (внутреннюю) удельную поверхность элементарных зерен52'59, определяемую адсорбцией азота при —195°.

Фосфоритная мука месторождения Чулактау стандартного по­мола при влажности 0,1—0,3% имеет объемный вес (в г/л3): на ленте транспортера 1,1 —1,2, свеженасыпанная в вагоны 1,45—1,5, "осле транспортирования по железной дороге до 1,6, после дли­тельного хранения на складе 1,8—2,096. Сухая фосфоритная мука "Улактау очень подвижна, растекается подобно жидкости, ссыпаясь под углом 15—20°. Увлажненная до 0,75—1,5% мука
теряет текучесть и способна слеживаться. Фосфоритная мука Чу - лактау, в отличие от фосфоритной муки всех других месторожде - При хранении ее влажность увеличивается до 0,75—1,5%. Сильно увлажненная мука при­обретает консистенцию жирной глины и после высыхания некоторые ее разновидности пре­вращаются в комья, требующие измельчения.

Углы покоя (естественного откоса) для апатитового концентрата94 показаны на рис. 212. С увеличением влажности углы покоя возрастают. Для стандартного кон­центрата принимается средний угол по­коя 37°.

Сыпучесть апатитового и нефелинового концентратов по шкале Пестова95 приведена на рис. 213. На сыпучесть концентратов так­же оказывает большое влияние влажность продуктов.

Изучены также другие физико-механиче - ские свойства апатитового концентрата и фос­форитной муки, знание которых необхо­димо, в частности для выбора средств их транспортирования и хранения97. Некоторые дополнительные свойства для апатитового концентрата с влажностью 0,1%: коэффициент динамического тре­ния 1,20; угол внутреннего трения 31°; коэффициент внутреннего трения 0,68; коэффициент трения о сталь 0,58; коэффициент трения о дерево 0,60; коэффициент трения о резину 0,63; коэффициент трения о про­резиненный бельтинг 0,65; начальное сопротивление сдвигу без слеживания 6—55 кгс/м2-, плотность 3,22; коэффи­циент истечения 0,2. При лежании апа­титового концентрата в течение 3 суток его свойства и значения коэффи­циентов трения практически не из­меняются.

Коэффициент уплотнения фосфо­ритной муки (кроме каратауской) при размере частиц 0,7—0,1 мм и влажно­сти 1,5% — 1,21; угол естественного откоса 40—45°; коэффициент трения о сталь 0,3; коэффициент тре­ния о бетон 0,5.

Ний, гигроскопична.

Типы фосфоритных руд и месторождения

Рнс. 212. Зависимость угла откоса апатито­вого концентрата от влажности.

Флотреагенты: / —торфи - ная смола; 2 и 3 — жидкое Мыло. Помол: I и 2 — гру­бый; 3 — тонкий.

Типы фосфоритных руд и месторождения

0.5 1.0 1,5 2,0 2.5

Влажность,%

Рнс. 213. Относительная сыпу­честь апатитового и нефелино­вого концентрата:

/ — нефелин; 2 —апатит.

Растворимость природных фосфатов в почвенных растворах и эффективность их в качестве удобрений зависит не только от то­нины помола и состава фосфата, но и от общей удельной поверх­
ности. Хибинский апатит обладает очень низкой общей удельной поверхностью и поэтому он малоэффективен как удобрение. Эф­фективность муки из кольского апатита увеличивается, если вместо стандартной, состоящей на 80% из частиц меньше 0,15 мм, при­менять муку более тонкого помола98 (с содержанием 80% частиц меньше 0,06 мм).

Разные виды фосфатного сырья разлагаются кислотами с раз­личной скоростью. Количественная характеристика химической активности определена для некоторых видов фосфатов при разло­жении их кислотами 99-102, а также при термическом их восстано­влении103. Однако систематических данных о реакционной спо­собности разных фосфатов не имеется. Реакционная способность природных фосфатов при кислотном их разложении обычно умень­шается после нагревания их вследствие спекания зерен и роста кристаллов104. Разложение кислотами облегчается, если природ­ный фосфат содержит некоторое количество двуокиси углерода.

Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

Получение двуокиси хлора из хлорита натрия

При взаимодействии хлорита натрия с хлором происходит обра­зование хлористого натрия и выделяется двуокись хлора: 2NaC102 + С12 = 2NaCl + 2 СЮ2 Этот способ ранее был основным для получения двуокиси …

Схемы с двухступенчатой аммонизацией

На рис. 404 представлена схема производства диаммонитро - фоски (типа TVA). Фосфорная кислота концентрацией 40—42,5% Р2О5 из сборника 1 насосом 2 подается в напорный бак 3, из кото­рого она непрерывно …

СУЛЬФАТ АММОНИЯ

Физико-химические свойства Сульфат аммония (NH4)2S04 — бесцветные кристаллы ромбиче­ской формы с плотностью 1,769 г/см3. Технический сульфат аммо­ния имеет серовато-желтоватый оттенок. При нагревании сульфат аммония разлагается с потерей аммиака, превращаясь в …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.