ТЕХНОЛОГИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

ОСОБЕННОСТИ АЗОТНОКИСЛОТНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ КАРАТАУСКИХ ФОСФОРИТОВ

Азотнокислотные методы переработки менее чувствитель­ны по сравнению с сернокислотной экстракцией к качеству и постоянству состава исходного фосфатного сырья и позво­ляют в одном технологическом процессе совместить разложе­ние фосфатсодержащего минерала с получением комплекс-
ного удобрення, содержащего несколько питательных эле­ментов [1—4].

Особый интерес представляет для отечественной промыш­ленности метод с вымораживанием нитрата кальция, так как он позволяет обеспечить комплексное использование фосфат­ного сырья при практически полном отсутствии отходов [5, 6].

Имеющиеся сведения о скорости растворения основных минералов, содержащихся в фосфоритах Каратау, не позво­ляют с достаточной полнотой сделать заключение о целесо­образных путях их переработки и, в частности, о путях пере­работки рядовых фосфатных руд этого месторождения.

В соответствии с этим целью данной работы было изу­чение особенностей азотнокислотного разложения рядовых каратауских фосфоритов.

Исследование влияния концентрации и нормы азотной кислоты, продолжительности контакта фаз и температуры на степень перехода основных компонентов фосфатного сырья в жидкую фазу проводили на образце фосфорита ме­сторождения Чулактау следующего состава (мае. %): 35,2 СаО, 23,7 Р205, 3,3 MgO, 1.2 Fe203, 0,3 А1203, 18,4 Si02, 6,1 С02 и 21,8 нерастворимого остатка. Опыты проводили в пе­риодических условиях. Фосфорит разлагали азотной кисло­той в стеклянном реакторе с мешалкой при интенсивном пе­ремешивании, чтобы сбить обильно образующуюся пену. Че­рез определенные промежутки времени отбирали пробы пульпы для анализа на Р205, Fe203, А1203 и SiOz дифферен­циальным фотометрическим методом и СаО и MgO комп - лексонометрическим методом.

Как показали результаты исследования, разложение ря­довой каратауской руды азотной кислотой концентрации 46— 56% HN03 при норме 110 и 130% от стехиометрического ко­личества (в расчете на СаО в сырье) протекает достаточно интенсивно уже при 40—50 °С. Зернистая и оолитово-зерни - стая структура этих фосфоритов, а также наличие в них кар­бонатов способствует быстрому разрушению фосфатного зер­на. Степень извлечения Р205 и СаО из фосфорита в иссле­дуемом диапазоне концентраций и норм азотной кислоты че­рез 40—60 мин составляет 99—100%. С повышением концен­трации азотной кислоты от 46,3 до 56,2% HN03 степень извле­чения в жидкую фазу магнийсодержащих минералов возра­стает (рис. 1). При 50 °С и норме кислоты 130% от стехио­метрии (в расчете на СаО) в течение 20 мин степень извле-

Чения MgO в раствор в изучаемом интервале концентраций изменяется соответственно с 71,2 до 79,9%. С удлинением" времени реакции до 120 мин переход MgO в жидкую фазу достигает 80,8 и 86,5% соответственно.

Изменение нормы кислоты в диапазоне 110—130% не оказывает существенного влияния на извлечение MgO из фосфорита в раствор.

С повышением концентрации азотной кислоты и продол­жительности контакта фаз увеличивается и степень перехо­
да в раствор соединений железа. Так, при разложении фос­форита кислотой, содержащей 46,3% HN03 при норме 130%,, степень извлечения Fe2Os в течение первых 20 мин состав­ляет 36,9%, а через 60 мин достигает 46,3%. С повышением концентрации кислоты, например до 56,2%, извлечение Fe203 в жидкую фазу тоже растет и за те же промежутки времени составляет соответственно 55,9% и 69%. Увеличение длительности контакта фаз до 2 ч повышает степень перехода Fe2Os в раствор до 72,3%.

Степень перехода окиси алюминия для данного об­разца фосфорита с повы­шением концентрации азот­ной кислоты с 49,8 до 56,9% HNOs изменяется незначи­тельно на 1—2% и состав­ляет 17—19%.

При 50 °С извлечение Si02 в жидкую фазу в тече­ние первых 20 мин разло­жения фосфорита азотной кислотой в диапазоне кон­центраций от 46,3 до 60,3% HN03 и норме 130% от стехиометрической состав­ляет 5—6%. С удлинением времени реакции до 2 ч со­держание Si02 в растворе немного падает независимо от температуры, концентрации и нормы азотной кислоты, что, вероятно, связано с частичной коагуляцией Si02 в процессе разложения.

На рис. 2 показано влияние температуры на степень из­влечения примесей в раствор при разложении фосфорита азотной кислотой, содержащей 46.3% HN03, взятой в коли­честве 130% от стехиометрической нормы. Время разложе­ния — 20 мин и 2 ч.

С повышением температуры степень перехода MgO и R;Os в раствор увеличивается. Аналогичная зависимость на­блюдается для всех рассмотренных концентраций азотной кис юты.

Полученные экспериментальные данные показывают, что степень перехода примесей (MgO и R203) фосфатного сырья зависит от концентрации исходной азотной кислоты и тем­пературы процесса и в значительной степени определяется продолжительностью взаимодействия исходных компонентов.

Сократив продолжительность процесса разложения фос­форита азотной кислотой до 30—40 мин при 40—45 °С, воз­можно ограничить переход этих примесей в раствор при практически полном извлечении Р205 и СаО в жидкую фазу, что, несомненно, положительно отразится на качестве гото­вого продукта, а именно на содержании Р2О506Щ и Р205усв.