ТЕХНОЛОГИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ НА УСЛОВИЯ ЕГОІ ПЕРЕРАБОТКИ В УДОБРЕНИЯ АЗОТНОКИСЛОТНЫМ МЕТОДОМ

Вовлечение в кислотную переработку бедного фосфатного] ісьірья — одна из основных задач в современной технологии минеральных удобрений. Пригодность фосфатного сырья для кислотной переработки определяется не только содержанием основного компонента — фосфорного ангидрида, но и содер-] жанием примесей, а также фильтрующими свойствами твер-Я дых фаз.

Одним из рациональных путей переработки фосфоритов с высоким содержанием примесей (соединений полуторных] окислов и магния) в сложные концентрированные удобрения является использование методов азотнокислотного разложе-1 ния [1]. Это связано с пассивирующим действием азотной кислоты на минералы примесей фосфатного сырья, получе­нием менее вязких пульп и растворов, чем при фосфорнокис-1 лотном разложении [3] и значительно меньшим влиянием примесей на кристаллизацию сульфата кальция при выделе* нии последнего из азотнокислотных вытяжек [4].

На кафедре ТНВ ЛТИ им. Ленсовета разработан азот - носернокислотный способ производства нитроаммофоски [2] с выделением кальция из азотнофосфорнокислотной вытяж-1 ки в виде полугидрата сульфата кальция.

В связи с тем, что промывные воды полностью возвращаті ются в процесс, количество их и концентрация определяют состав продукционной смеси азотной и фосфорной кислот.

Количество промывных вод зависит от размеров кристал­лов фосфогипса и структуры нерастворимого осадка, полу-] чаемых при переработке различных видов фосфатного сырья. Крупные, хорошо фильтрующие кристаллы легко отмываются водой и промывными растворами.

Ниже приведены результаты исследования промывки фос­фогипса, полученного при азотнокислотной переработке фос­форитов различных месторождений, состав которых приве­ден в табл. 1.

Разложение фосфоритов проводили при температуре 60 °С циркулирующей смесью азотной и фосфорной кислот (16— 18% Р2О5 и 28—32% HN03, Ж:Т в пульпе от 6: 1 до 14: 1) по методике, описанной ранее [5]. После осаждения из по­дученной вытяжки ионов кальция серной кислотой и допол­нительного перемешивания с целью снятия пересыщения и укрепления выделившихся кристаллов пульпу разделяли на воронке Бюхнера.

Фосфогипс промывали в условиях, имитирующих процесс отмывки осадка на заводском фильтре, т. е. поочередно за­крепленными промывными водами и горячей водой (80°С). После каждой промывки анализировали жидкую и твердую фазы на содержание основных компонентов известными ме­тодами [6]. Количество промывных вод брали к весу сухого фосфогипса: 0,7: 1; 1:1; 1,3: 1.

Результаты проведенного исследования позволили по­строить номограмму (рисунок), по которой можно опреде­лить концентрацию получаемой фосфорной кислоты в смеси с азотной (в пересчете на исходную) в зависимости от со­става фосфорита, его гипсового числа (с учетом нераствори­мого осадка}^ количества промывных вод и влажности фос­фогипса.

Количество воды, вводимой в процесс с промывными во­дами, зависит от влажности фосфогипса и количества воды, подаваемой на его отмывку (на 100 г фосфорита):

<Рн, о = (*-^)?в, ф.г. (!)

Где фвл. ф. г — масса влажного фосфогипса, получаемая из 100 г фосфорита, г;

К—масса промывных вод от массы влажного фос­фогипса;

Z — массовая доля жидкой фазы во влажном фос - фогипсе.

Массовая доля жидкой фазы во влажном фосфогипсе

TOC \o "1-3" \h \z z= *ж» = Уж-Ф (2)

¥вл ф. г їж. ф+9сух. ф г

Где фж. ф — масса жидкой фазы в фосфогипсе, отсюда

Фж. ф = 2фж. ф+2фсух. ф. г; (3)

Фж. ф = <?сух. ф г - (4)

Масса влажного фосфогипса

?вл. ф. г = фсуж. ф. г+ <Рж. ф= Фсух. Ф - г (l + 1 Z г) ' ^

93

Выражая массу сухого фосфогипса через гипсовое число получаем

?вЛ. Ф.г=(і+т^)юог=ті7іоог) (6)

Где Г — гипсовое число.

Подставив это выражение в уравнение (1), получим

^o=-T5fl00r. (7)

Концентрация фосфорной кислоты в смеси азотной и фос­форной кислот в пересчете на исходную фосфорную кислоту в зависимости от ф'н2о и состава фосфорита

Ср 0 к ТЬ1 100

/-> __ _____________ FjUs К-ТЫ____________

РА к"ты Сра0: ф. та 1.38 - ССа0 ф„та 0,16 + ?н2о '

Где Сра0 ф. та—содержание Р205 в фосфорите, %; ССа0фта—содержание СаО в фосфорите, %;

0,16 — количество кристаллизационной воды в

CaS04-0,5H20; 1,38—массовое отношение 2Н3Р04/Р205. Из этого уравнения определяем соотношение

100 _ СРАф. та1,38 — Сса0 о, іб _

£р, Ог, к-ты '-'PjO, ф-та СРаО, ф-та

= (9)

Т. е. эта зависимость изображается прямой линией.

В номограмме представлена зависимость <Рн, о==/(0:

100 t, \ п f / '00 \

~С------------ = /('W И Pj05 к-ты 5= f ( СрТї---------------------- '

Р2Ог, к-ты V иРЛ5к-ты і

Где 0—количество воды, вводимой на экстракцию с про­мывной водой; Г — гипсовое число (расчетная величина); Ср 0 к ты— концентрация фосфорной кислоты в смеси с азот­ной.

Например, (см. рисунок) для фосфорита № 3 (гипсовое число 1,14) при отмывке фосфогипса промывными водами, взятыми в количестве 0,7 от веса сухого фосфогипса (К=0,7), при влажности фосфогипса z=0,575 количество - воды, ВВОДИМОЙ В Процесс С промывными водами (фи^о)*" равно 33 г (100 г фосфорита).

Этому количеству воды соответствует концентрация фос­форной кислоты в продукционном растворе (в пересчете на исходную), равная 41% Рг05.

В табл. 2 приведена расчетная концентрация фосфорной кислоты в смеси с азотной, полученной при азотносернокис - лотной переработке вышеназванных фосфоритов. Эти данные подтверждены опытами на пилотной установке непрерывного действия. Установлено, что из различных образцов руды ме­сторождений Каратау (кремнистых и карбонатных) и недо - обогащенных фосфоритов Кингисеппского месторождения, содержащих от 21,5 до 23% Р2О5, может быть получена в ка­честве полупродукта смесь азотной и фосфорной кислот, эквивалентная по концентрации смешанному раствору из 50%-ной азотной кислоты и 38—41%-ной по Р2О5 фосфорной кислоты (см. табл. 2). Степень использования сырья при этом достигает 98%.

Таблица 2

Изменение Ж:Т в пульпе от 6: 1 до 14-1 способствует получению более крупных, хорошо фильтрующих осадков с меньшим содержанием жидкой фазы. Поэтому при одинако­вом количестве промывных вод концентрация фосфорной кислоты в смеси уменьшается за счет меньшего отвода Жидкой фазы с влажным фосфогипсом. Повышение количе­ства воды на промывку фосфогипса от 70 до 130 г на 100 г ■сухого осадка приводит к снижению концентрации фосфор­ной кислоты в смеси приблизительно вдвое.

Для большинства исследованных образцов фосфоритов достаточно высокая степень отмывки (98—99%) достигается при использовании промывных вод в количестве 70 г на 100 г сухого фосфогипса.

Однако фосфориты № 1, 4. 6 нецелесообразно перераба­тывать на смесь азотной и фосфорной кислот, несмотря на получение достаточно концентрированных растворов (фос­форная кислота в смеси в пересчете на исходные растворы имеет концентрацию 18—27% Р2О5) из сырья, содержащего всего б—11% Р2О5 (забалансовые руды) из-за большого ко­личества отбросного фосфогипса — соответственно 9—18 т на 1 т Р2О5 сырья (см. табл. 2).