Научные и технологические основы новых высокоэффективных процессов переработки фосфорсодержащего сырья

• Автор: Кочетков, Сергей Павлович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 256 с. : ил. + Прил. (250 с.)

Введение
Глава 1. Разработка научных основ и технологических операций переработки фосфоритов и апатитов с использованием механохимической активации.
1.1. Состояние вопроса и основные закономерности протекания механохимических процессов при активации фосфатов.
1.2. Химические и структурные изменения природных фосфатов при механической активации в присутствии жидкой фазы.

1.2.1. Влияние сопутствующих примесей и искусственно вводимых ингредиентов.

1.2.2. Кинетические исследования механохимической активации природных фосфатов.

1.2.3. Энергетические характеристики механически активированных природных фосфатов и энергетические аспекты процессов МХА.
1.3. Исследования физикохимических и структурных характеристик активированных фосфатов различных месторождений и их классификация по перерабатываемости методом МХА.
1.4.0 роли жидкой фазы и ее взаимодействии с фосфатами в процессе получения удобрений мокрым МХА методом.
1.5. Разработка и получение новых видов фосфорных и комплексных удобрений механохимическим способом. Разработка технологической схемы и опытнопромышленные испытания по получению удобрений методом МХА.
1.6. Результаты агрохимических испытаний активированных фосфатов и рекомендации по организации бескислотной переработки фосфоритов методом МХА.
Глава 2. Физикохимические и экспериментальные основы получения высококонцентрированных фосфорных кислот с улучшенными и регулируемыми эксплуатационными характеристиками.
2.1. Состояние вопроса и анализ проблемы получения концентрированных фосфорных и суперфосфорных кислот.
2.2. Исследования по схеме состав структура свойства, и обоснование концентрации суперфосфорной кислоты с точки зрения приемлемых физикохимических характеристик для технологии и эксплуатации.
2.2.1. Влияние примесей и добавок на структуру раствора фосфорной кислоты и, соответственно, ее физикохимические свойства.
2.2.2. Анализ действия НБОГ и ЫН4 на концентрирование и дефторирование ЭФК в двухфазной системе и физикохимические свойства полученных продуктов.
2.2.3. Разработка новых марок суперфосфорных кислот Р2О5 с различным содержанием примесей и определение их физикохимических и эксплуатационных характеристик.
Глава 3. Разработка ресурсо и энергосберегающей, экологически безопасной технологии получения высококонцентрированных фосфорных кислот различного назначения и аппаратурнотехнологической схемы для концентрирования и дефгорирования ЭФК в двухфазной системе в условиях интенсивного тепломассообмена.
3.1. Энергетические концепции получения концентрированных фосфорных кислот при интенсивном тепломассообмене.
3.2. Разработка аппарата тарельчатого типа с интенсивным газожидкостным слоем. Расчет и интенсификация тепло и массопередачи.
3.3. Сравнение действия различных теплоносителей в аппаратах интенсивного тепломассообмена.
3.4. Аппаратурнотехнологическая схема концентрирования и 4 дефторирования экстракционных фосфорных кислот и ее
экологические аспекты.
3.5. Анализ техникоэкономических показателей промышленных схем получения концентрированной фосфорной и суперфосфорной кислот.
Глава 4. Исследование и разработка основ использования твердых сорбентов для очистки от фтора отходящих газов производства фосфорных кислот и дефторирования самой кислоты.
4.1. Современное состояние и анализ проблемы.
4.2. Разработка механически активированных сорбентов и использование их для очистки от фтора газов и кислот.
Глава 5. Разработка технологий глубокой очистки ЭФК и ассортимента новых видов очищенных кислот.
5.1. Современное состояние вопроса очистки ЭФК.
5.2. Разработка технологий глубокой очистки фосфорной кислоты от отдельных компонентов.
5.2.1. Глубокая очистка ЭФК от , i, ТБФ. i 5.2.2. Глубокая очистка ЭФК от .
5.3. Разработка основ технологии пищевой фосфорной кислоты из ЭФК.
Глава 6. Разработка основ технологий получения жидких и суспендированных удобрений с использованием механохимической активации и интенсивного тепломассообмена
Выводы Литература
Приложения
ВВЕДЕНИЕ


Важной характеристикой дефектности структуры является степень кристалличности обратная величина аморфизации. Для ее расчета были сняты ИКспектры фосфоритов и апатитов до и после активации в мокром и сухом режимах, которые в области полос деформационных колебаний ионов Р3 5 см1 до 5 см1 свидетельствуют о том, что в процессе активации степень кристалличности сильнее падает для фосфоритов, чем для апатитов и коррелирует с реакционной способностью, которая в нашем случае выражается долей растворимого Р2О5 и коэффициентом корреляции. Рассчитывали степень кристалличности по формуле предложенной Т. Ат аморфизация образца Кр кристалличность, 1ма, 1исх интенсивность рефлексов фосфатов механически активированного и исходного соответственно. При этом структура исходных образцов условно принималась полностью кристаллической. Для классификации были отобраны следующие характеристики удельная поверхность 5Уд, м2г степень кристалличности К, растворимость в лимонной кислоте а, коэффициент активации пакт константа скорости по растворимости К, ч1 избыточная энтальпия АНИЗб, кДжмоль удельные энергозатраты на единицу изменения растворимости Еуд, кВтч. Полученные и рассчитанные физикохимические, энергетические и структурные характеристики активированных фосфатов различных месторождений в вибромельнице в сухом режиме в течение 1,5 часа вместе с параметрами элементарных ячеек кристаллической рештки представлены в таблице 1. Таблица 1. X г 1 О сЗ го 2 X го О и гч 2 р сГ о4 с. Чилисайское 9,8 8,4 ,6 2. ДжеройСард. Значения параметров и объемов элементарных ячеек были определены Бушуевым и др. Эти данные опубликованы в источниках 8, , . По мнению этих авторов наиболее удобной характеристикой являются величины параметров объемов элементарных ячеек, по мере роста которых убывает реакционная способность и агрохимическая эффективность. СОг в решетке, т. В наших данных, т. МХА. Отличительной особенностью данной классификации является то, что активированные апатиты также обладают определенной агрохимической эффективностью, подтвержденной агрохимическими испытаниями. Все фосфаты после МХА обладают большей реакционной способностью и, соответственно, агрохимической активностью, нежели фосмука стандартного помола из тех же видов сырья. Помимо параметров элементарных ячеек, реакционная и агрохимическая активность связывается нами с содержанием в фосфатах i2, действие которого раскрывалось выше. Используя полученные в таблице 1. Сырьем при этом могут быть как богатые, так и бедные руды после предварительного МХобогашения или без такового. Препятствием для использования механически активированных фосфатных руд могут быть лишь повышенное содержание ряда элементовпримесей, таких как свинец, ртуть, кадмий, мышьяк и др. Набор и содержание этих примесных элементов обусловлены условиями формирования их в морских бассейнах и выветривания на континентах. ПДК для фосфоритов не разработаны, а сделаны лишь попытки разработки метода оценки вредных примесей для чего предложено определять так называемый коэффициент экологичности фосфатов 1. Тем не менее все это не относится к фоссырью России и ближнего зарубежья, в том числе и исследуемому автором, а затрагивает в большей степени отдельные месторождения африканского континента Туниса, Алжира, Сенегала, Того 1, 1. Автором настоящей работы предложено перерабатывать бедное фосфатное сырье на удобрения прямым МХА методом с высокой экологической безопасностью 2 5. В основном эти рекомендации касаются местного производства и потребления удобрений. Апатиты, обладая более низкой агрохимической эффективностью, достигнутой более значительными энергозатратами, могут быть переработаны по нашему мнению с использованием механической активации как предварительной обработки, т. МХА интенсифицирует дальнейшее сернокислотное разложение согласно , . Так, согласно нашего изобретения 6, предварительная механоактивация апатита позволяет при последующем сернокислотном разложении увеличить коэффициент извлечения Р2О5 с ,5 до ,5, понизить остаточное содержание Р.