Механизм и кинетика растворения фторапатита в фосфорнокислых растворах в условиях производства ЭФК полугидратным способом

• Автор: Дорожкин, Сергей Вениаминович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1992
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ X

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ СВЕДЕНИЙ ПО РАСТВОРЕНИЮ АПАТИТА В КИСЛОТАХ

1.1. Обзор организации стадии растворения в процессах производства ЭФК

1.2. Кинетика и механизм растворения апатита в кислотах

1.3. Процессы поверхностного травления кристаллов эпатита

1.4. Конгруэнтность растворения апатита в кислотах

1.5. Эпитаксиальная кристаллизация СаБО на поверхности фторапатита

1.6. Заключение

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Исследование растворения единичных зерен

хибинского фторапатита в растворах фосфорной кислоты.
Выявление характера распределения зерен фторапатита по локальным скоростям растворения
2.2. Изучение процессов травления поверхности
кристаллов фторапатита посредством сканирующего электронного микроскопа
2.3. Изучение состояния поверхности фторапатита
методами Оже и ИК спектроскопии и катодолюминесцентного трассирования
2.4. Методы химического анализа фаз
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Растворение фторапатита в фосфорной кислоте
3.2. Влияние дислокаций на скорость растворения зерен фторапатита в кислотах
3.3. Переход от конгруэнтного растворения ФАЛ к инконгру э нтному
3.4. Эпитаксиальная кристаллизация СаБОо.эо на фторапатите
3.5. Математическая модель образования пористого тела СаБО0,50 заданной формы из кристалла фторапатита
3.6. Кинетика и механизм растворения кристаллов фторапатита в растворах фосфорной кислоты
3.7. Заключение НО
4. РАЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ РАСТВОРЕНИЯ ФТОРАПАТИТА В ПРОИЗВОДСТВЕ ЭФК
4.1. Поведение кристаллов фторапатита в промышленном экстракторе
4.2. Общий анализ организации процесса растворения
4.3. Технологическая схема узла растворения ФАП
4.4. Принципиальная схема производства ЭФК
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Мз этого сделан вывод, что бугорки - это элементы блочной структуры ФАП. Результаты математического анализа показывают, что растворение дефектных кристаллов ФАП происходит путем послойного "ухода" слоев блоков, причем растворение облегчено в местах выхода дислокаций на поверхность, приводящих к образованию ямок травления. Диссертация состоит из четырех глав, введения, заключения, выводов и списка литературы. Первая глава содержит обзор литературных сведений по растворению апатита в кислотах. Вторая глава посвящена методикам экспериментальных исследований. Третья глава включает результаты экспериментов и их обсуждение. В четвертой главе представлена оптимальная организация стадии растворения ФАЛ и процесса производства ЭФК на основе полученных в главах 2 и 3 результатов. Начало промышленного производства ЭФК следует отнести к - гг. Производимая фосфорная кислота служила промежуточным продуктом в производстве элементарного фосфора и пекарного порошка. Как отрасль промышленности минеральных удобрений, производство ЭФК возникло в Германии в период между и гг. По данным за г, около % всей фосфорной кислоты в мире производится путем экстракции серной кислотой [5, ], сущность которого заключается в растворении природных фосфатов в сернофосфорнокислоткых растворах с извлечением Р2о^ в жидкую фазу, кристаллизации соответствующей условиям кристаллогидратной фазы сульфата кальция (в виде СаБОд, СаБ*о,5Н2о или Са4*2Н) и последующим разделением фаз фильтрованием. В соответствии с кристаллизующейся формой сульфзжа кальция, процессы производства ЭФК подеазделяются на ангидритные, полугидратные, дигидратные и смешанные, представляющие собой всевозможные комбинации любых первых двух или даже трех [7, ] процессов. Как указано в [5] со ссылкой на [ и ], в середине -х годов из 0 заводов по производству ЭФК в мире, только работало по полугидратной или смешанной технологии, а на конец -х годов уже работали только смешанных процесса. Однако для решения вопросов оптимизации производства ЭФК прежде всего совершенно необходимо создание для каждого происходящего физико-химического процесса своих оптимальных условий. Несмотря на большое разнообразие конструкций промышленных экстракторов их можно разделить на четыре основных типа [5]. Первый тип, наиболее широко распространенный в мире и на территории бывшего СССР, это многосекционный прямоугольный экстрактор фирмы Ргауоп [, ]. Характеристической особенностью таких реакторов является организация двух концентрационных зон с различной интенсивностью циркуляции и перемешивания. В процессах АРЕ и Р1боп5 [] используется цилиндрический экстрактор, разделенный на несколько секций. Rhone-Pouieno []. Форма экстрактора цилиндрическая. Третий тип экстрактора - это системы, совмещающие реактор и вакуум-охладитель. Он используется, в основном, фирмами Kellogg-Lopker, Singmaster and Breyer и Badger []. Как правило, экстрактор состоит из двух реакторов, расположенных один над другим. В верхний реактор, находящийся под вакуумом, подается серная кислота, а насос специальной конструкции поддерживает поток циркулирующей пульпы между реакторами. В США широкое распространение получили разделенные на два отсека экстракторы четвертого типа фирмы Dorr-Oliver с воздушным охлаждением (]. Обзор конструкций промышленных экстракторов приведен в работах [5] и []. Развитие отечественного реакторного оборудования для производства ЭФК шло по пути создания многосекционных экстракторов. Из-за неудовлетворительных эксплуатационных характеристик, в дигидратном режиме работы, экстракторы этой конструкции не получили дальнейшего распространения [5]. Ро0^ с единицы объема экстрактора в единицу времени [5]. Иногда зону растворения фосфатного сырья выполняют в виде каскада относительно небольших реакторов, каждый из которых снабжен мешалкой. Например, в г на Воскресенском химическом комбинате был пущен первый в бывшем СССР четырехбаковый экстрактор спроектирован французской фирмой Speichim по проекту фирмы Procede Prayon, общим объемом 0 м-5 [].