Научные основы новых высокоэффективных процессов комплексной 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.

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 мсханохимическим 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 ШОГ и ЫН 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 дефторирования 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 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 Г, , ТБФ.
5.2.2. Глубокая очистка ЭФК от 4.
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
Литература
Приложения
ВВЕДЕНИЕ


Обобщая эти сведения с данными вышеприведенных японских авторов , , и рассматривая в предельном случае структурные нарушения как реакции разложения и дефторирования, становится понятным увеличение растворимости апатита при активации. Во всех вышеуказанных ссылках активация осуществлялась сухим способом, то есть, без участия жидкой фазы. При этом, по мере увеличения времени активации соотношение СаР в лимоннокислотной вытяжке уменьшается и приближается к соответствующему значению этой величины в ТКФ, который рассматривается как конечное соединение при сухой активации. СаюРбР2 ЗСаР2 Со7 2 СаР О2 2СаО 5
1. А концентрация образовавшихся дефектов коррелирует со скоростью растворения и, соответственно, скоростью образования ТФК. Аввакумовым вышеуказанные процессы глубокого нарушения структуры фторапатита при механической активации связываются в первую очередь с нарушением связи координационных комплексов СаР в структуре, приводящих к изменению симметрии РО иона. Более подробно механохимия природных и синтетических апатитов представлена в монографии Чайкиной М. В. . На механохимические превращения других фосфатов, например натрия, указано в работах Мотооки и Продана . В отличие от всех вышеописанных работ по активации природных фосфатов в сухом режиме, автором настоящего труда развивалось направление по мокрой механохимической активации фосфоритов и апатитов в двухфазной системе . Простейшим случаем такой обработки является активация в водной среде. Вода, как дисперсионная среда, во многих случаях играет весьма положительную роль . При диспергировании жидкая фаза вода оказывает расклинивающее действие и таким образом ускоряет процесс. Далее жидкая фаза препятствует протеканию нежелательных обратных процессов агрегации, агломерации, флоккуляции. Наконец, отмечается также стабилизирующее действие жидкой фазы для сохранения достигнутых структурных характеристик и структуры полученной суспензии в целом , . Жидкая фаза способна играть и активную роль при взаимодействии фаз при механической активации. Прежде всего, следует отметить роль водных растворов органических ПАВ, вступающих в адсорбционнохимическое взаимодействие с дисперсной фазой , . Непосредственно при активации фосфатов в водной среде уже отмечалась положительная роль воды и водных растворов при обмене фтора на гидроксил , . Учитывая это, более правильно называть подобные процессы термином механохимическая активация МХА, обуславливая взаимодействие со средой обрабатываемого твердого сырья. Са,0Р2РО 2Н СаОН2РО 2НР 1. Исследования химических превращений природных фосфатов при мокрой МХА осуществляли при использовании в качестве активатора лабораторной двухбарабанной вибромельницы с частотой вибрации мин, максимальной амплитудой и диаметром стальных шаров 8 мм. Объектами исследования при изучении химических последствий мокрой МХАобработки были в основном Кольский апатит Хибинского месторождения как наиболее чистое сырье, удобное для изучения превращений фосфатного компонента, а также фосфориты чилисайского месторождения сырье с наиболее искаженной кристаллической структурой, удобное для изучения влияния и превращений примесей. В целом на отдельных этапах исследований, включая опытнопромышленные и агрохимические испытания, привлекалось фосфатное сырье восьми месторождений, химический состав которых с учетом наиболее распространенных примесных компонентов приведен в таблице 1. Таблица 1. Средний химический состав в масс. Егорьевский , , 1, , 5, 2, 1, , 6. При исследованиях все виды исходного сырья использовали в виде концентратов стандартного помола. Для установления химических изменений после МХА были исследованы изменения удельной поверхности, растворимости в слабых кислотах, переход Р2О5 в жидкую фазу, изменение количества кристаллизационной влаги в твердой фазе, температуры суспензии, степени обесфторивания в зависимости от времени измельчения, энергомеханических нагрузок, суспензии, соотношения Т Ж. При этом, с помощью рентгеновских методов контролировали структурные и фазовые превращения. Дополнительно для идентификации фаз использовали методы ИКспектроскопии и ДТА. В таблице использованы данные собственных анализов, а также сведения из источников 8,,.