Фосфорнокислотно-термическая переработка ковдорского апатита

• Автор: Тынсуааду, Кайа Олеговна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Таллин
• Количество страниц: 196 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение .

I. Литературный обзор.

1.1. Состояние фосфорнокислотнотермической переработки фосфатного сырья.

1.2. Термическая дегидратация гидрофосфатов кальция и магния

1.3. Заключение

П. Исследование термической дегидратации дигидрофосфатов кальция и магния

2.1. Характеристика исходных материалов и методика анализа

2.2. Термическая дегидратация СаРОО, МдНР2Н2Р и их смесей.

2.2.1. Термический анализ

2.2.2. Хроматографический анализ

2.3. Влияние кремневой кислоты на термическую дегидратацию СаСРОО, МдНР0лг
0 и их смесей .
2.4. Заключение .
Ш. Исследование процесса фосфорнокислотнотерми
ческой переработки ковдорского апатитового концентрата .
3.1. Характеристика исходных материалов и методика эксперимента .
3.2. Исследование стадии разложения апатитового концентрата фосфорной кислотой .
3.3. Физикохимические исследования стадии
нагрева.
3.3.1. Термодинамический анализ
3.3.2. Анализ превращений с использованием диаграмм состояния .
3.4. Экспериментальные исследования стадий нагрева
3.4.1. Термический анализ
3.4.2. Исследование кинетики обесфторивания .
3.4.3. Анализ промежуточных и конечных продуктов нагрева.
3.5. Заключение
1У. Исследование процесса обесфторивания ковдорского
апатита в промышленных условиях
4.1. Испытания процесса в промышленной вращающейся печи
4.2. Испытания процесса на заводской опытной установке с печью кипящего слоя.
4.3. Заключение.
Выводы
Литература


Несмотря на масштабность и длительность промышленной переработки ковдорского апатита в обесфгоренные кормовые фосфаты оптимальные условия процесса, предотвращающие образования подплавов при изменчивом составе сырья, требуют уточнения. Одновременно с> описанными выше работами технологического направления проводились физико-химические исследования химизма фосфорно кислотно-термического процесса переработки фосфатного сырья. Кроме того, часть Н3РО4 может реагировать с поверхностными слоями частиц апатита, вызывая их обесфторивание. В работах [II—^ установлено образование дигидрофосфатов кальция и магния при смешении фосфата с Н3Р и грануляции в результате разложения фосфатного минерала и карбонатов. Отмечается, что НдР может реагировать и с соединениями железа, алюминия и др. В работе Ж. Знаменской [] образование ортофосфатов полуторных оксидов не обнаружено и выдвинуто предположение, что природа фосфорита мало влияет на степень разложения его в изученных условиях. С другой стороны установлено [ II,-] , что эффективность применения Н3Р объясняется не столько разлагающим действием кислс ты на фосфатный минерал (и сопутствующие минералы), сколько реакциями при нагревании в твердой фазе с участием фосфатионов. Основным в числе этих реакций является взаимодействие фторапатита с метафосфатом кальция при 0-0°С, образовавшимся при термической дегидратации гидрофосфатов кальция. Термическим анализом [,,] определены температурные пределы химических превращений при нагревании смесей. Установлено, что до 0° дегидратируются гидрофосфаты. В интервале температур 0-°С наблюдается разложение фгоркарбонатапатита с выделением С и образование дифосфата кальция. Начало реакции между дифосфатом кальция и фосфатными основами отмечается при температурах' выше И°С. Ю°С. Однако, по данным Я. Берака [йо] и А. Бектурова [] фгорапатит реагирует с дифосфатом только в расплавленном виде при температуре выше °С. С помощью методов бумажной хроматографии и ИК-спектроскопии показано, что реакция фторкарбонатапатита (маардуского фосфорита) с аморфными продуктами дегидратации Са(Н2Р)2»Н начинается с 0°С с образованием дифосфата. Отмечается, что с фгорапатитом при 0-0°С в основном реагирует лишь триполифосфат []. Реакция с Са(Р0д)2 начинается с температуры около 0°С и протекает медленее, чем с маардуским фосфоритом, практически не содействуя обесфториванию апатита до °с[]. Установлено, что в результате этого конденсированные фосфаты сохраняются в шихте до температур, превышающих °С. Исследование кинетики взаимодействия фосфорита Каратау с Р -Са(Р0д)2 [] в интервале температур 0-°С показало, что взаимодействие исходных реагентов начинается с большой скоростью без индукционного периода и при стехиометрическом соотношении единственным продуктом реакции является дифосфат кальция. Рентгеноструктурным исследованием в продуктах нагрева установлено содержание оО- и ^0-трикальцийфосфата, гидроксидапатита и силикатов магния ["]. Для ориентировочной оценки плавкости и состава продуктов термической переработки фосфатов можно использовать фазовые диаграммы соответствующих систем. СаО-Р^О^- БЮя, (рис. Л) I. СадСРО^^, Образование силикофосфатов кальция, хорошо растворимых в 2%-ном растворе лимонной кислоты, возможно только при Я >3 [^. Фазовая диаграмма системы Са3(Р)2 - Мд^( РО/,)я (рис. СазМд^РОл)/) при содержании МдО в смеси более 5% [ ~]. П°С. Установлена возможность существования также других двойных фосфатов кальция - магния - СауМд^РО/Об 6,] и Са4. Нд5(Р )5 [*]. Таким образом, механизм кислотнотермической переработки ков-дорского апатита, может усложняться образованием этих двойных содей, вследствие повышенного содержания примесей - магний и кремний содержащих минералов. Я.Андо [? Са3(Р)2 твердые растворы, стабилизирующие существование ^-Сс^РОд)^ . РисЛ Л. Диаграмма состояния системы СаО-РрО^- БЮд (вес. Условные обозначения: С-СаО; Р-Р^О^; Б - 5(С^; а - на-гельшмитит - 7 СаО. Р^О^* 2 Би ; с - силикокарпотит -5 СаО^О^* БЮ*. СадР+р Са5Мд3? Ьес. Мд3(Р). Рис. Условные обозначения: СадР - Сад(Р) 2;Мд5Р -Мд5(РОлк; Са5МдэР ^:СазМдэ(Рк.