Физико-химические закономерности производства нитрофоски : Азотносернокислотное разложение фосфатов

• Автор: Богач, Виталий Васильевич
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил

Содержание
Введение

1 Литературный обзор

1.1. Кислотное разложение фосфатного сырья

1.1.1. Азотнокислотный способ

1.1.2. Азотносернокислотный способ

1.2. Физикохимические методы экспериментального изучения реакции взаимодействия фосфатного сырья с кислотами

1.3. Методы расчета равновесий в физикохимических системах

1.3.1 Общая характеристика равновесных физикохимических систем

1.3.2. Классификация методов расчта по форме записи условий равновесия

1.3.3 Классификация методов расчета по виду варьируемых параметров

1.4. Заключение
2 Экспериментальная часть
2 1. Иономстричсский контроль кинетики разложения апатитов
2.1.1. Теоретические предпосылки рНметрического изучения кислотного разложения апатитов
2.1.2 Схема и принцип работы экспериментальной установки
2.1.3. Методика проведения потенциометрических исследований процесса кислотного разложения апатитов
2.1.4. Характеристики блока потенциометрических измерений
2.1.5. Подготовка объектов исследования
2 1.6. Изменение потенциала стеклянного электрода в зависимости от активности протона
2.1.7. Мстрологичсскос исследование методики определения содержания ионов Н, Са2 Г и в ходе азотнокислотного разложения фторапатита
3. Расчетная часть
3.1 Моделирование химических равновесий
3.1.1. Построение математической модели химических равновесий
3.1.2. Алгоритм определения равновесного состава химической системы гомогенный раствор твердое
3.1.3. Особенности поиска корней нелинейных уравнений для расчета химических равновесий в системе жидкость твердое
3.2. Расчет химических равновесий в системе водный раствор кислоты фторапатит и растворимости твердого реагента
4. Обсуждение результатов
4.1. Кислотное разложение фторапатита
4.1.1. Химизм реакции азотнокислотиого разложения фторапатита
4.1.2. Химизм реакции сернокислотного разложения фторапатита
4.2. Кинетические параметры процесса кислотного разложения фторапатита
4.2.1. Вывод кинетического уравнения
4.2.2. Константа скорости и порядок реакции
4.2.3. Определение кажущейся энергии активации
5. Технология производства нитрофоски азотносернокислотным разложением апатитового концентрата
5.1. Физикохимические основы производства нитрофоски азотносернокислотным способом
5.2. Термодинамический анализ азотносернокислотного способа производства нитрофоски на НАК Азот
5.3. Пути оптимизации азотносернокислотного способа производства нитрофоски на НАК Азот
Выводы
Литература


Как отмечено в работе , перспективными мерами подавления ценообразования могут служить проведение азотнокислотного разложения фосфатного сырья в присутствии сульфата аммония, использование фосфата рубого помола и применение пеногаситсля сукцилона 2К Как отмечено в рассмотренных работах, прокаливание способствует не только снижению пенообразования, но и уменьшению перехода полуторных окислов в кислотную вытяжку, а также ускорению процесса фильтрации пульпы от нерастворимого остатка При этом в большинстве случаев время для достижения одной и той же степени разложения прокаленного и не прокаленного фосфорита одинаково. Изучение фазового распределения фтора, разработка методик его выделения и угилизации явились важной задачей для исследователей При азотнокислотном разложении, как отмечено в работах , ионов фгора переходит в жидкую фазу. В процессе разложения концентрация ионов фтора и кальция уменьшается, что свидетельствует об образовании нерастворимых осадков Са и Са5Р5, существование которых подтверждают данные рентгенофазового анализа твердых осадков, выпадающих в ходе азотнокислотного разложения Авторы работ , обращают внимание на тот факт, что присутствие фтора в составе азотнокислотных вытяжек благоприятно сказывается на процессе разложения и поэтому его необходимо утилизировать после стадии выделения нитрата кальция. Основным методом выделения фтора из растворов является добавление к азотнсфосфорному раствору бЮз. Один нз таких способов разработан авторами патента . Природный фосфат разлагают ной НЫО, подогретой и взятой с избытком при температуре кипения иС и давлении ата в присутствии 0, ч. К в природном фосфате в виде аморфной кремниевой кислоты, размер частиц 0. Р. считая на природный фосфат, а остальной удаляется в виде БтРд и НР вместе с парами НКСЬ и НгО. Из отходящих газов и НР поглощают раствором 5 или КОН. НЖз направляют в концентрационную колонку, откуда НЖ1 возвращают в цикл. Интенсификация процесса азотнокислотного разложения фосфорного сырья может быть достигнута за счет увеличения скорости отделения нерастворимого остатка Исследование его состава в зависимости от природы фосфатной руды выполнено в работах . СаО. При использовании 0,1ного раствора полиакриламида, добавляемого к суспензии в соотношении 1 скорость отделения кислотой вытяжки от осадка увеличивается в раз и достигает 0,1 м1 мч. Фильтрование суспензии без намывного слоя неэффективно Целесообразно в качестве намывного слоя использовать перлит толщина слоя мм, добавление которого в количестве 0, способствует увеличению скорости отделения осадка в 5 раз В работах , показана необходимость и целесообразность изучать поверхностные свойства осадков для интенсификации процесса фильтрования. Коллоиднохимические свойства шлама, выделяющегося при азотнокислотном разложении фосфорита Каратау подробно рассмотрены в работе . Показано, что гидрофилыюегь влагоемкость шлама, выделенного азотнокислотным разложением фосфорита при различных условиях норма и концентрация ШЧОз, температура процесса увеличивается в 3 раза по сравнению с фосфоритом. Большое практическое значение имеют исследования по селективному разложению природных минералов, которое позволяет выщелачивать из руды определенные компоненты Таким образом возможно получение кислотных вытяжек, не загрязненных полуторными оксидами, которые затем можно выделить в отдельный продукт, или наоборот, растворяя на первой стадии примеси, можно провести обогащение сырья. Так, например, при частичной нейтрализации азотнофосфорнокислотного раствора до рН1,8 РЗЭ можно выделить в отдельный продукт, содержащий 1,,8 РЗЭ с достаточно высоким коэффициентом извлечения ,5,5 от содержания в раствор . В работе представлены результаты исследования селективного разложения фосфатной крошки Каратау размером до 2 мм азотной кислотой. Показано, что переход полуторных окислов в жидкую фазу снижается на 8 Большая часть нерастворимого осадка до отделяется при скоростях фильтрииии, в раз превышающих обычный способ фильтрации С целью более ПОЛНОГО извлечения РгО и меньшего извлечения вредных полуторных окислов, как установлено в работе , для разложения следует брать фракцию в пределах до 5 мм. Подробно технология переработки фосфатного редкоземельного концентрата описана в патенте . Одной из основных задач переработки фосфатных минералов в концентрированные удобрения является удаление кальция для предотвращения ретроградации Р0. В промышленности наибольшее распространение получили способы азотнокислотного разложения фосфоритов с выводом кальция в виде сульфата или нитрата .