Кинетика фазовых переходов гидратов сульфата кальция в условиях производства ЭФК

• Автор: Сирота, Игорь Семенович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1992
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ СВЕДЕНИИ ПО ФАЗОВЫМ

ПРЕВРАЩЕНИЯМ КРИСТАЛЛОГИДРАТОВ СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ КРИСТАЛЛОВ В РАСТВОРЕ

2.1. Переход по перекристаллизадионному механизму

2.2. Переход с одновременным течением перекристаллизационного и твердофазного процессов

2.3. Изменение маршрута фазового перехода

под влиянием примеси

2.4. Фазовый переход при гранулировании фосфополугидрата.

2.4.1. Механизм гранулообразования

2.4.2. Кинетика протогранулирования в подвижном слое
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Методики анализа твердой и жидкой фаз.
3.1.1. Физикохимические методики.
3.1.2. Методика и результаты определения пористости и плотности гранул в ходе фазового превращения
3.2. Кинетика гранулирования фосфополугидрата
3.2.1. Методика гранулирования
3.2.2. Результаты экспериментов.
3.3. Фазовый переход полугидрата сульфата кальция в дигидрат в гранулах за счет внутрипорового раствора.
3.3.1. Методика экспериментов.
3.3.2. Изменение свойств гранул при превращении.
3.3.3. Механизм превращения.
3.4. Фазовый переход полугидрата сульфата кальция в дигидрат в гранулах в растворе, сопровождающийся
выщелачиванием Р из твердой фазы гранул.
3.4.1. Методика экспериментов.
3.4.2. Изменение свойств гранул при превращении
3.4.3. Определение коэффициента диффузии при выщелачивании Р из гранул, претерпевающих фазовый переход.
3.5. Фазовый переход дигидрата сульфата кальция в полугидрат в сернофосфорнокислых средах
3.5.1. Методика экспериментов.
3.5.2. Механизм превращения.
3.5.3. Влияние примесей на механизм и кинетику превращения.
3.5.4. Импульсное регулирование скорости превращения и размеров конечных кристаллов.
3.6. Выводы.
ГЛАВА 4. ГЕРИКЛАДШЕ АСПЕКТЫ РАБОТЫ
4.1. Разработка полугидратнодигидратного способа получения ЭФК с промежуточной грануляцией ПГ
4.1.1. Математическое моделирование узлов грануляции
и отмывки гранул
4.1.2. Результаты технологических испытаний
4.2. Способ регулирования времени превращения и размеров конечных кристаллов в двухстадийных процессах получения ЭФК.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ .
ЛИТЕРАТУРА


Тогда же были определены изохроны скрытых периодов и периодов собственно взаимных превращений гидратов сульфата кальция от состава и температуры раствора. В дальнейшем приведенные выше результаты были дополнены большим фактическим материалом. Установлено, что чистый (реактивный) ПГ оводняется значительно быстрее, чем промышленный (]. Изучалось влияние добавок на скорость оводнения ПГ, а также на размер и форму образующихся кристаллов, на растворимость различных модификаций сульфата кальция, уточнялись границы равновесия кристаллогидратов [,,-]. Показано, что в присутствии минеральных кислот: серной, азотной, соляной, кремнефтористоводородной и их натриевых солей гидратация ПГ ускоряется [,,]; нейтрализующие добавки: фосфаты кальция или магния замедляют оводнение [,]. Ускорять гидратацию могут также сульфаты лития, аммония, хлорное железо, нитрат серебра и др. Некоторые вещества могут и ускорять и замедлять процесс превращения ПГ в ДГ в зависимости от их концентрации (молочная и фосфорные кислоты) []. Было отмечено, что осадок ПГ, полученный в производстве ЭФК из разных видов сырья, обладает разной скоростью гидратации и что наиболее медленно оводняется ПГ, образующийся при переработке апатитового концентрата. Скорость гидратации ПГ, полученного из одинакового фосфатного сырья, но при разных условиях разложения, также различна, а при одинаковых условиях разложения она отличается для разных гранулометрических фракций осадка ПГ, захвативших при кристаллизации разное количество примесей [,]. Заметим, что аир формы чистого ПГ, имеющего одинаковый химический состав, тоже превращаются в ДГ с разной скоростью и даже по разным механизмам []. Изучали влияние присутствия РЗЭ на динамику гидратации [,,,,]. Установлено, что наличие в жидкой фазе суспензии 0,-0,% замедляет процесс гидратации ПГ в ДГ в десятки раз и гораздо меньше сказывается на обратный переход. Торможение гидратации тем выше, чем в меньшей степени отличаются величины ионных радиусов РЗЭ и Са2+. Эффект действия РЗЭ, введенных в количестве, практически не влияющем на растворимость сульфата кальция, объясняют экранированием ионов РЗЭ активных центров на поверхности растворяющегося ПГ. Подробнее этот вопрос рассмотрен в [6о,]. Много работ посвящено изучению влияния разнообразных неорганических и органических примесей (включая содержащиеся в фосфатном сырье РЗЭ, Бг, мв, А1, Р и др. В последних, авторы не увязывали возможность изменения примесями механизма превращения, а акцентировали внимание на изменении формы и размеров образующихся кристаллов, а также времени фазового превращения. ДГ процессе получения ЭФК является а-ПГ, быстро переходящий затем в ДГ []. Работы по превращению ДГ в ПГ были поставлены, в основном, с целью поиска оптимальных условий проведения стадии перекристаллизации ДГ-ПГ процесса на апатитовом концентрате и фосфорите Каратау [6,8,9,-]. В [6] с использованием метода планирования эксперимента проводили исследование ДГ-ПГ процесса получения ЭФК из рядовых фосфоритов Каратау и Ковдорского апатитового концентрата. Условия перекристаллизации определялись технологическими соображениями и варьировались в пределах: і=-°С, - % Р2С>5, 8 - % ЭС^, Ж:Т =1,-2,0:1. Для фосфогипса из фосфорита Каратау обнаружено уменьшение времени фазового перехода с введением затравки, ростом температуры и концентрации БО^ и Р5 в растворе (при °С, 8%^, -%Р^ фазовый переход ДГ в ЯГ в течение б часов не наблюдался). Показано преимущественное влияние концентрации 3, по сравнению с р? ПГ с оптимальными свойствами представлял собой гексагональные призмы, длинной - и шириной 5- мкм, на фоне сростков округлой формы диаметром - 0 мкм и образовывался при 1=°С, 8%Б, -%Р5. БО^ в растворе до % осадок ПГ состоял из призматических кристаллов размером - х 1-6 мкм и тонких игл -0,1-0,2 х - мкм, отношение 1 : <1 у которых росло с ростом БО^. Отмечается более короткий срок схватывания ДГ из Каратау, по сравнению апатитовым ДГ, а также зеркальный характер зависимости Кизв от времени к кривым %н от времени, свидетельствующий, что по мере фазового перехода одновременно идет вскрытие неразложившегося фосфата.