СУЛЬФАТНЫЕ ДОБАВКИ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ФИЛЬТРАЦИИ НИЗКОСОРТНОЙ ФОСФОРИТНО-АЗОТНОКИСЛОЙ СУСПЕНЗИИ
Аннотация
В процессе вскрытия фосфатных пород и извлечения основного компонента методом кислотной экстракции необходима стадия выделения нерастворимого остатка из полученных суспензий с помощью фильтрации. Это обеспечит повышение концентрации питательных элементов в продуктах переработки природных фосфоритов, используемых в качестве модельных минералов. Нерастворимый остаток на фильтровальной перегородке является фильтрующим слоем, плотная структура которого препятствует эффективному процессу разделения системы жидкость-твердое. С целью интенсификации процесса фильтрации азотнокислотной суспензии на основе низкокачественного высококремнистого фосфорита Полпинского месторождения исследовано влияние сульфатных добавок: серной кислоты, сульфата аммония и сульфата калия на структуру осадка и, соответственно, время фильтрации суспензии и промывки осадка. Содержание вводимых добавок варьировали в интервале 10 - 30 масс. %. Результаты исследования микроструктуры осадков – вертикального сечения и их поверхности, полученных с помощью метода сканирующей электронной микроскопии, позволили установить, что введение исследуемых добавок приводит к увеличению порозности слоя за счет образования крупных друз из монокристаллов дигидрата сульфата кальция – гипса. Это улучшает фильтрационные свойства слоя осадка, сокращая время фильтрования и промывки. Следует отметить, что при прочих равных условиях, эффективность добавки сульфата калия выше в сравнении с добавками серной кислоты и сульфата аммония. Ее преимущество заключается не только в улучшении реологических свойств суспензий, но и наличии калия в системе в качестве питательного компонента при переработке азотнокислотной вытяжки на комплексные удобрения. Экспериментально установлена эффективная концентрация сульфата калия в системе 20 масс. %. При этом обеспечивается максимальное значение скорости фильтрования суспензии 0,537 м3/(м2·ч), что в 1,08 и 1,03 раз выше в сравнении с фильтрованием суспензий, содержащих сульфат аммония и серную кислоту, соответственно. Выявленная тенденция распространяется на скорость промывки осадков - максимальное значение соответствует 0,750 м3/(м2·ч), что превосходит соответствующие образцы сравнения в 1,1 и 1,15 раз.
Для цитирования:
Почиталкина И.А., Кондаков Д.Ф., Макаев С.В., Сибирякова И.Б., Костанов И.М. Сульфатные добавки для интенсификации фильтрации низкосортной фосфоритно-азотнокислой суспензии. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 12. С. 30-36. DOI: 10.6060/ivkkt.20226512.6672.
Литература
Kogel J.E., Trivedi N., Barker J.M. Industrial Minerals & Rocks – Commodities. Markets and Uses: SME. 2006. 1548 р.
Ptáček P. Phosphate Rocks, in: Apatites and their Synthetic Analogues - Synthesis, Structure, Properties and Applications. IntechOpen. 2016. 514 р. DOI: 10.5772/62217.
Pochitalkina I.A., Kondakov D.F., Artamonova O.A., Vinokurova O.V. Textural and Structural Characteristics of Phosphorites from the Polpinsky Deposit. Russ. J. of Inorg. Chem. 2017. V. 62. N 11. Р. 1495–1498. DOI: 10.7868/S0044457X17110125.
Milyutin A.G. Geology. M.: Vyssh. shk. 2008. 448 р. (in Russian).
Petropavlovskii I.A., Pochitalkina I.A., Ryashko A.I. Graphic Study of the Dihydrate–Semihydrate Process for the Synthesis of Phosphoric Acid According to the Diagram of the CаO–P2O5–SO3–H2O System. Teoret. Osnovy. Khim.Tekhnol. 2019. V. 53. N 3. P. 364–369 (in Russian). DOI: 10.1134/S0040579519030084.
Working up phosphate from ashes. URL: https://studylib.net/doc/18839295/working-up-phosphate-from-ashes (дата обращения 7.05.2022).
Hijran Z. Toama. World phosphate industry. Iraqi Bull. of Geology Mining, Spec. Iss. 2017. N 7. Р. 5-23.
El-Zahhar A.A., Aly M.M., Ahmad A.M. Production of calcium monohydrogenphosphate from sebaiya phosphate ore leached by nitric acid. Eur. Chem. Bull. 2013. N 2(10). Р. 752-757. DOI: 10.17628/ECB.2013.2.752.
Ptáček P. Utilization of Apatite Ores. In: Apatites and their Synthetic Analogues - Synthesis, Structure, Properties and Applications. IntechOpen. 2016. 468 р. DOI: 10.5772/62217.
Fathi Habashi, Farouk T. Awadalla, Xin-Bao Yao. The hydrochloric acid route for phosphate rock. J. Chem. Technol. Biotechnol. 2007. N 38(2). Р. 115-126. DOI: 10.1002/jctb.280380208.
Pochitalkina I.A., Kondakov D.F., Syrommyatnikov A.S., Makaev S.V. Investigation of solid phase behaviour during process of acid decomposition of polpino phosphorite. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2017. V. 60. N 10. P. 47-52 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20176010.5640.
Davies G. Substitution of Nitric for Sulphuric Acid in the Production of Phosphate Fertilizers. Nature. 1951. Р. 167. 793. DOI: 10.1038/167793a0.
Pochitalkina I.A., Kondakov D.F., Artamonova O.A. Textural and structural characteristics of phosphorites from the Polpinsky deposit. Russ. J. Inorg. Chem. 2017. N 62. P. 1495–1498. DOI: 10.1134/S0036023617110146.
Pochitalkina I.A., Kondakov D.F., Vinokurova O.V. Behavior of Impurities of Polpino Phosphorites in Acid Ex-traction. Russ. J. Inorg. Chem. 2018. N 63. P 583–586. DOI: 10.1134/S0036023618050042.
Tennakone K., Weerasooriya S.V.R., Jayatissa D.L. Non hygroscopic superphosphate fertilizer from apatite and hydrochloric acid. Fertilizer Res. 1988. Р. 16, 87–96. DOI: 10.1007/BF01053317.
Tennakone K. Production of ammonium phosphate contain-ing fertilizers from apatite unsuitable for the wet process. Fertilizer Res. 1988. Р. 17. 97–100. DOI: 10.1007/BF01050460.
Dandeniya W.S., Dharmakeerthi R.S. Integrated Plant Nutrient Management in Major Agricultural Soils of Sri Lanka: A Review of the Current Status and the Way Forward. In: Agricultural Research for Sustainable Food Sys-tems in Sri Lanka. Ed. by R.P. De Silva, G. Pushpakumara, P. Prasada, J. Weerahewa. Singapore: Springer. 2020. Р. 17. DOI: 10.1007/978-981-15-3673-1_10.
Pochitalkina I.A., Kekin P.A., Morozov A.N. Morphology of calcium carbonate prepared via homogeneous synthesis. Russ. J. Inorg. Chem. 2016. N 61. P 1392–1396. DOI: 10.1134/S0036023616110152.
Pochitalkina I.A., Kekin P.A., Morozov A.N. Crystallization kinetics of calcium carbonate at a stoichiometric ratio of components. Russ. J. Phys. Chem. 2016. N 90. P. 2346–2351. DOI: 10.1134/S0036024416120232.
Pochitalkina I.A., Filenko I.A., Petropavlovskiy I.A., Kondakov D.F. Rheological properties of suspensions at ac-id treatment of phosphorite of Polpinsky deposit. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2016. V. 59. N 10. P 41–46 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20165910.5383.
