Переробка фосфатних руд глинистого типу на термофосфати - Автореферат

Отже, дослідження процесу переробки фосфатних руд глинистого типу на термофосфати дозволять, в комплексі з раніше отриманими даними, одержати більш повну характеристику про технологічність і економічну доцільність відновлювального термічного методу переробки вітчизняних фосфатів. Метою роботи було встановлення технологічних закономірностей і розроблення технології термофосфатів відновлювальним термічним методом на основі вітчизняних фосфатних руд глинистого типу та кальційнатрійсульфатвмісних відходів різних виробництв. Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше виявлені закономірності і кількісні залежності перебігу реакцій в маловивчених системах, а саме: - залежності значень енергії Гіббса від температури (298...1673 К) для можливих реакцій в системах: фосфат кальцію - сульфат кальцію, алюмінію, заліза - вуглець; Техніко-економічні розрахунки, проведені на основі отриманих експериментальних даних, свідчать про технологічну і економічну доцільність відновлювального термічного методу переробки вітчизняних фосфатних руд глинистого типу на термофосфати. В третьому розділі “Дослідження процесу утворення термофосфатів з фосфату кальцію і сульфатів кальцію, алюмінію, заліза відновлювальним термічним методом” описана лабораторна установка для дослідження процесу отримання термофосфатів, наведено результати визначення впливу основних технологічних чинників на ступінь конверсії Р2О5 фосфату кальцію в засвоювану форму, під якою розуміли суму водно-, цитратно-і лимоннорозчинної форм.Відновлювальний термічний метод виробництва фосфорних добрив, який виявився ефективним для переробки вітчизняних фосфатних руд карбонатного і піщанистого типу, є доцільним і для фосфатних руд глинистого типу. За температури 1100 0С, тривалості процесу 20 хв в системі САЗ(PO4)2: CASO4: Na2SO4: C = 1,0:0,25:0,25:0,2 (мас.ч.) досягається ступінь конверсії Р2О5 фосфату в засвоювану форму 90...92 %, а в системі САЗ(РО4)2-Мех(SO4)y-C, (Me - Al, Fe) - лише 30...40 %. Наявні у фосфогіпсі домішки практично не впливають на ступінь конверсії Р2О5 в засвоювану форму, однак призводять до зменшення швидкості процесу, а відтак до збільшення на 20 % необхідного часу термообробки. Термообробка шихти (Т=1100 ОС, t=25 хв), складу, мас.ч.: САЗ(РО4)2 : полімінеральна калійна руда : вугілля = 1,0 : 1,0 : 0,29 забезпечує ступінь конверсії Р2О5 фосфату в засвоювану форму 70...72 %, вміст в готовому продукті засвоюваної форми Р2О5 становить 16...17 %, К2О - 4…4,3 %.Лазурко, Р.Л. Буклів. Термодинамічні дослідження системи фосфат кальцію - вуглець - сульфати кальцію, алюмінію, заліза // Науковий Вісник Українського державного лісотехнічного університету. Ковальчук О.В., Лазурко З.П. Ковальчук О.В., Лазурко З.П. Одержання кальцієвмісного термофосфату в системі САЗ(РО4)2-CASO4-C // Вісник ДУ ”Львівська політехніка”.

Основний зміст дисертації опублікований в наступних роботах

1. Відновлювальний термічний метод виробництва фосфорних добрив, який виявився ефективним для переробки вітчизняних фосфатних руд карбонатного і піщанистого типу, є доцільним і для фосфатних руд глинистого типу.

2. Утворення кальційвмісного термофосфату (Са4Р2О9) термодинамічно імовірне вже за температури 673 К, фосфатів алюмінію і заліза - за температур відповідно вище 573 і 673 К. Найбільш імовірним сірковмісним продуктом в системі САЗ(РО4)2-CASO4-C є сульфідна (вище 673К), а в системі САЗ(РО4)2-Мех((SO4)у-С, (Ме - Al, Fe) - сульфітна сірка (вище 873 К). Отримані термодинамічні дані узгоджуються з результатами термодинамічного аналізу системи САЗ(РО4)2-Na2SO4-SIO2-C.

3. За температури 1100 0С, тривалості процесу 20 хв в системі САЗ(PO4)2: CASO4: Na2SO4: C = 1,0:0,25:0,25:0,2 (мас.ч.) досягається ступінь конверсії Р2О5 фосфату в засвоювану форму 90...92 %, а в системі САЗ(РО4)2-Мех(SO4)y-C, (Me - Al, Fe) - лише 30...40 %. Сульфат-іон в складі сульфату кальцію відновлюється, в основному, до сульфідної сірки, а в складі сульфатів алюмінію і заліза - до сульфітної.

4. Наявні у фосфогіпсі домішки практично не впливають на ступінь конверсії Р2О5 в засвоювану форму, однак призводять до зменшення швидкості процесу, а відтак до збільшення на 20 % необхідного часу термообробки.

5. Оксид кальцію в складі цементного пилу (40...45 % мас.) значно поступається за активністю сполуці, яка утворюється при відновленні сульфатів кальцію в самому процесі термообробки шихти. Тому, його використання для отримання термофосфатів є недоцільним.

6. Термообробка шихти (Т=1100 ОС, t=25 хв), складу, мас.ч.: САЗ(РО4)2 : полімінеральна калійна руда : вугілля = 1,0 : 1,0 : 0,29 забезпечує ступінь конверсії Р2О5 фосфату в засвоювану форму 70...72 %, вміст в готовому продукті засвоюваної форми Р2О5 становить 16...17 %, К2О - 4…4,3 %.

7. Оптимальними умовами переробки апатитового концентрату Стремигородського родовища (20,21 % Р2О5) на термофосфат є: температура 1100 0С, тривалість процесу 30 хв, склад шихти, мас.ч.: Стремигородський апатитовий концентрат : фосфогіпс : натрійсульфатвмісні відходи НПЗ : вугілля = 1,0 : 0,19 : 0,15 : 0,13.

8. Розроблена технологія переробки фосфатної руди Стремигородського родовища є економічно доцільною, дозволяє зменшити собівартість 1 т засвоюваного Р2О5 термофосфату на 12 і 29 % порівняно з термофосфатами, отриманими відповідно гідротермічним знефторенням апатитового концентрату (36,50 % Р2О5) і відновлювальним термічним методом переробки вітчизняного фосфатного концентрату піщанистого типу Осиківського родовища (19,33 % Р2О5).

9. Запропонована технологічна схема переробки вітчизняної фосфатної сировини всіх типів на термофосфати дозволяє використати кальційнатрійсульфатвмісні відходи різних виробництв, калійні руди, досягати ступеня конверсії Р2О5 в засвоювану форму 70…80 %, одержувати продукт з вмістом засвоюваної форми Р2О5 13…18 % і відхідні гази з вмістом SO2 3,3…4,3 % об.