Введение к работе
О Актуальность. Вопросы структурообразования и устойчивости дисперсных систем относятся к центральным проблемам современной коллоидной химии.поскольку они представляют значительный 'интерес для интенсификации различных производственных процессов.Одним из таких прикладных аспектов этих вопросов является необходимость совершенствования технологических стадий производства фосфора из руд бассейна Каратау. Практически больше половины добываемого в настоящее время фосфатного сырья этого бассейна непригодно для непосредственной переработки на действующих в республике фосфорных заводах, спроектированных' в свое время для переработки только кускового сырья. По этой причине мелкие и коллоидно-химические фракции фосфорной руды,не отвечающие требованиям технологического регламента производства фосфора, складируются в отвалах, хотя по содержанию полезных компонентов не.уступают крупным фракциям.Разработанные в последнее время технологические линии по окускованию. в том числе, и грануляции фосфоритовой мелочи имеют существенные недостатки, обусловленные выходом большого количества некондиционных гранул и интенсивным пылевыделением. Основной причиной этих недостатков яв.:.ч'тся малоизученность механизма структурообразования фосфоритовых дисперсий и отсутствие эффективных связующих добавок на стадии грануляции. Другой немаловажной проблемой технологии фосфора является разделение целевого продукта - фосфора от твердых минеральных примесей, поскольку эмульгосуспензионная система фосфор - минеральные частицы - вода обладает значительной агрегативной устойчивостью. Из-за отсутствия эффективных технологических решений по разделению фосфора от минеральных примесей значительная часть дорогостоящего фосфора теряется со шламом, а при выбросе его в отвалы представляет опасность для окружающей среды. Таким образом, совершенствование технологических стадий производства фосфора с соблюдением принципов экологс-экономичес-кого единства, требует разработки более эффективных технологических мероприятий по грануляции фосфоритовых дисперсий, улучшению качества фосфоритовых гранул и увеличению выхода товарного фосфора. Для решения этих проблем нами сделан коллоидно-химический подход. предусматривающий изменение поверхностных свойств минеральных дисперсий полиэлектролитами в газбчой среде, что ..позволит снизить количество отходов и увеличить выход конечного'продукта/
Считаю своим долгом выпазить огсомкуп благодаоность"к > н Сарманову X.С. за руководство над работой. ":..
Цель, и задачи работы. Целью диссертационной работы является исследование влияния модифицирован! я поверхности минеральных дисперсий полиэлектролитами К-4, К-9 и УНИФЛОК на улучшение условий получения и"свойств фосфоритовых гранул и повышение выхода чистого фосфора.
В сооответствии с этой целью решали следующие задачи:
исследование. адсорбции растворов лолиэлектролитпв на поверхности фосфоритной шли и пыли печного газа производства фосфора и влияния полиелектролитов на смачиваемость шнеральных дисперсий;
разработка технологической установки для модифицирования поверхности минеральных дисперсий полиэлектролитами в газовой среде
исследование влияния модифицирования поверхности фосфоритной пыли полиэлектролитами на эффективность пылеулавливания;
исследование свойств полимерсодержащего шлама газоочистки : его использование для интенсификации гранулообразования и улучшени: структурно-механических характеристик фосфоритовых гранул;
исследование елияния модифицирования поверхности пыли печного газа полиэлектролитами на степень извлечения фосфора из шлама;
совершенствование технологических схем стадий гранулирования фосфоритов и конденсации фосфора.
Научная новизна. Впервые предложена технологическая разработка, позволяющая за счет модифицирования поверхности фосфоритной пыли и пыли печного газа акриловыми полиэлектролитами в газовой среде: '
- снизить количество газопылевых выбросов в окружающую среду;
- рационально использовать фосфатное сырье;
- улучшить условиячполучения и качество фосфоритовых гранул;
' - сократить образование фосфорного шлама;
-увеличить выход товарного фосфора;
Показано, что предложенная технологическая разработка позволяет улучшить,комплекс структурно-механических и физико-химических свойств шлама газоочистки, в результате чего он был использован в качестве связующего при гранулировании фосфоритов. Установлено, что повышение прочностных характеристик гранул при добавлении шламов газоочистки в 3,5-4 % количестве происходит за счет ликвидации дефектных участков в агрегатах фосфоритов, при- адсорбции ка них макромолекул полизлектролитов и разрушении, вследствие
- 5 -этого, этих агрегатов согласно эффекта Ребиндера. Вновь.образую- шїієся частицы связываются в бездефектную и ненапряженную структуру.' Методом катематического планирования экспериментов оптимизированы основные технологические параметра, определяющие прочность гранул, получаемых с добавкой полимерсодержащих шламоз газоочистки.
Впервые найдена корреляционная связь между снижением - потенциала поверхности минеральной части фосфорного діпма, при ее модифицировании полиэлектролиташ в области концентраций 0,01-0,04%, и увеличением выхода чистого фисфсра. Совершенствованы технологиеские схемы стадий грануляции фосфоритов и конденсации фосфора путем внедрения разработки по кодифицированию минеральных дисперсий в газовой среде.
Практическая значимость работы. Предложенная технологическая разработка позволяет:
рационально использовать запасы фосфоритовых руд:
уменьшить загрязнение окружающей среды газопылевыми выбросами производства;
псіК':. ть качество - фосфоритовых гранул и производительность грануляционных'аппаратов:
сократить образование фосфорного шлама:
повысить выход товарного фосфора.
Основные положения, сделанные в работе, подтверждены испытаниями в промышленном масштабе.
Планируемый экснсмичесий эффект от внедрения разработок на Каратауском химическом заводе и Шкмкентском ПО "Фосфор" составит 1940,6 тыс. тг/год (по расчетам на начало 1994 г.).
Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ кафедры физической и. коллоидной химии Казахского химико-технологического института по теме : "Создание сухих высокомолекулярных ПаВ и бентополимерных композиций и их применение в металлургии, нефтяной и химической промышленности ( Гос.регистрац. N 01860050204 ).
Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены и-:.: международной научно-технической и учебно-методической конференции "Актуальные проблемы науки, технологии, производства и образования" /Шымкент, 1993г. /. на конференции профессорско-преподавательского состава Международного казахско-турецкого университета /Гуркестян, ' 1993г./, на научно-технической конференции ''Наусл >; тйлНологня-ЗЗ", на международной научно-методической конфгрк;.зщ "Пре^екы и и^сс-
..> .-.6-пэктнвы развития нефти, газа, энергетики и химии Туркменистана" /Ашхабад, 1Э95г./, на наугад-технической конференции "Актуальные, проблемы в эколоыи и природопользовании" /Кызылорда, 1996г./, на научні -технической конференции '-'Проблемы развития предприятий основной и горноГ; химии" /Шымкент,. 1996г./ к на научно-техническом совете КХЗ и ЧПО "Фосфор".
Публикации. По результатам исследований опубликовано 10
научных статей и 4 тезиса докладоз. Имеется 1 положительное
рэиеняе на получение патента. ' ,
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного-обзора,"-экспериментальной части и обсуждения их результатов, выводов, списка использованной литературы, содерхащего 149 наименований. Диссертация изложена на 144 страницах машинописного текста и содержит 15 таблиц и 37 рисунков.