Введение к работе
Актуальность проблемы. Интенсификация сельского хозяйства и переход его на индустриальную основу связаны с дальнейшим развитием производства минеральных удобрений. Определяющее значение фосфорсодержащих удобрений для повышения урожайности и качества сельскохозяйственной продукции остро ставит вопросы не только экономической эффективности минеральных удобрений, но и проблемы охраны окружающей среды, здоровья населения.
Преобладающее в промышленности производство слояішх фосфорсодержащих удобрений на основе сернокислотной окстракции природных фосфатов имеет ряд существенных недостатков, один из которых - загрязнение окружающей среды фтором.
Повышение содержания соединений фтора в поче связано с серьёзной опасностью для людей, животных и растений. Извлечение фтора необходимо вести не только в санитарных целях, но и для использования его в других отраслях народного хозяйства в качестве сырья для синтеза ряда ценных фтористых соединений. Уже в настоящее время промышленность могла быть обеспечена фтористыми солями при условии 50$-ного его извлечения из фосфатного сырья.
Таким образом, выделение соединений фтора при кислотной переработке фосфатного сырья решило бы вопросы обеспечения промышленности фторсодержащим сырьём и защиту окружающей среды от губительного воздействия фтора на флору и фауну.
В научно-технической литературе известны различные способы обеофторивания фосфорной кислоты: путем упарки дЫ, экстракции различными органическими растворителями, сорбционный метод, осаждением малорастворимых кремнефтористых солей. Наиболее изученным является метод осавдения циклическим путем с использованием щелочных металлов - натрия и калия, содержащихся в исходном фосфатном сырье. Однако а этих исследованиях отсутствуют достаточно научные данные о растворимости и взаимодействии компонентов в сложной взаимной фосфорнокислої-ной системе, включающей кремнефториды, моно- и дифосфаты калия и натрия, результаты которых могли бы служить теоретической основой техно-логин обесфторивания ЭФ1.
В связи с вышеизложенным проведение систематизированных исследований по разработке научных основ технологии обесфторивания ЭФЯ с рециркулирувщим фосфорнокислотным раствором, содержащим щелочные металлы, является весьма актуальным.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы явилось создание научных основ эффективной технологии обеофторивания экстракциок-
ной фосфорной кислоты путем оса*адения фтора в виде гекеафторсилика-тов натрия и калия с использованием щелочных металлов, содержащихся в исходном фосфатном сырье.
В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи:
исследование растворимости в фосфорнокислотных системах, состоящих из гексафторсиликатов калия, натрия, дигидромонофосфатов натрия и калия при 30 и 70С;
изучение растворимости и взаимодействия в тройных и четверных взаимных фосфорнокислотных системах, компонентами которых являются KH^POj, , ^аНгРО^,КН^РгО? и ЫагИгР20?ь широком температурном и концентрационном диапазонах;
исследование степени обесфторивания Э5К в зависимости от соотношения К^Ох JVa20, продолжительности отстаивания и влияния IIAB;
изучения процесса обесфторивания ЗФК с использованием различных солей щелочных металлов и отхода производства капролактама - содо-
;сульфатного плава; установление оптимальных условий двухстадийного способа обесфторивания ЭФЛ и выщелачивания щелочных металлов в раствор;
определение некоторых технологических параметров процесса растворения термопродуктов в ЭШ и условия вывода дифосфата натрия из фос-форнокислотного раствора для поддержания необходимого соотношения КгР \Ыа^)ъ системе с использованием диаграммы растворимости системы К*~ ,Na// H&PO^ ,HzPA0?~- СШ Ря05 + 80% НгОЗ \
отработка основных технологических параметров процесса обесфторивания ЭФ1{ на модельной опытной установке и разработка технологической схемы процесса;
агрохимическая и микробиологическая оценка эффективности аммофоса, полученного на основе обесфторенной ЭФК,
Научная новизна. Впервые получены новые научные данные о растворимости и характере твердых фаз 20 тройных, четверных взаимных систем и их сочетаний, включающих KgSi/g, A/Q^Sif^ ,КН^РО^ ,NaH2P0^ K(Na)^H^Q7\i фосфорной кислоты различных концентраций (10-3( Рз.05), Построены их изотермические (30 и 70С) и политермические диаграммы растворимости. Установлено образование, температурные и концентрационные пределы существования трех известим* соединений NaHgPO^-И^З, , KN&$iFh , индивидуальность которых подтверждена химическими и физико-химическими моте лами анализа.
Установлено, что при совместном присутствии дигндромонофосфатов натрия и к!і.".;,я "иднг.я пзг. обогащается дпгидромонофосфатом натрия. Днп-др^'ЭН'.^сч-^.гг ьлт:'ия обладает больиеі! высаливаящ^и способностью,
которая усиливается с повышением температуры и коїщентрации фосфорной кислоты.
Впервые получены данные по растворимости и построена объёмная диаграмма политермы растворимости взаимной системы К , No, // НгРО^ , НяР,0?~ ~СШРг05 + Ш НгОЗ в интервале температур от -32С до 60С, на основании которой разработано новое техническое решение обесфторивания ЭФК с использованием фосфатов калия и натрия и последующей переработки образующихся твёрдых продуктов обесфторивания в концентрированные жидкие и твердые фосфорсодержащие удобрения или рециркулирующие растворы.
Выявлена последовательность компонентов системы по высаливающему действии, которая мотет быть представлена в следующем виде: NdHzPOj, > КгИ2Р207 > КИаРО^> Л^ааИРР20Р .
Полученные новые научные данные являются теоретической основой разработки технологии обесфторивания Э*К с внутренним рециклом щелочных металлов, исключающей применение осадительных реагентов извне.
Новизна технического решения подтверждена решением Патентного ведомства Республики Узбекистан на выдачу предварительного патента по заявке М1ЩР 94002101 от 30.03.94 г. "Способ получения фосфорной кислоты".
Практическая ценность. На основании теоретических и прикладных исследований разработан новый двухстаднйный способ обесфторивания <ЭД с внутренним рециклом щелочных металлов.
Установлены оптимальные параметры двухстадийного способа обёс-торивания ЭФК, выщелачивания фосфатов щелочных металлов в раствор и использования его для обесфторивания продукционной фосфорной кислоты в виде рециркулирующего раствора после отделения фосфатов натрия.
Предложено использовать в качестве солей щелочных металлов для обесфторивания Э&К отход производства капролактама - содо-сульфатный плав.
Выявлены основные параметры процесса кислотно-термичесиого разложения фторсодержащих осадков, выделяемых из фосфорнокислотннх растворов, при соотношении КгО :fl/aJX0,6 с одновременным получением концентрированной по фтору газовой фазы.
Предложенная технология апробирована на модельной установке Ал-малыкского ГО "АШОФОС" с выпуском опытной партии обесфторениой д&К и аммофоса на её основе.
Агрохимические и микробиологические исследования обесфторчнкого аммофоса показали его высокуо эффективность.
Апробация работы. Содержание и основные результаты работы докладывались на Всесоюзной научно-практической конференции "Ученые и
специалисты в решении социально-экономических проблем страны (Ташкент, 1990), на Всесоюзной конференции по химической технологии неорганических веществ (іСааань, 1991), Межреспубликанской научно-технической конференции "Интенсификация процессов химической и пищевой технологии" (Ташкент, 1993), Республиканской конференции "Удобрения - 93" (Ташкент, 1993).
По теме диссертации опубликовано 15 научных статей и получено положительное решение на выдачу патента Республики Узбекистан.
Объём и структурадиссертации. Диссертационная работа изложена на 18? страницах машинописного текста, содертат 31 таблицу и 28 рисунков. Состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 150 источников, к приложения.
