Содержание к диссертации
Стр.
I.. Литературный обзор 8
1.1. Способы очистки экстракционной фосфорной кислоты
. /ЭФК/ от фтора 8
Поведение примесей фосфорной кислоты при ее переработке 25
Выводы 35
2. Растворимость фтористых соединений в нейтрализованных
растворах фосфорной кислоты 36
Растворимость кремнефторида калия 37
Устойчивость кремнефторида кальция 40
Растворимость фторида кальция 45
3. Исследования состава и свойств твердых фаз в системах,
содержащих РаОб0 JVHz, Со О, Л&2Оз, HF 49
Метод исследования . 49
Система Р205 ' Jl/Нз ~ flUOa'HF'ИгО 50
система Рл Об -Л/Из - CaD - HF -ИгО 51
система Р2 05 - Шз -Ж* 0з - CaD-HF-faD 59
3.5. Выводы 61
4. Исследование аммонизации и очистки ЭФК в присутствии
соединений кальция 64
Методика исследования и схема экспериментальной установки. 66
Влияние условий и способа аммонизации ЭФК на осаждение примесей 68
Оптимизация процесса обесфторивания аммонизированных растворов ЭФК методом планирования эксперимента ... 95
Выводы Ю2
5. Исследование фильтруемое ти продуктов амгюнизации ЭФК ... 106
Влияние условий аммонизации ЭФК на фракционный состав осадка 106
Исследование фильтруемости ашонизированных суспензий 112
Схема экспериментальной установки и методика расчета скорости фильтрования 114
Влияние технологических условий аммонизации
ЭФК на скорость фильтрования 116
Влияние разности давления на скорость фильтрования 120
Способы интенсификации процесса разделения суспензии на фильтре 121
5.3. Выводы 129
6. Разработка способа регенерации фтора из фторфосфатного
осадка, образующегося при обесфторивании ЭФК 30
6.1. Физико-химические исследования состава и свойств
осадков » ^33
Методика исследования, схема экспериментальной установки и основные результаты эксперимента 14]-
Изучение кинетики термического разложения концентрата 14Э
Выводы 167
Принципиальная технологическая схема и оптимальный
режим обесфторивания концентрата 169
7. Технологическая схема, результаты промышленных испытаний
и технико-экономическая и экологическая оценка произ
водства обесфторенных фосфатов аммония 172
Технологическая схеми производства обесфторенного диашонийфосфата 172
Результаты промышленных испытаний 179
Технико-экономическая оценка производства обесфто-
ренных фосфатов аммония 183
8. Заключение 186
8. Литература 188
Приложение
Введение к работе
В решении задач, предусмотренных Продовольственной Программой страны по укреплению кормовой базы и повышению продуктивности животноводства, огромная роль принадлежитьминеральным кормовым средствам. В составе сбалансированных кормов кроме витаминов, протеина, жиров должны быть также минеральные соли. Наиболее важными минеральными элементами в рационе животных являются фосфор, кальций, натрий, калий, азот, хлор, сера и другие. Недостаток минеральных веществ в рационе животных вызывает снижение продуктивности животных, заболевание и падеж скота. Для восполнения дефицита минеральных веществ в кормах химической промышленностью поставляются сельскому хозяйству синтетические минеральные про-дормкл. Мировой ассортимент минеральных подкормок насчитывает более десяти наименований /і/. Преимущественное распространение получили фосфаты кальция, натрия, аммония. Применение фосфатов кальция для кодкормкл крупного рогатого скота часто становится невозможным, вследствие того, что в большинстве районов страны растительные корма содержат достаточнее или даже избыточнее количестве кальция при дефиците фосфора. Вследствие этого соотношение между элементами достигает 3,5-4:1 вместо 1,5:1 как необходимо, что приводит к серьезным заболеваниям.
Белее эффективными подкормками в таких условиях являются фосфаты аммония, содержащие азот, за счет которого может быть восполнен недостаток протеина в рационе жвачных животных. Установлено /2/, что введение в рационы крупного рогатого скота и овец аммонийных солей или мочевины позволяет восполнить 25-30) потребляемого ими кормового протеина. Животноводами отмечено /3/, что диамменийфосфат имеет преимущества перед мочевиной, вследствил
его токсичности для животных. Азот фосфата аммония несколько лучше усваивается чем азот мочевины. Под влиянием диаммонийфос-фата в организме животных улучшается баланс фосфора и другие показатели фосфорного обмена.
Экономическая эффективность фосфатов, вводимых в состав растительных кормов, весьма велика. Согласно практическим и опытным данным, один рубль, затраченный на производство фосфатных кормовых средств, дает экономию от 10 до 20 рублей за счет дополнительно полученного мяса и молока /4/. По оценке специалистов,наиболее эффективной минеральной подкормкой* для животных являются фосфаты аммония. В1нашей стране освоено производство диаммонийфосфата с низким содержанием токсичных соединений фтора. Производство этого продукта основано на использовании фосфорной кислоты, получаемой электротермическим способом. Высокая стоимость термической фосфорной кислоты и острый ее дефицит обусловили необходимость проведения исследований в области технологии обесфторенных фосфатов на базе более дешевой экстракционной кислоты. Постановка этих исследований отвечает одной из очередных задач дальнейшего прогресса производства кормовых фосфатов: замена термической кислоты экстракционной, сформулированной основоположником советской школы химических кормовых средств СИ. Вольфковичем /5/. Использование ЭФК сдерживалось из-за отсутствия доступного метода очистки кислоты от примесей, особенно от фтора. Извлечение соединений фтора и их использование в других отраслях народного хозяйства является важной экономической и экологической задачей фосфорной промышленности. Из выполненных ранее исследований по выделению фтора из ЭФК у нас в стране реализован на Винницкомхимическом заводе - способ ЛГИ - ВХК - ЛенНИИГипрохима//.
Обесфторивание кислоты по этому способу осуществляется в процессе экстракции с выделением фтора в виде кремнефторидов щелочных металлов. Эксплуатация этого метода указала на высокую экономическую эффективность производства кормовых фосфатов из ЭФК. Однако возросшие требования к качеству минеральных подкормок вызывают необходимость более полной очистки кислоты с целы* снижения концентрации фтора в готовом продукте до 0,2$ и ниже.
Перспективным направлением для решения этой проблемы является очистка ЭФК непосредственно при ее переработке на кормовые и технические фосфаты. Постановка исследований в данном направлении является актуальной и экономически целесообразной.
Целью настоящей работы явилась разработка научных и технологических основ очистки ЭФК непосредственно при получении фосфатов аммония.
В связи с этим решались следующие задачи:
І. В области разработки способа получения обесфторенного раствора фосфата аммония:
- изучение растворимости фтористых соединений щелочных и щелочноземельных металлов в нейтрализованных растворах фосфорной кислоты;
-исследование состава твердых фаз, образующихся в фосфорно-аммиачных растворах в присутствии примесей fl&zDs } CoDJ HP] -изучение состава продуктов аммонизации ЭФК;
исследование технологических параметров совмещенного процесса нейтрализации и очистки кислоты;
оптимизация процесса обесфторивания ЭФК для поиска рациональных условий получения растворов фосфата аммония;
исследование фильтруемости продуктов ашонизащщ ЭФК ;
- промышленная проверка основных положений и выводов работы
с выдачей исходных данных для расчета технико-экономической
оценки от внедрения способа получения обесфторенного фосфата
аммония.
2. В области регенерации фтора, из продуктов очистки ЭФК:
изучение состава и физико-химических свойств фторсодержа-щих осадков;
исследование и разработка способа выделения фтора из осадков;
изучение кинетики термического разложения осадка;
разработка рекомендаций по аппаратурно-технологическому оформлению процесса регенерации фтора.
Работа выполнена на кафедре технологии неорганических веществ и общей химической технологии Киевского ордена Ленина политехнического института по плану важнейших НИР МинВУЗа УССР /шифр B-I6/3/ и Координационному плану НИР АН СССР по направлению "Физико-химические основы получения новых неорганических материалов" /2.23/.,
Промышленные проверки способа получения обесфторенных фосфатов' аммония и разработанной аппаратурно-технологической схемы осуществлялись на Волховском алюминиевом заводе им.С.М.Кирова в отделении технического диаммонийфосфата по плану к договору о творческом содружестве КПИ-ЛенНИИГипрохима - ВАЗа.
