Содержание к диссертации
О т р .
ВВЕДЕНИЕ 6
Глава І. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. ХАРАКТЕРИСТИКА ФОСФАТНОГО
СЫРЫ И ЕГО ОБОГАЩЕНИЯ . 9
Переработка $ос$оритов Каратау ... 14
Механизм растворения минералов 18
Характеристика различных методов химического облагораживания сырья 21
1.4. Азотнокислотная переработка $ос$атов ....... 27
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 31
Глава 2. ЦЕЛЬ, ПОСТАНОВКА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ .... 31
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ВЗАИМОДЕЙСТ
ВИЯ КОМПОНЕНТОВ ФОСФОРИТА С А30Ш0КИСЛ0ШЫМИ РАСТ
ВОРАМИ НИТРАТОВ КАЛЬЦИЯ И МАГНИЯ 36
Растворимость <|ос$атов и карбонатов кальция и магния в азотнокислотных растворах нитрата кальция 38
Растворимость карбонатов кальция и магния в азотнокисяот лотных растворах нитрата кальция 42
Растворимость ос$атов кальция и магния в азотнокислотных растворах нитрата магния 49
Растворимость карбонатов магния и кальция в водных и азотнокислотных растворах нитрата магния ..... 55
Исследование скорости разложения доломита и апатита в азотнокислотном растворе нитратов кальция и магния . 61
Зависимость степени разложения доломита от гранулометрического состава во времени 62
Зависимость степени разложения доломита от температуры 64
Зависимость степени разложения апатита во времени и
- 4 -
от температуры ..... 65
3.5.4. Математическая интерпретация скорости разложения
доломита и апатита 67
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБОГАЩЕНИЯ МАГНИЙСОДЕРЖА-
ЩИХ ФОСФОРИТОВ КАРАТАУ А30ТН0КИСЛ0ТНЫМИ РАСТВО
РАМИ НИТРАТОВ КАЛЬЦИЯ И МАГНИЯ 77
Классификация исходного фосфорита .... 77
Влияние концентрации растворов нитрата магния и нитрата кальция на извлечение МдО , СаО, Pq05 в раствор 78
Влияние размеров частиц исходного фосфорита .... 83
Определение оптимальных условий процесса обогащения фосфорита Карагау азотнокислогными растворами нитратов кальция и магния методом планирования эксперимента 87
Обогащение высококарбонизированных фосфоритов Узбекистана месторождений Джерой и Сардара .... 92
Глава 5. ИССЛЩОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБОГАЩЕНИЯ МАГНИЙСОДЕРШІЩ
ФОСФОРИТОВ КАРАТАУ ОТХОДАМИ ПРОИЗВОДСТВА АЗОТНО-
КИСЛОТНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ФОСФАТОВ 98
Определение степени и кратности отмывки состава жидкой и твердой фаз нерастворимого остатка (н.о.), образующегося при азотнокислотном разложении фосфоритов (при разных значениях Ж:Т) . . . 99
Влияние концентрации и нормы свободной фосфорной кислоты на разложение компонентов фосфорита азотнокислот-ными растворами нитратов кальция и магния 107
Фильтрующие свойства фосфоритов, обезмагнепных различными методами ИЗ
Глава 6. ФИЗИКО-ЖМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИСХОДНЫХ И ОБОГА
ЩЕННЫХ ФОСФОРИТОВ КАРАТАУ 118
Б.І. Микроскопические исследования ... 119
6.1.1. Микроструктура обогащенных и необогащенного фосфори-
тов 118
6.1.2. Удельная поверхность необогащенного и обогащенных
фосфоритов 122
6.2. Термографические исследования исходных и обогащенных
фосфоритов Каратау 124
6.2.1. Рентгенографические исследования исходного и обога
щенных фосфоритов Каратау 128
6.3. Диэлектрометрические исследования ..... 130
Глава 7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ОЦЕНКА ОБОГАЩЕНИЯ ФОСФОРИТОВ КАРАТАУ А30ТН0КИСЛ0Т-
НЫМ РАСТВОРОМ НИТРАТОВ КАЛЫШ И МАГНИЯ 139
7.1. Принципиальная технологическая схема 139
7.1.2. Основные технические показатели обогащения фосфори
тов Каратау азотнокислотным раствором нитратов каль
ция и магния 141
7.2. Технико-экономическая оценка процесса ....... 144
ВЫВОДЫ 149
ЛИТЕРАТУРА 153
ПРИЛОЖЕНИЕ 162
Введение к работе
В основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года предусматриваются высокие темпы развитя промыщленности минеральных удобрений. Производство удобрений в 1985 году составит 150-155 млн.тонн (I). Особенно быстро будут развиваться мощности по выпуску фосфорных туков.
В решении продовольственной программы, принятой Майским
(1982 г.) Пленумом ЦК КПСС, значительная роль отводится химизации сельского хозяйства. Намечено обеспечить поставку сельскому хозяйству минеральных удобрений в 1985 году в количестве 26,5 млн. тонн и в 1990 году - 30-32 млн. тонн (в пересчете на Ю0|-ное содержание питательных веществ).
Возрастающие потребности сельского хозяйства в фосфорных удобрениях не могут быть удовлетворены лишь за счет переработки Кольского апатита. Ограниченность запасов месторождения и его географическое расположение обуславливает необходимость широкого использования других источников фосфатного сырья, в частности месторождений Кингисеппского, Тобольского, Вятско-Камского, Пол-пинского и ряда других. В особенности это относится к мощным месторождениям фосфоритов Каратау - второй по значению сырьевой базы фосфатного сырья нашей страны.
Огромный интерес перерабатывающих отраслей промыщленности к бассейну Каратау обусловлен, в первую очередь, запасами фосфатного сырья. Общие балансовые запасы их составляют 1729 млн.тонн, а с учетом прогнозных - более 3 млрд. тонн, что не намного уступает запасам Кольского полуострова (2). Фосфориты Каратау характеризуются сравнительно высоким содержанием питательных компонентов
Р205 в недрах, в среднем по бассейну 25 Р205 при отношении СаО:Р205 равном 1,62, что лишь на 15 превышает подобное соотношение в апатитовом концентрате. Однако, вовлечение фосфоритных руд бассейна Каратау в прямую переработку на фосфорную кислоту методом экстракции связано со значительными трудностьями, которые обусловлены наличием в фосфатном сырье вредных примесей и в первую очередь, окиси магния, которая в руде составляет более 3.
Из фосфоритов со средним содержанием 23,3 PgCL и 3,6 МдО при существующих методах обогащения получают флотационный концентрат, содержащий только 27,9 Р20с и 2,45 Mc)U Кроме того, флотационное обогащение фосфоритов Каратау - дорогостоящий процесс, связанный со значительными потерями сырья.
Себестоимость I т. Pg05 во флотационном концентрате в 2,5-3
раза больше, чем в фосфоритной муке сухого помола из исходной руды. Товарное извлечение Р205 во флотационный концентрат не превышает 63-65. Хвосты обогатительной фабрики, содержащие 10-15 Р 05 и 4-6 MgU , вообще не используются.
Использование в производстве фосфорных удобрений в первую очередь низкосортных магнийсодержащих фосфоритов Каратау (3) обуславливает необходимость облагораживания (обезмагнивания) фосфатного сырья перед кислотной их переработкой.
В НИУИФе, ЛенНИИГипрохиме, ЛТИ им. Ленсовета и других организациях развернуты работы по вовлечению в переработку разнообразных видов фосфатного сырья Каратау, в том числе высокомагнезиальных фосфоритов для производства концентрированных удобрений.
Однако, разработанные технологии не нашли в настоящее время производственного применения из-за их сложности и образования больших отходов.
Одним из рациональных способов воволечения в переработку низ-
косортных фосфоритов бассейна Каратау является их декарбонизация (обезмагнивание) с использованием кислых растворов в присутствии в них солей. Из них особый интерес представляет осуществление процесса с использованием азотнокислотных растворов нитратов кальция и магния, образующихся в процессе декарбонизации, а также отбросов других производств - промывных вод, применяемых при азот-нокислотной переработке фосфатов.
В выполненном исследовании изучены : I) растворимость компонентов фосфорита в растворах нитратов кальция и магния ; 2) скорость разложения в азотнокислотных растворах нитратов кальция и магния, доломита и апатита в отдельности в зависимости от их гранулометрического состава и температуры процесса, позволяющая установить основные физико-химические особенности процесса обогащения. Проведенные исследования послужили основанием для проведения экспериментальных работ по химическому обогащению магнийсодержа-щих фосфоритов азотнокислотными растворами нитратов кальция и магния, а также промывными водами производства сложных удобрений азотнокислотным способом. При этом полученный продукт из низкосортного фосфорита по своим качествам близок к апатитовому концентрату и превосходит флотационный концентрат из фосфоритов Каратау. Полученные продукты и исходное сырье были подвергнуты и разносторонним физико-химическим исследованиям - рентгеноструктур-ным, термографическим, микроскопическим, диэлектрометрическим методами, которые идентифицируют результаты химических анализов.
Предложена принципиальная технологическая схема и приведена технико-экономическая оценка процесса обогащения низкосортных фосфоритов Каратау азотнокислотным раствором нитратов кальция и магния.
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
