Способ кислотного разложения фосфатного сырья

 

Изобретение относится к способам разложения фосфатосодержащих руд и может быть использовано в химической промышленности на стадии переработки минерального сырья. В способе переработки апатитов и фосфоритов фосфатное сырье до контакта с кислотой предварительно выдерживают в водном растворе ионогенного ПАВ, знак заряда поверхностно-активного иона которого противоположен заряду поверхности фосфатного сырья, при этом концентрация ионогенного ПАВ соответствует такому значению, при котором заряд на поверхности твердой фазы в водном растворе равен нулю - изоэлектрическое состояние поверхности фосфатного сырья. Техническим результатом изобретения является увеличение скорости разложения фосфоритных руд, сокращение времени технологического цикла или количества единиц технологического оборудования - реакторов кислотного разложения, снижение себестоимости готового продукта. 2 табл.

Изобретение относится к способам разложения фосфатосодержащих руд и может быть использовано в химической промышленности на стадии переработки минерального сырья.

Известны способы переработки фосфатного сырья в водных растворах различных минеральных кислот с использованием поверхностно-активных веществ [1] . В качестве минеральной кислоты в промышленности обычно используют азотную, серную, фосфорную кислоты или их смеси, а в опытных условиях - соляную, фтористоводородную и кремнийфтористоводородную кислоты.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ получения сложного удобрения путем разложения фосфатного сырья смесью минеральной кислоты с сульфатом аммония, формальдегидом и аминокислотой, после чего отделяется нерастворимый осадок и нейтрализуется готовый продукт [2].

Однако этот способ имеет существенные недостатки: при концентрациях разлагающей кислоты и температурах, соответствующих производственным условиям, аминокислоты химически неустойчивы, кроме этого, они являются сравнительно дорогостоящими ПАВ.

Задачей изобретения является увеличение скорости разложения фосфоритных руд, сокращение времени технологического цикла или количества единиц технологического оборудования (реакторов кислотного разложения), снижение себестоимости готового продукта.

Это достигается тем, что в описываемом способе кислотного разложения фосфатного сырья, включающем обработку фосфатного сырья минеральной кислотой, до обработки минеральной кислотой фосфатное сырье выдерживают в водном растворе ионогенного ПАВ в течение времени, необходимого для установления адсорбционного равновесия, при этом знак заряда органического иона ионогенного ПАВ противоположен заряду поверхности фосфатного сырья, а концентрация ионогенного ПАВ соответствует такому значению, при котором после установления адсорбционного равновесия заряд на поверхности фосфатного сырья в водном растворе равен нулю - изоэлектрическое состояние поверхности фосфатного сырья.

Отличительными признаками способа являются использование ионогенного ПАВ, заряд поверхностно-активной частицы (органического иона) которого противоположен заряду поверхности фосфатного сырья. Например, в качестве катионактивных ПАВ можно применять цетилпиридиний хлорид, октилэтиламмоний хлорид, додециламмоний хлорид и др., в качестве анионактивных ПАВ - додецилсульфат натрия, олеат натрия, лаурат натрия и др. Отсутствие заряда на поверхности твердой фазы определяется электроосмотическим методом по величине электрокинетического потенциала (ζ-потенциала), который в изоэлектрической точке равен нулю.

Пример 1. 5 г фторапатитового концентрата Ca₁₀P₆О₂₄F₂ (P₂O₅ 39,4%) Хибинского месторождения (ГОСТ 3277-54) помещают в реактор емкостью 0,25 л (поверхность фторапатитового концентрата в воде заряжена отрицательно), приливают 100 мл раствора катионактивного ПАВ цетилпиридинийхлорида (ЦПХ) заданной концентрации (С_ЦПХ). Суспензию перемешивают в течение 5-10 минут (время, необходимое для установления адсорбционного равновесия между твердыми частицами и раствором ПАВ). После того как прошла адсорбция катиона цетилпиридиния на поверхности фторапатитового концентрата, к суспензии приливают 100 мл азотной кислоты с концентрацией 1 кмоль/м³. Контроль кинетики реакции разложения модифицированного фторапатитового концентрата осуществляют с помощью рН-метрического метода (можно применять денсиметрию, а также химический анализ отдельных проб пульпы через определенные промежутки времени и др.).

Пример 2. 2,5 г гидроксилапатита Са₁₀Р₆О₂₆Н₂ помещают в реактор емкостью 0,25 л (поверхность гидроксилапатита в воде заряжена положительно), приливают 100 мл раствора поверхностно-активного вещества додецилсульфата натрия (ДСН) заданной концентрации (С_ДСН). Суспензию перемешивают в течение 5-10 минут (время, необходимое для установления адсорбционного равновесия между твердыми частицами и раствором ПАВ). После того как прошла адсорбция аниона додецилсульфата на поверхности гидроксилапатита, к суспензии приливают 100 мл азотной кислоты с концентрацией 0,1 кмоль/м³. Контроль кинетики реакции разложения модифицированного гидроксилапатита осуществляют с помощью рН-метрического метода (можно применять денсиметрию, а также химический анализ отдельных проб пульпы через определенные промежутки времени и др.).

Результаты измерения скорости разложения фторапатитового концентрата и гидроксилапатита, поверхность которых модифицирована адсорбционным слоем ПАВ, в азотной, серной и фосфорной кислотах в начальный момент времени представлены в табл.1 и 2.

Как видно из табл.1 и 2, максимальное значение скорости растворения соответствует отсутствию заряда на поверхности фосфатного сырья при электрокинетическом потенциале, равном нулю.

Источники информации 1. Михеева И.Е., Бочкарев Г.С., Басова Л.В. Способ кислотного разложения фосфатов. А.с. СССР 509566, кл. С 05 В 11/04, 1976.

2. Юнусов Д.X., Беглов Б.М., Закиров Б.С., Амилова Д.А., Наркулов А.Н. Способ получения сложного удобрения. А.с. СССР 1244136 А1, кл. С 05 В 11/04, 1986.

Формула изобретения

Способ кислотного разложения фосфатного сырья, включающий обработку фосфатного сырья минеральной кислотой, отличающийся тем, что, до обработки минеральной кислотой фосфатное сырье выдерживают в водном растворе ионогенного ПАВ в течение времени, необходимого для установления адсорбционного равновесия, при этом знак заряда органического иона ионогенного ПАВ противоположен заряду поверхности фосфатного сырья, а концентрация ионогенного ПАВ соответствует такому значению, при котором после установления адсорбционного равновесия заряд на поверхности фосфатного сырья в водном растворе равен нулю - изоэлектрическое состояние поверхности фосфатного сырья.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2