Главная страница
Сведения об авторах

Утилизация шлама производства фосфорсодержащих удобрений

Рыщенко И. М., Савенков А. С., Белогур И. С., Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», Харьков, Украина

С ростом производства и потребления фосфорных удобрений возникает необходимость использования низкосортных руд (12–19 % Р₂O₅ и 30–50 % нерастворимого остатка), содержащих большое количество примесей (Милятинское месторождение в Ровенской области, Карповское и Осыковское в Донецкой, Ратневское в Волынской и др.). Поэтому разработка эффективных способов обогащения обедненных фосфоритов и утилизации образующихся шламов — весьма актуальные задачи.

Мы разработали проект получения азотно-фосфорного удобрения путем азотнокислотного разложения фосфат-глауконитового концентрата Донбасского месторождения и последующей аммонизации полученной вытяжки. Состав вытяжки, мас. %: HNO₃ — 4,5–5,0; Н₃РO₄ — 8,0–9,0; Са(NO₃)₂ — 37,5–40,0; Мg(NO₃)₂  — 2,0–3,0; (Fе,Аl)(NO₃)₃ — 3,3–4,0; (К,Nа)NO₃ — 0,05–1,0. Из 1 т сырья получается 1,7 т комплексного удобрения. Кроме того, образуются отходы: 280 кг шлама, содержащего SiO₂ (в пересчете на оксид); 50 кг СО₂, НF, NO_Х.

Азотнокислотное разложение сырья проводили при температуре 40–60 °С. При более низких температурах скорость процесса заметно уменьшается, а при более высоких возрастают потери азотной кислоты из-за выделения окислов азота в газовую фазу и увеличения коррозионной активности среды. Концентрация кислоты составляла 47–58 %. Результаты экспериментов показали, что избыток кислоты (10–20 %) по сравнению с ее стехиометрическим количеством обеспечивает полное извлечение Р₂О₅. Время разложения сырья зависит от содержания Р₂О₅. Так, при обработке концентрата Ново-Амвросиевского месторождения 56%-й азотной кислотой (расход 110–120 % от стехиометрического количества) полное извлечение Р₂О₅ достигается в течение 30 минут. Благоприятно влияет на процесс перемешивание реакционной массы со скоростью 80–160 об/мин.

Шлам, образующийся при азотнокислотном разложении сырья, составляют в основном мелкие (10–60 мкм) частицы, скорость осаждения которых 0,01–0,3 м/ч. Крупные (200–500 мкм) частицы состоят из SiO₂, Р₂О₅, СаО, MgO, Fе₂O₃ и др. и осаждаются значительно быстрее. Мелкодисперсный илистый осадок легко взмучивается, его фильтрация чрезвычайно затруднена, поскольку поры фильтрующего материала быстро забиваются и процесс практически прекращается. Шлам проходит стадию промывки слабым раствором азотной кислоты. Осветленный раствор направляют на аммонизацию. Наиболее полное разделение слоев происходит при центрифугировании. Полученный шлам содержит 98,6–98,8 мас. % SiO₂.

Разработано несколько проектов его использования.

Шлам можно применять в качестве активатора твердения и наполнителя цементных композиций (согласно экспериментальным данным, в количестве 10 и 20 % соответственно). Высокая дисперсность и присутствие неорганических солей обусловливают активацию процессов гидратации цемента. Частицы шлама играют роль наполнителя и активного компонента системы, оказывающего существенное влияние на формирование центров кристаллизации.

Перспективно использование шлама при получении алюмосиликатного носителя для серебряного катализатора окисления метанола в формальдегид. Полученный катализатор имеет большую насыпную плотность, высокую механическую прочность, хорошие эксплуатационные характеристики.

Шлам можно применить для очистки поверхности меди в технологии печатных плат вместо пемзы, запасы которой в Украине отсутствуют. Предложен метод очистки с использованием суспензии шлама, который позволяет модифицировать структуру медной поверхности, не разрушая ее, и значительно улучшить смачиваемость. Эффект очистки достигается путем разрушения малодеформируемого оксида меди под ударным воздействием суспензии. Благодаря абсорбционным свойствам шлама с поверхности заготовок легко удаляются жиры, масла и другие загрязняющие вещества.

Авторы ищут партнеров для внедрения разработанных проектов.