Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

2.2. Реологические свойства кислых фосфатных пульп из фосфоритов Центральных Кызылкумов
Эффективность процессов производства фосфорной кислоты и фосфорсодержащих удобрений в значительной мере определяется реологическими характеристиками растворов и суспензий, образующихся на различных стадиях технологического процесса. Они необходимы для анализа процессов растворения фосфатов, разложения фосфатного сырья, транспортабельности пульп, определения оптимальных условий ведения процессов гранулирования, особенно при послойном окатывании гранулирующей массы в аппаратах БГС.
Известно, что плотность и вязкость суспензий и пульп может быть рассчитана по эмпирическим уравнениям. Они справедливы в узком интервале концентрации твердой фазы, когда отсутствует в системе химического взаимодействия и однородность твердой фазы. Однако, это не является характерным для пульп, образующихся при фосфорнокислотном- и фосфорно-сернокислотном разложении полиминерального Кызылкумского фосфатного сырья.
В связи с этим в данном подразделе приводятся результаты изучения плотности и вязкости пульп на основе фосфорнокислотного разложения фосфоритов Центральных Кызылкумов в зависимости от массового соотношения кислота : фосфорит и температуры процесса.
Плотность образцов фосфатных пульп измеряли пикнометрическим методом, вязкость - с помощью стеклянного капиллярного вискозиметра ВПЖ-1 в интервале температур 30-70⁰С. Результаты опытов сведены в таблицах 2.10-2.13. Как видно из данных таблиц, увеличение доли фосфорита и температуры оказывает достаточно ощутимое влияние на плотность и вязкость пульпы. Уменьшение соотношения кислота: фосфорит, т.е. увеличение доли фосфорита в системе от 100 : 5 до 100 : 30 при 30 ⁰С приводит к возрастанию плотности пульп на 141,1, 142,2, 143,3 и 146,5 кг/м³ соответственно для рядовой фосфоритовой муки, пылевидной фракции, химически обогащенного концентрата и термоконцентрата фосфоритов Кызылкума. Повышение температуры от 30 до 70 ⁰С в зависимости от вида Кызылкумского фосфорита и соотношения кислота : фосфорит способствует снижению плотности на 20,6-25,5 кг/м³.
Возрастание массового соотношения кислота : фосфорит с 100 : 5 до 100 : 30 приводит к увеличению вязкости в интервале температур 30-70 ⁰С в 2,74-2,81 раза в случае использования рядовой фосфоритовой муки и

Таблица 2.10

Плотность кислых фосфатных пульп на основе рядовой фосфоритовой муки и
пылевидной фракции фосфоритов Центральных Кызылкумов.

Масс. соотношение ЭФК:ФС	Плотность (кг/м^3) при температуре, ^0С					Математическая зависимость
	30	40	50	60	70
Из рядовой фосфоритовой муки
100:5 100:10 100:15 100:20 100:25 100:30	1279,6 1303,6 1330,1 1359,3 1390,8 1420,7	1273,6 1298,8 1324,2 1353,4 1384,8 1414,7	1266,7 1291,7 1318,5 1347,7 1379,2 1408,9	1262,0 1285,9 1312,7 1342,0 1373,4 1401,3	1256,2 1280,3 1307,1 1336,3 1367,9 1395,3	d=1456,86-0,586∙Т d =1480,1-0,583∙T d =1504,3-0,575∙Т d =1533,5-0,575∙Т d =1564,4-0,573∙Т d = 1613,1-0,635∙Т
Из пылевидной фракции
100:5 100:10 100:15 100:20 100:25 100:30	1281,9 1305,9 1332,6 1361,7 1392,4 1424,1	1275,7 1300,0 1326,7 1356,0 1387,1 1417,5	1269,8 1294,1 1321,2 1350,4 1382,2 1410,2	1263,6 1288,2 1315,7 1345,1 1377,1 1404,3	1257,6 1282,2 1310,0 1339,4 1371,8 1397,6	d=1466,7-0,610∙Т d =1483,2-0.585∙T d =1503,8-0,565∙Т d =1530,8-0,558∙Т d =1543,4-0,515∙Т d = 1624,8-0,663∙Т

Таблица 2.11

Плотность кислых фосфатных пульп на основе химически обогащенного концентрата и
термоконцентрата фосфоритов Центральных Кызылкумов.

Масс. соотношение ЭФК:ФС	Плотность (кг/м^3) при температуре, ^0С					Математическая зависимость
	30	40	50	60	70
Из химически обогащенного концентрата
100:5 100:10 100:15 100:20 100:25 100:30	1286,2 1310,0 1336,2 1364,8 1395,3 1429,5	1280,1 1304,2 1330,3 1359,2 1389,6 1423,1	1274,0 1298,2 1324,3 1353,4 1384,7 1416,3	1267,9 1292,5 1318,2 1347,8 1378,4 1410,6	1261,8 1286,4 1312,5 1342,0 1373,1 1404,0	d=1471,0-0,610∙Т d =1488,8-0,590∙T d =1515,9-0,593∙Т d =1537,5-0,570∙Т d =1563,5-0,555∙Т d = 1622,8-0,638∙Т
Из термоконцентрата
100:5 100:10 100:15 100:20 100:25 100:30	1290,7 1314,9 1341,7 1371,1 1402,9 1437,2	1284,5 1308,7 1335,6 1364,9 1396,7 1431,1	1278,3 1302,5 1329,4 1358,5 1390,6 1425,1	1272,0 1296,3 1323,2 1352,6 1384,5 1419,0	1265,8 1290,1 1317,1 1346,5 1378,4 1413,0	d=1479,1-0,622∙Т d =1502,8-0,620∙T d =1528,0-0,615∙Т d =1557,4-0,615∙Т d =1588,3-0,612∙Т d = 1620,5-0,605∙Т

Таблица 2.12
Вязкость кислых фосфатных пульп на основе рядовой фосфоритовой муки и
пылевидной фракции фосфоритов Центральных Кызылкумов.

Масс. соотношение ЭФК:ФС	Вязкость (сПз) при температуре, ^0С					Математическая зависимость
	30	40	50	60	70
Из рядовой фосфоритовой муки
100:5 100:10 100:15 100:20 100:25 100:30	4,6946 5,9225 7,3578 8,9778 10,8216 12,8869	3,8314 4,8437 6,0282 7,3589 8,8868 10,5715	3,1643 4,0084 4,9951 6,1070 7,3834 8,7835	2,6436 3,3551 4,1861 5,1252 6,2030 7,3796	2,2302 2,8356 3,5407 4,3456 5,2615 6,2667	lg, lg31,071,970 l g1,857 lg lg13,721,651 lg13,531,575
Из пылевидной фракции
100:5 100:10 100:15 100:20 100:25 100:30	4,7014 6,0696 7,6632 9,4814 11,5304 13,8212	3,8570 4,9583 6,2418 7,6988 9,3506 11,2090	3,2044 4,1032 5,1511 6,3389 7,6861 9,2040	2,6920 3,4344 4,3002 5,2805 6,3927 7,6477	2,2855 2,9059 3,6293 4,4507 5,3775 6,4196	lg2,014 lg lg43,32-1,899 lg lg60,701,779 lg1,715

Таблица 2.13

Вязкость кислых фосфатных пульп на основе химически обогащенного концентрата и
термоконцентрата фосфоритов Центральных Кызылкумов.

Масс. соотношение ЭФК:ФС	Вязкость (сПз) при температуре, ^0С					Математическая зависимость
	30	40	50	60	70
Из химически обогащенного концентрата
100:5 100:10 100:15 100:20 100:25 100:30	4,3726 5,0798 5,9266 6,8826 7,9465 9,1349	3,6027 4,1734 4,8569 5,6283 6,4867 7,4455	3,0041 3,4706 4,0296 4,6603 5,3620 6,1459	2,5325 2,9184 3,3810 3,9028 4,4833 5,1319	2,1563 2,4789 2,8654 3,3024 3,7880 4,3305	lg797,72-1,992 lg l g1,933 lg28,631,897 lg1,859 lg1,819
Из термоконцентрата
100:5 100:10 100:15 100:20 100:25 100:30	4,9937 7,1754 9,7207 12,6296 15,9021 19,5383	4,0880 5,7685 7,7143 9,9434 12,4639 12,2383	3,3883 4,6978 6,2129 7,9483 9,9106 12,0698	2,8402 3,8733 5,0691 6,4395 7,9895 9,6949	2,4053 3,2277 4,1872 5,2837 6,5173 7,8880	lg824,292,022 lg lg-2,149 lg2,144 lg2,120 lg

2,81-2,94 раза в случае использования пылевидной фракции; в 2,01-2,09 раза и 3,28-3,91 раза в случае использования химически обогащенного концентрата и термоконцентрата соответственно.
Повышение температуры от 30 до 70 ⁰С при всех исследованных соотношениях кислота : фосфорит способствует снижению вязкости пульп в среднем в 2,06-2,10; 2,06-2,15; 2,03-2,11 и 2,08-2,48 раза соответственно для рядовой фосфоритовой муки, пылевидной фракции, химически обогащенного концентрата и термоконцентрата фосфоритов Центральных Кызылкумов.
Для расчета плотности (ρ, кг/м³) и вязкости (η, сПз) при других температурах выводили эмпирические уравнения, которые представлены в таблицах 2.10 - 2.13.
Таким образом, на основе результатов полученных данных по изучению плотности и вязкости пульп, можно сделать вывод о том, что кислые фосфатные пульпы, полученные с использованием различного фосфатного сырья Центральных Кызылкумов, обладают высокой текучестью и могут транспортироваться перекачивающими устройствами без каких-либо значительных ограничений.