Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Заключение по литературному обзору

Анализ научно-технических литературы показывает, что вопросам получения фосфорсодержащих комплексных удобрений из различных видов фосфоритов с пониженной нормой фосфорной кислоты посвящено очень много работ. Среди известных способов заслуживает большое внимание получение двойного суперфосфата. Расход серной кислоты в этом продукте из апатитового концентрата на 1 т Р₂О₅ составляет 2,0-2,1 т. Однако, в силу некоторых имеющихся технологических трудностей и невозможности использования относительно бедных фосфоритов (фосфориты Каратау, фосфориты Центральных Кызылкумов и др.) доля выпуска двойного суперфосфата на сегодняшний день остаётся незначительной.

В последние годы ученые уделяют большое внимание проблеме получения концентрированного одностороннего фосфорного удобрения – димонофосфата кальция - на основе взаимодействия бедных фосфоритов неупаренной и концентрированными экстракционными фосфорными кислотами. Разработанная технология прошла промышленные испытания с выпуском крупной опытной партии удобрения. Причиной того, что данная научная разработка не внедрена в промышленном производстве, прежде всего объясняется имеющимися некоторыми технологическими трудностями, связанными с грануляцией и сушкой продукта.
Как видно из приведённой литературы, начиная с 1980 года впервые в мировой практике ученые и специалисты НИОХИММАША, НИУИФа, МХТИ им. Д.И.Менделеева разработали весьма оригинальную технологию нового азотно-фосфорного удобрения – аммофосфата из фосфорита бассейна Каратау. Основная суть технологии заключается в разложении фосфатного сырья экстракционной фосфорной кислотой (ЭФК). Оптимальной нормой ЭФК является 8,1-8,2 м.ч. Р₂О₅ на 1 м.ч. Р₂О₅ из фосфорита Каратау. При этих условиях достигается высокая степень разложения фосфорита. Производство аммофосфата из фосфоритов Каратау освоено на Джамбульском суперфосфатном заводе в Казахстане, на Чаржоуском химическом заводе в Туркменистане, на Алмалыкском ОАО «Аммофос» в Узбекистане, из хибинского апатитового концентрата на Балаковском ПО «Минудобрения» в России. Агрохимическая эффективность аммофосфата проверена на всех видах культур.
В отличие от аммофоса расход серной кислоты на производство 1 т Р₂О₅ в виде аммофосфата на 10-15% ниже, а степень использования фосфатного сырья на 1,0-1,5% выше.
Кызылкумские фосфориты по своим вещественным и химическим составам значительно отличаются от апатитового концентрата и фосфоритов Каратау. Повышенное содержание посторонних примесей (карбонат кальция, глинистые минералы, органические вещества) и высокое значение кальциевого модуля (СаО : Р₂О₅), а также низкое содержание основного компонента фосфора в фосфорите не позволяют перерабатывать его в концентрированные фосфорсодержащие удобрения. Поэтому, начиная с 2001 года более богатая часть фосфоритов Центральных Кызылкумов с содержанием не менее 20% Р₂О₅ подвергают термическому обжигу. В результате разложения карбоната кальция фосфорит обогащается до содержания 26-27% Р₂О₅.
Содержание хлора в термоконцентрате достигает 0,05-0,2%. Работа Алмалыкского ОАО «Аммофос» показывает, что при получении ЭФК хлор превращается в соляную кислоту и она существенно корродирует основное технологическое оборудование цеха экстракции. Для предотвращения этого негативного явления на КФК была построена промышленная установка по отмывке фосфоритной руды от хлора, пуск которого осуществлен в начале 2007 года. КФК ежегодно будет производить 400 тыс. т мытого обожженного фосконцентрата с содержанием до 30% Р₂О₅, 200 тыс. т мытого сушеного фосконцентрата с содержанием 17-19% Р₂О₅ и 200 тыс. т фосфоритной муки с содержанием 16-18% Р₂О₅. Мытый обожженный фосконцентрат перерабатывается на Алмалыкском ОАО «Аммофос» на различные виды концентрированных фосфорсодержащих удобрений (аммофос, супрефос, аммонийсульфатфосфат). Примерно 200 тыс. т бедных фосфоритов используется для получения простого аммонизированного суперфосфата и нитрокальцийфосфатного удобрения соответственно на АО «Кукон суперфосфат заводи» и ОАО «Самаркандкимё». В настоящее время 200 тыс. т необогащенной части Кызылкумского фосфорита остается неиспользованной. Следует подчеркнуть, что объем фосфорных удобрений, получаемых из 800 тыс. т фосфоритного сырья, обеспечивает всего лишь около 40% потребности сельского хозяйства Республики Узбекистан в фосфорных удобрениях. Поэтому в перспективе на Кызылкумском фосфоритовом комбинате будет увеличиваться объем добываемой фосфоритной руды. При этом естественно возрастает количество необогащенной части фосфорита с содержанием 16-18% Р₂О₅.
Одним из более рациональных и экономичных способов получения фосфорсодержащих удобрений из бедных Кызылкумских фосфоритов, на наш взгляд, является метод химической переработки этих фосфоритов экстракционной фосфорной кислотой. Главным образом, имеется ввиду, что часть продукционной фосфорной кислоты на заводе будет использована для разложения фосфорита. При этом значительно экономится дефицитная серная кислота и дорогостоящий аммиак на 1 т 100%-ного Р₂О₅.
Впервые разработана технология получения аммофосфатных удобрений на основе взаимодействия частично аммонизированной ЭФК из фосфоритов Каратау с необогащенной Кызылкумской фосфоритной мукой. Изучены реологические свойства промежуточных фосфатных пульп и показана возможность переработки их на твердые комплексные гранулированные удобрения в существующих промышленных аппаратах.
Однако, имеющиеся в научно-технической литературе сведения крайне недостаточны для разработки технологии получения аммофосфатных удобрений из различных видов Кызылкумских фосфоритов и ЭФК из этого же фосфорита. Совершенно не затронуты вопросы получения сульфоаммофосфатных и нитроаммофосфатных удобрений из Кызылкумских фосфоритов соответственно с добавкой к ЭФК серной и азотной кислот. Вышеперечисленные вопросы являются весьма актуальными, и составляют основную цель настоящей диссертационной работы. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
- исследование процесса разложения различных видов Кызылкумских фосфоритов экстракционной фосфорной кислотой из этого же фосфорита в широком диапазоне массовых соотношений ЭФК : фосфорит;
- изучение процесса взаимодействия Кызылкумских фосфоритов с ЭФК в присутствии серной и азотной кислот при различных массовых соотношениях ЭФК : фосфорит и количества добавок кислот;
- изучение реологических свойств фосфатных, сульфофосфатных и нитрофосфатных пульп (плотность, вязкость), полученных при различных условиях опытов;
- рентгенографические и ИК-спектроскопические исследования аммофосфатных, сульфоаммофосфатных и нитроаммофосфатных удобрений и их водонерастворимой части;
- разработка основных технологических параметров процессов получения новых видов фосфорсодержащих комплексных удобрений на лабораторной модельной установке;
- изучение физико-химических и товарных свойств новых видов фосфорсодержащих сложных удобрений;
- проведение агрохимических испытаний аммофосфатных удобрений и составление технико-экономических расчетов целесообразности производства.