СПОСОБ ХИМИЧЕСКОГО ОБОГАЩЕНИЯ ВЫСОКОКРЕМНИСТЫХ ФОСФОРИТОВ КИМОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
METHOD FOR CHEMICAL ENRICHMENT OF HIGH-SILICA PHOSPHORITES FROM KIMOVSK DEPOSIT

Изобретение относится к промышленности минеральных удобрений и может быть использовано для химического обогащения бедного фосфатного сырья с высоким содержанием диоксида кремния.
Известен способ химического обогащения высококремнистых фосфатов путем обработки фторидом аммония в количестве - 100-300% от стехиометрии на образование гексафторсиликата аммония при температуре 200-300°C [SU №1182016, кл. C05B 11/02, 30.09.85. Бюл. №36].
При этом происходит взаимодействие фторида аммония с диоксидом кремния, содержащимся в сырье, и обогащение сырья за счет возгонки образовавшегося гексафторсиликата аммония. Другими недостатками этого способа являются повышенный расход фторида аммония из-за непроизводительной возгонки его в данном температурном интервале и большая длительность процесса.
Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности является способ химического обогащения высококремнистых фосфоритов, включающий их смешение с фторидом аммония, термообработку и возгонку продукта, при этом термообработку смесей проводят при 150-190°C с последующей возгонкой при 350-550°C [SU №1781168, кл. C01B 25/01, 15.12.92. Бюл. №46].
2
5
2
2
3
2
3
Недостатком патента является то, что не приведен полный состав фосфоритов, подвергающихся термообработке, а только содержание PO и SiO, хотя повышенное содержание полуторных оксидов AlO и FeO серьезно осложняют процесс химического обогащения фосфоритов.
Кроме того, недостатком данного способа является повышенная температура, достигающая 550°C при норме фторида аммония 140% от стехиометрической и длительная термообработка, составляющая 1 час, что приводит к повышенному расходу фторида аммония и энергоресурсов.
Раскрытие изобретения.
Основная техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в осуществлении способа химического обогащения высококремнистых фосфоритов Кимовского месторождения при условии сокращения времени проведения процесса обескремнивания фосфоритов, в снижении расхода фторида аммония и энергоресурсов.
2
Поставленная задача решается в способе химического обогащения высококремнистых фосфоритов Кимовского месторождения, включающем смешение фосфоритов с фторидом аммония, термообработку и возгонку продукта, причем при смешении берут фосфориты с содержанием SiO 40,5 мас.%, а фторид аммония берут в количестве 100-135% от стехиометрии на образование гексафторсиликата аммония, в смесь дополнительно вводят сульфат магния в количестве 1,0-3,0 мас.%, при этом термообработку смесей проводят в печи СВЧ при температуре 149-180°C с последующей возгонкой при температуре 301-400°C.
2
Основные отличительные признаки способа заключаются в том, что при смешении Кимовских фосфоритов с содержанием SiO 40,5 мас.% добавляют 1-3 мас.% сульфата магния, а фторид аммония берут в количестве 100-135% от стехиометрии на образование гексафторсиликата аммония, при этом термообработку смесей проводят в печи СВЧ при температуре 149-180°C с последующей возгонкой при температуре 301-400°C.
2
5
Способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет получить фосфорит Кимовского месторождения с содержанием пентаоксида фосфора 20,34-21,85 мас.% PO, который может быть использован в производстве сложных и азотно-фосфорных удобрений.
Настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности - новизна, поскольку в известном уровне техники не удалось найти технического решения, существенные признаки которого полностью совпадают со всеми признаками, имеющимися в независимом пункте формулы изобретения. Изобретение соответствует также условию патентоспособности - изобретательский уровень, поскольку известный уровень техники не содержит описания технического решения, отличительные признаки которого направлены на решение технической задачи, на выполнение которой направлено настоящее изобретение.
Пример реализации способа
2
5
2
3
2
2
3
2
2
2
общ
2
4
2
4
2
6
3
2
2
5
2
2
2
5
2
5
Пример 1. 100,0 кг Кимовского фосфорита, содержащего, мас.%: PO - 14,4; CaO - 22,3; FeO - 9,9; SiO - 40,5; AlO - 5,8; NaO - 0,40; KO - 1,38; MgO - 0,80; F - 1,09; CO- 1,80; S - 0,3; HO - 1,3, смешивают с 149,85 кг фторида аммония, что соответствует 100% стехиометрической нормы получения гексафторсиликата аммония. К полученной смеси добавляем 1,0 кг MgSO. Полученную смесь помещаем в печь СВЧ, где проводим предварительную термообработку при температуре 149°C в течение 15 мин. При этом получается 208,94 кг фосфорита, содержащего 8,90 мас.% SiO и 70,09 кг (NH)SiF, в газовую фазу выделяются 27,1 кг NH и 14,2 кг HO. Затем образовавшийся гексафторсиликат аммония возгоняют в печи СВЧ в течение 45 мин при температуре 301°C. При этом получают 70,8 кг фосфорита, содержащего 20,34 мас.% PO и 4,9 мас.% SiO. Степень извлечения SiO составляет 90,5%, а содержание PO в фосфорите достигло 20,34 мас.% PO.
4
2
4
2
6
3
2
2
5
2
2
2
5
2
5
Пример 2. 100,0 кг Кимовского фосфорита того же состава смешивают с 202,3 кг фторида аммония, что соответствует 135% стехиометрической нормы получения гексафторсиликата аммония. К полученной смеси добавляют 3,0 кг MgSO. Выдерживаем полученную смесь в печи СВЧ при температуре 180°C в течение 15 мин. При этом получается 248,5 кг фосфорита, содержащего 2,88 мас.% SiO и 102,1 кг (NH)SiF, в газовую фазу выделяются 39,02 кг NH и 20,63 кг HO. Затем образовавшийся гексафторсиликат аммония возгоняют при температуре 400°C в течение 30 мин. При этом получают 65,9 кг фосфорита, содержащего 21,85 мас.% PO и 0,31 мас.% SiO. Степень обескремнивания фосфорита от SiO составляет 99,5%, а содержание PO в Кимовском фосфорите составило 21,85 мас.% PO.
Пример 3. Процесс ведут так же, как описано в в примере 1, но со следующими отличиями.
4
2
4
6
3
2
2
5
2
2
2
5
2
5
100,0 кг Кимовского фосфорита смешивают с 146,85 кг фторида аммония, что соответствует 98% стехиометрической нормы получения гексафторсиликата аммония. К полученной смеси добавляют 0,95 кг MgSO. Полученную смесь помещаем в СВЧ-печь, где проводим предварительную термообработку при температуре 147°C в течение 15 мин. При этом получается 204,76 кг фосфорита, содержащего 9,04 мас.% SiO и 68,6 кг (NH)SiF, в газовую фазу выделяются 25,6 кг NH и 13,8 кг HO. Затем образовавшийся гексафторсиликат аммония возгоняют в печи СВЧ в течение 45 мин при температуре 298°C. При этом получают 72,6 кг фосфорита, содержащего 19,6 мас.% POи 5,6 мас.% SiO. Степень извлечения SiO составляет 89,97%, а содержание PO в фосфорите составило 19,6 мас.% PO.
4
2
4
6
3
2
2
5
2
2
2
5
2
5
Пример 4. 100,0 кг Кимовского фосфорита того же состава смешивают с 205,3 кг фторида аммония, что соответствует 137% стехиометрической нормы получения гексафторсиликата аммония. К полученной смеси добавляют 3,1 кг MgSO. Выдерживаем полученную смесь в печи СВЧ при температуре 182°C в течение 15 мин. При этом получается 251,4 кг фосфорита, содержащего 3,21 мас.% SiO и 98,3 кг (NH)SiF, в газовую фазу выделяются 39,8 кг NH и 21,06 кг HO. Затем образовавшийся гексафторсиликат аммония возгоняют при температуре 402°C в течение 33,0 мин. При этом получают 66,4 кг фосфорита, содержащего 21,65 мас.% PO и 0,52 мас.% SiO. Степень обескремнивания фосфорита от SiO составляет 98,7%, а содержание PO в Кимовском фосфорите уменьшилось до 21,65 мас.% PO.
2
5
Следует отметить, что при выходе за нижний предел концентраций сульфата магния и фторида аммония, указанных в первом пункте формулы изобретения, снижаются эксплуатационные показатели процесса. При снижении температур термообработки смеси фосфорита, фторида аммония и сульфата магния и последующей возгонки гексафторсиликата аммония получается некондиционное сырье по требуемому составу 20,34-21,85 мас.% PO.
При выходе за верхний предел концентраций сульфата магния и фторида аммония, а также показателей температур термообработки смеси фосфорита, фторида аммония и сульфата магния и последующей возгонки гексафторсиликата аммония значительно возрастают расходные коэффициенты по сырью и затраты энергоресурсов.
4
Предложенный способ химического обогащения Кимовских фосфоритов благодаря введению сульфата магния в качестве 1-3 мас.% MgSO позволяет снизить расход фторида аммония, а последующая термообработка смесей фосфорита и фторида аммония, а также возгонка гексафторсиликата аммония с помощью печей СВЧ позволяет снизить удельный расход электроэнергии более, чем в 3 раза.
Практическая применимость
Изобретение с наибольшей эффективностью может быть использовано в химической промышленности при производстве гранулированных сложных и азотно-фосфорных удобрений.