Масообмін при хімічному розкладі фосфатної сировини у виробництві екстракційної фосфорної кислоти

10

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

МАСООБМІН ПРИ ХІМІЧНОМУ РОЗКЛАДІ ФОСФАТНОЇ СИРОВИНИ У ВИРОБНИЦТВІ ЕКСТРАКЦІЙНОЇ ФОСФОРНОЇ КИСЛОТИ

ВОЛІКОВА НАТАЛЯ МИКОЛАЇВНА

УДК 661.63:66.015.23

05.05.13 - машини та апарати хімічних виробництв

Львів - 1998

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі хімічної інженерії та промислової екології

Державного університету "Львівська політехніка"

Науковий керівник -- доктор технічних наук, професор

ГУМНИЦЬКИЙ Ярослав Михайлович

Державний університ "Львівська політехніка",

завідувач кафедри хімічної інженерії та промислової екології

Офіційні опоненти -- доктор технічних наук, ст. наук. співр.

МАЛЬОВАНИЙ Мирослав Степанович

ВАТ ГІРХІМПРОМ, м. Львів,

завідувач лабораторії хімічної інженерії та промислової екології

-- кандидат технічних наук, ст. наук. співр.

БОГАЧОВ Володимир Григорович

Національний технічний університет "Київський політехнічний інститут", завідувач лабораторії комплексної хімічної переробки сировини та відходів

Провідна установа -- Сумський державний університет,

кафедра хімічної техніки та промислової екології, м. Суми

Захист відбудеться “18” травня 1998р. о 14:00 на засіданні спеціалізованної вченої ради Д35.052.09 при Державному університеті "Львівська політехніка" за адресою:

290646, Львів-13, пл. Св. Юра 3/4, корп. 9, ауд. 214.

З дисертацією можна ознайомитись в науково-технічній бібліотеці Державного університету "Львівська політехніка" за адресою: Львів-13, вул. Професорська 1.

Автореферат розіслано “15” квітня 1998 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради ____________ Вахула Я.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

фосфат фосфорний кислота

Актуальність теми. Розвиток промисловості мінеральних добрив є одним з центральних напрямків інтенсифікації сільського господарства та вирішення проблеми забезпечення населення продуктами харчування. Важливу роль серед поживних речовин, що поставляються у складі мінеральних добрив, відіграють сполуки фосфору, в основу отримання яких покладено процес виробництва фосфорної кислоти.

Основною стадією одержання екстракційної фосфорної кислоти (ЕФК) є розклад фосфатів кислотами, що базується на масообмінних процесах в системі тверде тіло-рідина. У процесі хімічної взаємодії утворюється багатокомпонентна система, що складається з рідкої та газоподібної фаз, а в деяких випадках також твердих продуктів реакції. Рідкі продукти впливають на кінетику масообміну, змінюючи в'язкість та густину пульпи. Тверді продукти можуть осідати на поверхні фосфатів, сповільнюючи доступ реагенту до поверхні взаємодії. Бульбашки газу, які зароджуються, ростуть та відриваються з поверхні фосфату, руйнують пограничний шар рідини та перемішують її в об'ємі, інтенсифікуючи процес масообміну. З другого боку відбувається часткова ізоляція утвореним газом твердої поверхні від доступу реагенту. Не зважаючи на значний досвід експлуатації промислових установок, методи виробництва ЕФК поки що не є оптимальними як в технологічному, так і в енергетичному планах.

Таким чином, розклад фосфатів - це складний дифузійно-контрольований масообмінний процес, при якому вплив продуктів реакції, а також дисперсності сировини на кінетику є значним. Аналіз впливу цих факторів на масообмін фосфатів з кислотами є актуальним з точки зору удосконалення основної стадії процесу отримання екстракційної фосфорної кислоти - кислотного розкладу фосфатів.

В Україні до сьогоднішнього часу потреба в фосфатній сировині покривалася за рахунок апатитового концентрату Хібінських родовищ. Зменшення поставок апатитового концентрату обумовлює необхідність розвитку власної фосфатної сировинної бази та розробки технологій по виробництву добрив на її основі.

Робота виконувалась згідно Державної науково-технічної програми 5.53.10 "Нетрадиційні види мінеральної сировини (пошук, оцінка, видобування і використання) (№ державної реєстрації 0193U040347), що фінансувалася Державним комітетом України з питань науки і технологій та відповідає науковому напрямку кафедри "Масообмін в системах з твердою фазою".

Мета роботи. Встановлення кінетичних закономірностей дифузійно-контрольованого процесу кислотного розкладу полідисперсної фосфатної сировини, що ускладнений утворенням газоподібної та твердої фаз, та розроблення основ технології виробництва ЕФК на базі українських фосфоритів.

Задачі дослідження. Для досягнення даної мети потрібно вирішити такі задачі:

- вивчити вплив газової фази та дисперсності фосфатів на кінетику їх розкладу;

- встановити залежності для розрахунку коефіцієнту масовіддачі, що враховують вплив газової фази та дисперсності фосфатної сировини;

- побудувати математичні моделі азотнокислотного та сірчано-кислотного процесів розкладу фосфатів та перевірити їх на адекватність;

- провести дослідження кислотного розкладу українських фосфоритів;

- розробити принципіальну схему комплексної переробки українських фосфоритів на фосфорні добрива.

Наукова новизна. Вивчено вплив газової фази та дисперсності сировини на процес масообміну та його тривалість при кислотному розкладі фосфатів. Вперше одержано залежності коефіцієнта масовіддачі для азотнокислотного та сірчанокислотного процесів розкладу фосфатів, що враховують сумісний вплив газоутворення та дисперсності сировини на кінетику. Запропоновано математичні моделі азотнокислотного процесу розкладу для монодисперсної та полідисперсної сировини з врахуванням газоутворення. Запропоновано математичну модель сірчанокислотного розкладу монодисперсної сировини при внесенні "затравки" кристалів гіпсу. Перевірено адекватність математичних моделей експериментальним даним.

Практична цінність роботи. Вперше одержано рівняння для визначення коефіцієнту масовіддачі, що враховують вплив газоутворення та дисперсності сировини, для азотнокислотного та сірчанокислотного процесів, які необхідні при розрахунку параметрів процесів розчинення, розмірів технологічного обладнання та часу взаємодії до бажаного ступеню розкладу. Досліджено можливість використання українських фосфоритів для отримання фосфорної кислоти та добрив. Запропоновано схему комплексної переробки фосфатної сировини України на складні фосфорні добрива.

Результати дослідження передані у ВАТ “Інститут ГІРХІМПРОМ” (м.Львів).

Особистий внесок здобувача полягає в проведенні експериментів, їх обробці та аналізі; встановленні теоретичних рівнянь кривих розподілу фосфатів за розмірами; встановленні залежностей для коефіцієнтів масовіддачі для азотнокислотного та сірчанокислотного процесів розкладу фосфату; розробці математичних моделей, їх розрахунку та перевірці на адекватність; розробці рекомендацій та схеми комплексної переробки українських фосфоритів Ратнівського родовища.

Апробація роботи. Основні положення дисертації доповідались та обговорювались на Міжнародній конференції по використанню математичного моделювання на практиці "Аpplied modelling & simulation" (Lviv, 1993), IХ міжнародній конференції "Удосконалення процесів та апаратів хімічних, харчових та нафтохімічних виробництв" (Одеса, 1996), на наукових конференціях: "Стан і перспективи розвитку хімічної науки та промисловості у Західному регіоні України" (Львів, 1994), "Экология и здоровье человека. Охрана воздушного и водного бассейна" (Республика Крым, 1995), шостій науковій конференції "Львівські хімічні читання" (Львів, 1997) та на науково-технічних конференціях Державного університету "Львівська політехніка" (1992 - 1996р).

Публікації. За матеріалами роботи опубліковано шість статей та чотири тези доповідей на конференціях.

Cтруктура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаної літератури та додатків. Матеріали дисертаційної роботи викладені на 142 сторінках машинописного тексту, ілюстрації включають 25 рисунків. В бібліографії приведено 126 джерел. Додатки складають 27 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована доцільність та актуальність вивчення проблеми масообміну при хімічному розкладі фосфатної сировини при отриманні екстракційної фосфорної кислоти, мета роботи, наукова новизна та практична цінність. Наведено основну інформацію про апробацію роботи, публікації та структуру дисертації.

У першому розділі викладено огляд літератури по проблемі масообміну в дифузійно - контрольованих процесах хімічних взаємодій в системі тверде тіло - рідина. Розглянуто суть хімічного розчинення, ускладненого утворенням нових фаз, визначення області протікання хімічного процесу. Виконано аналіз сучасних досліджень кислотного розкладу фосфатів.

На основі аналізу визначена мета та завдання досліджень.

У другому розділі розглянуто фосфатну сировину як об'єкт дослідження. Cировиною для виробництва екстракційної фосфорної кислоти є апатитові та фосфоритові руди, які є полідисперсними матеріалами. Наведено методику та результати гранулометричного аналізу фосфатів у вигляді гістограм. На основі цього визначені теоретичні рівняння кривих розподілу f(d0) розмірів частинок фосфатної сировини:

для апатиту:

; (1)

для фосфориту:

. (2)

Наведена схема експериментальної установки та опис методики досліджень по азотнокислотному та сірчанокислотному процесах розкладу фосфатної сировини.

Згідно методики в наповнений водою термостат, попередньо нагрітий до певної температури, розміщався фарфоровий реактор ємкістю 1.15л. Після прогріву реактора в нього вливався розчин реагенту, встановлювалася пропелерна мішалка та занурювався контактний термометр, беспосередньо зв'язаний з регулюванням температури у термостаті. Кислота підігрівалася до заданої температури, включалася мішалка і в мінімально короткий час (3с) вливалася попередньо підготовлена суміш фосфату з водою й одночасно включався секундомір. Фосфат попередньо змішувався з водою, щоб запобігти явищу його флотації.

Процес розкладу фосфату проводився при постійній температурі та інтенсивному перемішуванні. Через певні проміжки часу відбиралися проби рідкої фази для аналізу вмісту в ній реагенту (вільної азотної або сірчаної кислоти) та фосфорної кислоти. В результаті були отримані дані зміни з часом концентрацій реагенту та фосфорної кислоти.

Третій розділ присвячений особливостям та механізму масообміну при розкладі фосфатів азотною кислотою.

Процес взаємодії природних фосфатів з азотною кислотою описується рівнянням:

Ca5F(PO4)3 + 10HNO3=3H3PO4 + 5Ca(NO3)2 + HF (3)

і відноситься до категорії гетерогенних процесів розчинення твердих тіл в рідині, що відбуваються на поверхні розділу твердої та рідкої фаз і супроводжуються хімічною реакцією.

В результаті взаємодії (3) утворюються рідкі та газоподібні продукти реакції, ігнорувати впливом яких при розгляді кінетики цього процесу не можна. В міру протікання хімічної реакції змінюються співвідношення всіх компонентів, відбувається перерозподіл фаз і як наслідок, змінюються густина та в'язкість пульпи.

Зародження і ріст на поверхні частинок фосфату бульбашок газової фази спричиняє часткову ізоляцію поверхні взаємодії від доступу реагенту та сповільнює масообмін. Бульбашки газу, які відриваються з твердої поверхні, перемішують рідину в об'ємі, сприяючи притоку свіжого реагенту в зону контакту, і відповідно, інтенсифікують процес масообміну. Газоутворення значно впливає на кінетику кислотного розкладу фосфатів навіть при інтенсивному перемішуванні, оскільки воно при швидкій хімічній реакції лімітує підвід реагентів в зону контакту та відвід продуктів взаємодії.

Для процесів, які супроводжуються газовиділенням, спостерігається залежність коефіцієнта масовіддачі від рушійної сили - концентрації реагенту С. В області так званого бульбашкового режиму, що відповідає значенням невисоких концентрацій відбувається збільшення з ростом С.

Гранулометричний аналіз показав, що в основному розміри частинок фосфатної сировини менше 80 мкм, а відривний діаметр бульбашок газу dБ знаходиться в області 75 мкм, тобто для більшості фракцій dБ > d, причому з часом d зменшується.

При реагуванні частинок, розміри яких співставимі або менші, ніж відривний діаметр бульбашок (d dБ) відбувається значна ізоляція поверхні твердої фази від доступу реагенту. Поскільки поверхня ізольована і доступ реагенту відбувається поволі, то бульбашка росте з невеликою швидкістю і довго знаходиться на поверхні взаємодії. Тобто, чим менший розмір частинки, тим більшу її поверхню захоплює бульбашка і 4тим нижче значення коефіцієнту масовіддачі .

Крім того, з поверхні бульбашок відбувається абсорбція газу (більше 70%) розчином кислоти і в таких умовах більшість бульбашок газу не виростає до відривного розміру. Вони "сидять" на поверхні і служать своєрідним передавачем газу від поверхні контакту до розчину кислот.

Таким чином, для умов взаємодії фосфатів з кислотами коефіцієнт масовіддачи визначається не лише гідродинамічними, фізико-хімічними характеристиками, а залежить від концентрації реагенту та розмірів частинок твердої фази і при постійних інших параметрах (температура, густина, в'язкість, коефіцієнт молекулярної дифузії та ін.) може бути представлений:

=(C,d). (4)

Виходячи з вище сказаного, за даними експериментів, проведених по кінетиці процесу розкладу фосфатів азотною кислотою, в результаті розрахунків на ЕОМ було отримано залежність для визначення коефіцієнту масовіддачи , що враховує вплив концентрації реагенту С(кг/м3) та діаметра частинок при d< 150 10-6м:

=1.5102d2C0.85 . (5)

Для прогнозування зміни параметрів азотнокислотного процесу розкладу з часом та вибору оптимальної тривалості процесу були складені математичні моделі розкладу монодисперсної та полідисперсної сумішей фосфату.

При складанні математичної моделі процесу розкладу монодисперсної суміші було зроблено припущення, що всі частинки фосфатної сировини мають кулясту форму, яка не змінюється в процесі розкладу, у вихідній сировині відсутні сторонні домішки і вся кислота використовується на розклад фосфату, а всі частинки мають однаковий початковий діаметр.

В основу математичної моделі покладено рівняння матеріального балансу:

, (6) та кінетики:

. (7)

Виразивши масу апатиту M та його поверхню F через діаметр частинок d та їх кількість, після перетворень з виразу (7), отримуємо рівняння зміни діаметру частинки d з часом в залежності від коефіцієнта масовіддачі та біжучої концентрації реагенту:

. (8)

З рівняння матеріального балансу (6) отримуємо вирази для біжучих концентрацій азотної та фосфорної кислот, які дозволяють прогнозувати параметри процесу (концентрацію азотної та фосфорної кислот) у будь-який момент часу.

Важливим для проведення процесу є час перебування частинок фосфату в реакторі, від якого залежить повнота розкладу сировини та енергетичні витрати на процес.

Виразивши біжучу концентрацію реагенту C (азотної кислоти) через біжучій розмір частинки фосфату d, з врахуванням залежності (5), проінтегрувавши рівняння (8), отримуємо залежність для визначення часу розкладу частинок фосфатної сировини до певного розміру d:

; (9) де: ; .

В реальних умовах діаметри частинок фосфатної сировини не однакові, тобто сировина має певний гранулометричний склад. Для опису процесу розкладу полідисперсної сировини припускаємо, що всі частинки фосфатної сировини мають кулясту форму, що не змінюється в процесі розкладу, у вихідній сировині відсутні сторонні домішки і вся кислота використовується на розклад фосфату. Розподіл частинок за розмірами визначається рівняннями (1) і (2).

Розбивши весь інтервал розмірів частинок (рис.1) на p=dmax/d рівних відрізків з кроком d, в основу математичної моделі було покладено рівняння матеріального балансу (6), в якому: ; (10) та рівняння кінетики для частинок і-го інтервалу:

. (11)

d0і d0і+d dmax d0

Рис.1. Визначення початкової маси M0і для частинок і-го інтервалу [d0i, d0i+d]

Після перетворень з рівняння кінетики (11) одержимо рівняння зміни діаметру частинки dі для і-го інтервалу з часом в залежності від коефіцієнта масовіддачі (C,di) та біжучої концентрації реагенту C:

. (12)

Виразивши початкову масу М0і через початкову масу всього фосфату М0 та функцію розподілу (рис.1), з врахуванням того, що в момент часу t0 розмір частинок стане di= d0i -i, а їх маса зменшиться у співвідношенні (di/d0)3 запишемо рівняння, біжучої маси частинок і-го інтервалу:

. (13)

Тоді біжуча маса всіх частинок:

. (14)

З рівняння матеріального балансу (6) отримаємо вирази для біжучих концентрацій азотної (15) та фосфорної (16) кислот:

(15); , (16)

. (17)

В результаті розкладу також буде змінюватися крива розподілу частинок за розмірами. Значення функції розподілу відповідає масовій частці частинок певного розміру від загальної маси сировини, розділеній на інтервал, для якого розмір частинок постійний. Вирази (1) і (2) відповідають розподілам частинок фосфатної сировини в початковий момент часу.

З врахуванням залежностей (13) та (14) в момент часу t0 значення функції розподілу фосфату запишеться у вигляді:

. (18)

Розрахована за рівнянням (18) зміна кривої розподілу частинок фосфатної сировини (апатиту) показана на рис. 2.

f(d0)

*10-6м, d0

Рис.2. Зміна кривої розподілу фосфатної сировини за розмірами з часом

Рівняння (5, 12, 15-17) дозволяють прогнозувати зміну з часом параметрів процесу за полідисперсною моделлю.

Порівняння (рис.3) параметрів процесу, розрахованих за математичними моделями для монодисперсної (криві 1, 2, 3, 4) та полідисперсної (криві 11, 21, 31, 41) сумішей з експериментальними даними показує, що модель, в якій враховано як вплив газоутворення, так і полідисперсність сировини, адекватніше описує процес і середня відносна похибка між теретичними та дослідними даними концентрацій кислот не перевищує 10%.

В четвертому розділі розглянуто сірчанокислотний розклад фосфатів в присутності "затравки" гіпсу.

Взаємодія фосфату з сірчаною кислотою в присутності фосфорної кислоти описується рівнянням:

Ca5F(PO4)3+5H2SO4+nH3PO4

(n+3)H3PO4+5CaSO4mH2O+HF (19)

С, кг/м3 С, кг/м3

Рис.3. Співставлення розрахункових та експериментальних значень зміни концентрацій азотної (1,11,3,31), та фосфорної (2,21,4,41) кислот для випадків: а) - C0=84.5кг/м3; б) - C0=156.2кг/м3

В процесі взаємодії фосфатної сировини з сірчаною кислотою утворюються рідка (H3PO4), тверда (СаSO4) та газова (HF) фази. Щоб запобігти осіданню гіпсу на частинках фосфату, в розчин вноситься так звана "затравка" кристалів гіпсу.

Згідно експериментальних даних при дигідратному процесі сірчанокислотного розкладу апатиту у результаті розрахунків було отримано наступне рівняння для коефіцієнту масовіддачі:

. (20)

Для прогнозування зміни параметрів процесу з часом була складена математична модель сірчанокислотного розкладу монодисперсної сировини. При складанні математичної моделі, крім припущень аналогічних азотнокислотному процесу, ще вважалося, що тверда фаза не осідає на частинках фосфату, а кристалізується тільки на "затравці" гіпсу.

Розглянувши рівняння кінетики процесу сірчанокислотного розкладу фосфату з врахуванням виразу (20), отримаємо рівняння зміни діаметру частинки в залежності від коефіцієнта масовіддачі та біжучої концентрації реагенту:

. (21)

З рівняння матеріального балансу отримуємо вирази для біжучих концентрацій сірчаної:

(22)

та фосфорної кислот:

, (23)

у яких

, .

Позначивши:

, (24)

з врахуванням виразу (22) з рівняння (21), розділивши змінні та проінтегрувавши, після перетворень отримуємо:



(25)

.

Рівняння (25) дозволяє розрахувати час, що необхідний для розкладу фосфатної сировини з початковим розміром частинок d0 до частинок з розмірами d та врахувавши енергетичні витрати на перебування фосфату в екстракторі, вибрати оптимальну тривалість процесу розкладу.

С, кг/м3 С, кг/м3

Рис.4. Співставлення розрахункових та експериментальних значень зміни концентрацій сірчаної (крива 1), та фосфорної (крива 2) кислот для випадків: а) CR0=52.59кг/м3, Cf0=117.45кг/м3; б) CR0=113.83кг/м3, Cf0=176,26кг/м3



Рис.5. Cхема комплексної переробки фосфориту

Порівняння (рис.4.) параметрів процесу, розрахованих за математичною моделлю, з експериментальними даними показує, що модель, в якій враховано вплив на коефіцієнт масовіддачі газоутворення та розмірів частинок сировини, адекватно описує процес і середня відносна похибка між теоретичними та дослідними даними концентрацій кислот не перевищує 12%.

У п'ятому розділі наведені результати експериментальних досліджень по азотнокислотному розкладу українських фосфоритів Ратнівського родовища, зроблено аналіз щодо їх використання в якості сировини для виробництва фосфорних добрив.

В результаті проведення дослідів по азотнокислотному розкладу фосфоритів Ратнівського родовища різних фракцій (0250мкм, 250500мкм, 5001000мкм) при різній тривалості розкладу (10хв, 60хв) встановлено, що фосфорит Ратнівського родовища можна використати для отримання нітрофосу та нітрофоски. На рис.5 представлена запропонована схема азотнокислотної комплексної переробки фосфорита.

При потребі отримувати на одному підприємстві складні фосфорні добрива та фосфорну кислоту доцільно перед процесом розкладу розділити фосфорит на фракції. Фракцію з розмірами до 250 мкм можна використати безпосередньо для виробництва добрив, крупнішу - для отримання фосфорної кислоти, тому що в ній міститься менше розчинних домішок і потрібно менше витрат на очистку кінцевого продукту.

У дисертаційній роботі наведено розрахунок реактора для розкладу фосфоритів, що базується на проведених дослідженнях.

ВИСНОВКИ

1. Аналіз сучасного стану досліджень взаємодії фосфатів з кислотами показав, що кислотний розклад фосфатів є складним процесом хімічного розчинення, в результаті якого утворюються рідкі, тверді та газоподібні продукти, що значно ускладнюють кінетику взаємодії. В літературі не висвітлено ролі параметрів, що визначають механізм процесу як дифузійний.

2. Встановлено, що у випадку розкладу дрібнодисперсної сировини та невисоких значень густини масового потоку газоподібної фази швидкість кислотного розкладу фосфатів визначається утворенням газоподібної фази на твердій поверхні фосфату, що приводить до її часткової ізоляції від реагенту.

3. Проведено гранулометричний аналіз фосфатної сировини і отримані диференціальні криві розподілу розмірів частинок апатиту і фосфориту, які математично описані рівняннями розподілу (1) і (2).

4. Одержано залежності для визначення коефіцієнтів масовіддачі (формули (5) і (20)), які в умовах газовиділення є функцією концентрації реагенту та дисперсності частинок.

5. Складено математичні моделі азотнокислотного та сірчанокислотного розкладів моно- та полідисперсної фосфатної сировини та виконано перевірку моделей на адекватність. Показано, що модель для полідисперсної суміші адекватніше описує процес.

6. Аналітично одержані рівняння (9) та (25) для визначення часу розкладу фосфатної сировини, які базуються на кінетичних закономірностях масообміну в системі тверде тіло - рідина, ускладненого газовиділенням.

7. Досліджено українські фосфорити Ратнівського родовища з точки зору можливості їх використання в якості сировини для виробництва складних фосфорних добрив (нітрофосу та нітрофоски) та екстракційної фосфорної кислоти, що є важливим для розширення сировинної бази України.

8. Розроблена схема комплексної переробки українських фосфоритів Ратнівського родовища.

9. Результати досліджень та рекомендації передано ВАТ ГІРХІМПРОМ (м.Львів).

Основний зміст дисертаційної роботи викладений в наступних публікаціях:

1. Гумницкий Я.М., Воликова Н.Н. Математическая модель азотнокислотного разложения полидисперсной смеси апатита.// Теоретические основы химической технологии.- М.- 1995.- Том 29, №6. - С. 639 - 642.

2. Волікова Н.М., Гумницький Я.М. Математична модель процесу сірчанокислотного розкладу монодисперсних частинок фосфориту. // Вісник Державного університету "Львівська політехніка", "Хімія, технологія речовин та їх застосування".- Львів.- 1993.- №270.- С. 57 - 59.

3. Волікова Н.М., Малик Ю.О. Математична модель процесу азотнокислотного розкладу полідисперсних частинок апатиту. // Вісник Державного університету "Львівська політехніка", "Хімія, технологія речовин та їх застосування".- Львів.- 1994.- №276.- С.115-117.

4. Гумницький Я.М., Волікова Н.М. Визначення часу розчинення при азотнокислотному розкладі апатиту. // Вісник Державного університету "Львівська політехніка", "Хемія, технологія речовин та їх застосування".- Львів.- 1995.- №285.- С.95 - 97.

5. Волікова Н.М., Гумницький Я.М. Математична модель процесу кристалізації гіпсу при сірчанокислотному розкладі фосфатної сировини. // Вісник Державного університету "Львівська політехніка", "Хемія, технологія речовин та їх застосування".- Львів.- 1996.- №298.- С.108-110.

6. Gumnitsky Ya., Volikova N. Mathematical simulation of the diffusion-controled processes of chemical interaction. // International AMSE conference. Applied Modelling & simulation. - AM SE 93. Рress.- P. 279-282.

7. Гумницький Я., Малик Ю., Волікова Н. Безвідходна технологія одержання екстракційної фосфорної кислоти.// Тези наукової конференції до 150-річчя "Львівської політехніки".- Львів.- 1994. - С.195.

8. Гумницкий Я.М., Малык Ю.А., Воликова Н.Н. Химическая переработка фосфогипса на серную кислоту с использованием ионообменной технологии. // Тезисы докладов конференции "Экология и здоровье человека. Охрана воздушного и водного бассейна", Республика Крым.- Киев.- 1995.- С. 43-44.

9. Волікова Н.М., Гумницький Я.М. Вплив газоподібної фази на масообмін при взаємодії фосфатної сировини з кислотами. // Тези доповідей IХ міжнародної конференції "Удосконалення процесів та апаратів хімічних, харчових та нафтохімічних виробництв", ч.4 "Хіміко-технологічні процеси та апарати".- Одеса.- 1996.- С.4.

10. Волікова Н., Гумницький Я. Масообмін при кислотному розкладі фосфатів.// Тези шостої наукової конференції "Львівські хімічні читання-97".- Львів.- 1997.- С. 193.

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

С0, C, Cf0, Cf, СR0, CR - початкова та біжуча концентрації азотної, фосфорної та сірчаної кислот, відповідно, кг/м3;

d0, d- початковий та біжучий розміри фосфату, м;

F - біжуча поверхня частинок фосфату, м2;

f(d0)- диференціальна крива розподілу початкових розмірів частинок фосфату;

f(dі)- диференціальна крива розподілу біжучих розмірів частинок фосфату;

kс =32.5кг/(м.с2)- константа;

M0, M - початкова та біжуча маси фосфату, кг;

mа, mc ,nа, nc - стехіометричні коефіцієнти;

V- об'єм рідкої фази, м3;

t - час взаємодії, с;

- коефіцієнт масовіддачі, м/с;

- зміна розміру частинки в результаті взаємодії, м;

d- інтервал розмірів частинок фосфату, м;

- густина фосфату, кг/м3.

Волікова Н.М. Масообмін при хімічному розкладі фосфатної сировини у виробництві екстракційної фосфорної кислоти.- Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук з спеціальності 05.05.13 - машини та апарати хімічних виробництв.- Державний університет “Львівська політехніка”, Львів, 1998.

Дисертацію присвячено питанням взаємодії фосфатів з кислотами. Встановлено, що у випадку розкладу кислотами фосфатної сировини, яка є дрібнодисперним матеріалом, швидкість розкладу фосфатів визначається утворенням газоподібної фази на твердій поверхні фосфату. Одержано залежності для визначення коефіцієнтів масовіддачі, які в умовах газоутворення є функцією концентрації реагенту та дисперсності частинок. Запропоновано математичні моделі азотно- та сірчанокислотного процесів розкладу фосфату, які дозволяють прогнозувати зміну параметрів з часом та вибирати необхідну тривалість процесу.

Розроблена схема комплексної переробки українських фосфоритів Ратнівського родовища.

Ключові слова: екстракційна фосфорна кислота, фосфат, газоутворення, масообмін, полідисперсність.

Воликова Н.Н. Массообмен при химическом разложении фосфатного сырья в производстве экстракционной фосфорной кислоты.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.13 - машины и аппараты химических производств.- Государственный университет “Львовская политехника”, 1998.

Диссертация посвящена вопросам взаимодействия фосфатов с кислотами. Установлено, что при разложении кислотами фосфатного сырья, которое является мелкодисперным материалом, скорость разложения фосфатов определяется образованием газообразной фазы на твердой поверхности фосфата. Получены зависимости для определения коэффициентов массотдачи, которые в условиях газообразования являются функцией концентрации реагента и дисперсности частиц. Предложены математические модели азотно- и сернокислотного процессов разложения фосфата, которые позволяют прогнозировать изменение параметров во времени и выбирать необходимую длительность процесса.

Разработана схема комплексной переработки украинских фосфоритов Ратновского месторождения.

Ключевые слова: экстракционная фосфорная кислота, фосфат, газообразование, массообмен, полидисперсность.

Volikova N.M. The massechange in chemical decomposition by phosphatic raw material during production of extractional phosphoric acid. - Manuscript.

The thesis for Cand. Tech. Sci. degree by specialisation 05.05.13 - Machines and apparatus of chemical productions, State university "Lviv polytechnic", Lviv, 1998.

This dissertation is devoted to desing interaction phosphatus with acids. It is determined, in the case of decomposition of phosphatic raw material by acids, which is fine-grained, the velocity of decomposition of phosphatus depends from creation gaseous phase on the solid surface of phosphate. The depends for determination of massechange coefficients, which are the function of concentration of reagent and fine-grained parts, are determined. The mathematical models of nitric- and sulphuric acid processes of phosphatus decomposition are suggested, which determine to forecast the change of parameters with time and select necessary process duration.

The scheme of complex processing of ukrainian phosphoritus of Ratno deposit is worked out.

Key words: extractional phosphoric acid, phosphatus, generation of gas, massechange, polydispertion.

Размещено на Allbest.ru

...