Технологія азотно-фосфорних добрив із фосфат-глауконітового концентрату

Размещено на http://www.allbest.ru/

національний технічний університет

"харківський політехнічний інститут"

УДК 631.841

Спеціальність 05.17.01 - технологія неорганічних речовин

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Технологія азотно-фосфорних добрив із фосфат-глауконітового концентрату

Білогур

Ірина Сергіїївна

Харків

2009



ДИСЕРТАЦІЄЮ Є РУКОПИС

Робота виконана на кафедрі хімічної технології неорганічних речовин, каталізу та екології Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, м. Харків

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Савенков Анатолій Сергійович,

Національний технічний університет

"Харківський політехнічний інститут",

м. Харків, професор кафедри хімічної

технології неорганічних речовин,

каталізу та екології

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Тошинський Володимир Ілліч

Національний технічний університет

"Харківський політехнічний інститут",

м. Харків, завідувач кафедри автоматизації

хіміко - технологічних систем та екологічного

моніторингу

кандидат технічних наук, професор

Мельников Борис Іванович

Український державний хіміко-технологічний

університет (УДХТУ), м. Дніпропетровськ,

завідувач кафедри технології неорганічних

речовин і екології

Захист відбудеться " 18 " червня " 2009 р. о _12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.03 у Національному технічному університеті "Харківський політехнічний інститут" за адресою: 61002, м. Харків, вул. Фрунзе, 21.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут".

Автореферат розісланий " 14 " _травня__ 2009 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Г.М. Шабанова

загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Для забезпечення сільського господарства азотно-фосфорними добривами перспективними є технології, що побудовані на основі фосфатної сировини, яка знаходиться в Україні. Переробка збіднених апатитів та фосфоритів (Стремигородське, Новополтавське, Ново-Амвросіївське родовища) зі вмістом Р₂О₅ (3 - 10 мас. %) та кремнієвих сполук SiO₂ (30 - 40 мас. %) ускладнено при використанні методів кислотного розкладення. Актуальність збереження балансу живильних елементів у ґрунті робить необхідним залучення у виробництво мінеральних добрив фосфорних руд для отримання не тільки основного поживного компоненту фосфору, але й низки додаткових, таких як кальцій, калій, магній, залізо та інші. Застосування нітратної кислоти для розкладення збідненої сировини дозволяє використовувати не тільки її хімічну активність, але і аніон, з яким у добриво вводиться живильний компонент, крім того домішки типу R₂O₃ менш розчиняються і виводяться зі шламом.

Переробка баластової фосфатної руди (з вмістом Р₂О₅ менше 23 мас. %) потребує низки показників про фізико-хімічні властивості сировини; термодинамічні, технологічні параметри процесів азотнокислотного розкладання, їх кінетичні закономірності; розробки технології добрив та їх вплив на продуктивність і якість сільськогосподарських культур і на зміни показників родючості ґрунту. Для практичної реалізації азотнокислотної переробки фосфатної сировини необхідно розробити ресурсозберігаючі технології отримання різноманітних добрив.

Крім того, в технології аміачної селітри намітилась тенденція отримання продукту (~28 мас. % N) з використанням різних домішок для підвищення безпечності при зберіганні та використанні в різних галузях промисловості. Тому, застосування азотнокислотної витяжки із фосфат - глауконітового концентрату і введення її в технологію аміачної селітри, є актуальним для отримання стабілізованої аміачної селітри.

Розв'язання поставлених задач є актуальним у виробництві азотно-фосфорних добрив та складає напрямок дисертаційних досліджень.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи відповідає науковому напрямку кафедри хімічної технології неорганічних речовин, каталізу та екології НТУ "ХПІ" і виконувалась відповідно до планів проведення науково-дослідних робіт МОН України "Розробка фізико-хімічних основ технології напівпродуктів і нових видів комплексних добрив на базі сировини України" (№ Д.Р. 0101U001523) і "Розробка фізико-хімічних основ каталітичних процесів очистки газів від оксидів нітрогену та їх отримання, створення нового покоління мінеральних добрив" (№ Д.Р. 0106U001500), де здобувач був відповідальним виконавцем.

Мета і завдання дослідження. Мета роботи спрямована на обґрунтування розроблення технологічних основ процесів переробки баластової фосфоровмісної сировини на мінеральні добрива.

Для досягнення поставленої мети вирішені наступні задачі:

- визначити основний мінералогічний та хімічний склад фосфатно-глауконітового концентрату Ново-Амвросіївcького родовища (Донецька область);

- провести термодинамічні дослідження процесу азотнокислотного розкладання сировини та визначити маршрути хімічної взаємодії;

- встановити технологічні параметри стадій азотнокислотного розкладання та амонізації з отриманням добрив;

- дослідити кінетичні закономірності та розробити кінетичну модель азотнокислотного процесу;

- розробити принципові технологічні схеми отримання з азотнокислотної витяжки азотно-фосфорних добрив та добавки у виробництві стабілізованої аміачної селітри;

Об'єкт дослідження - збіднений фосфат-глауконітовий концентрат, як сировина для отримання мінеральних добрив.

Предмет дослідження - процес азотнокислотного розкладання фосфат-глауконітового концентрату Ново-Амвросіївського родовища.

Методи та методики досліджень. В основу дисертаційної роботи покладені теоретичні та експериментальні дослідження. Концентрацію реагентів визначали за допомогою атомно-адсорбційної спектроскопії, комплексонометрії, титраметрії та гравіметричного методів. Фазовий склад сировини та отриманого добрива визначали на рентгенівському дифрактометрі ДРОН-3М та на лазерному мас-спектрометрі ЭМАЛ-2. Дослідження процесу нейтралізації азотнокислотної витяжки проводили за допомогою рН-метрії. Морфологічні показники отриманого добрива визначали за допомогою методів оптичної та електронної мікроскопії. При обробці результатів досліджень використані методи планування експерименту та статичного аналізу із застосуванням математичного та програмного апарату ПК.

Наукова новизна одержаних результатів:

1. Вперше на основі термодинамічних розрахунків та експериментальних досліджень, рентгенофазових і хроматографічних аналізів, визначено перелік реакцій, що перебігають при взаємодії фосфат-глауконітового концентрату з нітратною кислотою.

2. Визначено фізико-хімічні умови і технологічні параметри азотнокислотного розкладання збіднених фосфоритів з високим вмістом SiO₂, виявлені умови переходу заліза та алюмінію у лимонорозчину форму та розроблено метод зниження спінення.

3. Встановлено, що азотнокислотне розкладання фосфат-глауконітового концентрату відбувається у дифузійній області, визначений механізм процесу утворення Р₂О₅ і створено кінетичну модель процесу.

4. Розроблено принципову технологічну схему отримання азотно-фосфорного добрива, з підвищеними показниками ґрунтової родючості та збільшеним вмістом водорозчинного кальцію який знижує кислотність грунту.

5. Створена стабілізована аміачна селітра з підвищеними фізико-механічними властивостями, встановлено механізм та технологічні параметри введення азотнокислотної витяжки, які дозволяють отримати безпечний при збереженні та використанні продукт.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані наукові результати та висновки дисертаційної роботи використані для оптимізації технологічних параметрів фосфорних виробництв і вдосконалення їх технологій та передані для розроблення вихідних даних при проектуванні технологій добрив у Сумський Державний науково-дослідний Інститут мінеральних добрив і пігментів. Дані технології дозволяють комплексно використовувати власну фосфатну сировину при виробництві мінеральних добрив. На склад стабілізованої аміачної селітри отримано патент України.

Результати роботи використано в навчальному процесі під час виконання дипломних та магістерських робіт, а також для проведення лабораторного практикуму в курсі „Виробництва неорганічних речовин" на кафедрі хімічної технології неорганічних речовин, каталізу та екології НТУ "ХПІ".

Особистий внесок здобувача. Усі положення дисертаційної роботи, які винесено до захисту, отримані безпосередньо здобувачем. Серед них: постановка задач, проведення термодинамічних та кінетичних розрахунків та експериментальних досліджень впливу технологічних параметрів на процес азотнокислотної переробки фосфоровмісної сировини; отримання математичних моделей; дослідження розчинності багатокомпонентних сольових систем, що використовують у процесі отримання добрив; розроблення технологічних режимів та конструкції основного апарату, а також принципові технологічні схеми процесу одержання азотно-фосфорного добрива та стабілізованої аміачної селітри, способів одержання фосфоровмісних продуктів. За участю здобувача сформульовані висновки та рекомендації роботи.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати дисертаційної роботи були повідомлені й обговорені на: XI, XIII, XIV, XV міжнародних науково-практичних конференціях "Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я" (м. Харків, 2003, 2005 - 2007 р.); міжнародній науково-практичній конференції "Комплексне використання сировини, енерго- та ресурсозберігаючі технології у виробництві неорганічних речовин" (м. Черкаси, 2004 р.); міжнародній науково-практичній конференції "Сучасні проблеми технології неорганічних речовин" (м. Дніпропетровськ, 2006 р.); II міжнародній науково-практичній конференції "Perspektywiczne opracowania nauki i techniki - 2007" (м. Прага, Чехія, 2007 р.); III міжнародній науково-практичній конференції "Умение и нововъведения" (м. Софія, Болгарія, 2007 р.); міжнародній науково-практичній конференції "Комп'ютерне моделювання в хімії та технологіях" (м. Черкаси, 2008 р.); міжнародній науково-практичній конференції з технології неорганічних речовин "Сучасні проблеми технології неорганічних речовин" (м. Дніпродзержинськ, 2008 р.); міжнародній науково-практичній конференції з технології неорганічних речовин „Ресурсо- и энергосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные технологии" (м. Мінськ, 2008 р.).

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 18 наукових праць, у тому числі: 10 статей у фахових наукових виданнях ВАК України та 1 патент України.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, 5 розділів, висновків, 6 додатків. Повний обсяг дисертації складає 150 сторінок, із них: 31 рисунок та 28 таблиць за текстом; список використаних літературних джерел із 161 найменувань на 17 сторінках; додатки на 19 сторінках.

основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, показано наукове та практичне значення отриманих результатів. Сформульована мета досліджень і визначено напрямки її досягнення, надано загальну характеристику роботи.

У першому розділі розглянуті особливості технологічних процесів, що пов'язані з переробкою низькосортної фосфатної сировини нітратною кислотою в мінеральні добрива.

Показано, що максимальна швидкість розкладання кислотою досягається при концентраціях 50 - 56 мас. %. Вміст домішок в сировині впливає на швидкість протікання реакції і призводить до необхідності збільшення норми кислоти, а також може приводити до протікання процесів ретрограції фосфатів у водонерозчині форми. Розглянуто вплив технологічних параметрів на ступінь вилучення Р₂О₅ та визначені проблеми переробки низькосортної фосфатної сировини.

У другому розділі описано результати дослідження мінералогічного складу, фізико-хімічних властивостей фосфат-глауконітового концентрату Ново-Авросіївського родовища.

Встановлено, що основною фазою представлених зразків сировини є фторапатит, у вигляді зерен таблитчастої, призматичної і неправильної форми розміром 12 - 80 мкм, безкольорові зерна Са₃(РО₄,СО₃)₃(ОН)-карбонатгідроксилапатиту, (Ca₅PO₄,СО₃)(ОН,F) та кварцу, що знаходиться у вигляді кутових уламків монокристалів розміром 40 - 240 мкм. Кальцит утворює дрібні 4 - 20 мкм зерна і агрегати. Глауконіт (К(Fe,Al,Mg)₂(AlSi₁₀)(OH)₂ - сімейство слюди) утворює округлі зерна розміром 40 - 150 мкм від жовтувато-бурих до густо-зелених. З польових шпатів розрізняються мікролин, ортоклаз, олігоклаз (плагіоклази).

Кількісний склад сировини встановлювали методами лазерної мас-спектрометрії, рентгенофазовим.

На рентгенограмі проби фосфат-глауконітового концентрату (рис.1) ідентифікували наступні сполуки: фторапатит

Ca₅(PO₄)F (d·10^-10 = 4,055; 3,17; 3,064; 2,801; 2,704; 2,625; 2,515; 2,284; 2,247);

кварц SiO₂ (d·10^-10 = 3,343; 2,256);

кальцит CaCO₃ (d·10^-10 = 3,87; 3,033);

оксид кальцію CaO (d·10^-10 = 2,776; 2,402);

глауконіт К(Fe,Al,Mg)₂(AlSi₁₀)(OH)₂ (d·10^-10 = 3,238);

оксид заліза Fe₂O₃ (d·10^-10 = 3,704; 2,402);

карбонатгідроксилапатит Са₆(РО₄)₂(СO₃)₂(ОН)₂ (d·10^-10 = 3,442).

Згідно з результатів диференціально-термічного аналізу, встановлено, що в межах від 283 до 900 °С відбувається три процеси.

Перший процес - ендотермічний, пов'язаний з видаленням фізично зв'язаної води з сировини 90 - 140 °С та становить 5 % витрат. Із збільшенням температури у діапазоні від 350 до 700 °С (другий процес) відбувається розклад магнезиту МgCO₃ та лимоніту Fe₂(OH)₆•Fe₂O₃ з утворенням оксидів металів.

Рис.2. Дериватограма фосфат-глауконітового концентрату

Третій процес - екзотермічний, відбувається при 880 - 920 °С - СаCO₃. При зростанні температури більш 900 °С розкладаються Са₅(РО₄)₃F та Са₆(РО₄)₂(СО₃)₂(ОН)₂.

Проведено дослідження по визначенню кількісного фазового складу початкової сировини (% маc.):

[Са₆(РО₄)₂(СО₃)₂(ОН)₂] 3,0 - 5,0; [Са₅(РО₄)₃F] 27,0 - 29,0;

[СаСО₃] 21,0 - 23,0; [MgCO₃] 0,5 - 0,9;

[К₂O•Al₂O₃•MgO•CaO•Fe₂O₃•4SiO₂•6H₂О] 13,0 - 15,0;

[K₂O•Na₂O•Al₂O₃•6SiO₂] 0,8 - 1,0;

[NaAlSiО₄• KAlSiО₄] 1,9 - 2,1;

[Fe₂(OH)₆•Fe₂O₃] 0,4 - 0,6; [SiО₂] 26,0 - 28,0.

В результаті досліджень фізико-хімічних властивостей Ново-Амвросіївського концентрату встановлено хімічний склад, якій включає наступні оксиди (% мас.):

[Р₂О₅] 13,0 - 13,3; [СаО] 30,55 - 30,94; [SiO₂] 21,1 - 28,5;

[Al₂O₃] 2,79 - 2,87;

[Fe₂O₃] 3,5 - 3,55; [MgO] 1,2 - 1,25;

[K₂O] 3,2 - 3,26; [Na₂O] 0,35 - 0,40; [CO₂] 3,59 - 10,73;

[F] 1,10 - 1,13.

Фізичні властивості сировини наступні: щільність істинна 2,8 - 3,0 г/см³; щільність насипна, 1,61 - 1,7 г/см³; кут натурального скосу, 37 - 40 град; твердість (за шкалою Мооса), 4 - 6 од. Також для характеристики фізичної структури визначена питома поверхня по БЕТ (з використанням низькотемпературної адсорбції азоту). Встановлено, що загальна питома поверхня частинок у початковому фосфориті 8 - 10 м²/г.

Оцінку реакційної здатності фосфоритного концентрату визначали розчинністю у різноманітних розчинниках. Розчинність в нейтральному розчині цитрату амонію і 2-х процентному розчині лимонної кислоти визначалися згідно ГОСТ 20851.2-75. Встановлено, що вихідна сировина в нейтральному розчині цитрату амонію розчиняється в кількості 1,22 - 1,3 мас. %, а в 2-х процентному розчині лимонної кислоти - 0,3 - 0,5 мас. %. Відносний вміст

F/P₂O₅ = 0,08 - 0,1 та

CO₂/P₂O₅ = 0,28 - 0,8,

при цьому вміст фтору складає 1,10 - 1,13 мас. %, а карбонатів - 3,59 - 10,73 мас. %. Аналіз домішок важких металів в фосфат-глауконітовому концентраті показав, що вміст ТМ, регламентованих МОЗ України, нижче допустимих значень і становить: Сd 0,5 - 1,0 мг/кг, Pb 2,0 - 15,3 мг/кг, As 5,3 - 10 мг/кг, Sr - 100 мг/кг. Сумарна ефективна активність природних радіонуклідів у фосфориті становить 512,1 Бк/кг, що значно нижче діючого в Україні нормативу - (не більше 1850 Бк/кг).

Результати досліджень показують, що мікроелементи сировини нижче за допустимі

значення. Токсична дія фосфориту залежить, головним чином, від домішок фтору, масова концентрація якого становить 1,1 - 1,13 мас. %.

Розшифрування фазового складу початкової сировини дозволило визначити перелік реакцій, що перебігають при її взаємодії з нітратною кислотою. При цьому враховувалися як специфічні властивості окремих компонентів фосфат-глауконітового концентрату, так і загальні закономірності взаємодії з HNО₃.

Виконаний термодинамічний розрахунок змін вільної енергії Гіббса, рівноважного складу реагентів, дозволив встановити маршрути взаємодії фосфоровмісних компонентів глауконітового концентрату з нітратною кислотою, з яких найбільш вагомі є наступні:

Са₁₀(РО₄)₆Х₂ + 20НNО₃ 6Н₃РО₄ + 10Са(NО₃)₂ + 2НХ, (1)

де Х - компонент F^-, ОН^-, 1/2СО₃^2- або 1/2SiF₆^2-;

(Ca, Mg)(CO₃)₂ + 2HNO₃ (Ca, Mg)(NO₃)₂ + CO₂ + 2H₂O; (2)

(Na,K)AlSiO₄·nSiO₂ + 8HNO₃ (Na, K)NO₃ + 2Al(NO₃)₃ + nSiO₂ + 4H₂O; (3)

(К, Na)(Fe³⁺,Al, Mg)₂ (Si, Al)₄О₁₀(ОН)₂ + mHNO₃ >

2KNO₃ + 2(Al, Fe)(NO₃)₃ + (Mg,Ca)(NO₃)₂ + nSiO₂ + H₂O . (4)

У третьому розділі викладено результати дослідження впливу технологічних параметрів на процес азотнокислотного розкладу фосфориту.

Рис.3. Залежність ступеня вилучення Р2О5 від концентрації HNO3

Т - 60 єС, ф - 30 хв., СHNO3 - 56 мас. %

Установка для досліджень складалася з реактору розкладання з перемішуванням, встановленим у термостаті. Перед проведенням експерименту кожна проба фосфориту усереднювалась, вилучався заданий

фракційний склад і зважена наважка фосфориту (m = 100 г) вводилася до реактору. Після цього додавалось нітратна кислота у необхідному співвідношенні до фосфориту (1:0,9 - 1,3). Змішування реагентів здійснювалося двохлопатевою мішалкою. Результати залежності ступеня вилучення Р₂О₅ від концентрації нітратної кислоти приведені на рис. 3. Концентрація нітратної кислоти має істотний вплив на ступінь вилучення Р₂О₅ з розчину.

Результати досліджень впливу концентрації нітратної кислоти на ступінь вилучення Р₂О₅ з концентрату Ново- Амросіївського родовища показали, що рекомендована концентрація лежить в межах 50 - 56 мас. % НNO₃.

При дослідженні впливу норми нітратної кислоти на ступінь розкладання фосфориту були проведені досліди в таких умовах С_HNO3 - 56 мас. %, Т - 60 єС.

Рис.4. Залежність впливу норми нітратної кислоти на ступінь вилучення Р2О5 із сировини

Т - 60 єС, ф - 30 хв., СHNO3 - 56 мас.%

Рис.5. Залежність ступеня вилучення Р2О5 від часу

Із рисунку 4 видно, що з збільшенням норми нітратної кислоти до 115% від стехіометричної, помітно росте ступінь вилучення Р₂о₅ з фосфориту. Подальше збільшення норми нітратної кислоти вже не дає помітних результатів, але зменшення норми нітратної кислоти нижче оптимальної (105 %) не раціонально. Це пояснюється тим, що розкладання фосфориту при не повній нормі нітратної кислоти призводить до зменшення кислотності розчину, і накопичення фосфатних солей CaHPO₄, MgHPO₄ в середовищі реакції, а розчинення фосфоритів гальмується. Встановлено, що вплив норми нітратної кислоти на ступінь вилучення Р₂О₅ із фосфат-глауконітового концентрату ефективно вести при 108 - 112 % надлишку, на протязі 20 - 25 хв., при 45 - 60 °С. При цьому ступінь вилучення дорівнює 99,0 - 99,2 мас. % Р₂О₅.

Особливе значення для розкладу фосфоритів нітратною кислотою при експериментальних дослідженнях є час взаємодії реагентів (рис.5), який визначає ступінь вилучення Р₂О₅, продуктивність технології та розміри реакторів розкладення. З рисунку 5 бачимо, що процес повного розкладання фосфатів закінчується за 30 хв. за умов Т 45 - 60 °С, С_HNO3 - 56 мас. % і норми - 112 %. Ступінь вилучення Р₂О₅ складає 99,0 - 99,5 мас. %.

Розкладення закінчується через 20 - 25 хв. і при подальшому збільшенні часу процес помітно сповільнюється. Криві мають характер, типовий для процесів з різким гальмуванням швидкості продуктами реакції. Гальмуючу дію нітратної кислоти, при розкладанні фосфат-глауконітового концентрату, пояснюють утворенням щільної склоподібної оболонки. Із збільшенням часу реакції до 60 хв. у дослідному температурному діапазоні 45 - 60 °С ступінь вилучення Р₂о₅ складає 99,6 мас. %.

Рис.6. Залежність ступеня вилучення Р2О5 від температури

СHNO3 - 56 мас.%, НHNO3 - 112%, ф-30 хв.

Проведені експериментальні дослідження впливу температури на ступень вилучення Р₂О₅ (рис. 6). Ступень вилучення Р₂О₅ зростає з підвищенням температури, що пов'язано зі зменшенням в'язкості середовища, обумовлюючи тим самим краще перемішування реакційної маси і полегшуючи процес дифузії речовини.

Збільшення температури більш 50 °С не призвело до підвищення ступеня розкладення фосфату, яка стабілізувалось на рівні 99,0 мас. %.

Рис.7. Вплив перемішування реагентів на ступінь вилучення Р2О5 від гранулометричного складу та кількості обертів мішалки

Значний вплив на ступінь вилучення

Р₂О₅ та швидкість протікання реакції, чинят тонкість помелу та швидкість перемішування реагентів.

Рис.8. Вплив температури і швидкості перемішування на ступінь вилучення Р2О5 (Re 280 - 900)

В результаті аналізу експериментальних даних було встановлено, що процес азотнокислотного розкладення потрібно проводити при діаметрі частинок 0,25 мм (рис. 7). Зменшення діаметру часток дрібних фракцій d = 0,1 мм практично не впливає на ступінь вилучення Р₂О₅. Тобто тонкість помелу початкової сировини не впливає істотно на її дисперсність в досліджуваному інтервалі. Це можна пояснити тим, що фосфоритовий концентрат має високу пористість, розвинену питому поверхню і, як наслідок, високу хімічну активність.

Визначено вплив швидкості перемішування і температури на ступінь вилучення Р₂О₅ із сировини. Експерименти проводили за таких умов: 1 - T = 60 єC, N - 80 об/хв.; 2 - T = 45 єC, N - 160 об/хв.; 3 - T = 50 єC, N - 160 об/хв.; 4 - T = 60 єC, N -160 об/хв.; 5 - T = 60 єC, N - 280 об/хв. (рис. 8).

При аналізі графічної залежності видно, що максимальне вилучення Р₂О₅ 99,0 - 99,4 мас. % спостерігається при 60 °С, а швидкість перемішування станове 80 об/хв. за умови, що розкладення проводять 56 мас. % нітратною кислотою з нормою 112 %. Відповідно збільшення швидкості обертів мішалки не призводить до зростання ступеня вилучення Р₂О₅ із сировини і він зупиняється на рівні 99,2 - 99,4 мас. %.

Фосфоритна сировина нарівні з фосфоритною часткою містить ряд домішок (глауконіт, лимоніт), які розчиняються в кислоті і погіршують умови азотнокислотної переробки фосфориту.

Встановлено, що з підвищенням температури розкладання від 20 до 60 °С перехід полуторних оксидів в рідку фазу збільшується з 46,0 до 78,88 мас. %. Збільшення норми нітратної кислоти від 90 до 115 % і підвищення її концентрації від 30 до 70 мас. % збільшує ступінь вилучення R₂O₃ з 40,0 до 76,8 мас. %, що викликається дією утворюваної в цьому процесі фосфорної кислоти.

Отриманий розчин після азотнокислотного розкладання фосфат-глауконітового концентрату нітратною кислотою має наступний склад (мас. %):

[HNO₃] 4,8 - 5,2; [H₃PO₄] 8,0 - 8,1;

[Ca(NO₃)₂] 35,0 - 38,0

; [Fe(NO₃)₃] 3,3 - 3,5; [Al(NO₃)₃] 3,8 - 3,9;

[Mg(NO₃)₂] 2,0 - 2,5; [H₂SiF₆] 0,3 - 0,4;

[NaNO₃] 0,09 - 0,1;

[KNO₃] 0,8 - 1,2; [Н₂О] 37,0 - 39,0.

Аналіз проведених досліджень показує, що високу ступінь вилучення Р₂О₅ 98,2 - 99,0 мас.% можливо досягнути при наступних умовах: повне вилуговування досягається після 20хв., концентрація HNO₃ 50 - 56 мас. %, її норма 106 - 112 %, температура процесу 45 - 50 °С, питома поверхня частинок 10 - 15 м²/г.

Рис.9. Залежність висоти реакційній маси в часі від умов проведення процесу розкладання сировини при 60єС., де 1 - з використанням прийому піногасіння; 2 - без піногасіння

З метою зниження пінного шару при азотнокислотному розкладенні використано метод піногасіння шляхом розпилювання (розбризкування) нітратної кислоти на шар утвореної піни (рис. 9). Цей спосіб містить в собі прийоми механічного та хімічного способу піногасіння і дозволяє в 2 рази знизити висоту реакційної маси.

Після нітратного розкладання сировини утворюється азотнокислотна витяжка (АКВ), що складається (мас. %): [HNO₃] 4,5 - 5,0; [H₃PO₄] 8,0 - 9,0; [Ca(NO₃)₂] 37,5 - 40,0; [(Fe,Al)(NO₃)₃] 3,3 - 4,0; [Mg(NО₃)₂] 2,0 - 3,0; [(K,Na)NO₃] 0,05 - 1,0; а також шлам в перерахунку на оксид [SiО₂] 10 - 15 мас. %; в газову фазу виділяються СО₂, НF, NO_x - 3 - 5 мас. %. Отриманий освітлений розчин подається на нейтралізацію. В процесі амонізації NP-пульпи встановлена залежність співвідношення (Р₂О_5засв/Р₂О_5загл)?100% і (Р₂О_5вод/Р₂О_5загл)?100% від величини рН суспензії.

Результати дослідження ступеня нейтралізації показують, що при підвищенні значення рН в досліджуваному інтервалі 2,65 - 5,7 збільшується співвідношення (Р₂О_5вод/Р₂О_5загл)?100% за рахунок часткового переходу водорозчинної форми Р₂О₅ в засвоювану форму в наслідок наявності великої кількості Ca(NO₃)₂ в середовищі реакції. Вміст водорозчинного Р₂О₅ в пульпі, при рН 6,8, досягається 31,22 мас. % від загального вмісту Р₂О₅. З іншого боку, деяке збільшення співвідношення Р₂О_5засв/Р₂О_5загл відбувається коли рН пульпи більш 5. Це пояснюються тим, що СаНРО₄ частково переходить в Са₃(РО₄)₂. При рН пульпи 5,98 - 6,8, концентрації NH₄OH 12 мас. % і температурі 60 - 80 єС вміст Р₂О_5засв складає 65,43 - 66,11 мас. %.

Отриману пульпу випарювали, осушували, гранулювали і одержували добрива.

Рис.10. Рентгенограма зразка добрива

- NH4NO3; - NH4H2PO4;

- (NH4)2HPO4; - СaHPO4

Аналіз добрив проводили за допомогою хімічних і рентгенофазових досліджень. На рентгенограмі зразка добрива (рис. 10) ідентифікувати ряд сполук: нітрат амонію NH₄NO₃ (d·10^-10 = 4,93; 3,749; 3,08; 2,72; 2,487; 2,261; 2,24); моноамонійфосфат NH₄H₂PO₄ (d·10^-10 = 2,79); диамонійфосфат (NH₄)₂HPO₄ (d·10^-10 = 4,11); монокальційфосфат СaHPO₄ (d·10^-10 = 3,707, 2,378).

Кінцевий склад продукту, розрахованого на основі рентгенофазового і хімічного аналізу, має наступний склад (% мас.): [NH₄NO₃] 48,0 - 49,0; [Ca(OH)₂] 3,0 - 4,0; [CaHPO₄] 13,0 - 14,0; [MgHPO₄] 1,4 - 2,0; [FePO₄] 1,8 - 2,5; [K₂HPO₄] 0,6 - 1,0; [AlPO₄] 1,9 - 2,5; [(NH₄)₂SiF₆] 0,4 - 0,8; [Na₂HPO₄] 0,07 -1,0; [(NH₄)₂HPO₄] 0,7-1,0.

Отримані добрива були використанні в агрохімічних дослідженнях і для одержання стабілізованої аміачної селітри.

У четвертому розділі розглянуті питання дослідження кінетики азотнокислотного розкладу фосфоритів, вивчені закономірності процесу та визначено його лімітуючу стадію.

Швидкість розкладання фосфатів нітратною кислотою, як і всі інші гетерогенні процеси, залежить від багатьох чинників: температури, концентрації активних іонів водню, поверхні, швидкості обертання мішалки та ін.

Аналіз даних показує, що на ступінь вилучення Р₂О₅ при розкладі фосфат-глауконітового концентрату нітратною кислотою впливає час взаємодії, особливо у перші 10 хв., після чого процес сповільнюється. Процеси масообміну стабілізували добором обертів мішалки, які склали 80 об/хв. та подальше їх збільшення не впливало на ступінь вилучення Р₂О₅. На хімічну кінетику розкладу значно впливає температура, що складає 45 - 50 °С при ступені вилучення Р₂О₅ 98,0 - 99,0 мас. %.

Кінетична модель процесу розкладу фосфат-глауконітового концентрату нітратною кислотою отримана на основі проведених досліджень і має наступний вигляд

, (1)

де k - коефіцієнт швидкості; Е - енергія активації, кДж/моль; Т - температура, К; Н - надлишок нітратної кислоти, д.од.; С_HNO3 - концентрація нітратної кислоти, мас., %; S₀ - початкова величина сумарної площі поверхні часток фосфориту, м²/г; б - ступінь вилучення Р₂О₅, д.од.

Проведені розрахунки швидкості процесу і кінетичних даних для Ново-Амвросіївського концентрату наведені в табл.



Таблиця

Кінетичні параметри розкладення збідненої фосфоровмісної сировини

Ковдорський апатит	Ново-Амвросіївський концентрат
Порядок реакції, n	W, 10-4	Е, кДж/моль	Порядок реакції, n	W, 10-2	Е, кДж/моль
30 єС	20 єС	30 єС	14,0	45 - 60 єС	45 єС	50 єС	60 єС	6,0
0,14	1,904	2,309		0,15	2,47	2,65	2,86

Для порівняння наведені кінетичні параметри розкладення Ковдорського апатиту. Отримані дані (Е = 6,0 - 14,0 кДж/моль) свідчать, що процес розкладання відбувається в дифузійній області. Визначено коефіцієнт масовіддачі в даному інтервалі взятих параметрів, який дорівнює 8,15 Ч 10^-6 м/с.

Таким чином визначено: область перебігання процесу азотнокислотного розкладення фосфат-глауконітового концентрату, константи швидкості, енергії активації та коефіцієнти масовіддачі, які підтверджують залежність швидкості процесу від процесів масообміну.

У п'ятому розділі визначені результати оцінки фізико-механічних и агрохімічних властивостей отриманих добрив, також представлена техніко-економічна оцінка використання фосфатної сировини в виробництві NP-добрива та стабілізованої аміачної селітри.

Результати теоретичних та експериментальних досліджень дозволили розробити принципову технологічну схему одержання азотно-фосфорного добрива з домішками, яка складається з наступних стадій: розкладання фосфат-глауконітової сировини нітратною кислотою; фільтрація; нейтралізація азотнокислотної витяжки; випарювання; сушіння; помел, розсів та затарювання готового продукту. Принципову схему виробництва NP-добрива з домішками наведено на рис.11.

Фосфат-глауконітовий концентрат із бункера Б шнековим дозатором ДШ подають до реактора РК1-РК4, куди водночас поступає 56 мас. % нітратна кислота при температурі 55 - 60 єC, в наслідок чого утворюється азотнокислотна витяжка (АКВ), яка далі направляється на процес виділення нерозчинного залишку.

Рис.11. Принципова технологічна схема одержання NP - добрива

Процес здійснюється спочатку в відстійнику ВТ, розчинна фаза з якого (у співвідношенні Т:Р = 1:4,5) поступає на барабанний вакуум фільтр БФ.

Нерозчинний залишок відводиться і далі використовується в якості будівельних матеріалів.

Освітлений розчин поступає у збірник ЗБ, звідки подається на амонізацію до реакторів-амонізаторів РА1 - РА3, яку проводять газоподібним аміаком. По її завершенні рН пульпи зростає до 5,0 - 5,5 та вона підігрівається паром до 130 - 140 єC. Багатоступеневий процес амонізації азотокислотної витяжки дозволяє зменшити ретроградацію засвоюваної форми Р₂О₅.

В процесі амонізації з пульпи випаровується частина води, яка поступає до випарного апарату ВА. Після чого пульпа направляється на гранулювання до барабанного - гранулятора- сушарки БГС. Виходячи з БГС продукт елеватором ЕЛ спрямовують на класифікацію в двохситовий грохот Г. Крупну фракцію (більше 4 мм) подрібнюють на дробарці, після якої матеріал знов спрямовують на грохот. Фракцію з розміром менше 1 мм подають у вигляді ретура до БГС, а товарну фракцію, що містить гранули розміром 1 - 4 мм, охолоджують повітрям у барабанному холодильнику і транспортером ТР2 передають на склад готового продукту.

Другий шлях наших розробок - застосування АКВ у виробництві стабілізованої аміачної селітри. Склад стабілізованої селітри наступний: NH₄NO₃ - 80 %, АКВ(т.ф.) - 20 %. Добриво містить 28 мас. % N, ~4 мас.% Р₂О₅.

Принципову схему одержання стабілізованої аміачної селітри наведено на рис.12.

Рис.12. Принципова технологічна схема одержання стабілізованої аміачної селітри

Фосфат - глауконітовий концентрат з бункера Б дозатором Д йде до реактора РК1 та РК2, куди одночасно з напірного баку НБ через дозатор поступає 56 мас. % нітратна кислота.

Розкладання ведеться за температури 55 - 60 єC і співвідношення 1:1,1, внаслідок чого утворюється азотнокислотна витяжка, яка далі спрямовується на вилучення нерозчинного залишку. Процес вилучення проводять у фільтр - пресі ФП. Шлам відводиться з фільтру і далі використовується як будівельний матеріал у вигляді добавок до бетонних сумішей, з метою підвищення морозостійкості і швидкості твердіння залізобетонних виробів.

Кислі гази (HF, NO₂) і пара, які виділяються в реакторах РК1 та РК2, витягуються вентилятором В через пастку П і далі спрямовуються до цеху очищення газів.

Освітлений розчин поступає в збірник ЗБ1 і насосом Н подається через дозатор ДА2 до апарату ВТН. Туди ж подається розрахункова кількість нітратної кислоти і аміаку. В апараті ВТН отримуємо аміачну селітру з добавкою. В ємності ЗБ2 відбувається донейтралізація розчину аміачної селітри аміаком. З ємності ЗБ2 насосом Н2 62 - 65 %-вий розчин подається до випарного апарату ВА. Процес гранулювання аміачної селітри відбувається у грануляційній башті (ГБ) за температури 174 - 185 °С. Розмір гранул 2,0-3,0 мм є головною фракцією.

Агрохімічні дослідження виконали в ННЦ "Інституті ґрунтознавства та агрохімії ім. А.Н. Соколовського" (м. Харків), де проводилися фенологічні спостереження за зростанням і розвитком ярового ячменю. Доза добрива - N₉₀P₉₀. Зроблено наступні висновки:

- отримано підвищення врожайності ярового ячменю на 10 - 15 %;

- застосування аміачної селітри з добавками знижує вміст поглинутого кальцію (Са²⁺ _погл.) в

ґрунті порівняно з традиційною формою добрива на 0,72 - 2,52 мг /100г ґрунту, а вміст водорозчинного кальцію (Са²⁺ _вод) підвищується до 0,8 мг / 100 г ґрунту.

- використання аміачної селітри з поліпшеними фізичними властивостями сприяє зниженню вмісту нітратного і збільшенню аміачного азоту в орному шарі ґрунту в порівнянні із застосуванням традиційної селітри.

Також отримане азотно-фосфорне добриво має наступні переваги:

- добриво містить одночасно NO₃^- і водорозчинний кальцій, що збільшує їх засвоюваність;

- використання розробленого добрива позитивно впливає на зменшення розладів кореневої

системи рослин, пов'язаних з нестачею кальцію;

- сполуки кальцію найвигідніше застосовувати на засолених ґрунтах, оскільки вони знижують вміст натрію в приповерхневому шарі, при цьому поліпшується проникнення води і кисню в ґрунт;

- застосування розробленого добрива для передпосівної обробки насіння різних сільськогосподарських культур збільшує їх солестійкість.

Дані дослідження дозволяють зробити висновок про перспективність використання вітчизняної низькосортної фосфатної сировини в виробництві азотно-фосфорних добрив.

Розрахунок собівартості NP - добрива, отриманого з збідненого фосфориту показав, що вона знаходиться на рівні амонізованого суперфосфату, отриманого з алжирського апатитового концентрату і становить 2930 грн. (суперфосфат - 3155 грн., відповідно за 1 тону добрива зі вмістом 100 % P₂O₅).

Собівартість стабілізованої аміачної селітри „Азотфосфат" - із застосуванням добавок та ортофосфорної кислоти складає 1719,92 грн. за 1 тону добрив. Цей показник вищий, ніж собівартість аміачної селітри з використанням збідненого фосфориту, яка становить 1439,22 грн. за 1 тону добрива.

У додатках наведено акти випробувань розроблених добрив та програми розрахунків.



ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі вирішене науково-прикладне завдання створення ефективних технологій одержання азотно-фосфорних добрив, які отриманні з фосфат-глауконітового концентрату Ново-Амросіївського родовища. За результатами досліджень зроблені висновки:

1. Встановлено мінералогічний та хімічний склад фосфат-глауконітового концентрату. Виявлені фази апатиту, карбонатгідроксилапатиту, глауконіту, кальциту, польових шпатів, кварцу, лимоніту для використання в технологіях мінеральних добрив.

2. Проведено оцінку термодинамічної ймовірності перебігання реакцій азотнокислотного розкладання фосфат-глауконітового концентрату, визначені їх маршрути, які пов'язані з високим вмістом кальцитів, кварцу та нефілитів, і сформовано базу термодинамічних даних для визначених сполук.

3. Встановлені експериментально технологічні параметри азотнокислотного розкладення для досягнення високого ступеня вилучення Р₂О₅ 97,2 - 99,0 мас. %: час взаємодії 20 - 30 хв.; концентрація HNO₃ 50 - 56 мас. %; норма кислоти 1,06 - 1,12 д.од., температура процесу 45 - 50 °С.

4. Запропоновано метод піногасіння шляхом розбризкування нітратної кислоти на шар утворюваної піни та встановлено, що розроблений спосіб знижує висоту пінного шару на 30-50 %.

5. Визначені параметри процесу амонізації азотнокислотного розчину, які дозволяють запобігти ретроградації фосфорного ангідриду, збільшити вміст засвоєної форми Р₂О₅ у продукті і отримати азотно-фосфорне добриво з наступним співвідношенням N:P = 23:7. Отримано стабілізовану аміачну селітру з поліпшеними фізико-хімічними властивостями (сумарна масова частка нітратного і амонійного азоту в перерахунку на суху речовину N 28 мас. %, Р₂О_5загл 3,0 - 4,0 мас. %, СаО 6,7 - 9,0 мас. %).

6. Визначено вплив процесів масообміну на швидкість азотнокислотного розкладення, наведена область їх перебігання, розроблена кінетична модель процесу та знайдені константи швидкості, енергія активації, коефіцієнти масовіддачі. Створена математична модель, яка дозволяє розрахувати технологічні параметри процесу і хімічний реактор розкладу.

7. Розроблено принципові технологічні схеми отримання азотнокислотної витяжки з фосфат-глауконітового концентрату з наступною переробкою у азотно-фосфорне добриво та як добавку в виробництві стабілізованої аміачної селітри. Доведено їх економічну доцільність.

8. Результати роботи передані для розроблення вихідних даних при проектуванні технологій добрив у Сумський Державний науково-дослідний інститут мінеральних добрив і пігментів та використані в навчальному процесі на кафедрі хімічної технології неорганічних речовин, каталізу та екології НТУ „ХПІ" під час виконання дипломних та магістерських робіт.



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ НАУКОВИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Белогур И.С. Исследование возможности кислотной переработки нетрадиционного фосфатного сырья /И.С. Белогур, И.М. Рыщенко, Л.Н. Ратушная, А.С. Савенков // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". - Харків: НТУ "ХПІ", 2003. - № 11. - С. 115 - 118.

Здобувачем показана можливість переробки збідненої фосфатної сировини України

2. Белогур И.С. Термодинамический анализ реакций, протекающих при азотнокислотном разложении фосфат - глауконитового концентрата / И.С. Белогур, Н.В. Трусов, Л.Н. Ратушная, И.М. Рыщенко, А.С. Савенков // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". - Харків: НТУ "ХПІ", 2003. - № 14. - С. 46 - 51.

Здобувачем виконано термодинамічний аналіз протікання вірогідних реакцій у азотнокислотному процесі.

3. Белогур И.С. Исследование возможности термохимической переработки фосфатного сырья на Украине / И.С. Белогур, Л.Н. Ратушная, А.С. Савенков // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". - Харків: НТУ "ХПІ", 2004. - № 13. - С. 15 - 18.

Здобувачем виконано аналіз використання Ново-Амвросіївської сировини.

4. Білогур І.С. Азотнокислотна переробка фосфоритів України / І.С. Білогур, І.М.Рищенко, А.С. Савенков, Л.М. Ратушна // Вісник Національного технічного університету

"Харківський політехнічний інститут". - Харків: НТУ "ХПІ", 2005. - № 25. - С. 33 - 36.

За участю здобувача проведена порівняльна характеристика родовищ України, які переробляються азотнокислотним методом, на добрива.

5. Белогур И.С. Потребность и реальность сельского хозяйства Украины в минеральных удобрениях / И.С. Белогур, И.М. Рыщенко, А.С. Савенков, Л.Н. Ратушная // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". - Харків: НТУ "ХПІ", 2005. - № 52. - С. 148 - 151.

Здобувачем аналізувався збагачений фосфат-глауконітовий концентрат Ново-Амвросіївського родовища на вміст в ньому елементів і його використання як добрива.

6. Белогур И.С. Проблемы современной переработки фосфатного сырья в минеральных удобрениях / И.С. Белогур, А.С. Савенков, Н.М. Ушакова, И.М. Рыщенко, Л.Н. Ратушная // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" - Харків: НТУ "ХПИ", 2006. - № 11. - С. 13 - 16.

За результатами фізико-хімічного аналізу, виконаного при безпосередній участі здобувача, встановлено, що вміст шкідливих домішок в Ново-Амвросіївськой сировині не перевищує норм технічних умов.

7. Белогур И.С. Исследование кинетики разложения Ново-Амвросиевского концентрата азотной кислотой / И.С. Белогур, А.С. Савенков, Л.Н. Ратушная, И.М. Рыщенко // Вопросы химии и химической технологии. - Днепропетровск: УДХТУ, 2006. - № 5. - С. 255 - 256.

Здобувачем отримані кінетичні залежності розкладання Ново-Амвросіївького концентрату від основних технологічних параметрів в умовах азотнокислотного розкладу.

8. Белогур И.С. Технология переработки фосфоритов Украины / И.С. Белогур, И.М. Рыщенко, А.С. Савенков, Ю.И. Вецнер // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" - Харків: НТУ "ХПИ", 2007. - № 9. - С. 125 - 128.

Здобувачем запропонована технологічна схема отримання азотно-фосфорних добрив та аналіз агродосліджень.

9. Білогур І.С. Технологічні умови підготовки і переробки збідненого фосфат-глауконітового концентрату Ново-Амвросіївського родовища / І.С. Білогур, А.С. Савенков, І.М.Рищенко, Л.М. Ратушна // Збірник Державного Дніпродзержинського технічного інституту - Дніпродзержинськ: ДДТУ, 2008. - С. 30 - 32.

Здобувачем визначені технологічні параметри азотнокислотного розкладення Ново-Амвросіївського концентрату в NP-добрива підприємствами України.

10. Білогур І.С. Продукти азотнокислотного розкладення фосфоритів та їх фізико-хімічний аналіз / І.С. Білогур, І.М. Рищенко, А.С. Савенков, Н.Ж. Довгалова // Хімічна промисловість України. - Київ: ДІА, 2006. - №6. - С. 56 - 59.

Здобувачем зроблено фізико-хімічний аналіз азотнокислотного розкладення Ново-Амвросіївського концентрату.

11. Пат. 83711 Україна, МПК С05С1/02, С01С1/18. Спосіб одержання стабілізованої аміачної селітри: Патент 83711 України, МПК С05С1/02, С01С1/18 Білогур І.С., Рищенко І.М., Савенков А.С., Ратушна Л.М. (Україна); НТУ „ХПІ". - № а 2006 07994; Заявл. 17.07.06; Опубл. 11.08.08, Бюл. №15. - 7с.

Здобувач експериментально розробив спосіб одержання стабілізованої аміачної селітри.

12. Белогур И.С. Исследование возможности термохимической переработки фосфатного сырья на Украине / И.С. Белогур, Л.Н. Ратушная, А.С. Савенков // Комплексне використання сировини енерго- та ресурсозберігаючі технології у виробництві неорганічних речовин: Тези докладів міжнародної науково-практичної конференції, Черкаси, 27 - 29 травня 2004 р. - Черкаси: ЧДТУ, 2004. - С. 292.

Здобувачем виконано термохімічний аналіз при отриманні азотнофосфорних добрив, азотнокислотним методом.

13. Білогур І.С. Переработка фосфоритов в Украине / І.С. Білогур, В.М. Чернуха, І.М. Рищенко // Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів: Тези докладів міжнародної науково-практичної конференції, Донецк, 17 - 19 квітня 2007 р. - Донецк: ДонТУ, 2007. - С. 194 - 195.

Здобувачем встановлено фізико-хімічні параметри сировини.

14. Белогур И.С. Проблемы переработки обедненного фосфатного сырья в минеральные удобрения / И.С. Белогур, И.М. Рыщенко, А.С. Савенков // Умение и нововъведения - 2007: III міжнародна наукова-практична конференція, София, 16 - 31 октамари 2007 г. - София: „Бял ГРАД-БГ", 2007. - № 13. - Р. 38 - 39.

Здобувачем зроблений висновок, що залучення в переробку власної сировини України відображає загальносвітову тенденцію.

15. Белогур И.С. Определение кинетических параметров для обедненного фосфатного сырья Украины / И.С. Белогур, И.М. Рыщенко, А.С. Савенков // Perspektywiczne opracowania nauki I tachniki - 2007: II Miedzynarodowej naykowi-praktyczney konferencji, Przemysl, 16 - 30 listopаda 2007 roku.-Przemysl: Nauka i studia, 2007. - № 13 - S. 53 - 55.

Здобувачем визначені технологічні і кінетичні параметри для азотнокислотного розкладення сировини

16. Белогур И.С. Определение кинетических параметров азотнокислотного выщелачивания из низкосортных фосфоритов Украины / И.С. Белогур, А.С. Савенков, С.С. Баркатова, Л.Н. Ратушная // Комп'ютерне моделювання в хімії та технологіях: Тези докладів міжнародної науково-практичної конференції, Черкаси, 12 - 16 травня 2008 р. - Черкаси: ЧДТУ, 2008. - С. 74 - 76.

Здобувачем розроблено математичну модель процесу азотнокислотного розкладення Ново-Амвросіївького концентрату та одержано математичне рівняння ступеня вилучення Р₂О₅ від технологічних параметрів.

17. Білогур І.С. Особливості застосування фосфатної сировини Ново-Амвросіївського родовища в технології добрив / І.С. Білогур, А.С. Савенков, І.М. Рищенко, Л.М. Ратушная // Сучасні проблеми технології неорганічних речовин: Тези доповідей міжнародної науково-практичної конференції, Дніпродзержинськ, 14 - 16 жовтня 2008 р. - Дніпродзержинськ: ДДТУ, 2008. - С.101 - 102.

Здобувачем проведені лабораторні дослідження комплексної оцінки реакційної спроможності власних фосфоритів.

18. Белогур И.С. Получение комплексного азотно-фосфорного удобрения из обедненного фосфорита Ново-Амвросиевского месторождения / И.С. Белогур, А.С. Савенков, И.М. Рищенко, Ю.И. Вецнер // Ресурсо- и энергосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные технологии: Тезисы докладов международной научно-техничной конференции, Минск, 19 - 20 ноября 2008 г. - Минск: БГТУ, 2008. - Ч.1. - С. 39 - 42.

Здобувачем зроблені висновки про доцільність переробки Ново-Амвросіївського концентрату у мінеральні добрива підприємствами України.



АНОТАЦІї

Білогур І. С. "Технологія азотно-фосфорних добрив із фосфат - глауконітового концентрату" - Рукопис.

Дисертація на здобуття науково ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.01 - технологія неорганічних речовин. - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2009 р.

Дисертація присвячена питанням фізико-хімічного обґрунтування і розроблення теоретичних та технологічних основ процесів переробки фосфат-глауконітової сировини Ново-Амвросіївського родовища на мінеральні добрива.

Вперше на основі експериментальних досліджень та термодинамічних розрахунків, рентгенофазових аналізів визначено склад реакцій, що перебігають при взаємодії фосфат-глауконітового концентрату і нітратної кислоти.

Визначено фізико-хімічні умови і технологічні параметри азотнокислотного розкладання сировини та розроблені принципові технологічні схеми. Встановлено, що азотнокислотне розкладання сировини відбувається у дифузійній області та створено кінетичну модель процесу та знайдені константи швидкості, енергія активації, коефіцієнти масовіддачі. Створена матиматичне модель, яка дозволяє розрахувати технологічні параметри процесу і хімічний реактор розкладу.

...