ОБЗОР МЕТОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ НА МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ

Oktabr, 2025-Yil 324 ОБЗОР МЕТОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ НА МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ Нарзуллаева А.М. Азимова Ф.А. Бухарский государственный технический университет. https://doi.org/10.5281/zenodo.17478421 В последние десятилетия на территории Узбекистана геолого-изыскательскими работами открыто крупнейшее месторождение зернистых фосфоритов в Кызылкумском бассейне, где наиболее перспективными являются двенадцать площадей в отложениях среднего эоцена. Кызылкумские фосфориты по своим физико-химическим характеристикам не имеют мировых аналогов, но по составу можно судить о некотором сходстве с фосфоритами месторождений Северной Африки, Ближнего Востока и Афганистана, достаточно широко встречающихся в мезокайнозойских формациях карбонатной группы [1]. Во второй половине шестидесятых годов началось активное исследование химического и минерального состава зернистых фосфоритов ЦК [2-6]. Наибольшее внимание геологов привлекла территория западного Узбекистана, где выявлен ряд промышленно пригодных видов фосфоритовых руд: зернистые (африканский тип), желваковые (Чилисайский) и галыногравийный (флоридский) [7]. Из фосфоритов зернистого типа выявлены Сардарьинская (167 млн.т), Караганская (160 млн.т) и еще восемь с прогнозными ресурсами 50-60 млн.т. Основной метод переработки фосфатного сырья на минеральные удобрения основан на их сернокислотной экстракции природных фосфатов. Однако, этот метод имеет ряд недостатков: дефицитность серной кислоты, больше отходов (фосфогипса), а также предъявляются, достаточна высокие требования используемого фосфатного сырья. Поэтому большой интерес представляют технологические решения, позволяющие вовлечь в переработку бедное фосфатное сырье (содержание P2O5 до 20%). Одним из таких решений является способ переработки бедного фосфатного сырья на удобрения солянокислотным разложением фосфатов. Исследования в этой области проведены еще в 30-е годы нашего столетия. Однако имеющиеся в настоящее время литературные данные о физикохимических основах и технологических условиях солянокислотной переработки природных фосфатов на удобрения недостаточны для решения задач, связанных с широким внедрением данного метода в промышленность. Они не позволяют с достаточной достоверностью перерабатывать фосфатное сырье с высоким содержанием сопутствующих примесей. Возможности обогащения магнитной сепарацией мелкозернистой каменнофосфатной руды, описаны авторами [8,9]. Фосфатная руда с диапазоном размера частиц 5363 мкм была подвергнута двухступенчатому высокоградиентному разделению. На первом этапе руда покрывалась магнетитом и под действием олеата натрия и метасиликата натрия железо эффективно отделялось в качестве магнитного продукта. Фосфорит и кремнезем оставались в немагнитной фракции. Oktabr, 2025-Yil 325 На второй стадии фосфорит вновь покрывался магнетитом и обогащался в конечном продукте в присутствии олеата натрия и метасиликата натрия. Было установлено, что общее извлечение фосфора в оптимизированных условиях оказалось достаточно низким, что говорит о неэффективности применения магнитной сепарации для обогащения мелкозернистых фосфатных руд. Так как одним из распространённых способов разложения фосфатного сырья является сернокислотный способ, авторами [9] было проведено исследование кислотного разложения фосфатного сырья с повышенным содержанием полуторных оксидов. Процесс разложения фосфатного сырья в общем случае можно описать следующим уравнением: 7Ca5(PO4)3F+35H2SO4+17.5H2O=21H3PO4 +35CaSO4*0.5H2O+7HF После полного использования серной кислоты фосфорная кислота реагирует с фторапатитом. Ca5(PO4)3F+7H3PO4+5H2O=5Ca(H2PO4)2*H2O+HF Присутствующие в фосфоритах полуторные оксида разлагаются смесью фосфорной и серной кислоты 3Ca(H2PO4)2+R2O3+3H2SO4=3CaSO4+2Fe(H2PO4)3+H2O При разложении фосфатов наступает стадия, когда концентрация фосфора и количество жидкой фазы снижается, что приводит к пересыщению раствора по содержанию полуторных оксидов. В этом случае происходит выпадение осадка в виде фосфатов полуторных оксидов, однако часть железа и алюминия остается в жидкой фазе. Выяснено, что снижение температуры и увеличение концентрации ионов в жидкой фазе приводит к стабилизации пересыщенных растворов. Так же было установлено, что с ростом температуры и содержанием сульфат ионов увеличивается скорость и степень разложения железа и алюминия входящих в состав фосфатного сырья За рубежом имеются довольно мощные промышленные предприятия по переработке фосфатного сырья на удобрения солянокислотным способом. В нашей стране исследования процесса солянокислотной переработки проведены на образных вятского фосфорита и хибинского апатита. Исследования процесса солянокислотного разложения различных образцов фосфоритов показали, что прокаленный фосфорит имеет ряд преимущества перед первично обогащенным и флотационным концентратом – снижается степень перехода в раствор оксидов, улучшаются структура нерастворимого остатка и улучшения его отделения. Оптимальным количеством соляной кислоты на разложение фосфорита является стехиометрическая норма, обеспечивающая извлечение P2O5 из фосфорита в раствор в течение 30-60мин. на 97-99%. Изменение концентрации растворе соляной кислоты в пределах 5-20% HCl не оказывает заметного влияния на переход Р2О5 и СаО в жидкую фазу. Однако концентрация раствора соляной кислоты существенно влияет на растворение соединений железа алюминия. Так, при обработке фосфорита 10%-ной соляной кислотой в раствор переходит при 20С 27% R2O3, а 20%-ной НСl а аналогичных условиях36-40%. При изучении процессов отделения нерастворимых остатков показано, что скорость седиментации твердой фазы возрастает с уменьшением концентрации соляной кислоты. Наибольшая скорость осаждения наблюдается при использовании 10%-ной соляной кислоты. Oktabr, 2025-Yil 326 Поэтому данная концентрация кислоты признана авторами оптимальной, несмотря на то, что применение разбавленной кислоты приводит к увеличению объема аппаратуры. Список использованной литературы 1. Геология месторождений фосфоритов, методика их прогнозирования и поисков. - М.: Недра (ВНИИгеолнеруд). 1980. – С. 247. 2. Баскаков М.П. Анализ осадочных формаций равнинного Узбекистана. – Ташкент: Наука, 1964. – С. 140. 3. Ильященко В.Я. Палеогеновые фосфориты востока и юга Узбекистана. // Узб. геолог. журн. – 1966. – № 4. – С. 11-16. 4. Вольфкович С.И, Логинова А.И, Соколовский А.А. О производстве дикальцийфосфата на основе солянокислотной переработке фосфатов – Хим.пр. 1945г.№3 1-7стр. 5. Yaoyang Ruan. Review on Beneficiation Techniques and Reagents Used for Phosphate Ores / Yaoyang Ruan, Dongsheng He and Ruan Chi // Minerals - 2019. – P. 1-18 6. Можейко, Ф.Ф. Влияние обжига на физикохимические свойства основных рудообразующих минералов фосфоритов / Можейко Ф.Ф., Войтенко А.И., Поткина Т.Н., Гончарик И.И., Шевчук В.В. // Известия национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. Издательство: Республиканское унитарное предприятие "Издательский дом "Белорусская наука" (Минск) – 2012 – 107-112 с 7. Почиталкина, И. А. Поведение примесей фосфорита полпинского месторождения в процессе кислотной экстракции. / И.А. Почиталкина, Кондаков Д. Ф., Винокурова О. В. // Журнал неорганической химии. - 2018. - Т. 63. - N 5. - С. 550 - 553. 8. Лихошерст, А. Е. Проблемы переработки фосфатного сырья, содержащего соединения Fe +3 и Al +3 / А. Е. Лихошерст, И. А. Почиталкина // Наука и технологии: актуальные вопросы, достижения и инновации. Сборник научных трудов по материалам VI Международной научно-практической конференции. [Электронный ресурс]. – А.: НИЦ ЭСП в ЮФО, 2020. – 19-23 с. 9. Лихошерст А. Е., Почиталкина И. А. ПЕРЕРАБОТКА ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ЖЕЛЕЗА И АЛЮМИНИЯ // Успехи в химии и химической технологии. 2020. №4 (227). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/pererabotka-fosfatnogo-syrya-s-povyshennymsoderzhaniem-zheleza-i-alyuminiya