Комплексная переработка апатитового сырья

При сернокислотной переработке апатита -Са₅F(PO₄)₃ в удобрения, необходимых в огромных масштабах сельскому хозяйству, получают простой суперфосфат – Ca(Н₂РО₄)₂, а в качестве балласта – СаSО₄. Степень разложения апатита составляет 92-93 %. Простота технологического процесса и малый расход Н₂SО₄ - 0,7 т/1т апатитового концентрата позволяют получить удобрение с наименьшей стоимостью единицы усвояемого растительностью Р₂О₅ по сравнению с другими известными способами. Тем не менее производство простого суперфосфата нельзя считать совершенным (безотходным) вследствие относительно неполного использования Са₅F(PO₄)₃, низкого содержания Р₂О₅ в продукте. В процессе производства удобрения, получаемого из Са₅F(PO₄)₃, выделяются необычайно токсичные пары НF:

2 Са₅F(PO₄)₃ + 7 Н₂SО₄ à7СаSО₄ + 3 Ca(Н₂РО₄)₂+ 2НF

Получение двойного суперфосфата – СаНРО₄ с использованием вместо серной кислоты Н₃РО₄ приводит к увеличению Р₂О₅. Однако степень разложения апатита падает до 60-65 %, а при использовании легко разложимых фосфоритов составляет -80-85 %.

Прямой нейтрализацией фосфорной кислоты аммиаком получают аммофос, состоящий преимущественно из моноаммонийфосфата – NН₄Н₂РО₄ и частично из диаммонийфосфата (NН₄)₂НРО₄. При совместной обработке аммиаком фосфорной и азотной кислот отношение составляет N : Р₂О₅ : К₂ О =1:1:1.

Эти процессы не являются рациональными вследствие того, что химическая энергия азотной и фосфорной кислот не используется для разрушения апатита и, что приводит к значительному удорожанию 1 т Р₂О₅ и высокому загрязнению окружающей среды отходами производства. В связи с этим нашли применения способы непосредственного воздействия азотной кислоты на апатит. В этом случае используется не только анион NО₃^- , но и химическая энергия азотной кислоты .

Схема приведена на Рис .

Рисунок 2 – Схема комплексной переработки апатита

Снижается энергоемкость процесса и уменьшается загрязнение окружающей среды фторгипсом.

Комплексная переработка апатитового концентрата по безотходной или малоотходной технологии, кроме получения фосфорсодержащих удобрений, заключается в утилизации фтора, стронция, редкоземельных элементов (РЗЭ) и кальция.

Фтор необходим для химической промышленности в виде фтороводорода и плавиковой кислоты. Основным потребителем фтороводорода является промышленность фторорганических соединений – фреонов, фторсодержащих мономеров и на их основе фторопластов. Другими крупными потребителями НF является алюминиевая промышленность.

Фосфатные руды являются богатым источником фтора. Выделение фтора наблюдается как при непосредственной кислотной обработке сырья, так и при последующих стадиях сушки целевого продукта. Фтор частично улавливают в виде кремнефтористоводородной кислоты – Н₂SiF₆. В подавляющем большинстве случаев фторсодержащие газы подвергают щелочной обработке, при которой улавливают лишь часть фтора. Остальное количество сбрасывается в атмосферу. Основное количество фтора, перешедшее в щелочной промывной раствор, может быть осаждено в виде малорастворимой соли – СаF₂ и передано на шламонакопитель. Однако часть фтора неизбежно попадет в водорастворимой форме в естественные водоемы. Кроме того, двойной суперфосфат содержит в качестве компонента значительное количество фтора, что может привести к отрицательным воздействиям на животный и растительный мир.

Фторсоединения замедляют развитие целого ряда культур, ухудшают качество сельскохозяйственной продукции. Они накапливаются в овощах и корнеплодах, что создает потенциальную опасность для человека.

Таким образом, полная и совершенная утилизация фтора при производстве фосфорсодержащих удобрений должна решить три важных проблемы:

1.обеспечить сырьем фторпотребляющую промышленность;

2.сократить сбросы фтора в окружающую среду;

3.получить удобрение с минимальным содержанием фтора.

Стронций. Апатитовый концентрат – единственный из природных фосфорсодержащих минералов, имеющий в своем составе соединения стронция. Карбонат стронция применяется при изготовлении цветных кинескопов, в керамической промышленности и в производстве ферритов (1:3:2).

РЗЭ также выделяются из апатитов и применяются в качестве легирующих добавок в металлургии, в производстве оптического стекла, в керамической промышленности, при изготовлении лазеров, в ядерной технике, а также для получения катализаторов, применяемых в химической промышленности и др. областях техники и технологии.