автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Интенсификация процесса разложения фосфатов в двухреакторной системе с циркуляцией

Российский химико-технологический университет им. Д. К. Менделеева

ГБ Ой

На правах рукоьиси

ИЭРАР САИЛ

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА РАЗЛОЖЕНИЯ 40СФАТ0В В ДВУХРЕАКТОРНОИ СИСТЕМЕ С ЩРКУДЭДИЕИ.

05. ] 7. 01 - Технология неорганических веществ.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени ■ кандидата технических наук.

Москва- 199Л

Работа выполнена на кафедре общей химической "л'хнологии Российского химико - технологического Университета им. Д. И. Менделеева

Научные руководители - доктор технических наук, профессор Бесков Е С.; доктор технических наук, доцент Беспалов А. В.

*

Официальные оппоненты: доктор технических наук, прс£*ессор Кс'энзенко В. И.: доктор технических наук, , про!*ессор Ивадов а А.

Ведущая организация - Государственный институт проектирования основных химических производств (ГИПРОХИМ). ,

Зашита диссертации состоится / и 1994 г

.•в \0 — час., в ауд \сОи - ?-,■<-> на заседании специализированного совета Д 053.34.10 в Российском химико-технологическом университете имени е5-й. Менделеева (125047, Мэсква, А-47, Миусская пл., д. 9)..

:С диссертацией можно ознакомиться в Научно-№(Ьормашюнном иентсе РХТУ им. Д. И. Менднлеева.

'' Автореферат разослан " (! г 1<а. !)■>>(>/ 1994 г.

' Ученый секретарь ' специализированного совета В. Ю. 0К0РЕ1К0Е

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. Отмечая определенные успехи в реализации комбинированных методов производства экстракщ-энной фосфорной кислоты (3'1К), можно тем не менее отметить, что ди-гулраткый процесс получения ЭФК, а также прямой (одностадийный) полугидратный процесс не.исчерпали свои, резервы как с точки зрения их дальнейшей интенсификации, так и улучшения показателей использования фосфатного сырья.

В производстве ЭФК широко распространены технологические схемы с внешней рециркуляцией, т. е возвратом пульпы в начало процесса. Изменением кратности циркуляции пульпы молю регулировать температурный градиент реакционной пульпы, локальные пересыщения по и величину коэффициента извлечения 0, в

продукционную кислоту. Однако о характере влияния кратности циркуляции на показатели производства Э2й существуют различные мнения вплоть до такого, что рециркуляция фосфорнокислотной пульпы отрицательно сказывается на разло>внии фосфатного сырья,- приводя к увеличению нераалонившихся частиц фосфата. Отсутствует математическое описание кинетики разложения фосфатов с учетом кратности циркуляции пульпы широко распространенных в промышленности двухреакторных систем разложения фосфата.

Настоящая работа выполнена в соответствии с координалион-ным планом РАН "Теоретические основы химической технологии".

цель работы, разработать математическое описание двухре-акторной системы разложения фосфата с учетом кратности циркуляции пульпы, позволявшее выработать практические рекомендации по выбору кратности циркуляции.

Научная новизна диссертации заключается в следующем : Развита математическая модель кинетики кислотйого разложения фосфатов, основанная на физическом допущении'о постоянстве и равенстве концентраций ионов Н+ и лимитирующей стадии процесса растворения, обусловленной отгодом ионов Са'и Р 0^"от поверхности зерна в раствор : выполнен анализ влияния условий протекания процесса кислотного разложения фосфатов.

Разработана математическая модель, учитывающая кинетику разложения фосфата и циркуляцию реакционной пульпы в промыи-ленных двухреакторных системах, что позволило выделить рабочую область кратности циркуляции, определить взаимосвязь между кратностью циркуляции и степенью извлечения Г. О. , а также тем-

- С -

пературнш градиентом пульпы. ■ Экспериментальные данные, полученное на непрерывнодействуюцей пилотной установке по влиянию краткости циркуляции на степень извлечения. Р^Оу подтвердили правомерность предложенной модели.

Практическое значение работы.

Разработаны практические, рекомендации по выбору рабочей области кратности циркуляции для промышленных двухреакторных систем по производству ЭФК.

Предложен способ интенсификации работы узла Фильтрации, основакный на подачи сжатого воздуха под фильтровальную перегородку непосредственно на лотках КВФ пеиед зоной первой промывки кека полугндрата кальция. Целесообразность такого подхода подтверждается экспериментальными данными, полученными на непрерывнодействуютей пилотной установке.

Разработаны алгоритм и пакет программ для расчета кинетики разложения фосфате, (апатитового концентрата) в двухреактор-ьых промышленник системах с учетом кратности циркуляции реакционной пульпы.

Выданы исходные данные ГИПРОХИМу для ТЗО, разработанного для Белореченского ПО "Минудобрения" и предназначенного для реконструкции производства ЭФК.

,>' Апробация работы. Результаты работы докладывались на VI Московской конференции молодых ученых по химии и химической технологии с международным участием "МКХТ - 90". международной конференции по технологии ЭФК (Касабланка. Марокко) СЕНРНОЗ, 90.

Публикации. По теме диссертации имеется 6 публикаций.

Структура и объем работы. Диссертационная работз состоит .из введения, 5 глав, выводов и библиографического списка литературы, насчитывающего 110 наименований. содержит 19 рисунков, -5 таб.тац. и 2 ■ приложения.

' . ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и-основные, задачи исследования, изложены основные положения и результаты, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен анализ различных способов производства ЭФК, из которого следует, что дигндратный, а также одностадийный полугидратный процессы ЭФК обладает резервами как с точки зрения их дальнейшей интенсификации, гак и улучшения

показателей использования фосфатного сырья. Это также доят верждает практика промышленного производства. Естественно, поэтому исследование скорости взаимодействия фосфатов с кислотами имеет большое значение. В этой глзве такке проведгвсг сравнение математических моделей, применяемых для .описания кислотного разложения фосфатного сырья, еыяелоны основные■ направления совершенствования конструкции экстракторов (реакторов), отмечено неоднозначно;? влияние кратности циркуляции пгчшпн на выход Р| другие показатели производства ЭФК. Кроме того, число работ, посвяиеннкх влияшш кратности циркуляции на показатели производства весьма ограничено. Уяглено такгв рни-мание на фильтрацию ре&кцисчиоЯ пульпы - втсрой по значимости стадии в производстве ЗФК. Создание простого, матекатичее.сэго описания, псзволяэдгго учитывать кинетику разложения фосфатного сырья и такой фактор, как циркуляция реакционной пульпы, предопределило направленность и цель данной работа

Во второй главе выполнен анализ влияния условий протекания кислотного растворения фосфата по модели, ссяоваакоЯ на физическом представлении, что концентрация 1Г одинакова и постоянна при растворении ФосФ&та, а скорость превращения определяется отводе,1! [юное Са* и Г ц от поверхности зерна в раствор * :

1 - Влияние избытка серной кислоты .

Предположим, что скорость образования СаЗО^, отнесенная к единице поверхности частицы фосфчтз. соотносится с избытком серной кислоты, как А'~ тогда : '

(1)

где

А "

А - средняя толшна пленки; ?|( - мольная плотность пленки Са30/(; - врекя полного растворетш. Откуда следует, что после "пороговой" концентрации Н^БО^ дальн(?йиее. увеличение 1!дЗС^долюо привести к уменьшению К^,^. £ - Влияние раанера частицы фосфата.

* - Бесков В. С. . Беспалов А. В. , Кандыбин А. К. , Нос агов В. А. Кинетика сернокислотного разложения апатита. // Хим. про;/ -1991. - N 8. - С. 57 - 60.

Предположим, что продолжительность полного превращения соотносится с размером частицы фосфата, как Ив. т. е. :

Н. М'-кЫ* (2)

Увеличение радиуса (размера) зерна Из уменьшает . 3 - Изменение коэффициента массообмена ^ ).

Также было учтено изменение ^ с изменением размера (Яэ), Поскольку частица фосфата имеет малый размер, то она увлекается потоком, т.'е. она неподвижна относительно потока в реакторе; в этом случае критерий Нуссельта :

М" м - (3)

где,: К

■', - Оз - диаметр верна:

О коэффициент диффузии переносимого вещества; $ » с1з /Оз - безразмерный радиус зерна

■где: коэффициент для первоначального размера частицы 1?з

(Оз)..,

С учетом зависимости (4) интегрируем уравнение материаяь- .

ного баланса для сферического зерна фосфата- с*)

' Ж - " ~ТГлГ~ (5)

при Ь - Я I 1;-

где: ^ - мольное содержание Са в едигшце обгема зерна фосфата (апатита)*-. ^

К -' коэффициент массоотдачи для ионов Са+ ; , С? - концентрация Са* на поверхности зерна-,. ' .'С4 - концентрация ионов Са в растворе. ■ В результате получим:

' х - 1 - (1 - тп у (б)

где: А определяется как:

* р<> *

Уравнена (6,7) предполагают отсутствие пленки СаЗО^на-зерне фосфата

В случае образования пленки СаЗО, на зерне фосфата, исхо-

дим из того; что зерно растворяется на участках, пленкой СаБО^ , тогда вместо (5) :

не закрытых

Ж

-И

Я$ Лэ

(8)

или с учетом Ё = 6 , (9)

где: ^ - доля свободной поверхности зерна фосфата.

(к § ялК 1 (ш

Интегрируя (10), получим

откуда

5 .

{ -

х

I -

(И)

-и

е

Л

хьп

(12)

и учитывая ^ = (1 - X)

степень превращения будет :

Х= I -(I )

tn определяем по уравнению (7). Предельное значение совпадает с уравнением: а

КШ|Д.- X = 1 - (1 - иУ..Ьи ) (13) 4 - Переход из области 1 (образование пленки СаЗО^ на зерне фосфата не происходит), что соответствует выполнению условия':

ее; .С

<

]

в область 2 (на поверхности зерна фосфата

СаЗО^) где:

ПР,

[С4 ПРд,^]

концентрация ионов 30^"; произведение растворимости СаЗО^

(14) образуется -С 15)

плекиа

^ - концентрация Са на поверхности герна. Полагая, что пленка СаЗО^. образуется на свободной поверхности зерна с постоянной удельной скоростью :

и имея уравнение (17)

^ = л'.е.с

ль

¿а йЬ

&-О

се)

.(17)

можно записать ;

где: • 3

л'е.с ,21.(Со-с) Ш}

> .С - концентрация 5Сц у поверхности зерна; 'Сс - концентрация е объеме раствора; п - количество Са20<, отнесенное к единице поверхности

зерн&. Из (18) следует

— (19)

С - уе ! 4 +

Рассмотрим С случая : а ) ',в на-'але & = 1 (доля свободной поверхности зерна максимальна) и безразмерный радиус зерна велик (ближе к 1) и :

С < Св [здесь С (5 - 1)3 (20)

тогда: С* ' . С ' ПРСоло<, (21)

Образующийся СаоО^ не дает осадка ----> гоммогеняая стадия и расчет степени превращения можно вести по уравнению :

X - 1 - (1 ■если- полагать постоянство коэффициента массообмена ^ . б ) безразмерный-радиус зерна о уменьшотся. коэффициент ^ увеличивается, кс.чце! трация на поверхности зерна увеличиваемая и может бы'гь достигнуто :

. # С* .0 :> (£1)

При С± . С = начинается образование корка СаЗО^ .

Расчет степени превращения можно вести по уравнению :

Х°и----> со ).= 1 - (1 - lZA.tr, )* (22)

5,- Уве^чение разложения апатита в технологическом растг/пе.

Наличие в технологичелсом растворе СаЗС:'по сравнению с чистым раствором) помогает связыванию Са в ооъеые, увеличивает поток от поверхности зе^на в объем, т. е. нет пересыщенного и увеличенного потока 50^, к поверхности зерна., где образуется пленка СайО^.

.'Далее были показаны возможности модели в применении к кинетическим данным кислотного разложения фосфатов.

Для нахождения зависимости Д. от различных параметров : избыток серной кислоты,, содержание растворе, а также

способ ведения процесса (полугидратный. дигндратный) . и вида кислотного разложения (сернокислотное, азотнокислотное)

использовали экспериментальные кинетические данные по сернокислотному разложению алатйтоБОГр концентрата (Гриневич Д. В. с сотр.), высокореактивных тунисских фосфатов {Петропавловский И. А., Беспалов А. Е ), ааотнокисдотному разложению прибалтийских фосфоритов (Кудрявцева Е. и др.).

Пример такой обработки представлен на рис. 1 - 4. Анализ вышеприведенных рисунков свидетельствует о достаточно высокой параметрической чувствительности модели и позволяет объяснить (через наличие сульфатных пленок) влияние на степень извлечения концентраций HjSOj, ?я Of в растворе, температуры, .гранулометрического состава фосфата.

В третьей главе разработана математическая модель довольно широко распространенной промышленной двухреакторкой системы, учитывающая кинетику разложения фосфата и влияние кратности циркуляции пульпы на разложение. Реакторная система разложения состоит из двух одинаковых реакторов, ' каждый из которых имеет Vp = 450 м5 .

При составлении математической модели во внимание были приняты следующие допущения :

- структура потоков в обоих реакторах соответствует мздели идеального смешения;

- процесс разложения фосфата (апатитового концентрата) заканчивается в первом реакторе, а во втором происходит кристаллизация Са50^ . 2Hj0 или CaSO^.O,5HaO (как осуществляется на практике);

- при постоянном расходе апатитового концентрата концентрация Cab в твердой фазе пульпы постоянна.

Дяя твердой фазы пульпы запишем :

Ж- -- + W[XJX (23)

1'де: ' at 'Г Q £

V(X,T) - кинетическая зависимость;

X - степень разложения фосфата, поступающего в реактор разложения при условии предварительного смешения циркулирующей пульпы с вновь поступающим фосфатом; X - степень разложения фосфата; t - время; Т - температура;.

К - время пребывания пульпы в реакторе раалозления; С^ - концентрация твердой фазы.

- 8 -

Кратность циркуляции определим из отношения :

N - (Зц / (3, (24)

где: гвц - расход пульпы, циркулирующей в системе: Цр - расход пульпы, отводимой на Фильтрацию. Йремя пребывания в реакторе разложения с учетом (24)

% - - У'*"

(25)

где:

$а - плотнооть пульпы. Для жидкой фазы пульпы :

аь V 1-е*

концентрацию выразим как :

с*-* - с.СА

4

(26)

127)

где :

},< и 'Лаг.- молекулярные массы 50"к Н4 БОл (80 и 98 соот-3 ветЬтвенно;

С» - концентрация исходной серной кислоты (93%); - расход кислоты:

6Г - расход пульпы, подаваемой на фильтр.

Объединяя (2?) и (28) и уравнение (25) для расчета Ъ. „ запишем .уравнение для концентрации 50з в жидкой фазе :

Ф V/.?„•(*-е*) ± - с* .

При составлении теплового баланса учитывали количества физического тепла, вносимого фосфатом (апатитом). серной кислоть) и раствЬром разбавления, а также количество тепла, поступавшего с воздухом и циркулирующей пульпой.

• Ь задачу расчета двухреакторной системы разложения фосфата входят : определение обгема реактора, величин материального и тепловых потоков для двух способов кислотного разложения (полугидратный. ' дигидратный). производительности реактора (по степени извлечения,Р4О,). содержание твердой фазы пульпы, концентрации ° БО^* в жидкой фазе пульпы и кратности циркуляции пульпы.

- 9 'I

Л-10

0 3 6

Рис. 1. Зависимость Л - X' /лд от

■>4 (1)"

)0

Рис. 2.

избытка серной кислоты. Ь~95°С. Рг05- 36 %мас. - полугидратный режим; (2)- 1-70°С, PгOs- 30 Хмас. - дигидратный релим.

40 Л> ; £ С^Д'иос.

Зависимость Л - Я' от массового содержания Рг05 в растворе. Ь - $5 С, Сн56- 12мас. полугидратный реяим. ■ .

I

Л-ю з

чу-

до НЮ 1*1

Рис. 3. Зависимость X температуры при содержании:

36Х мае.

Н^ЗО^- ГА мае.

О 0,и 0,30

Рис. 4. Зависимость X = X /£> ^ от ■эквивалентного диаметра тунни-ских фосфатов различных место-" рождений: (1)- и-600; (2)- Калаа Джерда; (3)- Кеф-Шффайер. I- 25еС, 7% мае. Р, О. в кислоте

• 13

г

- 10 -

Решив систему уравнений (23, 25, 28) относительно X и \'р и выразив б* и Ер через Оа (расход апатитового концентрата) , можно определить X и Ур :

у „ у . 0,7 - Ги. СВОл

х„До (20)

(30)

ГД8: 0,9В. Г

х°" Г+ 1.25 ба/^ (31)

п - (32)

Г - гипсовое число (для дигидрата : 1,6-, для полугидра' та : 1,45)

Из, общего материального баланса реактора можно выразить . расход раствора разбавления пульпы :

ад = 0а. Г. п - (С5К + Зв + 6 ¡¡орд ) (33)

где : - расход воды на разбавление исходной серной кислоты;

Расход пара Б^д определяем из теплового баланса для вакуум-испарителя :

(34)

где : ~иаг '

• ТШ1' теплота испарения воды;

,. Т - температура пульпы в реакторе;

Сп - теплоемкость пульпы.

Тй - температура пульпы, циркулирующей после охлаждения;

Б результате совместного решения уравнений теплового баланса и уравнений (33, 34) можно найти температуру циркулирующей пульпы после ее охлаждения.

рыли получены расчетные зависимости температурного градиента и степени извлечения от кратности циркуляции пульпы (рис. 5 и 6). Уменьшение температурного градиента и увеличение степени извлечения ^ в раствор с ростом кратности циркуляции свидетельствует о повышенной температурной однородности пульпы и, как следствие этого, увеличения, коэффициентов разложения фосфатного сырья и отмывки.

Предложенная модель отражает положительное влияние циркуляции на процесс разложения фосфатного сырья (апатитового кон-

дантрата). Достоинством рассматриваемой модели является то/ что она показывает. взаимосвязь между объемом реактора разложения , его производительностью, кратностью циркуляции и . кинети- ' ческой зависимостью V (Х.Т). Зная известные кинетические закономерности процесса разложения фосфатного сырья различных месторождений, можно решить указанные уравнения модели, выявляя влияние кратности циркуляции на температурный градиент и степень извлечения

■100 .

90

И)

зо

■»00

60

■¡со

N

Рис. 5. Зависимость д Ь-Ц -от кратности циркуляции пульпы (И). Режимы: (1)-днгидратный, (1')-полугидратный.

Рис. б. Зависимость степени -извлечения ?г 05 в раствор от кратности циркуляции пульпы (Л). Режимы: (1) -дигидратный (2)-полугидрзтный. что увеличивать кратность ци^куля-

50 - 60 лля двухреакторной системы разложения не

I

Из рис. 5 и 6 следует ции выпе 50 - 60 лля имеет смысла. Модель, представленная нам, позволяет таким об разом, оценить предельное значение кратности циркуляции для каждого конкретного вида фосфатного сырья.

В четвертой главе приведены экспериментальные данные, полученные на пилотной кепрерывнодействуюшей установке, в которой, как в промышленной двухреакторной системе, моделируемой в главах 2 и 3. реализован принцип разделения процесса разложения ссбственно на два процесса : разложение - .реакционная _ и дозревание (дозревание кристаллов сульфата кальция в условиях постепенного снятия остаточного пересыщения" фосфорнокислого раствора сульфата кальция).

- 12 -

На пилотной установке, состоящей из двух цилиндрических реакторов (объем каждого Чр - 2Л). узлов дозирования апатитового концентрата, серной и фосфорной кислот, системы фильтрации и абсорбции фтороотходящих газов, исследовали влияние различного способа подачи серной кислоты Сплавное и ступенчатое), гранулометрического состава апатитового концентрата, "в одностадийном полугидратном процессе получения ЭФК на степень извлечения Р^О,.

рециркуляцию пульпы из второго реактора в первый осуществляли лерельстатическим насосом, температура в первом реакторе 93 * ЗвС, в втором 91 * 3°С. Число оборотов мешалки (в каждом реакторе по 3 двухъярусных пропеллерного типа) от 6,0 до 10 об/с. Кратность циркуляции пульпы изменяли в пределах 1,0 -30,0."'

' Контроль за проведением технологических экспериментов осуществляли, выполняя анализ апатитового концентрата, текущий контроль процесса вскрытия сырья, анализ получаемой ЭФК, а также твердой фазы. Фильтрующие свойства осадка фосфогипса оценивали по методике ЛенНИИГИПРОХИМа. Кристаллическую форму сульфата кальция идентифицировали, используя рентгенофазовый анализ (рентгеновский дифрактометр ДРОН-3). В опытах использовали апатитовый концентрат состава : Р40^-38,6 % мае., СаО -50,2 г мае. , А1*0,- 0,3 X мае. . Гей0,- 0,8 % мае. , Р - 3,0 X мае. и серную кислоту концентраций 92,5 % мае. В табл.1 приведены данные, характеризующие изменение степени извлечения Р40^ из апатитового концентрата от кратности циркуляции..

Анализ экспериментальных данных показывает, что наблюдается увеличение с ростом кратности циркуляции, как и по модели (глава 3.). .Объяснение этому : с ростом кратности циркуляции увеличивается количество серной кислоты, подаваемой во второй реактор, откуда на стадию разложения она поступает распределенной по объему рециркулируемой пульпы, что снижает уровень локальных пересыщений по сульфату кальция в зоне вЕода серной кислоты.' Количество кристаллов. ПСК с увеличением рецикла улучшается-за счет большей однородности их, о чем свидетельствуют экспериментальные данные о стандартном времени проницания предварительно сформированного осадка ПСК фильтратом и водой. ' 1

Большой интерес представляет ответ на вопрос - влияет ли

Таблица 1.

Влияние кратности циркуляции пульпы на показатели жидкой и твердой фаз пульпы.

! ! жидкая фаза пульпы твердая фаза стандартное время ! !

! проницания осадка. 1 1

! I ! с ! !

! 1 Рео5д СаО.г ! НдО.Х Р^об.Х Р. вод,% ............ ------- -I ! N

; » ! ! ! ! . фильтратом водой ! ! 1 !

! ! 1 ! ! 41.70 0.93 1,50 1 ! 34,30 1.60 0,94 11,00 4.00 ! ! 97,00 ! ! 04.50

1 2 » 40,00 0,40 1,40 ! 37,40 1,20 0,58 08,00 3,80 1 97,90 ! 12.00

! 3 ! 45,00 0.30 1,15 ! 33,60 1.10 0.54 06,00 3.30 ! 98,00 ! 17.00

1 4 ! 41,20 0,50 1,20 ! 28,00 0.80 0,25 03.60 2,00 ! 98.00 ! 20.00

! 5 1 42,00 0,80 1,00 I 29,30 0.78 0.24 04.00 2.10 1 98.10 Г 28.00

» ! • 1 ! !

на взаимосвязь сульфатного режима с гранулометрическим составом фосфата (апатита) в одностадийном полугидратном процессе способ изменения содержания свободной Нгв жидкой фазе, для чего были выполнены испытания ординарного полугидратного процесса на пилотной непрерывнодействущай установке в условиях плавного и ступенчатого изменения содержания к жидкой 'фазе пульпы.

Было показано, что область "пороговых" концентраций по сульфатному режиму для процесса разложения стандартного апатитового концентрата при плавном содержании в жидкой фазе составляет 1,5 - 2,0 X мае., при ступенчатом изменении - 1,9 % мае.

Для затрубленного апатитового концентрата [+0,160 мм (12,3' X мае.)) при различном способе изменения концентрации ионое БО^ (плавный и ступенчатый) "пороговая" концентрация составляет 1,6 % мае. Таким образом, заметного влияния на изменение содержания 20, в жидкой фазе пульпы способ подачи серной кислоты не оказал.

Из экспериментальных данных по степени разложения апатитового концентрата различных фракций следует, что с увеличением размера апатита К^,снижается, что обусловлено прежде всего разницей активных поверхностей этих фракций, что согласуется с зависимостью А « Пс^.) (рис.4).

В пятой главе предложи вариант интенсификации узла фильтрации. Анализ удельной поверхности кристаллов фосфополугидра-та с пробах, отобран':-1х в слое кека промышленного фильтрата • К-60 (цех ЭФК-1 - АО "Воскресенские минеральные удобрения"): низ, середина, верх показшаот, что дренажный подслой из крупных кристаллов на поверхности фильтровальной ткани отсутствует в центре ячейки 'как под воздействием вакуума, так и без него.

Интенсификация., процесса фильтрации возможна, изменения структуру осадка с целью снижения гидравлического сопротивления последнего за счет изменения распределения кристаллов по размерам в толщине слоя. Это возможно при подаче под фильтровальную .перегородку сжатого воздуха с избыточным давлением (0,05 - 0,10 атм). Барботаж воздуха через Фильтровальную перегородку в слой фосфорнокислотной пульпы позволяет достичь различия скоростей осаждения для<кристаллов различных размеров в условиях стесненного осаждения.

Выявлено, что наиболее благоприятным режимом барботажа сжатого воздуха под слой - фильтровальная перегородка -фосфорнокислотная пульпа следует считать : время 5,0 с при избыточном давлении 0,05 атм.

Расчеты гидравлического сопротивления осадка ПСК в зависимости последнего от распределения различных по размеру кристаллов по высоте в условиях стесненного осаждения для двух случаев: распределение кристаллов ПСК повысотно в условиях обычного процесса фильтрации и при барботаже воздухом показывают уменьшение гидравлического сопротивления осадка на фильтре на 10 X и увеличение скорости фильтрации на 18 %. что, поз-, воляет утверждать о возможности создании дренажного подслоя -из крупных кристаллов за счет подачи сжатого воздуза под фильтровальную перегородку непосредственно на лотках КВФ перед зоной первой промывки кека ПСК

выводы.

1 - Развита математическая модель кинетики кислотного разложения фосфатов, основанная на физическом допущений, о постоянстве и равенстве кот: :нтраций ионов водорода и лимитирующей стадии процесса растворения, обусловленной отводом ионов Са и РО^от поверхности зерна в раствор. Выполнен анализ влияния , условий протекания процесса кислотного разложения фосфатов, показавший, что существует пороговые условия образования сульфатных пленок на поверхности зерна фосфата и их высокая чувствительность по содержанию ионов ЗС^к технологическим параметрам.

2 - Разработана математическая модель процесса разложения фосфатов в двухреакторной системе с циркуляцией, учитывающая, кинетику разложения фосфатов, кристаллизацию СаЗО^и циркулируй иду» пульпу, влияющую на состав жидкой и твердой Фаз и температурный режим, создаваемый в реакторной системе.

3 - Разработаны алгоритм и пакет программ для расчета процесса разло;*зния фэсфзтов (апатита) (дигидратный и полугидрагный способы) в двухреакгорной промышленной системе с учетом кратности циркуляции.

4 - гыполнен анализ влияния условий протекания процесса (кратность циркуляции, концентрация реагентов, время пребывания) на его показатели (производительность двухрбакторной системы, степень извлечения Р,04). Установлено, что с повышением крат-

ности циркуляции от 10 до 50 потери неразложившмся

фосфатом уменьшаются примерно в 1,4 раза. Повышение кратности циркуляции способствует стабилизации состава жидкой фазы по содержанию ионов влияющего на степень разложения фосфа-

тов.

5 - Для интенсификации работы узла фильтрации предложено на начальной стадии фильтрации, где происходит удаление жидкости в основном за счет гравитационных сил, подавать сжатый воздух под фильтровальную 1 перегородку непосредственно на лотках КВФ перед зоной первой промывки кека полугидрата кальция. Экспериментальные данные" и расчет показывают снижение гидравлического сопротивления осадка на 10 7, и увеличение скорости фильтрации на 18 %.

_ 6 - Вйданы исходные данные ГЙПРОХИМу для ТЭО, разработанного для Белореченского ПО "Мииудобрения" и предназначенного для . реконструкции производства SStt.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах.

1. Израр Сайд, Беспалов А. В., Бесков Е С. to дели кинети-'ки кислотного разложения фосфатов. // Избранные доклады IV Московской конференции молодых ученых по химии и химической

■ технологии с международным участием ("МКХГ - 90") Моск. хим. -тех. - технолог, ин-т им. Д. И. Менделеева, Москва, 19У0. - С. 22 - 26.

2. Izrar S. Les procédés chimiques de fabrication de l'acide phosphorique et la récupération du fluor.

- Casablanca, 1990. - OCP. - Cerphos. - 66 p.

3. Израр Сайд, Беспалов A. В. , Бесков В. С. Математическая модель кислотного разложения апатитового концентрата. - Ы. , 1093. - S с. - tsП. В ВИНИТИ 28. 10. 1993г. N 2832 - 93 Деп.

4. Посохов ЕА,, Израр Сайд, Беспалов А. Е Влияние гранулометрического состава фосфата на процесс его разложения.

М. . 1994.. - 12с. - Деп. в ВИНИТИ 10. 01.1994г. - N 54 - 94. Деп.

5. Израр Сайд, Беспалов A. R Моделирование азотнокислот-ного разложения фосфата: - М., 1994. - 7 с. - Деп. в ВИНИТИ 25. 04. 1994г. - N 994 - 94 Деп.

6. Израр Сайд, Беспалов А. а Влияние кратности циркуляции на степень разложения фосфатного сырья в производстве ЭФК. // Хим. пром-сть. - 1994. - N 4. - С. . 25 - 29.