автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Разработка эффективной технологии калийаммонийфосфата

/ » ' к ^

На правах рукописи

СТЕПЧЕНКО АНДРЕЙ ГЕОРГИЕВИЧ РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ КАЛИЙАММОНИЙФОСФАТА

05.17.01 - Технология неорганических веществ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва -1996

Работа выполнена в Московском государственном открытом университете и Государственном научно-исследовательском институте биосинтеза белковых веществ

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Ксензенко В.И.

Научный консультант: кандидат химических наук, старший научный сотрудник Сорокин Г.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Лейтес ИЛ. (А.О.ТИАП"),кандидат технических наук,старший научный сотрудник Евдокимова Л.И. (А.О."НИУИФ")

Ведущее предприятие: Акционерное общество открытого типа "Институт по проектированию заводов основной химической промышленности" (АО ТИПРОХИМ", г.Москва)

Защита диссертации состоится /с.г 1996 г.

в ^ час, на заседании диссертационного совета А.О. ТИАП" К 158.01.01 по адресу: Москва, ул.Земляной Вал,50.

Автореферат разослан ¿Г 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат химических наук, старший научный сотрудник

В .И .Трубникова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

В настоящее время в микробиологической промышленности (произведено дрожжей,антибиотиков,ферментов,лимонной кислоты и др.) применяются [икробиологические питательные среды (МБПС), содержащие азот, фосфор и :алий, а также набор микроэлементов - цинк,железо, медь и др.Приготовле-1ие МБПС осуществляется непосредственно на микробиологическом произ-гадстве и представляет собой довольно трудоемкий процесс, включающий :тадии растворения исходных компонентов .осветления растворов, утилизами шламов и т.д.Поскольку в качестве сырья используются,например, су-¡ерфосфат,аммофос, технический сульфат аммония, калий хлористый,соли [икроэлементов,полученные растворы могут содержать балластные (сульфа-ы) и лимитируемые ионы (хлориды, фтор,мышьяк).

Поэтому более целесообразным, на наш взгляд,представляется другой уть обеспечения микробиологической промышленности питательными ве-ествами,заключающийся в организации специального производства калий-шонийфосфата (базового концентрата), из которого могут быть получены азличные МБПС в соответствии с потребностями конкретных микробиологи-еских производств.

В связи с этим актуальной задачей является разработка эффективной ехнологии калийаммонийфосфата (КАФ),предоставляющей возможность при-отовления широкого ассортимента концентратов МБПС с регулируемым со-тношением основных питательных элементов и микроэлементов.Такой про-есс может быть разработан на основе производства жидких комплексных добрений (ЖКУ) путем внесения необходимых изменений в его технологию аппаратурное оформление.

Цель работы

Разработка технологического процесса получения калийаммонийфосфа-э. и концентратов микробиологических питательных сред на его осно-з, предназначенных для использования в различных микробиологических зоизводствах.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- определение оптимальных условий получения КАФ с регулируемым эотношением фосфора, калия и азота;

- изучение физико-химических свойств КАФ и концентратов МБПС 1лотность,вязкость, температура кристаллизации), необходимых для обос-эвания технологического режима,осуществления контроля и автоматизации юизводства,для определения условий хранения и транспортировки;

- обоснование аппаратурного оформления процесса получения указан-.IX продуктов на базе оборудования установок ЖКУ;

- разработка процесса очистки фосфорной кислоты, направляемой на )лучение КАФ,от мышьяка;

- г -

- разработка способа извлечения микроэлементов из промышленны отходов АО "Невинномысский Азот" и технологических рекомендаций по и введению в процесс получения концентратов МБПС.

- определение эффективности разработанных наш КАФ и концентрато МБПС в микробиологическом синтезе;

Научная новизна

1. Изучен процесс получения КАФ из ортофосфорной кислоты,газооб разного аммиака и гидроксида калия при использовании трубчатого реак тора для аммонизации кислоты. Установлена зависимость состава КАФ О' концентрации фосфорной кислоты и раствора КОН, температуры процесс, аммонизации, мольного отношения МН^Н^О^ и последовательности техноло гических операций.

2. Получены данные о физико-химических свойствах (плотность,вяз кость, температура кристаллизации) растворов, содержащих ортофосфаты ка лия, соли аммония, карбамид и микроэлементы,необходимые при выборе тех нологического режима и аппаратурного оформления производства МБПС.

3. Установлено, что для восстановления мышьяковой кислоты,находя щейся в виде примеси в фосфорной кислоте, до арсина может быть использован отработанный катализатор синтеза аммиака, содержащий металличес кое железо.Определены условия (температура, время контакта), обеспечивающие высокую степень очистки фосфорной кислоты от мышьяка.

4. Изучен процесс извлечения меди серной кислотой из отработанного катализатора низкотемпературной конверсии оксида углерода (НТК) 1 синтеза метанола (СНМ). Установлена зависимость выхода и качества медного купороса от расхода кислоты,температуры, соотношения Ж:Т,концентрации Си804 и гпБО^ в растворе,подаваемом на кристаллизацию.

5. Установлено,что коррозионная устойчивость металла в раствора: КАФ, полученных из ЭФК, выше чем в растворах из ТФК за счет участия соединений кремния и кальция в образовании защитной пленки на поверхности металла.

Практическая ценность

1. Разработан способ получения калийаммонийфосфата,предназначенного для использования в процессах микробиологического синтеза.

2. Разработаны изменения к технологической схеме получения ЖКУ I технологические параметры процесса,позволяющие организовать выпуск КА< и концентратов МБПС на его основе.

3. Доказана эффективность КАФ в микробиологическом синтезе (повышается качество дрожжевой биомассы,полнее утилизируются основные элементы питания). Разработан способ получения биомассы дрожжей с использованием калийаммонийфосфата (положительное решение по заявке N 94043258 от 30.10.95).

4. Разработан способ очистки фосфорной кислоты от мышьяка (Патент N 2033965 кл.С 01 В 25/237).

5. Разработан способ получения сульфата меди из отработанных ката-заторов.на основе которого организовано производство медного купороса \0 "Невинномысский Азот".

Апробация работы

Результаты выполненных исследований докладывались на XXXI научной -¡ференции Российского университета дружбы народов в г.Москве и тех--шских совещаниях специалистов АО "Невинномысский Азот".

Публикация материалов

По материала!.! работы опубликовано 5 статей, 1 тезисы доклада,по-^ен 1 патент РФ на изобретение и 1 положительное решение по заявке.

Объем работы

Диссертация состоит из введения,7 глав, выводов,библиографии (214 гературных источников) и приложений. Работа изложена на 169 страницах иинописного текста, содержит 19 рисунков и 60 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В литературном обзоре дан анализ научно-технической и патентной рормации о сырьевых источниках, применяемых для приготовления МБПС и гбований к ним. Приведены данные об известных способах получения !, содержащих азот, фосфор и калий и аппаратурном оформлениио процес-з. Сформулированы цель и задачи работы.

На основании данных о составе МБПС,применяемых для получения раз-

шых микробиологических продуктов, рассчитаны интервалы изменения

:совых соотношений основных компонентов Ро0_:И и Рп0 "К„0 (табл.1).

с о 2 5 ,

Таблица 1

Соотношение питательных элементов в микробиологических средах

Производство № К2°

змовые дрожжи и белково-витаминные концентраты 0,5-3,2 1,2-3,2

;бопекарские дрожжи 1,2-1,5 0,9-1,2

:иоиотики и вакцины ДО 0,1 1.4-1,6

зменты - 0,7-0,9

:уснокислые бактерии 0,7-1,3 0,7-1,1

юнная кислота 1,2-5,3 1,2-1,3

¡рабатываемая технология КАФ должна обеспечить возможность варьиро-шя массового соотношения Р?0с:К?0 в указанных пределах (табл.1).

Одним из основных требований,предъявляемых к МБПС, являются требования к уровню содержания вредных примесей (фтор,мышьяк, тяжелые металлы и др.).Из реагентов которые будут использоваться для полученш МБПС,фосфорная кислота - основной источник таких примесей. Поэтому,: фосфорной кислоте было определено содержание лимитируемых компонентов, а также цинка,хрома и никеля,которые могут выступать в роли микроэлементов (табл.2).

Таблица 2

Концентрация лимитируемых компонентов в фосфорных кислотах (мг/кг), выпускаемых АО "Невинномысский Азот" в 1985-1995 г.г.

Компонент Т Ф К нор м а (*) Э Ф К

фтор 40 - 100 2000 2000 - 3300

свинец 0,1 -0,4 50 5, 1 - 8,8

кадмий 0,1 -0,3 0,4 0,2 - 0,4

мышьяк 67 - 114 50 0,8 - 3,2

медь 1,0 - 1,8 500 15,8 - 23,2

кобальт 3,8 - 4,6 20 3,9 - 5,7

ртуть < 0,1 < 0,1 < 0, 1

взвешенные в-ва отс. - 24000 - 51000

цинк 1,0 -4,6 - 1.0 - 14,3

никель 2,3 - 4,2 - 7,8 - 15,6

хром (+3),Сг203 4,2 -6,7 - 7,7 - 23,1

Примечание: (*) - для химических кормовых добавок,согласно стандарта "Добавки кормовые технические. Общие требования к безопасности"

Данные таблицы 2 свидетельствуют,что при получении концентратоЕ МБПС на основе исследованных образцов ТФК и ЭФК,концентрация свинца, кадмия, меди и кобальта не превысят установленных норм. ТФК требует дополнительной очистки от соединений мышьяка, а ЭФК - от фтора и взвешенных веществ.

Для разработки способа очистки фосфорной кислоты от мышьяка, былс выполнено исследование взаимодействия фосфорной кислоты с отработанны!, катализатором синтеза аммиака (СА), содержащим металлическое железо.Установлено, что в процессе их взаимодействия находящаяся в ТФК мышьяковая кислота восстанавливается до арсина и выводится таким образом и; раствора. Процесс может быть описан следующими уравнениями реакций: 4 Ре + 4 Н3Р04 = 4 РеНР04 + 4 Н, ^Аэ04 +*4 Нй = АбН3 + 4 Н20

4 Ре + 4 Н3Р04 + Н3Аз04 = АбНз + 4.РеНР04 + 4 Н?0

При проведении этого процесса в лабораторных условиях ТФК с содержанием мышьяка 67-114 мг/кг была очищена до остаточного содержания лышьяка 9-68 мг/кг,степень очистки составила 26-92% и зависела от тем-тературы и продолжительности обработки (табл. 3).

Таблица 3

Данные об условиях очистки фосфорной кислоты от мышьяка с помощью отработанного катализатора СА-С

Аэ исх. , Температура Время Аб кон., Степень

мг/кг кислоты, оС контакта, мин. мг/кг очистки, %

85 20 15 63 26

95 30 15 68 27

95 30 30 42 55

72 60 30 28 61

114 75 45 31 73

114 75 60 9 92

Выделяющаяся газовая смесь пропускалась через поглотительные водные растворы с рН 1-3,что обеспечивало быстрое растворение арсина с эбразованием мышьяковистой кислоты (Н^АбО ).В качестве поглотительных растворов предлагается использовать кислые воды, образующиеся при отрывке фосфогипса в производстве ЗФК.

Удаление фтора из раствора ЭФК проводилось с помощью продувки во-цяным паром в выпарном аппарате, а взвешенных веществ - отстаиванием чри добавлении коагулянта - полиакриламида . После проведения указанных операций были получены партии ЭФК, содержащие 940-2100 мг/кг фтора л не более 0,1% взвешенных веществ, которые и использовались для приготовления концентратов МБПС (табл.4).

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КАФ И КОНЦЕНТРАТОВ МБПС НА ЕГО ОСНОВЕ

В основу разрабатываемой технологии КАФ положен технологический лроцесс получения базовых ЖКУ,заключающийся в производстве из экстрак-дионной полифосфорной кислоты и газообразного аммиака плава полифосфа-гов аммония в трубчатом реакторе и их последующем растворении в цирку-аирующем растворе ЖКУ до достижения заданных значений плотности и рН эаствора.

КАФ может быть получен из плава фосфатов аммония,содержащего 1-107, в виде полифосфатов, после их взаимодействия с раствором {ОН,в результате которого образуются ортофосфаты калия. Определение технологических параметров процесса получения КАФ проводилось на разработанной наш лабораторной установке (рис.1).

Таблица 4

Состав образцов фосфорной кислоты, использованных для получения КАФ

Содержание компонентов Э Ф К Т Ф К

в пересчете на РП0С, % F. Я ?'5 53,7 - 58,5 59,3 - 64,1

0,094 - 0,210 0,004 - 0,008

СаО, % 0,32 - 0,72 не обнаружено

3,660 - 5,771 0,005 - 0,010

AlpOg,% 0,460 - 0,824 менее 0,002

Fe203,% 0,322 - 0,461 0,003 - 0,005

SiOg,% 0,19 - 0,34 не обнаружено

MgÖ, % 0,093 - 0,210 не более 0,00:

As,мг/кг 0,9 - 3,2 24,2 - 44,5

Рис.1. Схема лабораторной установки с трубчатым реактором: 1-емкость фосфорной кислоты;2-подогреватель кислоты;3,8-перемешивающие устройства; 4-дозатор кислоты;5-трубчатый реактор;6-ротаметр для фиксирования расхода аммиака;7-приемник плава;9-дозирующие устройства дл* регулирования подачи азотных удобрений, микроэлементов; 10-барботер дл? подачи газообразного аммиака (при рН<6); 11-нагревающие спирали;12- изс ляция; 13-лабораторный трансформатор; 14-термопара;15-регистрация температуры (КСП-4);16-термометр;17-охлаждающая рубашка.

Разрабатываемый технологический процесс должен обеспечить получе-'ie раствора КАФ с массовым соотношением Pg05:Kg0 = 0,7-3,2 (табл.1), эторое соответствует мольному отношению Н^Р0д:К0Н = 0,5-2,1;значением 4 У, 6; содержанием полифосфатов не более 10%' от общего Pg05 и суммой -ггательных веществ на уровне базовых ЖКУ (30-44%).

На рис. 2 представлена за-•1Симость величины рН раство-эв КАФ от мольных соотношений :ходных компонентов:ЭФК,КОН и -Ig. Зависимости, приведенные i рис.3, позволяют определить зличество аммиака,которое не-зходимо ввести в раствор с эданным соотношением Р20<-:К90 1Я достижения требуемой велй-1ны рН.

Как было отмечено, содер-шие полифосфатов в растворе ^Ф не должно превышать 10% от зщего PgC^ , т. к. они не усваи-штся микроорганизма!.™, то же время полифосфаты свя-|1вают в растворимые комплексы жмесные катионы (Al^tFe^ и ).), обеспечивая гомогенность ютвора. В связи с этим необ-)димо было изучить влияние :ловий процесса а1.илонизации: гмпературы, концентрации кис-)ты,рН плава фосфатов аммония на количество образующихся полифосфатов )и мольном отношении Шз:НзР04 < 1 (рис.3).

Установлена зависимость температуры в трубчатом реакторе от рН 1ава фосфатов аммония при заданной концентрации фосфорной кислоты )ис.4). Показана зависимость содержания полифосфатов в плаве из труб-iToro реактора от концентрации кислоты при заданном значении рН плава >ис.5 ) и температуры в трубчатом реакторе от концентрации кислоты >и заданном значении рН плава фосфатов аммония в интервале 2-4

1ИС. 6).

В ходе проверки технологии получения КАФ в лабораторных условиях :тановлено, что для получения гомогенного раствора температура в губчатом реакторе должна быть не ниже 200 оС при подаче на аммониза-[ю фосфорной кислоты с температурой 70-100 оС.

величины рН растворов КАФ от состава. Мольное отношение ИНд^РО^ в растворах : 0,0 (1); 0,4 (2); 0,6 (3); 0.8 (4)

Полученный,при поддержании температуры в реакторе менее 200 оС, продукт содержит 57-73% объемн.осадка. Твердая фаза состоит из 50,2556,07% Р205;6, 41-8,23% N;13,62-18,76% К^О и 4,8-7,2% SC^ГРентгенофазо-вый анализ показал, что основу осадков составляют ортофосфаты аммония и калия,а также сульфат калия.

фосфатов в плаве от концентраф ЭФК (% Р205)

Установлено,что для поддержания концентрации полифосфатов не более 10% от общего содержания Р2О5, необходимо использовать ТФК или ЭФК с концентрацией,соответственно,59-64 и 54-58 %, при температуре в реакторе для ЭФК,содержащей 58% РрОс.не выше 270 оС.

По результатам исследований рекомендовано проведение процесса ейтрализации фосфорной кислоты газообразным аммиаком в трубчатом ре-

Для приготовления концентратов МБПС ,содержащих питательные вещества при соотношении Р205:М =2-5, были проведены исследования по использованию питательного раствора, получаемого для микробиологии на основе ТФК и со-

ержащего 8л азота и 24л Р?0^(ЖАФ) и азотных удобрений, выпускаемых в О "Невинношсский Азот": амселитра, карбамид, КАС. При этом была спробо-ано два варианта подачи удобрений в процесс: смешение с готовым КАФ, ли предварительное введение б раствор КОН,что соответствует получению родукта по технологии холодного и горячего смешения. Состав полученных бразцов КАФ и концентратов МБПС на его основе в сравнении с составом КУ 10-34 и 1АФ представлен в таблице 5.

Данные таблицы показывают,что предлагаемая технология позволяет олучать продукты, которые не уступают базовым растворам ЖКУ по содер-анию питательных веществ и отвечают требованиям микробиологии по со-ержанию лимитируемых примесей и соотношению компонентов.При этом ис-ользуетсл фосфорная кислота меньшей концентрации.

ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КАЛИШМОНИЙФОСФАТА

Согласно полученным нами данным плотность растворов КАФ на основе

ФК, характеризующихся соотношением компонентов Р20^:К,0 = 0,9-3,2,кон-

ентрацией Ш4 = 1,3-4,2% и рН = 6,3-7,4 в диапазоне температур 20-70

С составляет' 1253-1437 кг/мЗ,а при Ро0 •Ко0 = 0,7-0,8, МН+ = 3,3-4,0%

2 5 2 4

рН = 9,7-10,1 составляет 1310-1365 кг/ыЗ.Плотность растворов линей-

о уменьшается с увеличением температуры (^1= у«?- к!;, где у5« - плот-

ость при 0 оС) и возрастает с ростом концентрации питательных веществ

рис.7).Было также установлено,что температурная зависимость плотности

астворов с Р205:Кр0 = 0,7-0,8 выражена сильнее (к = 0,55-0,65), чем у

астворов с Р^.-К^О = 0,9- 3,2 (к = 0,35-0,50).

кторе при температуре 200-270 оС до рН плава 2-4.

Рис. 6. Зависимость температуры в трубчатом реакторе от рН плава

- 10 - Таблица 5

ПРОДУКТЫ УСТАНОВКИ I К У

Состав и свойства 1ЖКУ 10-34-01 ЖАФ 8-24 КАФ, факт. 1 Концентраты

1_„норма_1 1 65-72 _норма_ 59-61 1 МБПС, факт.

1 % 54-58 54-58

сырье! 1

1 в I И д 1 ЭПФК и СФК 1 ТФК ЭФК ЭФК

РрОр. общ., % Р2О5 поли-, 55 34 24 14-31 9-21

20 10 2-12 2-7

азот,55 10 8 1-4 3-10

К20, % - - 7-20 2-14

>> Р205+ N + К?0, % 44 32 29-44 17-34

фтор, '55 0, 10-0,30* 0,15 0,04-0,10 0,02-0,06

о мышьяк,мг/кг 0,75-2,00* 30 0,75-1,45 0,75-1,23

Рн к ПЛОТНОСТЬ,КГ/мЗ 1370-1430 1250-1300 1270-1435 1194-1391

вязкость, МПа-с до 50 до 25 3-17 2-13

рН, ед.рН 6-7 6-7 6-10 6-8

Т крист., оС - 17 - 7* (—в)—(—15) (-24)-(+23

Примечание:

ненормируемые показатели

На рис.8 представлена зависимость плотности растворов КАФ (Р205 К20=1,2-3,2) от суммы питательных веществ (М+Р205+К^Э, %) при 20 оС, которая необходима для контроля ведения процесса в цеховых условиях.

1280-

- 0.7-0.3

'Су*** нитат*ттидс м. ^

31 . I 33/к - ' :2 , . 37 41 | •;

Рис. 8. Зависимость плотности раст-

20 30 40 50 »0 ю

Рис. 7. Зависимость плотности растворов КАФ от температуры и суммы воров КАФ от суммы питательных ве-питательных веществ,% (*) ществ (55). при 20 оС

20 Я _ 40 _ =0 60 70 ^

с. 9. Зависимость кинематической зкости растворов КАФ от темпе-гуры и содержания ?90Л%)

Вязкость растворов,имеющих соотношение компонентов Р2<^ :К20=

содержа-

-3,2 и указанное выше

и значение рН находится в

0, 9-

ние 1чп4

пределах 1,25- 13,93 МПа'С.При отношении Р2С^ : К20 = 0, 7-0,8 вязкость растворов составляет 1,38-3,32 МПа-с. Установлено,что с увеличением температуры от 20 до 70 оС кинематическая вязкость уменьшается гиперболически и растает с ростом концентрации (рис. 9).

воз-

РЛ

2 5

Температуры кристаллизации всех изученных растворов КАФ изменяют-в пределах (-6) - (-15) оС,а температуры замерзания,соответствен-в пределах (-9) - (-24) оС.

КОРРОЗИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ Для изготовления оборудования установки ЖКУ АО "Невинномысский от" ■ (в скобках представлены номера позиций оборудования технологи-ской схемы, показанной на рис.11) были использованы следующие марки алей: эрлифтный аппарат (6) - 10Х17Н13М2Т; холодильники (13,14) и ем-сти готового продукта (11,17-20) - 12Х18Н10Т; хранилище (21) -аль 3. Освоение новой технологии потребовало изучения коррозии сталей рки Ст. 3 и 12Х18Н10Т в растворах КАФ и 10Х17Н13М2Т при подаче растра КОН в эрлифтный аппарат.Данные,полученные в ходе коррозионных ис-таний, подтвердили возможность использования оборудования установки У для выпуска растворов КАФ и концентратов МБПС.

Установлено,что коррозионная устойчивость металла оборудования в створах, полученных из ЭФК, выше, чем в растворах из ТФК, что может ть объяснено более быстрым образованием защитного фосфатного слоя и о большей прочностью (рис.10).

Известно, что защитный слой на поверхности металла образуют фос-ты, например, РеНР04и 1\1Н4 (Ре) (НРО^)^, а также продукты коррозии РеО и

По нашим данньн большую прочност! защитного слоя н; поверхности металл) оборудования контак тирующего с раство раали, приготовленным] на основе ЭФК, обес печивают соединени: кальция и кремния например, Са^ЗЮ .

Рис.10. Изменение проницав! времени. Образцы 1 и 2 получены

лости Ст.3 в растворах КАФ с течение! на основе ТФК, образцы 3 и 4 - на ЭФ]

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ 0ТХ0Д0; АО "НЕВИННОМЫССКИЙ АЗОТ" И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ИХ ВВЕДЕНИ1 В ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТОВ МБПС

В качестве сырьевых источников цинка, железа, меди и кобальта, ис пользуемых при получении концентратов МБПС с микроэлементами, для А> "Невинномысский Азот" предложены имеющиеся отработанные катализато ры,среди которых наиболее перспективными являются:цинковый поглотител: ГШ-10, содержащий 85,8-94,6% гпО; катализаторы НТК (7,5-22,3% 2п0 \ 42,5-54,1% СиО) и СНМ (17,2-25,6% гпО и 48,3-55,0% СиО); катализащ СА-С, в котором содержание ^-Бе.РеО и ^Од, в пересчете на Бе, состав ляет до 73,3%. Отработанный катализатор АКМ содержит до 4,2% СоО.

Была разработана технология получения сульфатов указанных микроэлементов из отработанных катализаторов, состоящая из следующих основны: стадий:измельчение катализатора; обработка катализатора раствором кис лоты,с целью выделения требуемых соединений;отстаивание рабочего раст вора и отделение шламового осадка; упаривание раствора и выделена кристаллов продукта при охлаждении; отделение кристаллов от маточника их промывка и сушка.

Было также рекомендовано использование азотной кислоты для извле-эния меди и цинка из катализаторов и получение концентрата микроэле-энтов в виде нитратного раствора. Известно,что растворимость нитратах соединений выше,чем сульфатных, а при замене сульфатов на нитраты зеличивается поступление азота в микробиологическую среду и снижается знцентрация балластного иона, каковым является БО^ Следует при этом гметить.что применение сульфатов микроэлементов' встречается повсе-эстно.а упоминаний в литературе об использовании нитратов, за исключе-^ем Со(N0^^ , нами не обнаружено.

Для получения сульфата меди рекомендовано проводить разложение змельченного катализатора НТК или СНМ раствором серной кислоты,взятой стехиометрическом количестве,согласно следующим уравнениям реакций: СиО + Н?304 —> Си80д + Н?0;

гпо + ИрЗо, —> гпБОд + н,;о.

Процесс ведется при постоянном перемешивании й температуре 70 оС, весовое соотношение твердой и жидкой фазы поддерживается в пределах :Ж = 1:(6-7). Соблюдение указанных условий предотвращает переход сое-4нений хрома и алюминия в раствор, а следовательно и загрязнение ими этового продукта. Упаривание рабочего раствора до содержания Си80д в эеделах 18-19% препятствует попаданию кристаллов сульфата цинка в го-эвый продукт при охлаждении, чем также обеспечивается требуемое ка-зство продукта при высоком выходе (табл.6).

В 1994 году,по разработанной нами технологии, на АО "Невинномысс-ш Азот" начато промышленное производство медного купороса, который ^ответствует требованиям ГОСТ 19347-84.

В соответствии с рекомендациями ГосНИИСинтезбелок, приготовление ютворов КАФ с микроэлементами проводилось при выдерживании концент-э.ции микроэлементов в пределах 0,05-0,5% от содержания Р?05. При этом >ши отработаны варианты подачи микроэлементов на различных стадиях поучения КАФ, изучены свойства растворов с микроэлементами. Нами было ус-шовлено, что раствор КАФ, содержащий Ъх\, Си, Ее и Со, в количестве по 0, 5% г и полученный при введении сульфатов микроэлементов в ЭФК, после зсяца хранения при комнатной температуре не представляет собой гомо-5нный раствор из-за наличия 0, 63 % масс.осадка,основу которого, согла--го рентгенофазовому анализу, составляет КН2Р04 и КрБО^.

Продукт,полученный при введении микроэлементов в раствор КОН, леет вязкость 131,61 МПа-с.Концентрат,полученный при введении микроэ-зментов в готовый раствор КАФ, обладает следующими свойствами:у> - 1313 УмЗ, вязкость - 27,81 МПа■с, температура кристаллизации и замерзания, ^ответственно, -5 и -14 оС.

Таблица 6

Результаты получения медного купороса в лабораторных условиях

ПОКАЗАТЕЛИ Н о м е Р о п ы т а

1 2 3 4 5 6

1. Содержание в катализаторе:

- СиО, % 52,0 46,3 42,2 53,6 48,4 48,4

- гпо.г 17,0 8,2 19,0 25,3 22,3 22,3

2. 7о кислоты от стехиометрич. 100 100 100 100 100 105

3. Весовое соотношение Т:Ж 1:5 1:6 1:6 1:7 1:7 1:7

4. Исходный фильтрат: - СиБО^.й 23,0 13,9 13,8 12,5 12,6 (*)

- 2П30а,% 13,5 3,2 7,1 6,8 6,0

5. СиБОд в упаренном растворе,% - 18,4 20,1 18,7 19,0

6. Выход медного купороса, г 56,4 90,8 83,2 105,1 92,3

7. Содержание в сухом продукте,%: (**)

- Си804-5 Н?0 96,7 93,1 96,9 97,2

- Ее 0,003 0.002 0,002 0,002

- свободной Н^БОд 0,05 0,04 0,03 0,05

- АБ н е о б н а р у жен

- нерастворимого остатка 0,02 0,06 0,02 0,02

- 2пБ04- 7 Н20 3.1 5,9 2,8 2,5

Примечание: Расход катализатора во всех опытах - 100 г,(*) - попадани алюминия и хрома в фильтрат;(**) - потери СиБО^ на стадии разложения

Были также получены данные,свидетельствующие о хороших потреби тельских свойствах концентратов,содержащих один или два из необходимы микроэлементов при введении последних в готовый раствор КА (табл.7).

На основании проведенных исследований рекомендована подача микро элементов в виде сульфатов или раствора нитратов в готовый раствор КА и использование существующей смесительной установки.

РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ БАЗОВЫХ ЖКУ,КАФ И КОНЦЕНТРАТОВ МБПС

Результаты проведенных исследований были использованы для разра ботки дополнений к технологической схеме получения ЖКУ и параметре процесса, позволяющих организовать выпуск КАФ и концентратов микробио логических питательных сред на его основе.