книги / Фосфогипс и его использование

портных фосфатов). В 1987 г. 80,8% ЭФК из апатитового кон­ центрата было произведено по дигидратному способу, 19,2,% — по полугидратному. Из каратауских фосфоритов ЭФК произво­

концентрат

• Рассчитано по данным [14, 15] (считая выходы РэОб в ЭФК одинаковыми для дигидратного и полугидратного способов производства) на сухой дигидрат. В расчете

приняты механические потери ЭФК в размере 0,5%. ** Для упаренной ЭФК; для неударенной — 4,25. •** По данным 116].

(здесь и далее — в пересчете на сухой дигидрат). В 2000 г. при намеченной программе производства фосфорсодержащих удоб­ рений его отходы превысят 43,6 млн. т. На 1.01.1988 г. в отва­ лах предприятий СССР находилось около 275 млн. т фосфо­ гипса в натуре.

Точных данных о мировых ресурсах фосфогипса и других видов «химиче­ ского» гипса в литературе нет. По данным [17], к 1980 г. ежегодное мировое производство фосфогипса составляло 120— 150 млн. т, по данным [18], в этом же году— ПО— 130 млн. т «химического» гипса (здесь и ниже тоже, очевидно,

внатуре). По данным [19], в 1981 г. было произведено 105 млн. т фосфогипса,

в1985 г. ожидалось получить 127 млн. т.

По данным UNIDO [20], с 1983 г. в мире ежегодно производится 120— 150 млн. т фосфогипса. По предположениям UNIDO, в 1990 г. будет произво­ диться 150—200 млн. т, в 2000 г. — 220—280 млн. т. Наконец, по последним данным [5], в 1987 г. на заводах фосфорсодержащих удобрений было полу­ чено 150 млн. т фосфогипса. По тем же данным, мировое производство природ­ ного гипса достигло 80—85 млн. т в год.

По состоянию на 1980 г. [22, 69, 141, 376] в США в Центральной Флориде получали 30 млн. т фосфогипса в год (очевидно, в натуре, т. е. примерно 24 млн. т в год в пересчете на сухой дигидрат). Объемы производства фосфо­

Помимо фосфогипса и фосфополугидрата сульфат кальция в относительно небольших количествах в качестве отхода (так называемый химический гипс) получается в производствах плавиковой кислоты из плавикового шпата (фторогипс, вернее, фторангидрит), борной кислоты (борогипс), лимонной (цитрогипс) и некоторых других органических пищевых кислот — винно-каменной, молочной, магния (магнезия-гипс), диоксида титана (титаногипс), при пере­ работке озерной рапы и морской воды (рапной гипс), при технологической обработке целлюлозы (гидролизный гипс), при обработке известью травильных растворов (феррогипс) и в некоторых других производствах (классификация приведена по данным ,\24] и [25]).

Взначительных количествах (особенно в ФРГ и Японии) получается гипс при обессеривании известковым способом отходящих дымовых газов в основ­ ном тепловых электростанций (сульфогипс).

В1981 г. в мире было произведено 9 млн. т фторогипса, 4 млн. т сульфогипса, 1 млн. т цитрогипса [20]. В ФРГ в 1990 г. ожидается получить 3,9 млн. т сульфогипса [26].

1.3.СВОЙСТВА ФОСФОГИПСА

1.3.1. Химический состав

Химический состав фосфогипса [содержание в нем Р2Об (общ.) и Р2Об (вод.), влаги и других примесей] в основном определя­ ется качеством используемого фосфатного сырья, а также спо­ собом производства экстракционной фосфорной кислоты.

В связи с увеличением потребности сельского хозяйства в концентрированных фосфорсодержащих удобрениях требуется вовлечение в химическую переработку новых видов фосфатного сырья. Среди них в перспективе апатитовые концентраты место­ рождений Сибири — Ошурковского, Белозиминского и Селегдарского, апатитовые концентраты новых месторождений Украи­ ны — Стремигородского, Торчинского, Новополтавского, ряд апатитовых концентратов Ковдорского месторождения. Из но­ вых видов фосфоритов в первую очередь следует отметить кон­ центраты Актюбинского бассейна, Ракверского месторождения, а также концентраты месторождений Монгольской Народной

снижает степень использования P2Os в производстве фосфорной кислоты и увеличивает содержание этого компонента в фосфогипсе.

В зависимости от минералогического состава исходные фос­ фаты обладают большей или меньшей скоростью разложения в условиях получения экстракционной фосфорной кислоты. Этот показатель определяет содержание неразложенной формы P2Os в фосфогипсе [14].

Присутствующие в исходном фосфате примеси, такие как

и фосфогипса [14, 15]

Выход сульфата на сухое вещество*. % кальция (в т на

1 т фосфата)

личных образцов концентратов. Данные по составу новых видов отечественных концентратов и зарубежных видов фосфатного сырья приведены по результатам лабораторных исследований.

В табл. 1,4 приведены также данные по выходу фосфогипса, полугидрата и ангидрита (соответственно гипсовое, полугидратное и ангидритное числа) для изученных видов фосфатов. Эти данные могут быть использованы при разработке различных технологических схем переработки фосфогипса и утилизации его в народном хозяйстве.

1.3.2. Растворимость сульфата кальция

полугидрата и дигидрата.В 5—10%-й серной кислоте при 50°С растворимость сульфата кальция максимальна и равна «0,4% . С разбавлением серной кислоты растворимость сульфата каль­ ция уменьшается до 0,2%, т. е. до растворимости его в чистой воде; еще меньшая растворимость сульфата кальция («0,015% ) в 50%-й серной кислоте.

Растворимость всех трех модификаций сульфата кальция в растворах фосфорной кислоты изучена в работах [30, 31]. Ди­ гидрат сульфата кальция имеет наибольшую растворимость (0,7%) при 25 °С в растворах фосфорной кислоты, содержащих 18,0—19,0% Р2О5. С увеличением концентрации фосфорной кис­

его растворимости приходится на диапазон концентраций фос­ форной кислоты 18—25% Р2О5 (рис. 1-4).

Полугидрат в фосфорной кислоте растворяется лучше: в раз­ бавленных растворах (7—28% Н3РО4) растворимость полугид­ рата максимальна при концентрации 20% Н3РО4 и составляет 1,6—1,66%; в фосфорнокислых растворах при 120°С, содержа­ щих 45—54% Р2О5, растворимость полугидрата уменьшается от 1,06 до 0,78%. Повышение температуры от 80 до 120°С приво­ дит к увеличению растворимости полугидрата в 1,5 раза [8].

Небольшие добавки азотной кислоты к сернофосфорнокис­ лым растворам (до 6% HN03) существенно повышают раство­ римость дигидрата и полугидрата сульфата кальция [32]. Так, при добавке к фосфорной кислоте концентрацией 20% Р2О5 при 90°С 6% азотной кислоты растворимость дигидрата увеличива­ ется с 1,6 до 1,8%, а полугидрата— с 1,73 до 1,84%.

В присутствии ионов кальция растворимость сульфата каль­ ция в фосфорной кислоте значительно уменьшается [33].

Присутствие в фосфорной кислоте примесей А 120 з и Fe2C>3 приводит к некоторому уменьшению растворимости полугидра­ та. К существенному снижению растворимости дигидрата и по­ лугидрата в растворах фосфорной кислоты приводит содержа-

ния основных физико-механических свойств фосфогипса (дигид­ рата), полученного из апатитового концентрата. Фосфогипс — полидисперсный материал серо-белого цвета, представленный агрегатами частиц, комками с межагрегатными пустотами. Пет­ рографическим исследованием пробы фосфогипса Воскресенско­ го ПО «Минудобрения» установлено, что в нем содержатся друзы (до 1 мм), сростки (до 0,2 мм) призматического габитуса.

поверхностных намазок. Показатели светопреломления основ­ ной массы кристаллов W*=l,530; Np= 1,520. После подсушки фосфогипс становится более мелкодисперсным. Ниже приведен гранулометрический состав фосфогипса, подсушенного на воз­ духе [сумма >100 (105,3)— результат неточностей определения]:

рительного измельчения и просеивания через сито с размером

переменной и зависит от влажности, фракционного состава и степени уплотнения фосфогипса. Значения плотности для сво­ бодно насыпанного рсв и уплотненного встряхиванием руп фос­ фогипса приведены в табл. 1,5 [39]. В этой же таблице приведе­ ны значения пористости и объемной массы скелета (после обез­ воживания) для свободно насыпанного и уплотненного фосфогипса по данным работы [41].