Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2025(16))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 4. С. 39-44. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 4. P. 39-44. а б в г Рис. 2. Микрофотография фосфогипса, образующегося при сернокислотном разложении, при различном содержании серной кислоты, %: а — 25; б — 35; в — 45; г — 55 Оптимальные условия кристаллизации сульфата кальция наблюдаются при содержании серной кислоты в жидкой фазе менее 30 мас. %, при этом, как видно на рис. 1, достигается максимальный коэффцифиент разложения белорусского флотоконцентрата. В этих условиях полугидрат сульфата кальция кристаллизуется в виде неизометричных, призматических, игольчатых кристаллов, образующих отдельные сростки, продольный размер которых не превышает 50 мкм (рис. 2а). Причем состав осадка достаточно однороден по форме и размерам кристаллов. Так, свыше 69,5 % кристаллов имеют размеры в интервале 4 -20 мкм. Для сравнения: при содержании серной кислоты 35 мас. %, только 32,6 % кристаллов соответствуют этому интервалу, тогда как свыше 44,5 % имеют размеры в интервале 1-4 мкм. Характер образующихся в этих условиях кристаллов сульфата кальция позволяет предположить хорошие реологические свойства образующихся фосфорнокислых суспензий, их высокую текучесть и низкую вязкость при получении ЭФК. Значительное ухудшение процесса разложения флотоконцентрата при содержании серной кислоты в жидкой фазе 35 мас. % подтверждается данными микрофотографий (рис. 2б), на которых идентифицируются отдельные зерна неразложившегося фосфатного сырья. Данные электронно-микроскопических исследований позволили установить, что значительное ухудшение процесса разложения является следствием протекания процесса пассивации зерен фосфатного сырья, в частности, осаждения кристаллов полугидрата сульфата кальция на отдельных зернах фосфорита с образованием плотного слоя, существенно затрудняющего диффузионные процессы. Кроме того, как показали данные рентгенофазового анализа, в этих условиях происходит частичное образование ангидрида. Как следствие, удельная доля кристаллов с размером от 0,05 до 4 мкм возросла до 61,1 %. Образующиеся в этих условиях фосфорнокислые суспензии будут характеризоваться максимальной вязкостью и наименьшей текучестью . Дальнейшее возрастание содержания серной кислоты до 4 3 -4 7 % приводит к частичному возрастанию степени разложения флотоконцентрата, однако величина не превышает 75,8 %. При содержании серной кислоты в жидкой фазе более 55 мас. % образующиеся кристаллы ангидрита неизометричны, имеют призматическую форму размером до 5 мкм, а также происходит их сращивание с образованием неизометричных прочных сростков (рис. 2г) максимальным размером до 230 мкм, а удельная доля кристаллов размером до 20 до 300 мкм достигает 53,81 %. Наряду с образующимися сростками, выделяются зерна неразложившегося фосфатного сырья, пассивированные мелкими кристаллами ангидрида. Таким образом, возрастание диффузионных торможений является причиной значительного снижения степени разложения флотоконцентрата. Кроме того, наличие в составе флотоконцентрата значительной части фосфора в составе карбонатфторапатита (до 6,3 % в пересчете на СО 2 по данным химического анализа) предполагает возможность повышенного пенообразования на стадии кислотного разложения. Для снижения негативного влияние пенообразования на технологический процесс испытан реагент-пеноподаватель © Дормешкин О. Б., Мохорт М. С., Бышик А. А., Гаврилюк А. Н., 2025 42