аспирант, кафедра оборудование химических заводов, ул. К. Маркса 68, г. Казань, 420015, Россия
graduate student, chemical plant equipment department, K. Marx st., 68, Kazan, 420015, Russia
д.т.н., профессор, заведующий кафедрой оборудование химических заводов, ул. К. Маркса 68, г. Казань, 420015, Россия
Dr. Sci. (Engin.), professor, head of the Department of Chemical Plant Equipment, K. Marx st., 68, Kazan, 420015, Russia
к.т.н., доцент, кафедра оборудование химических заводов, ул. К. Маркса 68, г. Казань, 420015, Россия
Сand. Sci. (Engin.), associate professor, chemical plant equipment department, K. Marx st., 68, Kazan, 420015, Russia
к.т.н., доцент, кафедра оборудование химических заводов, ул. К. Маркса 68, г. Казань, 420015, Россия
Сand. Sci. (Engin.), associate professor, chemical plant equipment department, K. Marx st., 68, Kazan, 420015, Russia
ассистент, кафедра оборудование химических заводов, ул. К. Маркса 68, г. Казань, 420015, Россия
assistant, chemical plant equipment department, K. Marx st., 68, Kazan, 420015, Russia
Выполнены экспериментальные исследования кинетики и механизма процесса, разложения апатита фосфорной кислотой, в системе Апатит-H3PO4-H2O без добавления серной кислоты. Исследование процесса разложения Ковдорского апатита с определёнными размерами частиц проводили в реакторе периодического действия объемом 1 дм3 при перемешивании реакционной смеси, и начальной концентрации фосфорной кислоты 17% масс., при температуре 78–82 °С. Наблюдение за ходом процесса осуществляли посредством определения концентрации фосфорной кислоты и концентрации монокальцийфосфата. Кислотность реакционной смеси определяли по показаниям pH-метра (рН-105 МА с электродом стеклянным комбинированным – ЭСК-10603). Показано, что в ходе всего процесса происходит постоянное плавное увеличение значения pH реакционной смеси до значения pH 6. Сравнение значений рН реакционной смеси в ходе процесса при фактической в момент определения концентрации фосфорной кислоты и значений pH фосфорной кислоты соответствующей концентрации в водном растворе показывает, что на значение pH реакционной смеси существенно влияет присутствие геля монокальцийфосфата. В ходе процесса в течение первых тридцати минут происходит уменьшение концентрации фосфорной кислоты с 17 до 10% масс., соответствующее количественное образование геля монокальцийфосфата и пропорциональное увеличение значений рН реакционной смеси. По мере уменьшения концентрации фосфорной кислоты процесс замедляется и в условиях проведения эксперимента протекает не до конца. Зависимость концентрации ионов водорода в реакционной смеси от времени протекания процесса разложения апатита в фосфорной кислоте, которое представлено в логарифмических координатах, показывает, что механизм процесса образования ионов водорода в ходе всего процесса не меняется. Таким образом показано, что процесс разложения апатита фосфорной кислотой в системе апатит-H3PO4-H2O протекает с образованием промежуточного продукта – геля монокальцийфосфата. При этом происходит соответствующее значительное изменение значений величины рН реакционной смеси. В ходе всего процесса происходит постоянное уменьшение концентрации фосфорной кислоты.
Experimental studies of the kinetics and mechanism of the process, decomposition of apatite by phosphoric acid, in the Apatite-H3PO4-H2O system without the addition of sulfuric acid have been performed. The study of the decomposition process of Kovdorsky apatite with certain particle sizes was carried out in a batch reactor with a volume of 1 dm3 with stirring of the reaction mixture, and an initial concentration of phosphoric acid of 17% by weight, at a temperature of 78–82 °C. Observation of the process was carried out by determining the concentration of phosphoric acid and the concentration of monocalcium phosphate. The acidity of the reaction mixture was determined by the pH meter readings (pH-105 MA with a glass combined-ESC-10603 electrode). It was shown that during the whole process a constant smooth increase in the pH value of the reaction mixture to pH 6 occurs. Comparison of the pH values of the reaction mixture during the actual at the time of determining the concentration of phosphoric acid and pH of phosphoric acid of the corresponding concentration in the aqueous solution shows that the pH value of the reaction mixture is significantly affected by the presence of monocalcium phosphate gel. During the process, during the first thirty minutes, the concentration of phosphoric acid decreases from 17 to 10% by weight, the corresponding quantitative formation of monocalcium phosphate gel and a proportional increase in the pH of the reaction mixture. Then, as the concentration of phosphoric acid decreases, the process slows down and does not proceed to the end under the experimental conditions. The dependence of the concentration of hydrogen ions in the reaction mixture on the time of the process of decomposition of apatite in phosphoric acid, which is presented in logarithmic coordinates, shows that the mechanism of formation of hydrogen ions during the whole process does not change. Thus, it is shown that the process of decomposition of apatite by phosphoric acid in the Apatite-H3PO4-H2O system proceeds with the formation of an intermediate product - monocalcium phosphate gel. When this occurs, a corresponding significant change in the pH values of the reaction mixture occurs. During the whole process there is a constant decrease in the concentration of phosphoric acid.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.