Выполнено экспериментальное исследование процесса разложения Ковдорского апатита с определёнными размерами частиц, в реакторе периодического действия объемом 1 дм3 при перемешивании реакционной смеси, начальной концентрации фосфорной кислоты 17% мас. в системе: Апатит-H3PO4–H2SO4-H2O. Серная кислота вводилась в стехиометрическом количестве в начале процесса. Процесс проводили при соотношении Ж:Т 2,5:1, при температуре 78-82°С. Наблюдение за ходом процесса проводили по методике совместного определения серной и фосфорной кислот титриметрическим анализом состава реакционной смеси в присутствии метилового оранжевого, а затем фенолфталеина. Определяли концентрацию фосфорной кислоты, концентрацию избыток или недостаток серной кислоты и концентрацию геля монокальцийфосфата. Фиксировали кислотность реакционной смеси по показаниям рН-метра (рН-105 МА с электродом стеклянным комбинированным – ЭСК-10603). В системе апатит-H3PO4–H2SO4-H2O, при анализе полученных эксперименальных значений указанных параметров показано, что в ходе процесса pH реакционной смеси повышается до значений рН 6,3 в течение порядка 30 минут, а затем происходит его уменьшение до значений рН 4,5–5. Сравнение зависимости значений рН от концентрации серной кислоты в водном растворе фосфорной кислоты и значений рН реакционной смеси при соответствующих концентрациях серной и фосфорной кислот показывает, что значение рН реакционной смеси определяется присутствующим в смеси промежуточным продуктом – гелем монокальцийфосфата. Процесс разложения апатита в системе апатит-H3PO4-H2SO4-H2O протекает в несколько стадий. В начале проходит быстрое разложение фосфатного сырья фосфорной кислотой и соответствующее изменение рН реакционной смеси, связанное с накоплением в растворе монокальцийфосфата. Затем происходит медленное разложение монокальцийфосфата серной кислотой и соответствующее уменьшение рН до 4,5–5. Значение pH в конце процесса определяется физико-химическими свойствами фосфорной кислоты присутствующей в реакционной смеси. На всех стадиях процесса происходит постоянное увеличение концентрации фосфорной кислоты связанное с разложением геля монокальцийфосфата..

механизм, кинетика, фосфорная кислота, апатит, серная кислота, технология

1. Карпова М.И., Фахрутдинов Р.З., Непряхин А.Е., Межуев С.В. Фосфориты россии: состояние, проблемы, стратегия развития МСБ // Разведка и охрана недр. 2009. № 10. С. 33–37.

2. Непряхин А.Е., Сенаторов П.П., Карпова М.И. Фосфатно-сырьевая база России: новые технологии и перспективы освоения // Горная техника.2009. С. 136–144.

3. Valkov A.V., Andreev V.A., Anufrieva A.V., Makaseev Y.N. et al. Phosphogypsum technology with the extraction of valuable components // Procedia Chemistry. 2014. V. 11. P. 176–181.

4. Hammas-Nasri I., Horchani-Naifer K., Ferid M., Barca D. Rare earths concentration from phosphogypsum waste by two-step leaching method // International Journal of Mineral Processing. 2016. V. 149. P. 78–83.

5. Копылев Б.А. Технология экстракционной фосфорной кислоты. Ленинград: Химия, 1981. 224 с.

6. Мухлёнов И.П. Основы химической технологии. Москва: Высшая школа, 1991.463 с.

7. Торочешников Н.С., Родионов А.И., Кельцев Н.В., Клушин В.Н. Техника защиты окружающей среды. Москва: Химия, 1981. 512 с.

8. Сахаров Ю.Н., Махоткин А.Ф., Махоткин И.А., Ситкин А.И. Механизм и кинетика разложения фосфатного сырья // Вестник Казанского техноло-гического университета. 2011. № 11. С. 18–22.

9. Васильев В. Аналитическая химия. Книга 2. Физико-химические методы анализа. Дрофа, 2018.

10. Сахаров Ю.Н., Махоткин И.А., Махоткин А.Ф. Обобщение закономерностей кинетики процессов разложения фосфорита и апатита растворами фосфорной и серной кислот // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18. № 22. С. 37–38.

11. Ciceri D., Mason L.R., Harvie D.J.E., Perera J.M. et al. Extraction kinetics of Fe (III) by di-(2-ethylhexyl) phosphoric acid using a Y–Y shaped microfluidic device // Chemical Engineering Research and Design. 2014. V. 92. № 3. P. 571–580.

12. Mori K., Itakura T., Akiyama T. Enantio-divergent Atroposelective Synthesis of Chiral Biaryls by Asymmetric Transfer Hydrogenation: Chiral Phosphoric Acid Catalyzed Dynamic Kinetic Resolution // Angewandte Chemie International Edition. 2016. V. 55. № 38. P. 11642–11646. doi: 10.1002/anie.201606063