Механизм процесса разложения апатита фосфорной кислотой

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.

механизм, кинетика, фосфорная кислота, апатит, 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 I., Horchani-naifer K., F?rid 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. doi: 10.1016/j.minpro.2016.02.011

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

6. Терещенко Л.Я., Орехов И.И., Лаптев М.Я. Производство фосфорной и серной кислот. Ленинград: СЗПИ, 1968. 157 с.

7. Ким С. Мировой рынок фосфорной кислоты // The Chemical Journal. 2011. С. 20–24.

8. Грошева Л.П. Технология неорганических веществ: cборник лабораторных работ № 2. Новгородский государственный университет, 2007. 29 с.

9. Сахаров Ю.Н, Махоткин А.Ф., Махоткин И.А. Обобщение закономерностей кинетики процессов разложения фосфорита и апатита растворами фосфорной исерной кислот // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18. № 22. С. 37–39.

10. Codari F., Lazzari S., Soos M., Storti G. et al. Kinetics of the hydrolytic degradation of poly (lactic acid) // Polymer degradation and stability. 2012. V. 97. №. 11. P. 2460–2466.

11. El-Sayed G.O., Yehia M.M., Asaad A.A. Assessment of activated carbon prepared from corncob by chemical activation with phosphoric acid // Water Resources and Industry. 2014. V. 7. P. 66–75.

12. Harada S., Kuwano S., Yamaoka Y., Yamada K. et al. Kinetic resolution of secondary alcohols catalyzed by chiral phosphoric acids // Angewandte Chemie International Edition. 2013. V. 52. № 39. P. 10227–10230. doi: 10.1002/anie.201304281