kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2026-2(22)-67kaz44-2371Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ КРИСТАЛЛОВ И ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФОСФОГИПСА В ДИГИДРАТНОМ И ПОЛУГИДРАТНОМ СПОСОБАХ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫFORMATION OF CRYSTAL STRUCTURE AND FILTRATION CHARACTERISTICS OF PHOSPHOGYPSUM IN DIHYDRATE AND HEMIHYDRATE METHODS OF WET-PROCESS PHOSPHORIC ACID PRODUCTIONhttps://orcid.org/0000-0002-2357-626XСейтмагзимоваГ. М.SeitmagzimovaG.

Галина Мануиловна Сейтмагзимова – кандидат технических наук, профессор кафедры «Технология неорганических и нефтехимических производств», 

160012, г. Шымкент, пр. Тауке хана, 5

Galina Seitmagzimova – Candidate of Technical Sciences, Professor of the Department of Technology of Inorganic and Petrochemical Productions,

5 Tauke Khan Avenue, Shymkent, 160012

galinaseit@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0007-8153-8206СерікбаеваЖ. С.SerikbayevaZh.

Жүрсінай Садуехасқызы Серікбаева – докторант кафедры «Технология неорганических и нефтехимических производств», 

160012, г. Шымкент, пр. Тауке хана, 5

Zhursinay Serikbayeva – PhD student of the Department of Technology of Inorganic and Petrochemical Productions, 

5 Tauke Khan Avenue, Shymkent, 160012

Zhursinay.serikbaeva@mail.ruПолтановаЕ. А.PoltanovaE.

Екатерина Андреевна Полтанова – главный технолог,

г. Тараз, ул. Ниеткалиева,128

Ekaterina Poltanova – Chief Technologist, Taraz Branch, 

128 Nietkaliyev Street, Taraz

Poltanova.Ye@kpp.kzhttps://orcid.org/0009-0006-5693-2714СейтмагзимоваЛ. А.SeitmagzimovaL.

Лаззат Адебовна Сейтмагзимова – кандидат технических наук, ассистент-профессор кафедры «Технология химического и фармацевтического производства»,

г. Алматы, ул. Толе би,100

Lazzat Seitmagzimova – Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor of the Department of Chemical and Pharmaceutical Production Technology,

100 Tole Bi Street, Almaty

lseytmag@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1813-1933ЯкубоваР. Р.YakubovaR. R.

Раиса Ривкатовна Якубова – кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология неорганических и нефтехимических производств»,

160012, г. Шымкент, пр. Тауке хана, 5

Raisa Yakubova – Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Technology of Inorganic and Petrochemical Productions, 

5 Tauke Khan Avenue, Shymkent, 160012

yarr-57@mail.ruЮжно-Казахстанский университет имени М. АуэзоваКазахстанM. Auezov South Kazakhstan UniversityKazakhstanТФ ТОО «Казфосфат» «Минеральные удобрения»КазахстанKazphosphate LLP, Mineral FertilizersKazakhstanАлматинский технологический университетКазахстанAlmaty Technological UniversityKazakhstan20262907202602(22)636648Copyright © Сейтмагзимова Г.М., Серікбаева Ж.С., Полтанова Е.А., Сейтмагзимова Л.А., Якубова Р.Р., 20262026Сейтмагзимова Г.М., Серікбаева Ж.С., Полтанова Е.А., Сейтмагзимова Л.А., Якубова Р.Р.Seitmagzimova G., Serikbayeva Z., Poltanova E., Seitmagzimova L., Yakubova R.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/2371

Проблема утилизации и хранения фосфогипса, образующегося в производстве экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), является чрезвычайно актуальной, так как связана с экологическими проблемами загрязнения водоемов, земель и атмосферы. Накопление фосфогипса в огромных масштабах требует разработки эффективных методов его переработки. Основным требованием для химической переработки фосфогипса является его гранулометрический состав, прежде всего - размер и форма кристаллов. В работе изучено влияние режима получения ЭФК и соотношения жидкой и твёрдой фаз (Ж:Т) на химический состав, размер и габитус кристаллов и фильтрующие свойства фосфогипса. Получение фосфогипса осуществляли дигидратным и полугидратным способами при Ж:Т=2,5:1 и 3:1 в лабораторных условиях и в условиях технологического процесса в Таразском филиале «Минеральные удобрения» компании «Казфосфат». Состав и морфология образцов изучены рентген-флуоресцентным и рентгенофазовым методами и электронной микроскопией. Рентген-дифракционным анализом идентифицировано наличие мелкодисперсного ангидрита, вызывающего снижение фильтруемости осадка фосфогипса, полученного в производственных условиях при температурах 90-95ºС. Установлено, что проведение экстракции в дигидратном режиме при Ж:Т=3:1 способствует образованию более крупных однородных, изометричных кристаллов гипса и обеспечивает максимальную производительность фильтрования. Результаты исследования могут быть использованы для оптимизации производства ЭФК.

The problem of utilization and storage of phosphogypsum generated during the production of wetprocess phosphoric acid (WPA) is extremely relevant due to environmental issues associated with the pollution of water bodies, land, and the atmosphere. The large-scale accumulation of phosphogypsum requires the development of effective methods for its processing. A key requirement for the chemical processing of phosphogypsum is its particle-size distribution, primarily the size and shape of crystals. This study investigates the influence of the WPA production mode and the liquid-to-solid ratio (L:S) on the chemical composition, crystal size and habit, and filtration properties of phosphogypsum. Phosphogypsum was produced by dihydrate and hemihydrate methods at L:S ratios of 2.5:1 and 3:1 under laboratory conditions and under industrial process conditions at the Taraz branch «Mineral Fertilizers» of Kazphosphate. The composition and morphology of the samples were examined using X-ray fluorescence and X-ray diffraction methods, as well as electron microscopy. X-ray diffraction analysis identified the presence of finely dispersed anhydrite, which reduces the filterability of phosphogypsum precipitate obtained under industrial conditions at temperatures of 90-95°C. It was established that extraction in the dihydrate mode at L:S ratio of 3:1 promotes to formation of larger, uniform-size, isometric crystals of gypsum and ensures the maximum filtration productivity. The research results can be used to optimize WPA production.

фосфогипсэкстракционная фосфорная кислотадигидратный и полугидратный методыфильтрованиеразмер кристалловphosphogypsumwet-process phosphoric aciddihydrate and hemihydrate methodsfiltrationcrystal sizeReferencesThe Impurity Removal and Comprehensive Utilization of Phosphogypsum: A Review / Q. Guan et al // Materials (Basel). – 2024. – № 17(9). – Р. 2067. https://doi.org/10.3390/ma17092067.The Impurity Removal and Comprehensive Utilization of Phosphogypsum: A Review / Q. Guan et al // Materials (Basel). – 2024. – № 17(9). – R. 2067. https://doi.org/10.3390/ma17092067. (In English).UNECE. From Waste to Opportunity: UNRMS and the Road to 100% Phosphogypsum Utilization [Электрон. ресурс]. – 2025. – URL: https://unece.org/circular-economy/news/wasteopportunity-unrms-and-road-100-phosphogypsum-utilization (дата обращения: 09.05.2025).UNECE. From Waste to Opportunity: UNRMS and the Road to 100% Phosphogypsum Utilization [Ehlektron. resurs]. – 2025. – URL: https://unece.org/circular-economy/news/wasteopportunity-unrms-and-road-100-phosphogypsum-utilization (data obrashcheniya: 09.05.2025). (In English).Ecoportal.kz. Расширение отвала фосфогипса №2 завода минеральных удобрений ТОО «Казфосфат» в г. Тараз, – 2024. – URL:https://share.google/JNAe7YVwPoP6Moyok (дата обращения: 20.05.2024).Ecoportal.kz. Rasshirenie otvala fosfogipsa №2 zavoda mineral'nykh udobrenii TOO «Kazfosfat» v g. Taraz, – 2024. – URL:https://share.google/JNAe7YVwPoP6Moyok (data obrashcheniya: 20.05.2024). (In Russian).Сулейманова А., Бапаев Б., Байдилда Э. Отходы фосфогипса в Таразе впервые начали вывозить за город [Электрон. ресурс]. – 2024. – URL: https://24.kz/ru/news/social/674816-otkhody-fosfogipsa-v-taraze-vpervye-nachali-vyvozit-za-gorod (дата обращения: 09.10.2024).Suleimanova A., Bapaev B., Baidilda Eh. Otkhody fosfogipsa v Taraze vpervye nachali vyvozit' za gorod [Ehlektron. resurs]. – 2024. – URL: https://24.kz/ru/news/social/674816-otkhodyfosfogipsa-v-taraze-vpervye-nachali-vyvozit-za-gorod (data obrashcheniya: 09.10.2024). (In Russian).Современные направления переработки фосфогипса / В.В. Головнева и др. // Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXXIV. – 2020. – № 4. – С. 65-67.Sovremennye napravleniya pererabotki fosfogipsa / V.V. Golovneva i dr. // Uspekhi v khimii i khimicheskoi tekhnologii. TOM XXXIV. – 2020. – № 4. – S. 65-67. (In Russian).Копылев Б.А. Технология экстракционной фосфорной кислоты / Б.А. Копылев. – Л.: Химия, 1981. – 67с.Kopylev B.A. Tekhnologiya ehkstraktsionnoi fosfornoi kisloty / B.A. Kopylev. – L.: Khimiya, 1981. – 67s. (In Russian).Кислотные методы переработки фосфатного сырья / Е.Л. Яхонтова и др. – М.: Химия, 1988. – 288 с.Kislotnye metody pererabotki fosfatnogo syr'ya / E.L. Yakhontova i dr. – M.: Khimiya, 1988. – 288 s. (In Russian).Soboleva I.V., Lyashenko S.E. Studying the Dihydrate Stage of the Process of Preparation of Extractive Phosphoric Acid by the Dihydrate-Hemihydrate Method from Low-Grade Phosphorites I.V. Soboleva, S.E. Lyashenko // Theor Found Chem Eng. – 2023. – № 57. – Р. 633-637. https://doi.org/10.1134/S0040579523040267.Soboleva I.V., Lyashenko S.E. Studying the Dihydrate Stage of the Process of Preparation of Extractive Phosphoric Acid by the Dihydrate-Hemihydrate Method from Low-Grade Phosphorites I.V. Soboleva, S.E. Lyashenko // Theor Found Chem Eng. – 2023. – № 57. – R. 633-637. https://doi.org/10.1134/S0040579523040267. (In English).Soboleva I.V. Investigation of reaction kinetics for industrial dihydrate method of P2O5 production / I.V. Soboleva, E. Koltsova // International Congress of Chemical and Process Engineering. – 2006. – № 17.Soboleva I.V. Investigation of reaction kinetics for industrial dihydrate method of P2O5 production / I.V. Soboleva, E. Koltsova // International Congress of Chemical and Process Engineering. – 2006. – № 17. (In English).Staged purification of phosphogypsum using pH-dependent separation process / H. Chanouri et al // Environ. Sci. Pollut. Res. – 2024. № 31(7). – Р. 9920-9934.Staged purification of phosphogypsum using pH-dependent separation process / H. Chanouri et al // Environ. Sci. Pollut. Res. – 2024. № 31(7). – R. 9920-9934. (In English).Математическое моделирование полугидратной стадии дигидратно-полугидратного процесса получения экстракционной фосфорной кислоты из фосфоритов / А.С. Егоркин и др. // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 6. – С. 33-37.Matematicheskoe modelirovanie polugidratnoi stadii digidratno-polugidratnogo protsessa polucheniya ehkstraktsionnoi fosfornoi kisloty iz fosforitov / A.S. Egorkin i dr. // Fundamental'nye issledovaniya. – 2013. – № 6. – S. 33-37. (In Russian).Becker P. Phosphates and phosphoric acid-raw materials, Technology, and economics of the wet process. – New York: MARCEL DEKKER, INC. 1983.Becker P. Phosphates and phosphoric acid—raw materials, Technology, and economics of the wet process. – New York: MARCEL DEKKER, INC. 1983. (In English).Study on the Properties of Waste Apatite Phosphogypsum as a Raw Material of Prospective Applications / K. Grabas et al // Waste Biomass Valor. – 2019. – № 10. – Р. 3143-3155 https://doi.org/10.1007/s12649-018-0316-8.Study on the Properties of Waste Apatite Phosphogypsum as a Raw Material of Prospective Applications / K. Grabas et al // Waste Biomass Valor. – 2019. – № 10. – R. 3143-3155 https://doi.org/10.1007/s12649-018-0316-8. (In English).Li X. Effect of Molecular Structure of Organic Acids on the Crystal Habit of α-CaSO4·0.5H2O from Phosphogypsum / X. Li, Q. Zhang // Crystals. – 2020. – № 10(1). – Р. 24. https://doi.org/10.3390/cryst10010024.Li X. Effect of Molecular Structure of Organic Acids on the Crystal Habit of α-CaSO4·0.5H2O from Phosphogypsum / X. Li, Q. Zhang // Crystals. – 2020. – № 10(1). – R. 24. https://doi.org/10.3390/cryst10010024. (In English).Resource utilization and development of phosphogypsum-based materials in civil engineering / X. Qin et al // J. Clean. Prod. – 2023. – № 387. – Р. 135858. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.135858Resource utilization and development of phosphogypsum-based materials in civil engineering / X. Qin et al // J. Clean. Prod. – 2023. – № 387. – R. 135858. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.135858 (In English).Production Waste Management: Qualitative and Quantitative Characteristics and the Calculation of the Hazard Class of Phosphogypsum / N. Seraya et al // Processes – 2023. – № 11(10). – Р. 3033. https://doi.org/10.3390/pr11103033.Production Waste Management: Qualitative and Quantitative Characteristics and the Calculation of the Hazard Class of Phosphogypsum / N. Seraya et al // Processes – 2023. – № 11(10). – R. 3033. https://doi.org/10.3390/pr11103033. (In English).Better filterability and reduced radioactivity of phosphogypsum during phosphoric acid production in Morocco using a fly ash waste and pure silica additive / F.E. Arhouni et al // J Radioanal Nucl Chem. –2022. – № 331. – Р. 1609-1617. https://doi.org/10.1007/s10967-022-08235-y.Better filterability and reduced radioactivity of phosphogypsum during phosphoric acid production in Morocco using a fly ash waste and pure silica additive / F.E. Arhouni et al // J Radioanal Nucl Chem. –2022. – № 331. – R. 1609-1617. https://doi.org/10.1007/s10967-022-08235-y. (In English).Позин М.Е. Физико-химические основы неорганической технологии / М.Е. Позин, Р.Ю. Зинюк. – Л.: Химия, 1985. – 384 с.Pozin M.E. Fiziko-khimicheskie osnovy neorganicheskoi tekhnologii / M.E. Pozin, R.Yu. Zinyuk. – L.: Khimiya, 1985. – 384 s. (In Russian).Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Химическая технология неорганических веществ» / Ш.М. Молдабеков и др. // ЮКГУ им. М. Ауэзова. – Шымкент, 2006. – C. 105.Metodicheskie ukazaniya k vypolneniyu laboratornykh rabot po distsipline «Khimicheskaya tekhnologiya neorganicheskikh veshchestv» / Sh.M. Moldabekov i dr. // YUKGU im. M. Auehzova. – Shymkent, 2006. – C. 105. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.