ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ КРИСТАЛЛОВ И ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФОСФОГИПСА В ДИГИДРАТНОМ И ПОЛУГИДРАТНОМ СПОСОБАХ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

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.

1. The 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.

2. 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).

3. 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).

4. 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).

5. Современные направления переработки фосфогипса / В.В. Головнева и др. // Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXXIV. – 2020. – № 4. – С. 65-67.

6. Копылев Б.А. Технология экстракционной фосфорной кислоты / Б.А. Копылев. – Л.: Химия, 1981. – 67с.

7. Кислотные методы переработки фосфатного сырья / Е.Л. Яхонтова и др. – М.: Химия, 1988. – 288 с.

8. 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.

9. 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.

10. Staged purification of phosphogypsum using pH-dependent separation process / H. Chanouri et al // Environ. Sci. Pollut. Res. – 2024. № 31(7). – Р. 9920-9934.

11. 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.

12. Becker P. Phosphates and phosphoric acid-raw materials, Technology, and economics of the wet process. – New York: MARCEL DEKKER, INC. 1983.

13. 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.

14. 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.

15. 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.2023.135858

16. 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.

17. 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.

18. Позин М.Е. Физико-химические основы неорганической технологии / М.Е. Позин, Р.Ю. Зинюк. – Л.: Химия, 1985. – 384 с.

19. 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.