Анотація до роботи:

Харіков А.М. Процес розкладу алжирських фосфоритів у виробництві амонізованого суперфосфату неперервним способом. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.01 – технологія неорганічних речовин. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, м. Харків, 2005 р.

Здійснена комплексна оцінка реакційної здатності і вивчено вплив технологічних параметрів на ступінь розкладу алжирських фосфоритів у процесі фосфорно-кислотного розкладу. Одержали подальший розвиток погляди на хімізм одержання суперфосфату з фосфоритів. Експериментально досліджено вплив технологічних параметрів фосфорно-кислотного розкладу алжирських фосфоритів на ступінь переходу Р₂О₅ у розчин. Вивчено екологічні властивості алжирських фосфоритів і суперфосфатів на їхній основі. У результаті дослідно-промислової переробки алжирських фосфоритів отримано суперфосфат амонізований гранульований, котрий відповідає вимогам технічних умов. Досягнуто проектну потужність у виробництві суперфосфату. Екологічний контроль розробленого процесу показав його безпеку для навколишнього середовища, населення і виробничого персоналу. Агрохімічні випробування суперфосфату амонізованого, отриманого з алжирських фосфоритів також не установили небезпечних наслідків їхнього застосування. Собівартість амонізованого суперфосфату, отриманого з алжирських фосфоритів нижче, ніж з російського апатитового концентрату Хібінського родовища і складає 313,65 грн/т.

У дисертації наведено рішення науково-практичної задачі, що полягає в розробці наукових основ і технології виробництва суперфосфату з алжирських фосфоритів безперервним способом. За результатами дослідження зроблені висновки:

1. Природні фосфорити є складними мінералами. Хімічний і мінералогічний склад фосфоритів впливає на їхню переробку й повинен бути вивчений для кожного виду сировини окремо. Основною стадією процесу є фосфорнокислотний розклад сировини. Швидкість і ступінь кислотного розкладу фосфоритів істотно залежить від ряду технологічних параметрів виробництва і для вибору їхніх оптимальних значень при переході на новий вид фосфатної сировини потрібне експериментальне дослідження впливу цих параметрів на кінетику процесу розкладу.

2. Досліджено фізико-хімічні властивості алжирських фосфоритів. Встановлено, що по змісту основної живильної речовини Р₂О₅ вони не поступаються аналогам Північної Африки, Ближнього й Середнього сходу,
а за іншими показниками відповідають технічним умовам “Фосфорити закордонні”. З’ясувалось також, що до 80 % Р₂О₅ в цих фосфоритах міститься
у засвоюваних формах. Це дозволило сподіватися на зниження витрати сірчаної кислоти у виробництві, що й біло доказано підчас відповідних випробувань.

3. Експериментально досліджено вплив технологічних параметрів фосфорно-кислотного розкладу алжирських фосфоритів на ступінь переходу Р₂О₅ у розчин. Зокрема знайдено, що процес розкладу фосфориту фосфорною кислотою спочатку протікає швидко й при 20 ⁰С за 30 хв. коефіцієнт розкладу досягає величини 0,6 і більше. Потім швидкість процесу знижується на кілька порядків. Отримано рівняння для розрахунку коефіцієнту розкладу й кінетики процесу на кожній стадії.

4. Вивчення впливу норми витрати кислоти на коефіцієнт розкладу фосфориту показало, що з ростом норми швидкість розкладу збільшується. Коефіцієнт розкладу, який досягається після завершення “швидкої” стадії, так само зростає. Однак, гранична величина норми витрати кислоти обмежується вимогами до готового продукту й повинна бути близькою до 100 %, з того міркування, щоб у готовому продукті вільна кислотність у перерахунку на Н₃РО₄ не перевищувала 3 %.

5. Встановлено, що з ростом концентрації кислоти від 15 до 24% Р₂О₅ зростає, як коефіцієнт розкладу, так і швидкість реакції розкладу. Отримані рівняння для розрахунку впливу норми та концентрації кислоти на коефіцієнт розкладу фосфориту.

6. Температурна залежність коефіцієнту розкладу фосфориту в умовах фосфорнокислотного розкладу фосфоритів носить складний характер. Для алжирських фосфоритів марки 63-65% BPL встановлено, що з ростом температури в інтервалі 20-50^оС ступінь розкладу практично не змінюється, але з подальшим ростом температури він швидко зростає, але гранична величина температури повинна обмежуватися 95-100С для забезпечення найкращих реологічних показників пульпи.

7. Отримано математичну модель реактора-змішувача для кислотного розкладу фосфоритів. Показано, що в реакторі-змішувачі безперервної дії навіть за 2 години коефіцієнт кислотного розкладу не перевищує 91% від величини, що досягає в періодичному реакторі за 30 хв.

8. У результаті дослідно-промислової переробки алжирських фосфоритів у суперфосфат амонізований на ВАТ “Сумихімпром” отримано суперфосфат амонізований гранульований, котрий відповідає вимогам технічних умов “Суперфосфат гранульований із закордонних фосфоритів”. Розроблено рекомендації щодо параметрів ведення процесу кислотного розкладу у промислових умовах, зокрема, норма витрати сірчаної кислоти має бути 850-910 кг 100% H₂SO₄ на 1000 кг фосфоритів і температура 94-98⁰С. При цьому досягнутий ступінь розкладу фосфориту 92-98%. Проведені балансові випробування показали, що видаткові коефіцієнти на сировину нижчі при роботі на алжирських фосфоритах, ніж при переробці Хібінського апатиту.

9. Екологічний контроль розробленого процесу показав його безпеку для навколишнього середовища, населення й виробничого персоналу. Агрохімічні випробування суперфосфату амонізованого, отриманого з алжирських фосфоритів також не встановили небезпечних наслідків їхнього застосування. Зокрема, вміст важких металів і фтору в ґрунті не перевершує фонового й ГДК для ґрунтів. При цьому рослини не є концентратами токсичних елементів.

10. Собівартість амонізованого суперфосфату, отриманого з алжирських фосфоритів нижча, ніж з російського апатитового концентрату Хибінського родовища й становить 313,65 грн/т.

Публікації автора:

1. Хариков А.М., Зареченный В.Г., Воробьева И.П. Алжирские фосфориты и возможность их переработки в Украине» // Хімічна промисловість. – Черкаси, 1998. – Вип. 2. – С. 4-6.

За результатами фізико-хімічного аналізу, виконаного при безпосередній участі здобувача, встановлено, що вміст шкідливих домішок в алжирських фосфоритах не перевищує норм технічних умов.

2. Хариков А.М., Сметана В.В. О проблемах фосфатно-сырьевой базы Украины // Хімічна промисловість України. – Київ, 1999. – № 4. – С. 3-7.

Здобувачем зроблений висновок, що залучення в переробку північно африканських фосфоритів відображає загальносвітову тенденцію.

3. Хариков А.М., Тошинский В.И. О проблемах обеспечения фосфатным сырьем предприятий Украины // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ, 1999.– № 39.– С. 24-27.

За участю здобувача проведена переробка дослідно-промислової партії алжирських фосфоритів на ВАТ “Сумихімпром” та зроблено висновок, що сировина придатна для сірчанокислотної переробки.

4. Тошинский В.И., Хариков А.М. Комплексная оценка реакционной способности алжирских фосфоритов // Хімічна промисловість України. – Київ, 2002.– № 4 (51). – С. 3-5.

Здобувачем проведені лабораторні дослідження комплексної оцінки реакційної спроможності алжирських фосфоритів і зроблені висновки про доцільність переробки алжирських фосфоритів у мінеральні добрива підприємствами України.

5. Хариков А.М., Цейтлин М.А., Тошинский В.И., Райко В.Ф. Кислотное разложение фосфорита. Математическое моделирование кинетики // Хімічна промисловість України. – Київ, 2004. – № 2(61). – С. 40-42.

Здобувачем розроблено математичну модель процесу фосфорнокислотного розкладу алжирських фосфоритів марки 63-65%ВРL та одержано математичне рівняння ступеню розкладу алжирських фосфоритів від технологічних параметрів.

6. Хариков А.М., Нишпоренко Н.Н., Вакал С.В. Физико-химические свойства и кинетические исследования алжирских фосфоритов в качестве альтернативного источника сырья для производства аммонизированного суперфосфата // Вісник Черкаського Державного технологічного університету. – Черкаси, 2004. – №4 – С. 109-115.

Здобувачем отримані графіки залежності коефіцієнту розкладу алжирських фосфоритів від основних технологічних параметрів в умовах фосфатно-кислотного розкладу.

7. Деклараційний патент № 34006 А Україна, МКИ – G 01N 30/00. Спосіб атомно-абсорбційного визначення масової концентрації кадмію у природних і стічних водах / Воробйова І.П., Скоп Л.В., Скляр В.І., Харіков А.М.. – № 99052661; Заявл. 13.05.99; Опубл. 15.02.2001, Бюл. № 1. – 4 с.

Здобувач експериментально розробив спосіб атомно-абсорбційного визначення масової концентрації кадмію у природних та стічних водах за допомогою полум’яної атомізації.

8. Хариков А.М., Зареченный В.Г., Воробьева И.П. Об альтернативных источниках фосфатного сырья // Хімічна промисловість. – Черкаси, 1998. – Вип. 2. – С. 8-11.

Здобувачем виконано системний аналіз стану фосфатно-сировинної бази України, зроблено висновок про необхідність залучення в переробку альтернативних джерел сировини.

9. Хариков В.М., Сметана В.В. Heavy metals and radioactivity in prosphate fertilizers; short – tern detrimentale es – fects // at the IFA Technical. – Conference New Orleans, Lousiana, USA – 1-4 october 2000.

Здобувачем систематизований накопичений досвід екологічних досліджень про вплив важких металів на організм людини.