بررسی آزمایشگاهی اثر پارامترهای فرآیندی بر تولید و خلوص اسید فسفریک از روش لیچینگ و واکنش بین اسید سولفوریک و خاک باطله فسفات و دست یابی به سینتیک انحلال آپاتیت و کریستالیزاسیون سنگ گچ

در این تحقیق مطالعه آزمایشگاهی اثر پارامترهای فرآیندی بر تولید و درصد خلوص اسید فسفریک از واکنش بین اسید سولفوریک و خاک باطله فسفات، دست یابی به سینتیک انحلال خاک فسفات و کریستالیزاسیون کلسیم سولفات(سنگ گچ) و ارائه مدل ریاضی دقیق برای سینتیک واکنش، مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های مورد استفاده در آزمایش ها از خاک باطله کارخانجات فسفر صنایع شهید زن الدین تهیه شد. اثرات اندازه ذرات، نسبت حجم آب به وزن خاک، نسبت حجم اسید سولفوریک به وزن خاک، دمای واکنش و مدت زمان واکنش انحلال و واکنش کانی فسفات (آپاتیت) مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده گردید که افزایش دما، زمان واکنش و نسبت اسید مصرفی با میزان انحلال و درصد خلوص اسید فسفریک رابطه مستقیم و کاهش اندازه ذرات و نسبت آب مصرفی با میزان انحلال و درصد خلوص اسید فسفریک رابطه عکس دارد. بیان گردید که هر کدام از این پارامترهای بیان شده علاوه بر تاثیر مستقیم فرآیند، محدودیت های عملیاتی خاص خود را نیز دارا هستند که بیاد در انجام آزمایش و یا طراحی مد نظر قرار گیرند. مشخص شد که واکنش مذبور، در طی دو مرحله با دو نرخ واکنش متفاوت رخ می دهد. در به ترین حالت با اندازه ذرات کوچکتر از 150 میکرون، دمای 85 درجه سانتی گراد، نسبت حجم آب به وزن خاک ml/gr 2، نسبت حجم اسید سولفوریک به وزن خاک ml/gr1 و مدت زمان واکنش 90 دقیقه، اسید فسفریک با خلوص 41 وزنی درصد حاصل شد. یک مدل ر یاضی برای بیان سینیتک واکنش، به فرم –ln(1-x)=kt^m در نظر گرفته شد و با وارد کردن پارامترهای مورد بحث در آزمایش ها (اثرات اندازه ذرات، نسبت حجم آب به وزن خاک، نسبت حجم اسید سولفوریک به وزن خاک، دما ی واکنش و مدت زمان وا کنش) به عنوان متغیرهای مستقل در این معادله سینتیک واکنش به شکل -ln(1-x)=[k₀d^-0.52c^1.93(s/l)^-0.27e-^3567.52/t]t^0.7 توسعه یافت که درنهایت با بررسی عددی میزان دقت بالای مدل پیشنهادی اثبات گردید و انرژی فعال سازی برای این فرآیند kj/mol29.66 محاسبه شد.