НОВІ ПІЗНАННЯ ФОСФОРУ ТА ЇХ ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ
Ковальчук Олександр Васильович, к.т.н., доцент Крикливий Ростислав Дмитрович, асистент Дєлян Євген Петрович, пошукувач Вінницький державний педагогічний університет імені Михайла Коцюбинського Елементний Фосфор належить до надзвичайно цінних елементів для розвитку та життя живих організмів. Фосфор за висловами М.М. Постнікова є елементом життя. В нижчих ступенях окиснення (–3, –2, 0, +1, +2, +3) Фосфор належить до надзвичайно сильних отрут. 0,0001 г білого фосфору є смертельною дозою для людини. Для фосфіну чи дифосфіну гранична доза ще менша. Фосфор, розчинений в органічних розчинниках – гасі, бензині тощо, входить до так званих фосфорних бомб, що застосовували США у війні проти В’єтнаму. В ступені окиснення +5 Фосфор є будівельним матеріалом для скелету живих організмів та входить до складу білкових речовин. Враховуючи те, що фосфор постійно виноситься рослинами з ґрунту у вигляді білкових речовин, для підтримання урожайності сільськогосподарських культур в ґрунти повинні вноситись фосфорні мінеральні добрива в кількостях 60–80 кг P2O5 на 1 га. Такими мінеральними добривами є простий та подвійний суперфосфати, преципітат, фосфатне борошно, PK та NPK – складні мінеральні добрива. Крім цього Фосфор в ступені окиснення +5 має в’яжучі властивості і може входити до складу будівельних матеріалів. При добавці P2O5 < 2% від маси цементного клінкеру якість цементів та бетонних виробів значно покращується. При збільшенні вмісту P2O5 > 2% якість клінкеру погіршується внаслідок його ретроградації. Проведено дослідження систем P2O5–CaO, P2O5–CaSiO3, CaO–PCl3, CaO–P2O5–SiO2, B2O3, Fe2O3 в інтервалі температур 600–3000 °C. Згідно з одержаними результатами P2O5 із Ca3(PO4)2 за температури < 3000 °C не може бути витіснений кислотними і амфотерними термічно стійкими оксидами. В той же час P2O5 витісняє термічно стійкі оксиди кислотного характеру із їх солей. Так, при температурах > 1100 °C при взаємодії P2O5 з CaSiO3 в твердій фазі знаходяться тетра-, пента- та гексафосфати кальцію. Взаємодія CaO з P2O5 починається за температур > 500 °C і силіцій(IV) оксид з’єднується з P2O5 в силікофосфат. При цьому за низьких температур в конденсованій фазі утворюються фосфати з різним ступенем конденсації. З підвищенням температури вміст P2O5 в кінцевих продуктах зменшується, в результаті утворюються фосфати кальцію з висококоординованим Фосфором. Вище 1600 °C в твердих продуктах можливе утворення тетра-, пента- та гексафосфатів кальцію, температура плавлення яких зростає при зменшенні вмісту P2O5. Дослідження систем CaO–P2O5, P2O5–CaSiO3, CaO–PCl3 були взяті за основу оцінки механізму фосфороутворення при одержанні елементного Фосфору, згідно із яким першою стадією фосфороутворення є стадія відновлення Ca3(PO4)2 до Ca3(PO3)2. На другій стадії фосфороутворення відбувається за рахунок відновлення трикальційфосфіту і переважно за рахунок його диспропорціювання. Для прискорення відгонки фосфору необхідна ізоляція кальцій оксиду від відновленого фосфору. Витіснення P2O5 із Ca3(PO4)2 до 3000 °C є неможливим, і фосфорний ангідрид за високих температур може утворювати конденсовані фази з основними, кислотними та амфотерними оксидами. Цю особливість доцільно використати для локалізації високоенер- гетичних джерел, в тому числі і на атомних електростанціях для укриття реакторів у випадку аварії. При таких аваріях надлишковий вуглець твелів може бути використаний для відновлення фосфатних систем. Наявні хімічно стійкі оксиди кислотного характеру при температурах > 3000 °C можуть витісняти P2O5, який в низькотемпературних зонах буде з’єднуватись в стійкі конденсовані фосфатні системи. Взаємодія ж P2O5 з UO2, його розбавлення, зменшення енергоємності системи за рахунок перебігу ендотермічних процесів розкладу фосфатів та відновлення є одним з надійних методів локалізації аварій на атомних електростанціях. Для укриття реактору Чорнобильської атомної електростанції доцільним було б використання високофосфатних систем – забалансових фосфоритів, в тому числі і фосфогіпсів, яких є тисячі тонн на Сумському хімпромі, на Вінницькому, Новороздільському та інших заводах мінеральних добрив. Як в’яжучі речовини можуть бути використані високофосфатні цементи з вмістом P2O5 > 2,5%. Для одержання таких в’яжучих речовин цементний клінкер в своєму складі повинен містити підвищену кількість CaO, який в цементі забезпечував би утворення двох та трьохкальцієвих силікатів та тетра-, пента- та гексафосфатів кальцію. Першоджерело - Збірник тез доповідей Міжнародної науково-практичної конференції - (PDF, 2,54 Мб) | |
|
| |
| Переглядів: 1607 | | |
| Всього коментарів: 0 | |