Narodowe Centrum Nauki

PRELUDIUM 20 nr 2021/41/N/ST8/00147

Tytuł projektu

Badania oczyszczania surowców fosforowych z kadmu przez kalcynację

Dofinansowanie: 43 764,00 PLN

Miejsce realizacji: Katedra Inżynierii i Technologii Procesów Chemicznych

Kierownik projektu: mgr inż. Jakub Zieliński

Okres realizacji: od 2022-02-01 do 2023-01-21

Opis projektu

Celem proponowanych badań jest zbadanie procesu odkadmowania surowców fosforowych poprzez kalcynację z wybranymi dodatkami nieorganicznymi. Projekt przyczyni się do zrozumienia procesów kalcynacji surowców fosforowych. Głównym celem jest wykazanie, że kalcynacja może skutecznie obniżyć zawartość kadmu w surowcu, dzięki czemu jest realną metodą osiągania limitów zawartości kadmu w nawozach wprowadzonych w nowym Rozporządzeniu Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/1009. Nowe limity zawartości kadmu są znacznie niższe niż wcześniej ustalone w większości krajów członkowskich. Ograniczenia te zagrażają wykonalności i rentowności przemysłu nawozowego i zmuszają producentów do poszukiwania nowych sposobów usunięcia kadmu z nawozów.

W trakcie realizacji projektu zbadany zostanie wpływ:

- różnych dodatków nieorganicznych,

- sposoby przygotowania surowca,

- różnych parametrów kalcynacji (temperatura, czas).

na proces kalcynacji surowców fosforowych. Na podstawie przeprowadzonych badań opracowana zostanie analiza statystyczna wyników z wykorzystaniem oprogramowania Statistica oraz zaproponowane najlepsze parametry procesu. Próbki surowców fosforowych będą przygotowywane dwiema metodami – przez proste mieszanie ze stałymi solami nieorganicznymi oraz poprzez impregnację surowców w roztworach soli nieorganicznych. Przygotowane próbki będą kalcynowane w różnych reżimach kalcynacji (temperatura, czas) zgodnie z przygotowaną matrycą eksperymentu. Otrzymane produkty będą roztwarzane w mikrofalowym systemie reakcyjnym MARS 6, a zawartość kadmu mierzona następnie za pomocą Spektrometru Absorpcji Atomowej iCE 3300. Dodatkowo mierzona będzie zawartość innych pierwiastków (Al, Cu, Fe, Zn). Badane układy surowców fosforowych z dodatkami zostaną również poddane różnicowej analizie termicznej oraz termograwimetrii sprzężonej ze spektrometrią mas (DTA-TG-MS). Metoda ta pozwoli lepiej zrozumieć procesy zachodzące podczas kalcynacji surowców fosforowych. Modele matematyczne opisujące proces zostaną opracowane za pomocą programu Statistica i dobrane najlepsze parametry kalcynacji pod względem usuwania kadmu. Realizacja wszystkich etapów badań pozwoli na poszerzenie wiedzy w zakresie usuwania kadmu z surowców fosforowych. Kalcynacja oraz ekstrakcją rozpuszczalnikowa to dwie podstawowe metody wykorzystywane do tego celu opisywane w literaturze. Żadna z nich nie jest jednak obecnie stosowana w przemyśle ze względu na wysokie koszty. Nowo wprowadzone rozporządzenie nawozowe Unii Europejskiej może jednak w niedalekiej przyszłości zmusić producentów nawozów do wdrożenia pewnych rozwiązań w celu dotrzymania limitów zawartości kadmu.