Umumiy va noorganik kimyo

Qo‘shaloq superfosfat olishning fizik-kimyoviy asoslari
Tabiiy fosfatlar tarkibidagi minerallarning fosfat kislotasi bilan parchalanishi kuyidagi asosiy reaksiyalar buyicha sodir buladi:
Са5(Р04)₃F Q 7Н₃Р0₄ Q 5Н₂0 = 5Са(Н₂Р04)₂*Н₃О Q НF
СаМg(СО₃)₂ Q 4Н₃Р0₄ = Са(Н₂Р0₄)₂*Н₂0 Q Мg(Н₂Р0₄)₂*Н₂0 Q 2С0₂
R₂0₃ Q 2Н₃Р0₄ Q Н₂0 = 2[RР0₄*2Н₂0].
Ma’lum xom ashyo uchun fosfat kislotaning stexiometrik me’yori — kursatilgan reaksiyalarni va boshlangich ekstraksion fosfat kislota eritmasidagi neytrallovchi (СаО, Мg0, К₂O₃) va kislotali (Н₂S0₄) kushimchalarning bulishini e’tiborga olgan xolda xisoblanadi. Kushalok superfosfat olishni ikki asosiy boskichga ajratish mumkin. Birinchi boskichda fosfat va fosfat kislotaning uzluksiz aralashtirilishidan xarakatchan suspeziyada ta’sirlashuv jarayoni sodir buladi, undagi suyuk faza tarkibida fosfat kislota, mokokalsiyfosfat va boshka eruvchan reaksiya maxsulotlari buladi. Ularning suyuk fazadagi konsentratsiyasi jarayonning xaroratiga, fosfat kislotaning konsentratsiyasi va sarflanish me’yoriga boglikdir. Boshlangich paytda tez, ammo fosfat kislotaning neytrallanishi xisobiga muntazam sekinlashadigan parchalanishning bu boskichi suyuk fazaning kalsiy fosfatlari bilan tuyinishi natijasida tuxtaydi. Ishlab chikarish sharoitida uning davomiyligi bir necha sekunddan (kamera-okimli usulda) 3-10 minutgacha (kamerali jarayonda) va xattoki 1-1,5 soatgacha (okimli usulda) chuzilishi mumkin.
Fosfat parchalanishining ikkinchi boskichi monokalsiyfosfatning kristallanishi bilan bir vaktda sodir buladi, buning natijasida reaksion massa suyuk va kattik fazalarining tarkibi doimo uzgarib turadi. Fosfat zarrachalari sirtini kisman kamrab oladigan kristallarning ajralishi, fosfat zarrachalari sirtiga Н^Q ionlarining kirishini kiyinlashtiradi va parchalanish jarayonini keskin pasaytiradi. Suspenziyaning suyuk fazasi monokalsiyfosfat va dikalsiyfosfat bilan tuyingan takdirda, parchalanish reaksiyasi tuxtaydi. Tarkibida fosfat kislota tutgan va reaksiya maxsulotlari bilan tuyinmagan eritmalarda fosfatlarning erish tezligi — fosfat zarrachalari sirtidan ajralib chikadigan nisbatan kam x.arakatchan kalsiy ionlarining suyuk fazada diffuziyalanishi bilan belgilanadi. Bunday muloxaza uchun СаО — Р₂О₅, — Н₂О sistemasidagi eruvchanlik va apatitning erish egri chiziklariga moye ma’lumotlar asos buladi (1 — rasm). Oz darajadagi neytrallanish, ya’ni jarayonning birinchi boskichida apatitning maksimum erish tezligi eruvchanlik diagrammasidagi V nuktaga tutashgan xolatiga tugri keladi. V nuktada, fosfat zarrachalari sirtida xrsil buladigan tuyingan eritmada Са^Q ionlarining konsentratsiyasi eng katta siymatli, shunday ekan, eritmada bu ionlar diffuziyasining xaraktalantiruvchi kuchi xam katta buladi. Shuning uchun jarayonning birinchi boskichida yukori parchalanish darajasiga erishish uchun shunday boshlangich konsentratsiyali fosfat kislota kullanilishi maksadga muvofikki, kaysiki u Са(Н₂РО₄)₂*Н₂О va СаНР0₄ lar bilan muvozanatdagi nuktaga mos keluvchi tarkibga yakin bulgan tuyingan eritma xosil bulishiga olib kelishi kerak. Masalan, 75°С da suyuk faza tuyinish paytida apatitning maksimal parchalanishi uchun — fosfat kislotadagi Р₂О₅ ning boshlangich mikdori 33,6% ga ega bulishi lozim. Xattoki bu xolda xam kislota me’yori stexiometriya buyicha 110% bulishiga karamay, apatitning parchalanish darajasi — 36,5% ga teng buladi. Ma’lumki, tayyor maxsulotdagi fosfatning yukori darajadagi parchalanish darajasiga erishish, jarayonning ikkinchi boskichini amalga oshirish sharoiti orkali aniklanadi. Shunga muvofik xolda, 30-75°С xarorat oraligida tarkibida 46-47% Р₂О₅) tutgan monokalsiyfosfat bilan muvozanatdagi eritmalarda apatitning parchalanish tezligi eng yukori darajaga erishishi aniklandi.
Kushalok superfosfat odishning ishlab chikarish tartibi (rejimi) kursatib utilgan sharoitlarni xisobga olgan xolda tanlanadi. Masalan, kamerali usul bilan apatit konsentratidan kushalok superfosfat olishda fosfat kislotaning optimal konsentratsiyasi shunday tanlanadiki, bunda parchalanish koeffitsenti -60% ga yetgan paytda kamerali superfosfat suyuk fazasining tarkibida 46-47% Р₂О₅, bulishi kerak. Bu shartga boshlangich tarkibi 55% Р₂О₅, li bulgan kislota javob beradi. Birinchi boskich oxiridа 75-100°С da undagi xom ashyoning maksimal (muvozanatli) parchalanish darajasini 10% ga kutarish mumkin emas va parchalanish tezligi xam nisbatan kam buladi. Kachonki, ikkinchi boskichda apatitning parchalanish koeffitsenti -60% ga yetsa, suyuk fazaning tarkibi maksimal parchalanish tezligiga muvofik keladi, superfosfat suspenziyasi kota boshlaydi va reaksiya keskin pasayadi. Bundan keyingi parchalanishi, omborda, kamerali superfosfatning uzok vakt (15-30 sutka) yotishida sodir buladi. Bu vaqtda yetiltirishning optimal xarorati 40-60°С ni tashkil etadi, uning pasayishi yoki ortishi apatitning keyingi parchalanishini sekinlashtiradi. Dolomitli Koratog, Kizilkum va Kingisepp fosforitlarini kamerali jarayonda 45-50% Р₂О₅, tutgan kislota bilan parchalanadi. Ular apatit konsentratiga nisbatan tez va tula parchalanadi, chunki ularning strukturasi zich emas va karbonatlarning parchalanishi natijasida xosil buladigan SO2 xisobiga parchalanmagan fosfatlar sirtidagi kuykali kobikning buzilishi ta’minlanadi.

aralashtirgich kamera ombor

3-6 min
1-1,5 соат
7,8 л
70-80
90-100⁰ С
50-60
> 70 %
1-rasm. Kisman neytrallangan EFK da apatitni eruvchanlik izoxronalari (z-neytrallanish darajasi).
Kamerasiz usullarda fosforitlar 50-100°S xaroratdagi 28-40% Р₂О₅, tutgan fosfat kislota bilan kayta ishlanadi, bu kup darajada jarayonning birichi boskichi uchun optimal sharoitga muvofik keladi. Ammo fosfat kislotaning bunday kichik boshlangich konsentratsiyasi parchalanishning ikkinchi boskichi uchui nokulay bulib, u Са(Н₂Р0₄)₂*Н₂О Q СаНР0₄ bilan yoki СаНР0₄ bilan muvozanatdagi eritmalarda amalda sodir bulmaydi. Jarayon reaksion massaniig kuritilishida yakunlanadi. Undan suvning yukotilishi sistemaning monokalsiyfosfat bilan muvozanatdagi doirasiga utish va apatitning keyingi parchalanishini ta’minlash imkonini beradi. kuritish jarayonida reaksion massadagi monokalsiyfosfat kristallanadi va suyuk fazaning neytrallanish darajasi kamayadi, uning aktivligi esa ortadi. Shuning uchun birinchi bossichda parchalanish darajasi kichik bulsada, jarayon oxirida xom ashyoning yukori parchalanish darajasiga erishiladi.