Uzbekiston respublikasi oliy va urta maxsus ta`lim vazirligi

3.5.3. Экстракцион фосфат кислота олишнинг яримгидратли ва яримгидрат-дигидратли усули
Яримгидратли усуллар экстракциялаш жарёнида тугридан-тугри концентрланган фосфат кислота олиш йуллари буйича изланишлар натижасида яратилди. Уларни амалиётда татбик этилиши шуни курсатадики, бунда улар хам афзалликка (реактор ва фильтрлаш курилмаларининг юкори интенсивликка эгалиги, махсулот кислотаси концентрациясининг 35-48% Р^Оо гача ортиши, сульфатли чукма чикиндисининг камайиши), хам етарлича камчиликка (реакцион мухит агрессивлигининг ортиши, Р^О-, ва фтор йукотилишининг ортиши, ностабил яримгидрат чукмасининг кисман гидратланиши натижасида фильтр таглигига ёпишиб колган чукманининг усиши хисобига фильтрнинг йиртилиб ишдан чикиши ва х.о.) эгадирлар. Бу камчиликлар бирин-кетин бартарф этилмокда ва жахон амалиётидаги яримгидратли усулнинг урни янада кенгаймокда.
Фосфат кислотани экстракциялашнинг яримгидратли жараёни бир неча схемалар буйича амалга оширилиши мумкин. Улардан бирида барча реагентларни реакторнинг биринчи булинмасига киритиш билан худди юкорида баён этилган дигидратли усулдагидек жараён амалга оширилади. Яримгидратнинг чукиши сую^ фаза таркибида 35-38% Р^О^ ва 1-1,5% 80з, харорат 95-105°С булганда содир булади. Бошка хил вариантда эса апатитни олдиндан 3-4 карра куп микдордаги концентрланган (45-48% РаО,-,) фосфат кислота (биринчи фильтрат ва айланма суспензия) билан 95-102°С да парчаланади; олинган монокальцийфосфат тугган суспензия, сунгра 92-93% ли сульфат кислота билан кайта ишланади. Апатитни парчалаш ва яримгидратни кристаллантириш боскичларининг жихозли булиниши натижасида хом ашёдан юкори даражада (97-98,5%) фойдаланишга эришилади ва таркибида: 0,2-0,4% СаО; 0,5-0,8% 50з; 1-1,2% (Ре.АОзОз; 1-1,1% Р ёки 0,2-0,3% Р (суспензия суюк фазасини сода ёрдамида фторсизлантириш оркали) булган концентрланган (45-48% РаОд) махсулот кислотаси олинади.
Яримгидратли жарёнларда нотабил кальций сульфат чукмасини сув билан ювиш ва цехдан йуцотишни тат^минлаш керак. Аммо уни дигидратга утказиш, хаттоки сувли суспензияга маълум микдордаги стабилизаторлар [масалан, Са(ОН)2] цУшилганда хам секин кечади. Бу эса унинг узатилишини сувли суспензия холатида кувурли гидроузатгичларда узатилишини талаб этади. Суюн фазадаги Р^О^ концентрацияси ва реактордаги харорат нисбатан юкори булганлиги учун, дигидратли жараёнга нисбатан яримгидратли жараёнларда ажраладиган газли фазадаги фторнинг микдори куп булади ва 15-50% ни ташкил килади; унинг тутиб колиниши ва бошка максадларда фойдаланилишини таъминлаш лозим булади. Умуман олганда, яримгидратли жараёнлардаги РаОг, нинг технологик унуми дигидратлига нисбатан 1-2% га кам булади, шунга мое холда махсулотли унум хам камаяди.
Кейинги пайтларда жахон амалиётида яримгидрат-дигидратли жараёнлар кенг таркалмокда. Улар да фосфат рудаси яримгидрат хосил килиб парчаланади, сунгра у гидратланади, яъни дигидратга кайта кристаллантирилади. Бу эса кислотага юкори унум билан Р^Од нинг (98-99%) утишини ва кейинги максадларда ишлатиш имкониятини оширувчи, таркибида жуда кам микдордаги сувда эрувчан Р^О-, булган гипс хосил булишини таъминлайди. Бундай жараённинг ютуги шундаки, унда нисбатан йирик заррачали хом ашёларни кислотага утадиган Р-^О^ унумини пасайтирмаган холда кайта ишлаш имконияти яратилади. Чунки, Яримгидратнинг дигидратга 1^айта кристалланиш жараёнида хам сульфатли цобиц билан ажралиб колган фосфат заррачаларининг парчаланиши давом этади.
Юкори хароратни ушлаб туриш йули билан Яримгидратнинг секин гидратланишига царатилган яримгидратли усулдан фаркли равишда, комбинациялашган жараёнда, таркибида кам микдордаги р^о,-) ушлаб коладиган йирик кристалли (200-500х40-80 мкм) гипснинг ажралишига эришилган холда гидратланиш шароити хар томонлама
бошкарилади. Комбинациялашган жараённинг биринчи вариантига: 90-95°С да фосфоритнинг сульфат ва айланма фосфат кислоталар билан аралашишидаги яримгидратнинг чуктирилиш, суспензиянинг 50-60°С гача совутилиш ва гииснинг кристалланишида кристалл марказлари хосил килувчи кушимчалар, сульфат кислота ва А1 ⁺ билан биргаликда кристалл усишини сундирувчи фторид-ионларини боглаш максадида актив кремний диоксид кушиш йули билан яримгидратнинг гидратлантириш жараёнлари киради. Гидратланиш вакти 5-16 с га тенг, ювилгандан сунг чукманинг таркибида 1 моль Са504 га тугри келадиган 1,8-1,9 моль Н^О, 0,3% умумий р^о.-) (дигидратли жараёнда эса 0,5-1,5%) ва хаммаси 0,02-0,08% булган сувда эрувчан Р^Ог, булади. Яримгидратнинг чуктирилиши ва унинг гидратланиши деярли бир хил таркибдаги эритмаларда амалга оширилади ва баён этилган усул таркибида 32% Р^О^ дан куп булмаган концентрацияли фосфат килота олиш имкониятини яратади. 1 т Р^Оу хисобида махсулот ишлаб чикариш учун 2,95 т фосфорит (1,03 т Р^Од), 2,72 т 1^504, 0,25 т бур, 160 кВт*с электроэнергия сарфланади.
Охирги йилларда бунданда такомиллашган — махсулот кислотасини орали^ боскичда ажратиб олишга асосланган яримгидрат-дигидратли усуллари яратилди. Яримгидратнинг чуктирилиши 90-100°С хароратда 45-50% Р^Оп тутган эритмаларда амалга оширилади, махсулот сифатидаги концентрланган кислота ажратиб олган холда суспензия фильтрланади, центрифугаланади ёки тиндирилади; чукмани, таркибида: 10-25% Р^О,-, ва 5-10% Н^804 булган эритма билан кайта бутца холатига келтирилади ва 55-65°С хароратда яримгидратнинг гидратланиши амалга оширилади; уни жараёнга кайтарилувчи суюк фазадан ажратилади. Оралик фильтрлаш билан амалга ошириладиган яримгидрат-дигидратли усуллар (яримгидрат-фильтр-дигидратли усул) нинг афзаллиги шундаки, бунда: юкори концентрацияли кислота олинади; йирик заррачали хом ашёларни хам ишлатиш мумкин, бу эса руда тайёрлаш капитал маблаглари ва ишлаб чикариш харажатларини камайтиради; нисбатан тоза фосфогипс хосил булганлиги учун ундан хом ашё сифатида фойдаланиш имкониятлари кенгаяди. Буларнинг хаммаси иккинчи фильтрлаш харажатларини тула коплайди.
Яримгидратли ва поугидрат-дигидратли усулларда концентрланган (35-50% РаО,-)) фосфат кислота ишлаб чикаришдаги фторли газларнинг абсорбцияси 81Р4 нинг нисбатан оз микдордаги НР билан аралашмасидан махсулот сифатидаги гексафторсиликат кислота олиш оркали амалга оширилади. Бу хрлдаги газларда фторнинг концентрацияси 2-10 г/м га етади, уни ажратиб олиш механик абсорберларда, сузувчи шарли абсорберларда, шар тулдиргичли абсорберларда ёки Вентури абсорберларида амалга оширилиши мумкин. Вентури абсорберлари тузилиши буйича юцори тезликдаги газларни (20-30 м/с) тозалашда ишлатилиши мумкин, кам гидравлик иаршиликка эга ва шунин! учун кенг куламда кулланилади.
Лекин, шуни хам таъкидлаш лозимки, табиий фосфатларни экстракцион фосфат кислота ва бошка махсулотларга кайта ишлайдиган саноатлардаги газларни фтор бирикмаларидан тозалашда ишлатиладиган системалар Ер шари сиртидаги хавода ЧМК (чегараланган меъёрдаги концентрация) талабларига жавоб бермайди ва газларни атмосферада ёйилиб кетиши хисобига концентрациясини камайтирилиши учун жуда узун (180 м гача) мурили кувурлар ишлатилади. Нисбатан мураккаб абсорбцион тизимли курилмалар эса ишлаб чикаришни 1,3-1,5 марта кимматлашишига олиб келади. Атмосферага чикариладиган захарли чикиндиларни камайтириш газ айланма циклларини, яъни чикадиган газларни асосий ишлаб чикариш жараёнига кайтарилишини таъминлаш оркали хам эришилиши мумкин. Масалан, экстракцион фосфат кислотаси цехида абсорбцион курилмадан чикадиган газ, яъни 60 мг/м³ гача цолдиц фтор тутган нам хаво экстракторга кайтарилиши мумкин, у ерда у кайнок. реакцион суспензия билан тукнашади ва экстрактордаги талаб этиладиган даражадаги хароратни ушлаб туради, бугланадиган сув хисобига кизийди ва туйинади. Шу йул билан экстрактордаги ортикча реакция иссиклиги хам чикариб олинади. Гунгра, 1 м'⁸ цурук хаво хисобига ~3 г фтор туфи келадиган
анчагина намланган газ яна абсорбцион системага келади, у ерда ундан фтор бирикмаларининг асосий массаси ва сув буги ажратиб олинади, совутилган гексафторсиликат кислотаси билан абсорбциялашга узатилиши х.исобига унинг харорати яна пасаяди.

3.5.4. Фосфат кислотани концентрлаш

Цушалок суперфосфат, аммофос, нитроаммофоска ишлаб чикариш учун 45-55% Р^О.-, тутган фосфат кислота, аммоний полифосфатлари ва суюк уритлар олиш учун эса — 72-83% Р^О.-, ли фосфат кислоталари талаб этилади. Бундай холларда экстракцион фос4)ат кислота бурлатилади. Маълумки, хар кандай (98% ли Н,;Р04 гача) концентрациядаги тоза фосфат кислотанинг буги факат сувдан иборат, назарий олганда уни буглатиш оркали юкори концентрацияли эритмаларини олитп мумкин. Амалда эса жихозлар материалларининг коррозияланиши х.исобига буглатиш кийинчилик тугдиради. Харорат ва кислота концентрациясининг ортиши билан коррозияланиш тезлашади. Бундан ташкари, концентрация ортиши билан кислота таркибидаги кушимчалар, эрувчанликнинг кескин камайиши х.исобига чукмага тушади (куйка хрсил килади). Чукмали колдик (куйка) лар киздирилувчи юзанинг ички сиртига утириб цолиб, иссиклик алмашинувчи ёмонлаштиради.
Лойиха цуввати йилига 110 минг т Р^СУ-, булган экстракцияли системаларда кислотани 28-30 дан 52-55% РаО.-, гача концентрлаш учун одатда бир корпусли буг билан иситиладиган (130°С) киздирувчи камерали 3-4 та вакуум -буглатгичли аппаратлар урнатилган (3.26 — раем). Вакуум-насос ёрдамида аппарат ичида ~0,09 МПа ли вакуум хрсил килинади. Бу эса буглатишни нисбатан паст (80-90°С) хароратда амалга ошириш имкониятини беради. Аппарат корпуси г^тммирланган, циздирувчи камера графитли (кислота ва буг харакатланадиган йуллари булган графитли блоклардан иборат, иссиклик алмашинув юза майдони ~158 м² га тенг) булади. г\издирилувчининг чукмали куйка хосил килиб колишини олдини олиш максадида, узлуксиз равишда кучсиз кислота кушиш оркали концентрланган кислотанинг мажбурий интенсив циркуляцияси (циркуля1Ц1Ннинг кайтарилиши 100-150 марта) амалга оширилади. Шу туфайли тщркуляцияли эритма концентрацияси аралашишдан сунг хам кам узгаради. Бундай кислотадаги цушимчаларнинг эрувчанлиги бошлангич кислотадагига Караганда анчагина кам булади. Шунинг учун аралаштирилган вактда кучсиз кислотадаги кушимчалар кристалла нади. Уларни тиндиргичдаёк ажратиб олиш ва сунгра буглатувчи аппаратга йуллаш максадга мувофикдир. Буглатилган кислотани циркуляцияли контурдан мунтазам чикариб т}филади.

Буглатилган кислота
3.2() — |>а<'м. Фогфпт |;|1с:1(угаш1 кошнчггг.чгпи учун иакуум-буглггггич.ш к.урилмя г.\см;|си:
1 — бутлатувчи аппарат (бур.чатгпч) ко[)11ус'11; 2 - ^пздпрукчп камс|>а; 3 — 11П[)Куля11ПЯ насоси; 4 — томчп ушлагич; 5 — фтор.)!" га:У1а|) абсо|)бс[)и (юпши м1111()|)аси); (> — И^^И''), — ^рптмасиишп ба[)()мст1»ик ИИРГ11ЧИ; 7 — юза кондснсаторп; 8 — пики бос|<нч;||| :)жск'|'о|);|н (суркнч) |<у|>н;|ма; 9 — баромстрпк бяи.
Кдздирувчи камеранинг ички юзасига кальций сульфат ва фторсиликатлардан иборат кушимчалар утириб колади. Бу хар уч кунда тоза сув билан ювиб т}'ришни талаб этади. Нисбатан купрок вант ишлатилганда куйка бу юзани янада туларок эгаллаб олади, уни механик усуллар билан тозаланади ва сунгра Н^51Р(; нинг 4-5% ли эритмаси билан ювилади.
Экстракцион фосфат кислотанинг концентрацияси ортиши билан унда эриган гексафторсиликат кислотанинг бур босими хам ортади. Шу туфайли фосфат кислотани 52-57% РаО:) гача буглатишда бошлангич кислотадаги фторнинг 80-90% и (2НР+81Р4 нинг тахминан эквивалент аралашмаси тарзида) газли фазага ажралиб чикади; махсулот кислотасидаги фторнинг микдори 0,5—0,8% гача каамаяди. Шунингдек, буглатгичдан чикадиган газлар таркибида куп микдордаги сув бури булади, уни фторидлар абсорбциясида конденсацияланишини камайтириш учун, абсорбциялаш жараёни кайнок (60-70°С) Н251Ро эритмалари билан амалга оширилади; фтордан тозаланган сув бури барометрик конденсатор урнатилган икки боскичли бугэжекторли (бур сурувчи) курилмалар ёрдамида суриб олинади.
Апатитдан олинган буглатилган кислота 1650-1750 кг/м^ зичликка эга, унинг таркибида: 52-54% РзО,-,; 3,4-4,2% 50з; 1,2-1,3% (Ре,А1)_,0:!; 0.1-0,4% ЗЮ^; 0.5-0,8% Р булади.
Экстракцион фосфат кислотани буглатиш учун барботажли концентраторлар — кислотабардош материалли камералар хам ишлатилади, улар да буглатиш кислотанинг юза катлами оркали ёкилган кайнок газ бериш оркали амалга оширилади. Бу ерда иссиклик узатувчи юза булмайди, иссиклик алмашиниш кайнок газ билан кислотанинг тугридан-тугри тукнашишидан амалга ошади; бунда хосил буладиган чукма муаллак холатда 1^олади ва аппаратдан кислота билан биргаликда чикади, сунгра уни тиндириш оркали тозаланади. Камерага утхона газлари 650-900°С хароратда берилади. Айникса, табиий газ ёндириладиган графитли ботирма ёндиргичли концентраторлар интенсив ишлайди. Барботажли концентратор ва ботирма ёндиргичли аппаратларда газ узи билан бирга анчагина микдордаги фосфат кислота бугини олиб чикади, уни эса электрофильтрларда тутиб колиш лозим булади. Таркибида 8,5-9 г/м фтор (электрофильтрга киришдан олдин хаво билан аралашиши хисобига — 3 г/м ) булган чикинди газларини тозалашдан куп микдордаги РаО.-) тутган РГ^Ро эритмаси олинади; уларни ишлатиш кийинчилик тугдиради. Туман хосил булиши — Р^Од йукотилиши орширади, бундан ташцари, теварак атроф-мухит ифлосланишига сабаб булади.
Бундай жихозлар купрок суперфосфат кислоталар олиш ^"чун цулланилади. Бу холда буглатишга таркибида 54-55% Р-^О^ тутган эритмалар (вакуум-буглатгичдан сунг) берилади. Бундай максадлар учун киздирувчи камерага юкори босимдаги буг (-3 МПа) узатиладиган вакуу^м-буглатгичли аппаратлар хам ишлатилиши мумкин.
^озирги пайтда барботажли концентраторлар урнида янада такомиллашган, юкори даражада иссикликдан фойдаланувчи, аэролифтли аппаратлар кулланилмокда. Улар ички кисми графитли кувур билан мухофазаланган вертикал пулат кувурдан иборат. Унинг буглатиладиган кислота киритиладиган пастки кисмидан кайноц газ окими юборилади, хосил буладиган газ-суюкликли аралашма юкори кисмидан чикарилади. Суюкликни ажратилгандан кейин ва иссиклигидан буглатиладиган кислотани иситишда фойдаланилгандан сунг, чикинди гази, абсорбция курилмаларида кислота тумани, 51Р4 ва НР дан тозаланади. Суюк комплекс угитлар ишлаб чикариш учун мулжалланган, таркибида 68-70% Р-^О,-, тутган кислота олиш учун концентрлашни иккита кетма-кет боскичда: 1-чисида 52-54 дан 64% гача, 2-чисида эса 68-70% Р^О,-, гача утказилади.
Таркибида магний бирикмалари (доломит) тутган бойитилмаган (24-25% рз^.-)) Р^оратор фосфоритларидан экстракциялаш жараёнида 20-22% Р^О-, ли фосфат кислота олинади. Одатдаги усулларда 37-38% РзО.-, гача буглатилиши ва 30-40°С дан паст хароратгача совутилиши натижасида у куйилиб боради ва оц^'вчанлигини йукотади. Бу эса
ундан фторсизлантирилган угитлар, кушалок суперфосфат, суюк комплекс угитлар олиш имкониятларини йукотади. Утган асрнинг 80-йилларига кадар бунинг сабабини кислотадаги М@5{Р(, нинг парчаланиши натижасида газ холатдаги 81?4 ^ва М^Р^ нинг коллоид эритмаси хрсил булиши оркали изохлашга уринилган. Гуёки эритма совутилганда М§Р^ нинг туйиниши хисобига система ковушкок, кам харакатчан масса (гол) га айланади. Яна шуни курсатиб утиладики, куп компонентли туз системалари эрувчанликларини урганиш оркали, буглатиладиган кислотага кам актив кремний диоксид (масалан, кремнегел) кушилганда фосфат кислота билан МдР^ нинг кимёвий таъсирлашуви енгиллашади, юкори хароратда реакция:
2М§?2 + 4НзРС>4 + 8102 = 2М§(Н2РС»4)2 + 81?4 + 2Н20 тенглама билан содир булиб, кислотадаги фтор 51Р4 тарзида йукотилади ва яхши эрийдиган мономагнийфосфат хосил булади, деб назарий жихатдан асослашга уринилган. Лекин бу уринишлар ишлаб чикаришда уз ечимини топмади.
Узбекистон кимёгарларининг катор йиллар давомида Коратор фосфоритидан сульфат кислотали экстракциялашдан олинган фосфат кислотасини концентрлаш, унинг физик-кимёвий хоссаларини урганиш юзасидан утказган тадкикотлари натижасида таркибида магний бирикмалари тутган фосфат кислоталарнинг концентрданишида куйилиб колиш сабаблари хам назарий, хам амалий жихатдан асосланди ва бу борада ижобий натижаларга эришилди.
Наманган мухандислик-педагогика институти профессори, техника фанлари доктори Ц.Рафуровнинг олиб борган захматли мехнатлари натижасида таркибида магний тутган ЭФК ларнинг концентрлаш жараёнида куйилиб колиш сабаблари хам илмий. хам амалий жихатдан асослаб берилди. Нафацат цуйилиш сабаблари, балки бундай кислотаарни концентрлашда цуйилиб цолишини олдини олиш йуллари хам очмлиб, амалий жихатдан синовдан мувоффакиятли утказилди.
20°С хароратдаги сувда ва NН4NО:^ (кимёвий тоза — к.т.) нинг 1% ли сувли эритмасида М§НР()4 (к.т.) ва М@Р^ (к.т.) ларнинг изотермик эрувчанлигини Урганиш — М@НР04 (к.т.) ва М@'Рз ларнинг сувдаги эрувчанлиги мувофик равишда 1,392 ва 0,117% (М§0 буйича 0,464 ва 0,0755%), аммоний нитрат эритмасидаги эрувчанлиги эса м^офи!^ равишда 9,99% ва 0,248% (М§0 буйича 3,330 ва 0,160%) булишини аниклаш имкониятини яратди. Шундай экан, 1,0% ли аммиакли селитра эритмасида магний тузларининг эрувчанлиги М§НР04 учун етти марта, М§Р^ учун икки марта ортади.
20°С хароратда 0,1, 0,5 ва 1,0 молярли аммиакли селитра эритмаларида М^Р^ нинг эрувчанлигини урганиш натижасида М§Р^ нинг эрувчанлиги концентрациянинг ортиши билан деярли узгармаслиги аникланди. Масалан, 0,1 молярли аммиакли селитра эритмасида М§Р2 нинг эрувчанлиги 0,2478% (0,1598% М§'0, яъни 0,040 моль М^Рз) ни, 0,5 молярли эритмада 0,2694% (0,17388% М§0, яъни 0,0435 моль М^Ра) ни ва 1,0 моляр эритмада эса 0,2695% (0,1753% М§0, яъни 0,0435 моль М@Р^) ни ташкил этади.
М^504—Р[зР04—NРI4NО;)—Н20 системасини урганиш натижасида 0-60% р^о,-) концентрацияли интервалда М@504*7На^ нинг эрувчанлиги М@8()4—Н;{Р04—П'_;0 система сид а гига нисбатан 2-1,5% га ортиши аникланди.
Таркибида магний тутган фосфоритларни фосфат кислотага сульфат кислотали экстракциялаш жараёнида магний бирикмаларининг туда экстракцион фоссрат кислота таркибига утиши кузатилади. Бундай ЭФК ни буглатиш жараёнида эритмадаги барча тузларнинг туйиниши билан бир цаторда дастлаб магний ионларининг сульфат ионлари билан бирикиб М§804, сунгра шу билан бир вактда унинг гидратлаииши хисобига М§й04*НаО дан токи М§504*7НаО гача булган гидратланиш жараёни содир булади. Бу эса ЭФК нинг куйилиб колиши ва окувчанлигини йу^отитига сабаб булувчи омиллардан биридир. Бундан ташкари, эритманинг куйилишига ЭФК таркибидаги бошка катион ва анионлардан иборат кушимчалар хам уз таъсирини маълум даражада курсатади.
Шунинг учун экстракцион фосфат кислотани буглатишда кислотани цуйилиб колишига олиб келадиган ундаги кийин эрувчан цушимчаларни эритиш максадида ва
экстракцион фосфат кислотани концентрлашда унинг ковушкоклигини камайтирувчи агент сифатида аммоний нитрат ишлатилган.
Таркибида магний тутган экстракцион фосфат кислоталарни буглатишдан олдин унинг таркибидаги магнийнинг микдорига мувофик холда: