Mustaqil ta‘lim tekshirdi: Mineral o‘g‘itlar xomashyosi Reja: Tabiiy fosfatlarni sulfat kislotali parchalash Superfosfat olishning fizik-kimyoviy asoslari Superfosfat ishlab chikarish tabiiy fosfatlarni sulfat kislotali parchalash

Angren texnologiya texnikumi

2-22 guruh talabasi
_____________________________
_____________________________fanidan

MUSTAQIL TA‘LIM

Tekshirdi:_______________________________

Mineral o‘g‘itlar xomashyosi

Reja:
1. Tabiiy fosfatlarni sulfat kislotali parchalash

2. Superfosfat
3. Superfosfat olishning fizik-kimyoviy asoslari
4. Superfosfat ishlab chikarish
TABIIY FOSFATLARNI SULFAT KISLOTALI PARCHALASH
Tabiiy fosfatlarni sulfat kislotali parchalash natijasida sulfat kislota stexiometrik me’yoriga karab maxsulot sifatida oddiy superfosfat, kush suferfosfat va ekstraksion fosfat kislota (EFK) olinadi.
Tabiiy fosfatlarni sulfat kislotali parchalashning umumiy fizik-kimyoviy asoslari
Tabiiy kalsiy fosfatlarning kislotalar bilan parchalanishidan fosfor kislotasi va kalsiyning tegishli tuzlari xosil buladi. Kalsiyli tuzlari suvda yaxshi eriydigan kislotalar (masalan, nitrat yoki xlorid kislota) ishlatilganda olingan eritmalarni o‘gitga aylantirish, usimliklar tomonidan uzlashmaydigan yoki kiyin uzlashadigan fosfatli birikmalarga aylanishiga olib keladigan kimyoviy uzgarishlarni oldini olish uchun kalsiyning bir kismini ajratib olish yoki boglash orkali amalga oshiriladi. Bundan farkli ularok, fosfatlarni sulfat kislotali parchalashda ajraladigan suvda kam eruvchi kalsiy sulfat kattik fazaga o‘tadi; u o‘git tarkibida ballast (keraksiz ko‘shimcha) sifatida katnashishi yoki eritmadan ajratib olinishi mumkin. Birinchi xolatda oddiy superfosfat, ikkinchisida esa ekstraksion fosfat kislota olinadi.
Tabiiy fosfatlarni sulfat kislota bilan ishlov berilganda, ftorapatit:
fosfat kislota olishda:
Са₅(РО₄)зF Q 5Н₂S0₄ Q 5nН₂0 ⁼⁼ ЗНзР0₄ Q 5СаSО₄*nН₂0 Q НF superfosfat olishda:
2Са₅(Р0₄)₃F Q 7Н₂S0₄ Q ЗН₂0 = ЗСа(Н₂Р0₄)₂*Н₂0 Q 7СаS0₄ Q 2НF reaksiya tenglamalari buyicha parchalanadi.
Shu bilan bir vaktda fosfatli xom ashyo tarkibidagi boshka minerallar: kalsit, dolomit, temir- va alyumosilikatlar xam parchalanadi.
Masalan:
СаМg(СО₃)₂ Q 2Н₂S0₄ Q (n-2)Н₂0 = СаSO₄*nН₂0 Q МgSO₄ Q 2С0₂
К₂0*Nа₂0*А1₂0₃*2SiO₂ Q 5Н₂SO₄ = Nа₂S0₄ Q К₂SO₄ QAl₂(S0₄)₃ Q 2SO₂ Q 5H₂О
Kremniy dioksid N F bilan ta’sirlashib, SiF ₄ xosil kiladi:
Si0₂ Q 4НF ⁼ SF₄ Q 2Н₂0
SiF₄ нинг бир кисми газли фазага ўтади, колган кисми эса эритмада коладиган гексафторсиликат кислотага айланади:
SiF₄ Q 2НF = Н₂ SiF₆
Tarkibida kislotada eruvchan kup mikdordagi magniy, alyuminiy, temir birikmalari bulgan tabiiy fosfatlar sulfat kislotali ishlov berish uchun yaroksizdir. Ayniksa temir tutgan ko‘shimchali minerallar yaroksiz xisoblanadi.
hosil buladigan temir fosfatlari barkaror tuyingan eritmalarga aylanib, ulardan asosan FеР0₄*2Н₂О shaklida kristallanish sekin kechadi. Buning okibatida fosfat kislota olishda kalsiy sulfat chukmasi bilan birgalikda erimaydigan temir fosfati shaklida Р₂О₅д ning bir kismi yukotilishi xisobiga uning unumi kamayadi;
superfosfat olishda esa maxsulotdagi suvda eriydigan Р₂О₅.-, ning mikdori kamayadi, chunki uning ma’lum ulushi usimliklarga kiyin uzlashadigan, sitratli eritmada kisman eriydigan FеР0₄*2Н₂О shakliga o‘tadi. Eritmadan kiyin eriydigan shaklga o‘tish Р₂О₅, ning retrogradakiyasi deyiladi. Shu boisdan sulfat kislotali parchalashda tarkibida kup mikdorda temir tutgan fosforitlar ishlatilmaydi.
Rudalarni oldindan oksidlovchilik atmosferasida 850-1150°С xaroratda kizdirish Fe(II) birikmalari — gyotet FeO(ON), gidrogyotet FeO(ON)*nN20 larning kislotalarda kiyin eriydigan gematit Fе₂О₃, magnetit FеFe₂0₄ va boshka birikmalarga aylanishiga olib keladi. Lekin, xattoki uzok vakt kizdirish xam bu ko‘shimchalarning tayyor maxsulot sifatiga va ishlab chikarishning texnologii kursatkichlariga salbiy ta’sirini tuda bartaraf eta olmaydi. Shuning uchun sulfat kislotali parchalash jarayonida, odatda, tarkibidagi Fe₂O₃:P₂O₅ ogirlik nisbati 0,08 dan katta bulmagan ruda va konsentratlar kullaniladi; bunda Р₂О₅, retrogradatsiyasi sezilarsiz darajada buladi.
-Fosfatli rudalardagi karbonatlar — kalsit, dolomit ko‘shimchalari ularning parchalanishi uchun ko‘shimcha mikdordagi sulfat kislota sarflanishiga, СО₂ ajralishi xisobiga reaksion jixozlarda kup mikdordagi kulik xosil bulishiga, buning natijasida esa ular ish unumining pasayishiga olib keladi. Kalsit va dolomitning parchalanishi natijasida superfosfatdagi usiz xam unchalik katta bulmagan P₂O₅) konsentratsiyasini kamaytiruvchi yoki fosfat kislota olishdagi tashlandik gips mikdorining oshiruvchi ko‘shimcha mikdordagi kalsiy sulfat xosil buladi.
Rudani kuydirish natijasida karbonatlar parchalanadi va СО₂ yukotiladi. Shuning uchun kuydirilgan ruda ishlatilganda kupiklanishning oldi olinadi. Kupiklanishni birdaniga kamaytirishning boshkacha usuli, bu reaktorga uzatiluvchi rudalarni tashish moslamalari (shnek yoki lentali transportyor) da uncha kup mikdorda bulmagan sulfat yoki fosfat kislotalar bilan namlash xisoblanadi. Bunda karbonatlarning asosiy kismi parchalanib buladi.
Rudalarni kislotali parchalanishida uning tarkibidagi magniy birikmalari xom ashyoni yukori parchalanish darajasiga erishishda tuskinlik kiluvchi va olinadigan maxsulot sifatini yomonlashtiruvchi suvda eruvchan magniy sulfat va fosfatlariga aylanadi. Shuning uchun tarkibida kup mikdorda magniy tutgan xom ashyodan uni kimyoviy boyitish orkali yukotish lozimdir.
Tabiiy fosfatlarni sulfat kislotali parchalash jarayonining texnologik parametrlarini tanlash uchun СаS0₄ — Н₃Р0₄ — Н₂О sistemasining xossasi asos xisoblanadi. Bunda kalsiy sulfat uch xil: bitta suvsiz (angidrit Са₅0₄) va ikkita kristallogidrat [yarimgidrat (polugidrat) yoki bassanit СаS0₄*0,5Н₂О va digidrat yoki gips СаS0₄*2Н₂О] shaklida mavjud bulishi mumkin. Kursatilgan shakllar kristallanishining xaroratli va konsentratsiyali soxalari — (fosfat kislotadagi ularning eruvchanlik nisbatlari yoki eritma ustidagi suvning bug bosimi va gipsning yarimgidratga yoki angidridga va yarimgidratning angidritga aylanishidagi kaytar reakkiyalar dissotsiatsiya bosimining nisbati orkali aniklanadi.
Misol sifatida kalsiy sulfatning 80°С dagi eruvchanlik izotermasi 3.14 — rasmda keltirilgan. Tasvirdan kurinadiki, eritmadagi fosfat kislotaning mikdori ortib borishi bilan uchta modifikatsiyaning barchasini eruvchanligi dastlab ortib boradi, 16-22% Р₂О₅ da maksimumga erishadi va sungra pasayadi. 80°С da angidrit minimal eruvchanlikka ega buladi, uning uzi, shuning uchun kattik faza bilan muvozanatga sabab buladi. 33,3% dan kam Р₂О₅ to‘ingan eritmalarda metastabil gips (metastabil kristallogidratlar izotermalari kesishgan a nuktada) bevosita angidritga aylanadi;
nisbatan yuqori konsentratsiyali eritmalarda dastlab gipsning kam eriydigan yarimgidratga konversiyasi sodir buladi, shundan keyin yarimgidrat angidritgacha degidratlanadi. Bu uzgarishlar stabilligi kam fazaning asta-sekin erishi va shu bilan bir paytda eritmadan stabilligi yukori fazaning kristillinishi puli bilan sodir buladi.
3 .15 — расмда СаS0₄ — Н₃Р0₄ ^— Н₂О системасида кальций сульфатнинг 4^)азали ўзгариш йўналиши ва таркибини ифодаловчи политермик диаграмма келтирилган. Системадаги стабил каттик фаза гипс (пастдаги аЬ эгри чизик) ва ангидрит (юкоридаги еd эгри чизик) хисобланади. сd эгри чизикдан юккорида жойлашган сохада системанинг биринчи кристалланувчи фазаси хисобланган яримгидратнинг катта кисми ангидритга ўтади; Бу узгариш 80°С да таркибида 33,3% дан куп Р₂О₅ тутган эритмаларда секинлик билан (сутка ва ойларда) содир булади. Худди шундай шароитда гипснинг яримгидратгача дегидратацияси анча тез (соат ва минутларда) тугайди.

3.14 — расм. 80°С да фосфор кислотада калькии сулфатининг) эрувчанлик изотермаси:

А — ангидрит; П — яримгидрат; Г — гипс.

3.15 - расм. Фосфор кислота эритмада калькии сулфат кристалогидратининг бир-бирига айланиши схемаси.

А - СаS0₄; П - СаS0₄0,5 Н₂О ; Г СаS0₄ 2Н₂О2

ed va aЬ egri chiziklar orasidagi soxada x,am xuddi shunday stabil faza angidrit x,isoblanadi, ammo bu yerda plugidrat angidritga tugridan-tugri aylanmaydi, dastlab gipsgacha tula aylanadi. sd egri chizik — turli xaroratda bunday metastabil fazalarning birgalikda mavjud bulishini kupgina nuktalar bilan ifodalangan xolati deb xisoblanadi. Shunga uxshash, aЬ egri chizik;ni xam turli xaroratda stabil gips va angidritning birgalikda mavjud bulishini kupgina nuktalar bilan ifodalangan xolati deb xisoblanadi. Osvald koidasiga binoan aЬ egri chizikdan pastdagi soxdda stabil faza bulgan gips P—A—G uzgarish buyicha gipsga aylanishi kerak. Vaxolanki, amaliyotda bu sox,ada angidritning xrsil bulishi kuzatilmaydi. Buni fazalarning uzgarish kinetikasi, masalan keltirilgan xarorat va R2O5, konsentratsiyasi soxasida A→G uzgarishning P→A Uzgarishga nisbatan juda katta tezlik bilan sodir bulishi orkali izoxlanishi mumkin. Boshka sharoitda A ning uzgarish tezligi kichik bulishi mumkin. Fazalarning uzaro bir-biriga aylanish tezligi va yunalishiga sistemadagi begona kushimchalar ionlari xam ta’sir etishi mumkin.

Shunday kilib, tabiiy fosfatlarni sulfat kislotali parchalashning xarorat va konsentratsiya sharoitlarini tanlashda kalsiy sulfat modifikakiyalariniig xosil bulishi va bir-biriga aylanishining uziga xosligini e’tiborga olgan xrlda amalga oshirish lozim. Bu ayniksa ekstraksion fosfat kislota texnologiyasida muxim axamiyatga egadir.
Monokalsiyfosfat suv bilan ta’sirlashib, erkin fosfat kislota va dikalsiyfosfatga parchalanadi:
Са(Н₂Р0₄)₂*Н₂0 Q ag= СаНР0₄ Q Н₃РО₄ Q ag
Parchalanish darajasi tuz va suvning nisbiy mikdoriga boglikdir. Shuning uchun monokalsiyfosfatning eruvchanligi xakida fakatgina shartli fikr yuritish mumkin. Ayni xaroratdagi eritmaga ma’lum mikdordagi tuzni utkazish uchun talab etiladigan suvning fakat shunday mikdorigina doimiy x^isoblanadi.
2.3 — rasmda turli xil xaroratlardagi СаО — Н₃Р0₄ — Н₂О sistemasida eruvchanlik izotermasi tasvirlangan. Eritmadagi Р₂О₅ konsentratsiyasi ortishi bilan monokalsiyfosfatning eruvchanlik egri chizigidagi SaO mikdori kamayadi, dikalsiyfosfatning eruvchanlik egri chizigidagi SaO mikdori esa ortadi.


2.3-rasm. СаО-Р₂О₅ sistemasi.

Ikki tuz bilan tuyingan eritma tarkibi (monovariantli muvozanat):

В-25-135⁰С да –Са(Н₂РО₄)₂*Н₂ОQСаНРО₄, 0⁰С да.
- Са(Н₂РО₄)₂ * Н₂ОQСаНРО₄ * Н₂О; F₂ -F₅-40-130⁰C да,
-Са(Н₂РО₄)₂*Н₂ОQСа(Н₂РО₄)₂;
R-R₁0-25⁰Cда 2Н₃РО₄*Н₂ОQСа(Н₂РО₄)₂*Н₂О.

uchta tuz bilan tuyingan eritma tarkibi (invariantniye rastvori):

U-30⁰C да - Н₃РО₄Q Са(Н₂РО₄)₂ * Н₂ОQСа(Н₂РО₄)₂;
Е-152⁰С да - Са(Н₂РО₄)₂ * Н₂ОQСа(Н₂РО₄)₂Q СаНР0₄;
Q-100⁰C-2Н₃РО₄*Н₂ОQСа(Н₂РО₄)₂ QН₂ОQмуз.