11-мавзу. Суперфосфат ишлаб чиқариш

Қоратоғ фосфорити асосидаги суперфосфат. Қоратоғ фосфоритидан суперфосфат олиш жараёни — унда доломит ва магнезиал силикатлар кўшимчаларининг бўлишлиги туфайли узига хос хусусиятга эгадир. Магний бирикмалари иштирок этадиган фосфатларнинг сульфат кислота билан парчаланиши учта босқичда амалга ошади. Биринчи босқичда қуйидаги реакциялар содир бўлади:
Са₅(Р0₄)₃Ф + 5Н₂С0₄ = ЗН₃Р0₄ + 5СаС0₄+ НФ
СаМг(СО₃)₂ + 2Н₂С0₄= МгСО₄+ Са0₄ + 2С0₂ +Н₂0
Мг₂СиО₄ + 2 Н₂С0₄= 2 МгСО₄+ Си0₂ + 2Н₂0
Бунинг натижасида таркибида фосфат кислота ва магний сульфат бўлган эритма хосил бўлади. Иккинчи босқичда фосфатни фосфат кислота билан парчаланади, аммо эритмада магний сульфат бўлганлиги учун монокальцийфосфат урнига мономагнийфосфат хосил бўлади:
Са₅(Р0₄)₃Ф + 7Н₃Р0₄ + 5МгСО₄= 5Мг(Н₂Р0₄)₂ + 5СаС0₄ + НФ
Иккинчи босқич МгСО₄ нинг Мг(Н₂Р0₄)₂ га тўла айланиши билан якунланади. Учинчи босқичда эса қолган фосфатли хом ашё таркибида мономагнийфосфат тутган фосфат кислота билан парчаланади ва монокальцийфосфатга айланади:
Са₅(Р0₄)₃Ф + 7Н₃Р0₄ = 5Са(Н₂П0₄)₂ + НФ
Иккинчи босқич охирида фосфатли комплекс Мг0, Р₂О₅ ва Н₂О дан иборат бўлади. МгО — П₂О₅, Н₂О системадаги эрувчанлик диаграммасидан (3.2 — раcм) кўринадики, мономагнийфосфатнинг эрувчанлиги СаО Р₂О₅. Н₂О системадаги монокальцийфосфатнинг эрувчанлигидан нисбатан катта бўлади. Моно- ва димагнийфосфатлар тўйинган сувли эритмаларга нисбати бўйича инконгруэнт бўлишига қарамай, яъни қаттиқ фазага кислоталилиги кам бўлган фосфатлар холатида ўтиш билан парчаланади; магний фосфатнинг парчаланиш даражаси кальций фосфатнинг парчаланиш даражасидан (туз ва сувнинг нисбати бир хил бўлганда) нисбатан кичик бўлади. 25-80°С харорат ва Мг(Н₂Р0₄)₂: Н₂О < 0,287 нисбатда мономагнийфосфат парчаланмасдан эрийди; бу нисбат катта бўлганда мономагнийфосфат парчаланади ва димагнийфосфат қаттиқ фазага ўтади; монокальцийфосфатнинг парчаланиши эса Са(Н₂Р0₄)₂ : Н₂О > 0,01 дан содир була бошлайди.
Худди кальций тузларидаги каби Р₂О₅ концентрацияси ортиши билан димагнийфосфат эрувчанлиги ортади, мономагнийфосфатнинг эрувчанлиги эса камаяди (12.2—раcм), аммо монокальцийфосфатдан фарқли ўлароқ мономагнийфосфатнинг сув таъсирида парчаланиш даражаси хароратга деярли боғлиқ эмас.
Иккинчи босқич реакциянинг тугалланиши арафасида хам мономагнийфосфатнинг эрувчанлиги катта бўлганлиги учун суюқ фаза унинг билан туйинмаган холатида колади, аммо у тўла эритмада бўлади ва фосфат кислотанинг нейтралланиш даражаси кутилганидан кўра нихоятда катта бўлади. Мономагнийфосфат фосфат кислота билан буфер аралашма хосил қилади Мг²⁺ ва Н₂Р0₄^- ионларига диссоциланади, бу эса фосфат кислотанинг Н⁺ ва Н₂Р0₄^-' ионларига диссоциланишини сусайтиради. Шу сабабга кўра хом ашёнинг парчаланишини иккинчи босқич жараёнидаёк кескин пасайтиради, унинг учинчи босқичдаги тезлиги эса бутунлай камаяди.

12.2 — расм. 25, 80 ва 130⁰С МгО Р₂О₅. Н₂О системаси изотермаси.

Белгиланган нукталарда икки катик фаза билан тўйинган эритмалар таркиби кўрсатилган.
Юқорида таъкидланганларни, шунингдек мономагнийфосфатнинг гигроскопиклигини эътиборга олинса, у Қоратоғ фосфоритидан олинган суферфосфатнинг физик хоссаларини ёмонлаштиради. Шунинг учун фосфоритларни олдиндан магний бирикмаларининг бир қисмини йуқотиш орқали бойитиш мақсадга мувофикдир. Ишлатиладиган хом ашёда магнийнинг микдори Р₂О₅, микдорининг 6-8% идан ортиб кетмаслиги лозим. Қоратоғ фосфоритидан олинадиган суперфосфат учун омбордаги оптимал харорат (65-80°С) апатит ёки магний тутмаган фосфоритлардан олинадиган суперфосфатларга нисбатан анча юқори бўлади. Бу холатда суперфосфат массасининг совиши парчаланиш жараёнини тезлаштирмайди, балки секинлаштиради. Бунинг сабабини юқорида кўрсатиб ўтилганидек, суюқ фазанинг юқори даражада нейтралланганлиги ва хароратнинг пасайиши билан мономагнийфосфат эрувчанлигининг камаймаслиги билан изохланади.
Таркибида 27,5% Р₂О₅. 6,6% СО₂ ва 2,5% К₂Оз бўлган Қоратоғ фосфоритини 68% ли сульфат кислота билан 64 оғирлик қисм стехиометрик меъёрда парчалаш йўли билан олинган кукунсимон оддий суперфосфатда хом ашёнинг парчаланиш даражаси 90% га етади ва махсулот қуйидаги таркибга эга бўлади: умум. ⁼ 15,6%; Р₂О_5узл. ⁼ 14,0%;
Р₂0_5эркин = 5,0%; Н₂0 = 10,5%.