«Elektronika va avtomatika» fakulteti «Ishlab chiqarish jarayonlarini avtomatlashtirish» kafedrasi

Qoratog’ fosforiti asosidagi superfosfat. Qoratog‘ fosforitidan superfosfat olish jarayoni – unda dolomit va magnezial silikatlar qo‘shimchalarining bo‘lishligi tufayli o‘ziga hos xususiyatga egadir. Magniy birikmalari ishtirok etadigan fosfatlarning sulfat kislota bilan parchalanishi uchta bosqichda amalga oshadi. Birinchi bosqichda quyidagi reaktsiyalar sodir bo‘ladi:

Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 = 3H3PO4 + 5CaSO4 + HF CaMg(CO3)2 + 2H2SO4 = MgSO4 + CaSO4 + 2CO2 + 2H2O Mg2SiO4 + 2H2SO4 = 2MgSO4 + SiO2 + 2H2O

Buning natijasida tarkibida fosfat kislota va magniy sulfat bo‘lgan eritma hosil bo‘ladi. Ikkinchi bosqichda fosfatni fosfat kislota bilan parchalanadi, ammo eritmada magniy sulfat bo‘lganligi uchun monokalsiyfosfat o‘rniga monomagniyfosfat hosil bo‘ladi:

Ca5(PO4)3F + 7H3PO4 + 5MgSO4 = 5Mg(H2PO4)2 + 5CaSO4 + HF 22

Ikkinchi bosqich MgSO4 ning Mg(H2PO4)2 ga to‘la aylanishi bilan yakunlanadi. Uchinchi bosqichda esa qolgan fosfatli xom ashyo tarkibida monomagniyfosfat tutgan fosfat kislota bilan parchalanadi va monokalsiyfosfatga aylanadi:

Ca5(PO4)3F + 7H3PO4 = 5Sa(H2PO4)2 + HF

Ikkinchi bosqich oxirida fosfatli kompleks MgO, P2O5 va H2O dan iborat bo‘ladi. MgO – P2O5 – H2O sistemadagi eruvchanlik diagrammasidan ko‘rinadiki, monomagniyfosfatning eruvchanligi CaO – P2O5 – H2O sistemadagi monokalsiyfosfatning eruvchanligidan nisbatan katta bo‘ladi. Mono- va dimagniyfosfatlar to‘yingan suvli eritmalarga nisbati bo‘yicha inkongruent bo‘lishiga qaramay, yani qattiq fazaga kislotaliligi kam bo‘lgan fosfatlar holatida o‘tish bilan parchalanadi; magniy fosfatning parchalanish darajasi kalsiy fosfatning parchalanish darajasidan (tuz va suvning nisbati bir xil bo‘lganda) nisbatan kichik bo‘ladi. 25-80OC harorat va Mg(H2PO4)2 : H2O < 0,287 nisbatda monomagniyfosfat parchalanmasdan eriydi; bu nisbat katta bo‘lganda monomagniyfosfat parchalanadi va dimagniyfosfat qattiq fazaga o‘tadi; monokalsiyfosfatning parchalanishi esa Ca(H2PO4)2 : H2O > 0,01 dan sodir bo‘la boshlaydi. Xuddi kalsiy tuzlaridagi kabi P2O5 kontsentratsiyasi ortishi bilan dimagniyfosfat eruvchanligi ortadi, monomagniyfosfatning eruvchanligi esa kamayadi (4–rasm), ammo monokalsiyfosfatdan farqli o‘laroq monomagniyfosfatning suv ta‘sirida parchalanish darajasi haroratga deyarli bog‘liq emas [11,12]. 25, 80 va 130OC haroratdagi MgO – P2O5 – H2O sistemasida eruvchanlik izotermasi: ikkita qattiq fazali muvozanatdagi eritmaning tarkibi nuqtalar bilan belgilangan. Ikkinchi bosqich reaktsiyaning tugallanishi arafasida ham monomagniyfosfatning eruvchanligi katta bo‘lganligi uchun suyuq faza uning bilan to‘yinmagan holatida qoladi, ammo u to‘la eritmada bo‘ladi va fosfat kislotaning neytrallanish darajasi kutilganidan ko‘ra nihoyatda katta bo‘ladi. Monomagniyfosfat fosfat kislota bilan bufer aralashma hosil qiladi, Mg 2+ va H2PO4 - ionlariga dissotsilanadi, bu esa fosfat kislotaning N + va H2PO4 - ionlariga dissotsilanishini susaytiradi. Shu sababga ko‘ra xomashyoning parchalanishini ikkinchi bosqich jarayonidayoq keskin pasaytiradi, uning uchinchi bosqichdagi tezligi esa butunlay kamayadi. Yuqorida ta‘kidlanganlarni, shuningdek monomagniyfosfatning gigrosko‘ikligini e‘tiborga olinsa, u Qoratog‘ fosforitidan olingan superfosfatning fizik xossalarini yomonlashtiradi. Shuning uchun fosforitlarni oldindan magniy birikmalarining bir qismini yo‘qotish orqali boyitish maqsadga muvofiqdir. Ishlatiladigan xom ashyoda magniyning miqdori P2O5 miqdorining 6-8% idan ortib ketmasligi lozim. Qoratog‘ fosforitidan olinadigan superfosfat uchun ombordagi

o‘timal harorat (65-80OC) apatit yoki magniy tutmagan fosforitlardan olinadigan superfosfatlarga nisbatan ancha yuqori bo‘ladi. Bu holatda superfosfat massasining sovishi parchalanish jarayonini tezlashtirmaydi, balki sekinlashtiradi. Buning sababini yuqorida ko‘rsatib o‘tilganidek, suyuq fazaning yuqori darajada neytrallanganligi va haroratning pasayishi bilan monomagniyfosfat eruvchanligining kamaymasligi bilan izohlanadi. Tarkibida 27,5% P2O5, 6,6% CO2 va 2,5% P2O3 bo‘lgan Qoratog‘ fosforitini 68% li sulfat kislota bilan 64 og‘irlik qism stexiometrik me‘yorda parchalash yo‘li bilan olingan kukunsimon oddiy superfosfatda xom ashyoning parchalanish darajasi 90% ga yetadi va mahsulot quyidagi tarkibga ega bo‘ladi: P2O5umum. = 15,6%; P2O5o‘zl. = 14,0%; P2O5erkin = 5,0%; H2O = 10,5% [11,12]. Ishlab chiqarish ko‘rsatkichlari. Superfosfat ishlab chiqarishda fosfatli xom ashyo parchalanishining to‘laligi parchalanish koeffitsienti, ya‘ni superfosfatdagi o‘zlashadigan P2O5 ning umumiy P2O5 miqdoriga nisbati orqali talqin etiladi. Sulfat kislota me‘yori qanchalik katta bo‘lsa, parchalanish koeffitsenti ham shunchalik yuqori bo‘ladi. 68-72 og‘irlik qism me‘yorida apatit kontsentratidan olingan kamerali superfosfatdagi parchalanish koeffitsenti 83-88% ga teng va superfosfatda ma‘lum miqdordagi (11-12%) erkin fosfat kislota bo‘ladi. Superfosfat ning ombordagi yetiltirish jarayonida esa parchalanish koeffitsenti 93- 95% ga yetadi, erkin fosfat kislotasi esa 5% gacha kamayadi. Olingan superfosfat miqdorining uni ishlab chiqarish uchun sarflangan fosfat miqdoriga nisbati superfosfat unumi deyiladi. Vaholanki, fosfatdagi P2O5 to‘laligicha superfosfatga o‘tadi, shuning uchun unum fosfatdagi P2O5 ning foiz miqdorini mahsulotdagi umumiy P2O5 ning foiz miqdoriga nisbati bilan ifodalanadi. Apatit kontsentratidan yangi hosil qilingan superfosfatning unumi 1,94-2,01 ni, fosforitdan olingan superfosfat unumi esa 1,5-1,9 ni tashkil etadi. Superfosfatni omborda saqlanishi natijasida undan suvning bug‘lanishi hisobiga unum ma‘lum darajaga pasayadi. Mahsulotning gigrosko’ikligi va uning neytrallanishi. Yuqori erkin kislotalilikka (5% dan yuqori P2O5) ega bo‘lgan superfosfat 20OC haroratda 25 havoning nisbiy namligi 70-100% bo‘lganda atmosfera namligini yutadi. Buni superfosfat suyuq fazasining to‘yingan bug‘ bosimi (1,33-1,81 kPa) xuddi shu haroratdagi suvning to‘yingan bug‘ bosimi (1,63-2,33 k‘a) dan kichik ekanligi bilan izohlanadi. Yutilgan namlik ma‘lum miqdordagi monokalsiyfosfatni eritadi, uning dikalsiyfosfat va fosfat kislotaga parchalanishiga olib keladi. Ajralgan qo‘shimcha miqdordagi erkin fosfat kislotasi superfosfatni yanada gigrosko‘ikligini oshiradi. Bunday superfosfat yomon fizik xossaga ega bo‘ladi – yo‘ishqoq bo‘lib qoladi, tushirish va yuklash moslamalariga yo‘ishib qolishi natijasida qiyinchiliklar tug‘diradi. Bundan tashqari mexanizmlarning korroziyasini tezlashtiradi. Shuning uchun yetiltirilgan superfosfat fosfat kislotada oson parchalanuvchi neytrallovchi qo‘shimchalar bilan neytrallanadi. Odatda neytrallanish jarayoni donadorlash bilan bir vaqtda amalga oshiriladi. Neytrallovchi qo‘shimcha sifatida oson parchalanadigan mayda fraktsiyali fosforit uni, suyak kukuni, ohak, bo‘r, ohaktosh, ftorsizlantirilgan fosfatlar va boshqalar ishlatiladi. Tarkibida fosfor tutgan neytrallovchi qo‘shimchalar mahsulotni boyitadi. Fosforitning qo‘llanilishi natijasida erkin P2O5 ning 1% ga kamayishi hisobiga, ekvivalent suratda, mahsulotdagi o‘zlashadigan P2O5 ning miqdori o‘rtacha 0,42% ga ortadi. Superfosfatdagi fosfat kislotani kalsiy birikmalari bilan neytrallash natijasida mahsulot tarkibida qo‘shimcha miqdordagi kalsiy monofosfat hosil bo‘ladi. Bunda superfosfat dagi qattiq kom‘onentlar miqdori ortadi va uning fizik xossasi yaxshilanadi. Superfosfatdagi kislotalilikni keragidan ortiq darajada kamaytirish suvda kam eriydigan dikalsiyfosfatning hosil bo‘lishiga olib keladi, ohakning ortiqcha bo‘lishi esa qiyin eriydigan trikalsiyfosfat hosil bo‘lish bilan boradigan retrogradatsiyalanishga olib keladi. Mahsulot tarkibining ayrim qismlaridagi retrogradatsiya esa reagentlarning yomon aralashtirilishi hisobiga yuzaga keladi. Shuning uchun neytrallash jarayonida qo‘shimchalarni mahsulot bilan yaxshi aralashishini ta‘minlash lozimdir. Ammoniylashtirish. Superfosfat sifatini yaxshilashning usullaridan yana biri bu uning ammoniylashtirilishidir, ya‘ni erkin fosfat kislotani ammiak gazi bilan 26 neytrallashdir. Ammoniylashgan superfosfat gigrosko‘ik bo‘lmagan, quruq, yo‘ishmaydigan kukundir. Uning tarkibidagi azot esa kerakli ozuqa elementidir. Superfosfat tarkibidagi erkin fosfat kislotani gaz holatidagi ammiak bilan neytrallash jarayonida dastlab monoammoniyfosfat hosil bo‘ladi:

H3PO4 + NH3 = NH4H2PO4

Neytrallanish issiqligining ajralishi hisobiga massaning harorati 80-90OC gacha ko‘tariladi va buning hisobiga superfosfat birmuncha quriydi. Bunda suvda eriydigan P2O5 miqdori kamaymaydi. Nisbatan kuchliroq ammoniylashtirish natijasida hosil bo‘lgan diammoniyfosfat kalsiy sulfat bilan ta‘sirlashib, dikalsiyfosfatga aylanadi:

H3PO4 + 2NH3 = (NH4)2HPO4 (NH4)2HPO4 + CaSO4 =CaHPO4 + (NH4)2SO4 Monokalsiyfosfat ham dikalsiyfosfatga aylanadi:

Ca(H2PO4)2 *H2O + CaSO4 + 2NH3 = 2CaHPO4 + (NH4)2SO4 + H2O

Bunday chuqur ammoniylashtirish natijasida superfosfatdagi suvda eriydigan P2O5 miqdori anchagina kamayadi, ammo o‘zlashadigan P2O5 miqdori sezilarli o‘zgarmaydi. Ammoniylashtirishni yanada davom ettirish P2O5 retrogradatsiyasiga olib keladi – dikalsiyfosfat o‘simliklar qiyin o‘zlashtiriadigan trikalsiyfosfat shakliga aylanadi: 2CaHPO4 + CaSO4 + 2NH3 = Ca3(PO4)2 + (NH4)2SO4 Shuning uchun superfosfatning ammiak bilan neytrallash natijasida tarkibida 2% atrofida azot bo‘lgan mahsulot olinadi. Tarkibida ko‘p miqdorda (8% gacha) azot tutgan ammoniylashtirilgan superfosfat olishda neytrallovchi vosita sifatida suyuq ammiakatlar qo‘llaniladi.

Superfosfatni ammoniylashtirish aylanuvchi barabanli ammoniylashtirgichga uzluksiz ravishda superfosfat kiritish va uning yo‘nalishi bo‘yicha oqimda gaz holatdagi ammiak yuborish orqali amalga oshiriladi. 27 Ammiakning me‘yori superfosfat massasining 2% ini, uning yutilish darajasi esa 97-99% ni tashkil etadi. Ammoniylashtirishda hosil bo‘ladigan guvala holatdagi superfosfat elanadi va maydalanadi. Qoratog‘ fosforitidan olinadigan superfosfat ni ammoniylashtirish ayniqsa samarali hisoblanadi. Bunda kalsiy va magniy fosfat tuzlarining eritmadan to‘la ajralishi kuzatiladi va 25OC gacha sovutilganda nafaqat monokalsiyfosfat kristallanadi, balki magniy va ammoniy fosfatlari ham turli xil ikkilamchi va uchlamchi tuzlar kristallogidratlari holatida ajralib chiqadi. Shuning uchun Qoratog‘ fosforitidan olinadigan superfosfat ni ammoniylashtirish natijasida yaxshi fizik xossaga ega bo‘lgan mahsulot olinadi.