Мавзу: эфкни аммиак билан нейтраллаш технологияси ва иссиқлик баланслари

1.3. Экстракцион фосфат кислота олишнинг ярим дигидратли усули


Яримгидратли усуллар экстракциялаш жарёнида тўғридан-тўғри концентрланган фосфор кислота олиш йўллари бўйича изланишлар натижасида яратилди. Уларни амалиётда татбик этилиши шуни кўрсатадики, бунда улар хам афзалликка (реактор ва фильтрлаш қурилмаларининг юқори интенсивликка эгалиги, махсулот кислотаси концентрациясининг 35-48% P₂O₅ гача ортиши, сульфатли чўкма чиқиндисининг камайиши), хам етарлича камчиликка (реакцион мухит агрессивлигининг ортиши, P₂O₅ ва фтор йўқотилишининг ортиши, ностабил яримгидрат чўкмасининг қисман гидратланиши натижасида фильтр таглигига ёпишиб қолган чўкманининг ўсиши хисобига фильтрнинг йиртилиб ишдан чиқиши ва х.о.) эгадирлар. Бу камчиликлар бирин-кетин бартарф этилмокда ва жахон амалиётидаги яримгидратли усулнинг ўрни янада кенгаймокда.
Фосфат кислотани экстракциялашнинг яримгидратли жараёни бир неча схемалар бўйича амалга оширилиши мумкин. Улардан бирида барча реагентларни реакторнинг биринчи бўлинмасига киритиш билан худди юқорида баён этилган дигидратли усулдагидек жараён амалга оширилади. Яримгидратнинг чўкиши суюқ фаза таркибида 35-38% P₂O₅ ва 1-1,5% SO₃, харорат 95-105°С бўлганда содир бўлади. Бошқа хил вариантда эса апатитни олдиндан 3-4 карра кўп микдордаги концентрланган (45-48% P₂O₅) фосфат кислота (биринчи фильтрат ва айланма суспензия) билан 95-102°С да парчаланади; олинган монокальцийфосфат тугган суспензия, сўнгра 92-93% ли сульфат кислота билан қайта ишланади. Апатитни парчалаш ва яримгидратни кристаллантириш босқичларининг жихозли бўлиниши натижасида хом ашёдан юқори даражада (97-98,5%) фойдаланишга эришилади ва таркибида: 0,2-0,4% СаО; 0,5-0,8% SO₃ 1-1,2% (Fе.Аl₂О_з; 1-1,1% F ёки 0,2-0,3% F (суспензия суюқ фазасини сода ёрдамида фторсизлантириш орқали) бўлган концентрланган (45-48% P₂O₅) махсулот кислотаси олинади.
Яримгидратли жарёнларда ностабил кальций сульфат чўкмасини сув билан ювиш ва цехдан йуқотишни таъминлаш керак. Аммо уни дигидратга ўтказиш, хаттоки сувли суспензияга маълум микдордаги стабилизаторлар [масалан, Са(ОН)₂] қўшилганда хам секин кечади. Бу эса унинг узатилишини сувли суспензия холатида қувурли гидроузатгичларда узатилишини талаб этади. Суюқ фазадаги P₂O₅ концентрацияси ва реактордаги харорат нисбатан юқори бўлганлиги учун, дигидратли жараёнга нисбатан яримгидратли жараёнларда ажраладиган газли фазадаги фторнинг микдори кўп бўлади ва 15-50% ни ташкил килади; унинг тутиб қолиниши ва бошқа мақсадларда фойдаланилишини таъминлаш лозим бўлади. Умуман олганда, яримгидратли жараёнлардаги P₂O₅, нинг технологик унуми дигидратлига нисбатан 1-2% га кам бўлади, шунга мос холда махсулотли унум хам камаяди.
Кейинги пайтларда жахон амалиётида яримгидрат-дигидратли жараёнлар кенг таркалмокда. Уларда фосфат рудаси яримгидрат хосил қилиб парчаланади, сўнгра у гидратланади, яъни дигидратга қайта кристаллантирилади. Бу эса кислотага юқори унум билан P₂O₅ нинг (98-99%) ўтишини ва кейинги мақсадларда ишлатиш имкониятини оширувчи, таркибида жуда кам микдордаги сувда эрувчан P₂O₅ бўлган гипс хосил бўлишини таъминлайди. Бундай жараённинг ютуғи шундаки, унда нисбатан йирик заррачали хом ашёларни кислотага ўтадиган P₂O₅ унумини пасайтирмаган холда қайта ишлаш имконияти яратилади. Чунки, яримгидратнинг дигидратга қайта кристалланиш жараёнида хам сульфатли қобиқ билан ажралиб қолган фосфат заррачаларининг парчаланиши давом этади.
Юқори хароратни ушлаб туриш йули билан Яримгидратнинг секин гидратланишига қаратилган яримгидратли усулдан фарқли равишда, комбинациялашган жараёнда, таркибида кам микдордаги P₂O₅ ушлаб қоладиган йирик кристалли (200-500х40-80 мкм) гипснинг ажралишига эришилган холда гидратланиш шароити хар томонлама бошқарилади. Комбинациялашган жараённинг биринчи вариантига: 90-95°С да фосфоритнинг сульфат ва айланма фосфат кислоталар билан аралашишидаги яримгидратнинг чўктирилиш, суспензиянинг 50-60°С гача совутилиш ва гипснинг кристалланишида кристалл марказлари хосил қилувчи қўшимчалар, сульфат кислота ва А1³⁺ билан биргаликда кристалл ўсишини сўндирувчи фторид-ионларини боғлаш мақсадида актив кремний диоксид қўшиш йули билан яримгидратнинг гидратлантириш жараёнлари киради. Гидратланиш вақти 5-16 с га тенг, ювилгандан сўнг чўкманинг таркибида 1 моль СаS0₄ га тўғри келадиган 1,8-1,9 моль Н₂О, 0,3% умумий P₂O₅ (дигидратли жараёнда эса 0,5-1,5%) ва хаммаси 0,02-0,08% бўлган сувда эрувчан P₂O₅, бўлади. Яримгидратнинг чўктирилиши ва унинг гидратланиши деярли бир хил таркибдаги эритмаларда амалга оширилади ва баён этилган усул таркибида 32% P₂O₅ дан кўп бўлмаган концентрацияли фосфор килота олиш имкониятини яратади. 1 т Р₂О₅ хисобида махсулот ишлаб чиқариш учун 2,95 т фосфорит (1,03 т P₂O₅), 2,72 т H₂SO₄, 0,25 т буғ, 160 кВт*с электроэнергия сарфланади.
Охирги йилларда бунданда такомиллашган — махсулот кислотасини оралик босқичда ажратиб олишга асосланган яримгидрат-дигидратли усуллари яратилди. Яримгидратнинг чўктирилиши 90-100°С хароратда 45-50% P₂O₅ тутган эритмаларда амалга оширилади, махсулот сифатидаги концентрланган кислота ажратиб олган холда суспензия фильтрланади, центрифугаланади ёки тиндирилади; чўкмани, таркибида: 10-25% P₂O₅ ва 5-10% Н₂S0₄ бўлган эритма билан қайта бўтқа холатига келтирилади ва 55-65°С хароратда яримгидратнинг гидратланиши амалга оширилади; уни жараёнга қайтарилувчи суюқ фазадан ажратилади. Оралиқ фильтрлаш билан амалга ошириладиган яримгидрат-дигидратли усуллар (яримгидрат-фильтр-дигидратли усул) нинг афзаллиги шундаки, бунда юқори концентрацияли кислота олинади; йирик заррачали хом ашёларни хам ишлатиш мумкин, бу эса руда тайёрлаш капитал маблағлари ва ишлаб чиқариш харажатларини камайтиради; нисбатан тоза фосфогипс хосил бўлганлиги учун ундан хом ашё сифатида фойдаланиш имкониятлари кенгаяди. Буларнинг хаммаси иккинчи фильтрлаш харажатларини тўла коплайди.
Яримгидратли ва яримгидрат-дигидратли усулларда концентрланган (35-50% P₂O₅) фосфат кислота ишлаб чиқаришдаги фторли газларнинг абсорбцияси SiF₄ нинг нисбатан оз микдордаги НF билан аралашмасидан махсулот сифатидаги гексафторсиликат кислота олиш орқали амалга оширилади. Бу холдаги газларда фторнинг концентрацияси 2-10 г/м³ га етади, уни ажратиб олиш механик абсорберларда, сузувчи шарли абсорберларда, шар тўлдиргичли абсорберларда ёки Вентури абсорберларида амалга оширилиши мумкин. Вентури абсорберлари тузилиши бўйича юқори тезликдаги газларни (20-30 м/с) тозалашда ишлатилиши мумкин, кам гидравлик каршиликка эга ва шунинг учун кенг кўламда қўлланилади.
Лекин, шуни хам таъкидлаш лозимки, табиий фосфатларни экстракция фосфор кислота ва бошқа махсулотларга қайта 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 қувурлар ишлатилади. Нисбатан мураккаб абсорбцион тизимли қурилмалар эса ишлаб чиқаришни 1,3-1,5 марта қимматлашишига олиб келади. Атмосферага чиқариладиган захарли чиқиндиларни камайтириш газ айланма циклларини, яъни чиқадиган газларни асосий ишлаб чиқариш жараёнига қайтарилишини таъминлаш орқали хам эришилиши мумкин. Масалан, экстракция фосфор кислотаси цехида абсорбцион қурилмадан чиқадиган газ, яъни 60 мг/м³ гача қолдиқ фтор тутган нам хаво экстракторга қайтарилиши мумкин, у ерда у қайноқ реакцион суспензия билан тукнашади ва экстрактордаги талаб этиладиган даражадаги хароратни ушлаб туради, буғланадиган сув хисобига қизийди ва тўйинади. Шу йул билан экстрактордаги ортикча реакция иссиклиги хам чиқариб олинади. Сўнгра, 1 м³ курук хаво хисобига ~3 г фтор тўғри келадиган анчагина намланган газ яна абсорбцион системага келади, у ерда ундан фтор бирикмаларининг асосий массаси ва сув буғи ажратиб олинади, совутилган гексафторсиликат кислотаси билан абсорбциялашга узатилиши хисобига унинг харорати яна пасаяди. [12].