«Минерал ўғитлар технологияси» фани бўйича: Минерал ўғитларнинг халқ хўжалигидаги аҳамияти

11.1. Фторсизланган фосфатлар
Фторсизланган фосфатлар, фторнинг НF + SiF₄ тарзидаги (таркибида НF кўп бўлган) аралашмасини газли фазага йўқотилиши билан биргаликда олиб бориладиган табиий фосфатларни термик қайта ишлаш йўли орқали олинади. Термик парчаланишда фосфатлар сув буғи иштирокида нисбатан тез ва тўла фторсизланади. 1400-1550°С да апатитни гидротермик қайта ишлаш, дастлаб, кристалл панжарадаги фторнинг гидроксид гурухи билан алмашишига:
Са₅(РО₄)₃F + Н₂О = Са₅(РО₄)₃(ОН) + НF сўнгра эса, гидроксигапатитнинг парчаланишига:
2Са₅(РО₄)₃(ОН) = 2Са₃(РО₄)₂ + 4СаО*Р₂O₅ Н₂О
олиб келади.
Парчаланиш маҳсулотлари лимон кислотада эрувчи α-трикальцийфосфат ва тетракальцийфосфатдан иборатдир. Трикальцийфосфат икки хил — α ва β модификацияда мавжуд бўлади, уларнинг бир-бирига айланиш нуқтаси 1180⁰ га тенгдир. Бу хароратдан пастда узлашмайдиган β -модификация, юқрида эса узлашувчан (лимонли ва цитратли эрувчан) аморф α-модификация тургун (стабил) бўлади. Аморф трикальцийфосфатнинг α -шаклини уни тез совутиш (тоблаш) орқали сақлаб қолиш мумкин.
Кремнезем иштирокида α -шаклнинг β -шаклга ўиш харорати пасаяди ва бу ўишнинг тезлиги ҳам шунча секинлашади, натижада маҳсулот — хаттоки завода суюқланмани секин совутилганда ҳам узининг қимматли хоссасини йўқотмайди.
Фторсизланиш жараёни эса бирмунча тезлашади, чунки кремнезем апатитнинг кристалл тузилишини бузиш хусусиятига эгадир; бунда шихтадаги кремнеземнинг миқдорига боғлиқ холда, турли таркибдаги кальций фосфат ва силикатларнинг қаттиқ эритмалари — силикофосфатлари ҳосил бўлади. Масалан, гидроксидапатитнинг парчаланишида кремнезем:
2Са₅(РО₄)₃(ОН) + О,5SiO₂ = ЗСа₃(РO₄)₂ + О,5Са₂ SiO₄ + Н₂О реакция буйича иштирок этади.
Апатитнинг кремнезем иштирокида гидротермик парчаланишини умумий кўринишда қуйидагича ифодалаш мумкин:
2nСа₅(РO₄)₃F + mSiO₂ + nН₂O = 1ОnСаО·ЗnР₂O₅·mSiO₂+ 2nНF
Фосфатларнинг гидротермик фторсизлантирилиши айланувчи барабанларда, циклонли, конверторли ва бошқа печларда амалга оширилиши мумкин. Водород билан бойитилган ёқилғи, масалан табиий газ ёки мазут ишлатилганда сув буғини махсус узатилиши талаб этилмайди, чунки ёниш маҳсулотларида етарли миқдордаги (14% дан кўп) сув буғи бўлади.
Апатит концентрати ва 2О-25% (апатит массасига нисбатан) кремнеземдан иборат шихта нисбатан паст хароратда суюқланади. Шундай таркибда кремнезем бўлган шихта суюқлантириш усули билан фторсизланган фосфатлар олишда ишлатилади. Куйдиришда эса, сезиларли даражада суюқ фаза ҳосил бўлишидан қутилиш учун ундаги кремнезем миқдорини ошириш ёки камайтириш керак. АҚШ да шихтага умумий массанинг 50% гача кремнезем қўшилади, яъни бир хил миқдордаги фосфорит ва қум аралаштирилади. Бунда олинган маҳсулот 20% гача лимон кислотада эрийдиган Р₂О₅ тутади.
МДХ да куйдириш билан фосфатларнинг гидротермик фторсизлантирилиши кремнезем (қум)нинг оз миқдорда қўшилиши ёки кремнеземсиз амалга оширилади, аммо улар фторсизланган фосфор кислота билан СаО Р₂О₅ = 3 моляр нисбатда (фосфат массанинг 4-6% и миқдорида) намланади ва печдаги чангланишни камайтириш учун донадорланади. Фосфат кислота иштирокида жпрпённинг харорати 1380 1420⁰С гача пасаяди. Юқорида келтирилган фторсизланиш реакциясидан ташқари,
3Ca₅(PO₄)₃F + H₃PO₄ = 5Ca₃(PO₄)₂ + 3HF
реакция ҳам содир бўлади. Бу реакциянинг умумий кўринишидир. Реагентлар аралаштирилишидан, дастлаб монокальцийфосфат ҳосил бўлади, сўнгра хароратнинг кўтарилиши натижасида кальций мета- ва полифосфатларга айланади ва уларнинг узаро таъсирлашувидан эса трикальцийфосфат ҳосил бўлади. Фосфат кислотасининг қўшилиши фторсизланишни тезлаштиради ва маҳсулотдаги Р₂О₅ миқдорини оширади. Осон суюқланувчи фосфоритлар (масалан, Қоратоғ ва Қизилкум фосфорит) ларининг фосфот кислота билан намланиши уларнинг суюқланиши хароратини оширади. Бу шундай фосфоритларни айланувчи печларда 1250 – 1300⁰С хароратда куйдириш орқали фторсизлантириш имконини беради. Осон суюқланувчи фосфоритларни фторсизлантиришнинг бошқа усулида улар циклонли ёки конверторли печларда 1500 – 1600⁰С да суюқлантирилади.
Айланувчи печларда фторсизланган фосфотлар олиш жараёни қуйидаги апатит ва қайтарилган чангни фосфот кислота ва сув билан аралаштириш; шихтани данадорлаш; доначаларни куйдириш; маҳсулотни майдалаш; тайёр маҳсулотни совутиш, қоплаш ва истеъмолчига жунатиш; печдан чиқадиган ўтхона газларини иссиқлик ютдириш козонида совутиш (буғ ишлаб чиқариш); газларни чангдан тозалаш; ўтхона газларидаги фторли бирикмаларни ажратиб олиш ва уларни фторли маҳсулотларга айлантириш босқичлардан иборатдир. Айланувчи печнинг диаметри 3,6 м ва узунлиги 100 м (тайёр маҳсулот буйича унумдорлиги: лойихали — 6 т/с; эришилгани — 7,3 т/с га тенг).

11.1— расм. Айланувчи печларда фторсизланган фосфатлар ишлаб чиқариш схемаси:
1 — апатит учун бункер; 2 — оғирлик ўлчов меъерлаштиргич; 3 — чанг учун бункер; 4 — таъминлагич; 5 — фосфор кислота меъёрлаштиргич; 6 — икки паллали аралаштиргич; 7 — ликопчасимон донадорлагич; 8 — циклон (чанг тутгич); 9 — иссиқлик ютдиргич қозони; 10 — чангли камера; 11 — айланувчи печ; 12 — рекуператор; 13 — транспортёр, 14 — кленкер учун бункер; 15 — тебранувчи таъминлагич; 16 — тегирмон; 17 —совутиш барабани ; 18 — тайёр маҳсулот сақланадиган бункер.

Циклонли камераларга таркибида 28% дан кам булмаган Р₂O₅, ва -15% эримайдиган қолдик тутган хом ашё берилади. Эримайдиган қолдикнинг курсатилган меъёрдан оз ёки кўп бўлиши хом ашё суюқланиш хароратининг ортишига, бунинг натижасида эса технологии жараённинг бузилишига олиб келади. Циклоннинг юкори қисмида табиий газни хаво оқимида ёндирилади. Камерага фосфорит унини юклаш 7 т/с ни, табиий газ сарфи эса 3000-3200 м/с ни, коришмани агрегатдан чикиш харорати 1450-1480°С ни, буг ишлаб чиқариш эса 20-30 т/с ни ташкил этади. хозирги пайтда технологик системанинг иш унумдорлигини ошириш учун агрегатларда табиий газни хавонинг техник кислород билан аралашмасида ёндирилади.

ЭТА дан чиқадиган совутилган газлар чангдан тозалаш учун бирин-кетии циклонга ва электрофильтрга узатилади. Кейинги аппаратларда тозаланган газлардан фторли бирикмалар ажратиб олинади.
Фосфатли хом ашёни суюқлантириш усули билан фторсизланган фосфатлар олиш жараёни хар бири 15О т/сутка унумдорликда ишлайдиган энерготехнологик агрегат (ЭТА) лар воситасида амалга оширилади (2 — расм).

11.2— расм. Циклонли камерада фторсизланган фосфатлар ишлаб чиқариш схемаси:
1—фосфорит учун бункер; 2—таъминлагич; 3—энерготехнологик агрегат; 4—электрофильтр; 5—тиндиргич .3; 6—грейферли (ковшли) узатгич; 7—фторсизланган фосфат учун бункер; 8 — таъминлагич; 9 - қуритиш барабани; 1О — тегирмон; 11—тайёр маҳсулот сақланадиган бункер.

Циклонли қоришмадан чикадиган суюқланма мул сув оқимида тобланади. Суюқланмани тоблаш натижасида таркибида кўп миқдордаги О,4% ли хлорид кислотада эрувчан Р₂O₅ тутган маҳсулот олинади. Суюқланмани котиши натижасида ҳосил бўлган доначали маҳсулотни сувдан ажратилиши тиндиргичли ховузларда амалга оширилади. Сўнгра маҳсулот икки босқичда сувсизлантирилади. Биринчи босқичда материалдан сув грейферли (ковшли) кранларда ўз-ўзидан ховузга оқиб тушиши орқали ажратилади. Иккинчи босқичда эса материал барабан қуритгичларда қуритилади. Шундан сўнг маҳсулот шарли тегирмонларда майдаланади ва қоғоз қопларга жойланади. Циклонли печ юқори солиштирма унумдорликка — 2,5 т/(м *с) га эга, аммо унга ёқилги ва энергия сарфи жуда юқоридир.

Белгиланган Давлат стандартлари талабларига мувофиқ, олий ва биринчи навдаги фторсизланган озуқали фосфатлар ишлаб чиқарилади. Улардаги компонентлар, навларига мос равишда: Р₂O₅.-, (0,4% ли НС1 да эрувчан) — 41 ва 28% дан кам эмас; СаО — 34 ва 30%; F - 0,2% дан кўп эмас; Аs - 0,0002 ва 0,001%; РЬ - 0,002 ва 0,003%; Н₂О - 4% бўлади. Заррачалар улчами 1 мм дан ошмаслиги лозим.
Фторсизланган фосфатлар асосан озуқали воситалар сифатида ишлатилади, аммо улардан узоқ муддат таъсир этувчи ўғитлар сифатида фойдаланилиши ҳам юқори самара беради.