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

14.1. Калий нитрат.
Хоссалари ва олиниш усуллари.
Калий нитрат (калийли селитра) КNО₃ — кристалл рангсиз кукун бўлиб, 337°С да суюқланади. Техник махсулот саргиш рангга эга. Суюқланиш хароратидан юқорида КN0₂ ва 0₂ га парчаланади. 20°С хароратда 100 г сувда 31,5 г, 114°С; да эса - 312 г КNО₃ эрийди.
Калий нитрат — тутунли (кора) порох ишлаб чиқаришда, пиротехникада, озиқ-овқат ва шиша саноатида ишлатилади. У таркибида иккита озуқа элементи — азот ва калий (назарий таркиби - 13,85% N ва 46,5% К₂О) бўлган балластсиз (кераксиз қўшимчаси бўлмаган) бебахо ўғит ҳисобланади. Бу ўғитнинг яна бир мухим хусусияти шундаки, у гигроскопиклиги кам ва физиологик ишқорийдир. Аммо уни асосан саноатда ишлатилади, чунки калий нитратдаги азот ва калийнинг нархи бошқа ўғитлардагига нисбатан кимматдир.
Саноатда ишлатиш учун бир неча навлардаги калий нитрат ишлаб чиқарилади; улар таркибида 99,9; 99,85 ва 99,7% дан кам бўлмаган КNО₃ ва шунга мувофиқ равишда 0,08; 0,1 ва 0,2% дан кам бўлмаган намлик бўлади. Шунингдек, улар таркибидаги хлоридли, карбонатли, нитритли ва бошқа қўшимчалар хам меъёрланади.
Калий нитрат оз бўлсада турли биокимёвий жараёнлар натижасида юзага келадиган табиий минерал тарзида хам учрайди. Шулардан бири хинд селитраси ҳисобланади. Унинг асосий таркиби калий нитратдан иборатдир.
Калий гидроксид ёки карбонатда нитрат кислотасини нейтраллаш ёки азот оксидларини абсорбциялаш усули бўйича калий нитрат олиш ишқорий реагентларнинг етишмаслиги ва қимматбахолиги сабабли кам қўлланилади. Калий хлорид ва натрий, аммоний, кальций нитратлардан калий нитрат олишнинг конверсияли усули саноатларда кенг тарқалгандир. Масалан, КС1 ва KNO₃ ишлатилганда жараённи катион алмашинув усули билан амалга оширилиши мумкин. Бунда катионит даврий равишда кальций нитрат эритмаси билан (КNО_з эритмаси олишда) ва калий хлорид эритмаси билан (катионитнинг регенерациясида) ишлов бериб турилади. Сўнгра калий нитрат эритмаси буғлатилади, совутилади, КNО_з кристаллари центрифугада ажратилади ва қуритилади.
Калий хлорид ва нитрат кислота ёки азот оксидларидан калий нитрат олиш хам узига хос хусусиятга эгадир.
Калий нитрат ишлаб чицаришнинг конверсияли усули.
Қуйидаги алмашиниш реакциясига асосланган усул кенг тарқалгандир:
КС1 + NaNО₃ = NaCl+KNO₃
5, 25, 50 ва 100°С хароратдаги КС1 + NаNО_з = NаС1 + КNО₃ сувли системасида эрувчанлик диаграммаси 14.1. — расмда тасвирланган. Бундан кўринадики, 5-25° С хароратдаги калий тузларининг эрувчанлиги натрий тузларига нисбатан кам; 100°С да, аксинча, NаС1 нинг кристалланланиш сохаси кескин ортади. Агар 100°С да КС1 ва NаNОз ларнинг эквимоляр аралашмасининг эритмаси тайёрланса, квадрат диогналлари кесишишига тўғри келадиган а нуқта NаС1 нинг кристалланиш сохасида ётади. Бундай эритмадан 100°С хароратда сув буғлатилганда, эритма тўйиниши натижасида NаС1 кристаллана бошлайди ва эритма тузли массасининг таркиби ав чизиқ бўйича ўзгаради.
NаNО_з КNО_з

NаС1 КС1
14.1. - расм. 5, 25, 50 ва 100°С хароратдаги КС1 + NаNО₃ = NаС1 + КNО₃ сувли системасидаги эрувчанлик изотермаси.
в нуқтада эритма КС1 га хам тўйинади. Агар худди шу пайтда ажраладиган NаС1 кристаллари ажратилса ва сўнгра эритма, масалан 5°С га совутилса, бунда в нуқта КNО₃ нинг кристалланиш сохасида бўлиб қолади. Эритма совутилганда бу туз хам чукмага тушади ва қолган эритма таркиби вс чизиқ бўйича ўзгаради.
Бунда а ва в нуқталар орасидаги масофа унчалик катта эмас, у холда эквимолекуляр микдордаги КС1 ва NаNО₃ тутган эритмадан сувни буғлатишда жуда оз микдордаги NаС1 чўкмага тушади ва эритма тезда КС1 билан хам тўйинган холга келади. Бу эса эритмани совутиш KNO₃ унумини камайтиради. Ажратиб олинадиган NаС1 микдорини ошириш ва КNО₃ унумини ошириш учун, диаграммадан кўринадики, бошланғич эритмага ортиқча NаNОз қўшиш лозимдир. Агар NаС1 ажратиб олиниши тугалланишига эритма учта туз — NаС1, КС1 ва КNО₃ билан туйинса (яъни унинг тузли массаси Е₂ нуқта билан тасвирланган) энг юқори унумга эришилади. Бунда хосил бўлган NаС1 кристалларини ажратиб олингандан сўнг, эритмани совутилиши натижасида КNОз нинг кристалланиши энг узун йўл Е₂ бўйича содир бўлади ва энг юқори унумда махсулот олиниши таъминланади. КС1 ва NаNО₃ орасидаги алмашинишни таъминлашнинг энг самарадор ва тежамкор усули бу — ўзгармас босим ва ўзгарувчан хароратда системадан сувни буғлатиш пайтида NаС1 нинг кристалланиши содир бўладиган циклик жараёнда амалга ошириш ҳисобланади. Бундай оптимал циклнинг тартиби ва ҳисоби изотермик ва изобарик диаграммалар кесишуви ёрдамида амалга оширилиши мумкин. КNО₃ кристалланиши 50°С да тугалланадиган оптимал цикл учун мисол 15.2. — расмда кўрсатилган. Изотермик кесишувда а нуқта — совутиш жараёнида ва кесимда КNО₃ кристалланганидан сўнг қоладиган эритмани тавсифлайди. Кристалланиш бошланишида эритманинг тузли таркибига в нуқта мувофиқ келади. Кристалланишдан олдин унга шундай микдордаги сув қўшиладики, у Кристалланиш охирида фақат белгиланган хароратдагина (50°С) натрий хлорид билан тўйиниши керак. в эритма қайнаётган с эритмадан сувнинг буғланиши ва NаС1 нинг кристалланиши натижасида олинади. Буғлатиш учун бошланғич эритма с — эритма а нинг КС1 ва NаNО лар эквимоляр аралашмаси билан аралаштирилишидан олинади.

NаNО₃ КNО₃

КС1


NaCl

14.2. — расм. Изотермик (50°С) на изобарик (0,1 МПа) диаграммасида
КС1 + NаNО₃ = КNО₃+NаС1 оптимал цикл конверсияси.
Шундай қилиб, цикл сав учбурчаги бўйича амалга оширилади. Циклнинг тузли коэффициенти (яъни олинган КNОз массасининг буғлатилган сув массасига нисбати) қанчалик катта бўлса, буғлатишга шунчалик оз энергия сарфланади. КNО₃ кристалланишининг охирги харорати қанчалик катта бўлса, эритмани совўтишга шунчалик оз харажат кетади. SO-25° С оралиғида жойлашган қайнаш нуқтасидан кристаллантиришнинг охирги хароратигача чегарасидаги температурали цикл энг тежамкор ҳисобланади. Бунда Вв чизиқли буғланиш учун оптимал КNО₃ нисбати 0,69-0,96 оралиғида бўлади улар нисбатан юқори тузли коэффициентлар ва кам хажмли айланма эритмалар бўлишини таъминлайди.