O'zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi islom karimov nomidagi toshkent davlat texnika universiteti olmaliq filiali

Ekstraksion fosfat kislota olishning yarimgidratli va yarimgidrat-digidratli usuli

Yarimgidratli usullar ekstraksiyalash jaryonida to‘g‘ridan-to‘g‘ri konsentrlangan fosfor kislota olish yo‘llari bo‘yicha izlanishlar natijasida yaratildi. Ularni amaliyotda tatbik etilishi shuni ko‘rsatadiki, bunda ular xam afzallikka (reaktor va filtrlash qurilmalarining yuqori intensivlikka egaligi, maxsulot kislotasi konsentratsiyasining 35-48% P2O5 gacha ortishi, sulfatli cho‘kma chiqindisining kamayishi), xam etarlicha kamchilikka (reaksion muxit agressivligining ortishi, P2O5 va ftor yo‘qotilishining ortishi, nostabil yarimgidrat cho‘kmasining qisman gidratlanishi natijasida filtr tagligiga yopishib qolgan cho‘kmanining o‘sishi xisobiga filtrning yirtilib ishdan chiqishi va x.o.) egadirlar. Bu kamchiliklar birin-ketin bartarf etilmokda va jaxon amaliyotidagi yarimgidratli usulning o‘rni yanada kengaymokda.

Fosfat kislotani ekstraksiyalashning yarimgidratli jarayoni bir necha sxemalar bo‘yicha amalga oshirilishi mumkin. Ulardan birida barcha reagentlarni reaktorning birinchi bo‘linmasiga kiritish bilan xuddi yuqorida bayon etilgan digidratli usuldagidek jarayon amalga oshiriladi. YArimgidratning cho‘kishi suyuq faza tarkibida 35-38% P2O5 va 1-1,5% SO3, xarorat 95-105°S bo‘lganda sodir bo‘ladi. Boshqa xil variantda esa apatitni oldindan 3-4 karra ko‘p mikdordagi konsentrlangan (45-48% P2O5) fosfat kislota (birinchi filtrat va aylanma suspenziya) bilan 95-102°C da parchalanadi; olingan monokalsiyfosfat tuggan suspenziya, so‘ngra 92-93% li sulfat kislota bilan qayta ishlanadi. Apatitni parchalash va yarimgidratni kristallantirish bosqichlarining jixozli bo‘linishi natijasida xom ashyodan yuqori darajada (97-98,5%) foydalanishga erishiladi va tarkibida: 0,2-0,4% CaO; 0,5-0,8% SO3 1-1,2% (Fe.Al2O3; 1-1,1% F yoki 0,2-0,3% F (suspenziya suyuq fazasini soda yordamida ftorsizlantirish orqali) bo‘lgan konsentrlangan (45-48% P2O5) maxsulot kislotasi olinadi.
YArimgidratli jaryonlarda nostabil kalsiy sulfat cho‘kmasini suv bilan yuvish va sexdan yuqotishni ta’minlash kerak. Ammo uni digidratga o‘tkazish, xattoki suvli suspenziyaga ma’lum mikdordagi stabilizatorlar [masalan, Sa(ON)2] qo‘shilganda xam sekin kechadi. Bu esa uning uzatilishini suvli suspenziya xolatida quvurli gidrouzatgichlarda uzatilishini talab etadi. Suyuq fazadagi P2O5 konsentratsiyasi va reaktordagi xarorat nisbatan yuqori bo‘lganligi uchun, digidratli jarayonga nisbatan yarimgidratli jarayonlarda ajraladigan gazli fazadagi ftorning mikdori ko‘p bo‘ladi va 15-50% ni tashkil kiladi; uning tutib qolinishi va boshqa maqsadlarda foydalanilishini ta’minlash lozim bo‘ladi. Umuman olganda, yarimgidratli jarayonlardagi P2O5, ning texnologik unumi digidratliga nisbatan 1-2% ga kam bo‘ladi, shunga mos xolda maxsulotli unum xam kamayadi.
Keyingi paytlarda jaxon amaliyotida yarimgidrat-digidratli jarayonlar keng tarkalmokda. Ularda fosfat rudasi yarimgidrat xosil qilib parchalanadi, so‘ngra u gidratlanadi, ya’ni digidratga qayta kristallantiriladi. Bu esa kislotaga yuqori unum bilan P2O5 ning (98-99%) o‘tishini va keyingi maqsadlarda ishlatish imkoniyatini oshiruvchi, tarkibida juda kam mikdordagi suvda eruvchan P2O5 bo‘lgan gips xosil bo‘lishini ta’minlaydi. Bunday jarayonning yutug‘i shundaki, unda nisbatan yirik zarrachali xom ashyolarni kislotaga o‘tadigan P2O5 unumini pasaytirmagan xolda qayta ishlash imkoniyati yaratiladi. CHunki, yarimgidratning digidratga qayta kristallanish jarayonida xam sulfatli qobiq bilan ajralib qolgan fosfat zarrachalarining parchalanishi davom etadi.
Yuqori xaroratni ushlab turish yuli bilan YArimgidratning sekin gidratlanishiga qaratilgan yarimgidratli usuldan farqli ravishda, kombinatsiyalashgan jarayonda, tarkibida kam mikdordagi P2O5 ushlab qoladigan yirik kristalli (200-500x40-80 mkm) gipsning ajralishiga erishilgan xolda gidratlanish sharoiti xar tomonlama boshqariladi. Kombinatsiyalashgan jarayonning birinchi variantiga: 90-95°C da fosforitning sulfat va aylanma fosfat kislotalar bilan aralashishidagi yarimgidratning cho‘ktirilish, suspenziyaning 50-60°S gacha sovutilish va gipsning kristallanishida kristall markazlari xosil qiluvchi qo‘shimchalar, sulfat kislota va A13+ bilan birgalikda kristall o‘sishini so‘ndiruvchi ftorid-ionlarini bog‘lash maqsadida aktiv kremniy dioksid qo‘shish yuli bilan yarimgidratning gidratlantirish jarayonlari kiradi. Gidratlanish vaqti 5-16 s ga teng, yuvilgandan so‘ng cho‘kmaning tarkibida 1 mol CaSO4 ga to‘g‘ri keladigan 1,8-1,9 mol H2O, 0,3% umumiy P2O5 (digidratli jarayonda esa 0,5-1,5%) va xammasi 0,02-0,08% bo‘lgan suvda eruvchan P2O5, bo‘ladi. YArimgidratning cho‘ktirilishi va uning gidratlanishi deyarli bir xil tarkibdagi eritmalarda amalga oshiriladi va bayon etilgan usul tarkibida 32% P2O5 dan ko‘p bo‘lmagan konsentratsiyali fosfor kilota olish imkoniyatini yaratadi. 1 t P2O5 xisobida maxsulot ishlab chiqarish uchun 2,95 t fosforit (1,03 t P2O5), 2,72 t H2SO4, 0,25 t bug‘, 160 kVt*s elektroenergiya sarflanadi.
Oxirgi yillarda bundanda takomillashgan — maxsulot kislotasini oralik bosqichda ajratib olishga asoslangan yarimgidrat-digidratli usullari yaratildi. YArimgidratning cho‘ktirilishi 90-100°C xaroratda 45-50% P2O5 tutgan eritmalarda amalga oshiriladi, maxsulot sifatidagi konsentrlangan kislota ajratib olgan xolda suspenziya filtrlanadi, sentrifugalanadi yoki tindiriladi; cho‘kmani, tarkibida: 10-25% P2O5 va 5-10% H2S04 bo‘lgan eritma bilan qayta bo‘tqa xolatiga keltiriladi va 55-65°S xaroratda yarimgidratning gidratlanishi amalga oshiriladi; uni jarayonga qaytariluvchi suyuq fazadan ajratiladi. Oraliq filtrlash bilan amalga oshiriladigan yarimgidrat-digidratli usullar (yarimgidrat-filtr-digidratli usul) ning afzalligi shundaki, bunda yuqori konsentratsiyali kislota olinadi; yirik zarrachali xom ashyolarni xam ishlatish mumkin, bu esa ruda tayyorlash kapital mablag‘lari va ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytiradi; nisbatan toza fosfogips xosil bo‘lganligi uchun undan xom ashyo sifatida foydalanish imkoniyatlari kengayadi. Bularning xammasi ikkinchi filtrlash xarajatlarini to‘la koplaydi.
YArimgidratli va yarimgidrat-digidratli usullarda konsentrlangan (35-50% P2O5) fosfat kislota ishlab chiqarishdagi ftorli gazlarning absorbsiyasi SiF4 ning nisbatan oz mikdordagi NF bilan aralashmasidan maxsulot sifatidagi geksaftorsilikat kislota olish orqali amalga oshiriladi. Bu xoldagi gazlarda ftorning konsentratsiyasi 2-10 g/m3 ga etadi, uni ajratib olish mexanik absorberlarda, suzuvchi sharli absorberlarda, shar to‘ldirgichli absorberlarda yoki Venturi absorberlarida amalga oshirilishi mumkin. Venturi absorberlari tuzilishi bo‘yicha yuqori tezlikdagi gazlarni (20-30 m/s) tozalashda ishlatilishi mumkin, kam gidravlik karshilikka ega va shuning uchun keng ko‘lamda qo‘llaniladi.
Lekin, shuni xam ta’kidlash lozimki, tabiiy fosfatlarni ekstraksiya fosfor kislota va boshqa maxsulotlarga qayta ishlaydigan sanoatlardagi gazlarni ftor birikmalaridan tozalashda ishlatiladigan sistemalar Er shari sirtidagi xavoda CHMK (chegaralangan me’yordagi konsentratsiya) talablariga javob bermaydi va gazlarni atmosferada yoyilib ketishi xisobiga konsentratsiyasini kamaytirilishi uchun juda uzun (180 m gacha) murili quvurlar ishlatiladi. Nisbatan murakkab absorbsion tizimli qurilmalar esa ishlab chiqarishni 1,3-1,5 marta qimmatlashishiga olib keladi. Atmosferaga chiqariladigan zaxarli chiqindilarni kamaytirish gaz aylanma sikllarini, ya’ni chiqadigan gazlarni asosiy ishlab chiqarish jarayoniga qaytarilishini ta’minlash orqali xam erishilishi mumkin. Masalan, ekstraksiya fosfor kislotasi sexida absorbsion qurilmadan chiqadigan gaz, ya’ni 60 mg/m3 gacha qoldiq ftor tutgan nam xavo ekstraktorga qaytarilishi mumkin, u erda u qaynoq reaksion suspenziya bilan tuknashadi va ekstraktordagi talab etiladigan darajadagi xaroratni ushlab turadi, bug‘lanadigan suv xisobiga qiziydi va to‘yinadi. SHu yul bilan ekstraktordagi ortikcha reaksiya issikligi xam chiqarib olinadi. So‘ngra, 1 m3 kuruk xavo xisobiga ~3 g ftor to‘g‘ri keladigan anchagina namlangan gaz yana absorbsion sistemaga keladi, u erda undan ftor birikmalarining asosiy massasi va suv bug‘i ajratib olinadi, sovutilgan geksaftorsilikat kislotasi bilan absorbsiyalashga uzatilishi xisobiga uning xarorati yana pasayadi.

Ekstraksion fosfat kislota ekstraktorsion fosfat kislota ishlab chiqarish quvvati hisobi

Ishlab chiqarish kislotasida P2O5 miqdori 32% ni tashkil qiladi. Sulfat kislota konsentratsiyasi 76%. Apatit konsentratida 39,4% P2O5, 52% kaltsiy oksidi va 3% ftor mavjud. Sulfat kislota normasi kaltsiy oksidi uchun stexiometrikning 100% ni tashkil qiladi. Ekstraksiya paytida P2O5 ekstraktsiya nisbati 98%, filtrlash paytida yuvish nisbati P2O5 98%.

Gaz fazasida xom ashyo tarkibidan 20% ftor ajralib chiqadi. Pulpa aylanish nisbati 5,8: 1; filtratsiyaga kiradigan pulpada W/T =3/1 nisbati. Karusel filtridagi gipsning namligi: birinchi zonada 47%, ikkinchisida 44,2%, uchinchisida 42%, to'rtinchisida 40%. Filtrlash jarayonida 1 tonna apatit uchun 29,5 kg suv bug'lanadi (amaliy ma'lumotlarga ko'ra). Biz 1 tonna apatit konsentrati uchun hisoblaymiz.

52% kaltsiy oksidi bo'lgan apatitning parchalanishi uchun sarflanadi, kg:

Monogidrat H2SO4 (1000*0,520*98)/56 = 910

76% H2SO4 910/0,76 = 1197,4

Kislota suvni o'z ichiga oladi: 1197,4-910 = 287,4 kg.

Ekstraksiya jarayonida ajraladigan ftor miqdori: 1000*0,03*0,2 = 6 kg.

SiF4 nuqtai nazaridan, bu: (6 * 104) / (19 * 4) = 8,21 kg.

P2O5 miqdori, kg:

Ekstraksiya paytida eritma ichiga o'tish: 1000 * 0,394 * 0,98 =386,12

Gipsni yuvishda kislotaga aylanish: 386,12 * 0,98 = 378,40

P2O5 yo'qotishlar, kg:

Ekstraksiya (parchalanmagan apatit bilan): 394-389,12 = 7,88

Yuvilganda: 386.12-378.40 = 7.72.

Hosil bo'lgan kislota miqdori (32% P2O5): 378,40 / 0,32 = 1182,5 kg.

Kislota suvni o'z ichiga oladi: 1182,5-378,4 = 804,1 kg.

Suyultirish eritmasi va aylanma pulpa miqdorini toping, filtratsiyaga kiradigan pulpa miqdori (W/T = 3/1; gips soni = 1,6) teng:

1600*(3+1) = 6400 kg.

Uning tarkibida suyuq faza 6400-1600=4800 kg, shu jumladan 23% P2O5, ya'ni.

(4800-9,1) * 0,32 =1533,09 kg.

bu erda 9.1 - birinchi filtrlash zonasida bug'lanadigan namlik miqdori.

Birinchi filtrlashdan keyin fosfogipsdagi suyuqlik fazasining miqdori (birinchi zonada yuvishdan oldin, topshiriq bo'yicha cho'kindining namligi 47% ni tashkil etdi):

(1600 * 47) / 53 = 1418,6 kg.

Cho'kmaning suyuq fazasida mavjud bo'lgan fosfor kislotasi, fosfogipsni yuvishdan keyin jarayonga qaytariladi.

Cho'kmaning suyuq fazasi P2O5 ni o'z ichiga oladi:

1418,6 * 0,32 = 454,0 kg.

Fosfogipsdan fosfor kislotasini yuvishda yo'qotishlarni hisobga olgan holda, yuvish eritmasi bilan ekstraksiya qilish uchun kiritilgan (qaytarilgan) P2O5 miqdori quyidagilarga teng:

454,0-7,72 = 446,28 kg

Aylanma kislota bilan ekstraksiya uchun kiritilgan P2O5 miqdori

1533.09-(394-7.88)-446.28=700,7 kg

bu yerda 394 va 7,88 P2O5 ning dastlabki apatitdagi va parchalanmagan apatitda qolgan miqdori, kg.

32% P2O5 konsentratsiyasi bilan qayta ishlangan kislota miqdori:

700,7 / 0,32 = 2189,53 kg

Materiallarni kiritish va chiqarish o'rtasidagi farq ekstraktsiyaga qo'llanilishi kerak bo'lgan yuvish eritmasi miqdorini beradi

(6400+8,21+140)-(1000+1197,4+2189,53) = 2161,28 kg

bu yerda 1197,4 - kiritilgan 76% H2SO4 miqdori, kg;

140 - pulpaning vakuum bug'lanishi paytida bug'lanadigan suv miqdori (so'rov bo'yicha), kg

8.21 - gaz fazasiga chiqarilgan ftor miqdori (SiF4 bo'yicha), kg.
Yuvish eritmasida P2O5 konsentratsiyasi:

(446,28*100)/2161,28 = 20,65%

Suyultirish eritmasi miqdori:

2189,53 + 2161,28 = 4350,81 kg

Aylanma pulpa miqdori filtratsiyaga kiradigan pulpaga nisbatan uning aylanishining ko'pligi (5.8) berilgan qiymatiga muvofiq belgilanadi. Jarayonda aylanib yuradigan pulpa miqdori:

6400 * 5,8 = 37120 kg

Ekstraksiya pulpasidagi P2O5 miqdorini aniqlaymiz.

Ekstraktsiya pulpasining suyuq fazasidagi P2O5 miqdori (aylanib yuruvchi va ekstraksiya paytida yangi hosil bo'lgan)

1533,09*5,8 + 1533,09 = 10425,01 kg

shu jumladan apatit konsentratidan 386,12 kg va suyultirish eritmasidan

700 + 446,28 = 1146,98 kg

Shunday qilib, yangi hosil bo'lgan pulpa P2O5 ni o'z ichiga oladi:

386,12 + 1146,98 = 1533,1 kg.

Aylanma pulpa bilan ta'minlangan P2O5 miqdori:

10425.01 - (386.12 + 1146.98) ? 8891,9 kg

(yoki 1533,1 * 5,8 × 8891,9 kg).
Pulpa ekstraksiyaga kiradi (qabul qilingan aylanma ko'pligi bilan va ekstraksiya paytida bug'langan suvni hisobga olmagan holda)

6400 + 5,8 * 6400 + 14 = 43660 kg

shu jumladan, kg:

qattiq faza 1600 + 5,8 * 1600 = 10880

suyuq faza 4800 + 5.8*4800 + 140 = 32780

Pulpaning suyuq fazasida P2O5 kontsentratsiyasi (bug'lanishdan tashqari):

(10425.01/32780)*100 = 31,8%

Agar jarayon 5 ta bo'limda davom etsa, pulpaning ekstraktor bo'limlari bo'yicha taqsimlanishi topilsin.

1. Oxirgi qism 6400 kg pulpa oladi (filtrlash uchun bir xil miqdorda), chunki pulpa oxirgi (to'rtinchi) bo'limdan aylanish uchun chiqariladi;

2. Pulpa ekstraksiya paytida bug'langan suvni hisobga olgan holda birinchi bo'limga qaytadi
43660 - 6400 - 140 = 37120 kg
(140 kg - pulpaning vakuum bug'lanishi paytida bug'lanadigan suv miqdori)
shu jumladan, kg:

qattiq faza 10880 - 1600 = 9280

suyuq faza 32780 - 4800 - 140 = 27840

3. Birinchi bo'limga qaytarilgan atala suyuq fazasidagi P2O5 miqdori (aylanib yuruvchi bulamaç bilan ta'minlangan bilan bir xil):

10425.01-1533.09 = 8891.92 kg
Aylanma pulpaning suyuq fazasidagi P2O5 konsentratsiyasi:

(8891,92/27840)*100 = 31,94%.

Xulosa.

О‘zbekiston tabiiy boylilarga boy davlatlar qatoriga kiradi desak mubolag‘a bо‘maydi. Yurtimizda juda kо‘plab mineral xomashyolar mavjud. Shu о‘rinda asosan ikkilamchi maxsulot sifatida keluvchi oltingurtni misol qilsak. Oltingugurt kimyoviy texnologiyaning asosiy noni bо‘lmish sulfat kislota uchun asosiy xomashyo xisoblandi. Sulfat kislota asosan OKMK AJ va “Chirchiq Maksam” AJ tomonidan ishlab chiqariladi. Bu juda yaxshi sababi yurtimizda kimyo sanoati rivojlanadi. Ammo ushbu kislotadan tо‘laqonli foydanilmayapti. Agarda biz ushbu sulfat kislotadan foydalanganimzda edi iqtisodimiz juda rivojlanib ketgan bо‘lardi. Yaqin kelajakda albatta ushbu rejalarga erishamiz degan umidaman. Ushbu kurs loyixada sulfat kislota ishlab chiqarish bо‘yicha ancha bilimlarimni mustaxkamladim.