Temirov Asror Akramjon o’g’li Oddiy superfosfat olishda kamerali usulini tadqiq qilish

Sulfat kislotaning me’yori. Fosfatni parchalashga sarflanadigan sulfat kislotaning stexiometrik me’yori 7H₂SO₄:3P₂O₅ nisbat orqali aniqlanadi va u 1 qism P₂O₅ ga 1,61 qism H₂SO₄ to’g’ri keladigan miqdorga teng (bu yerda va keyinchalik ham massa nisbatida bo’ladi). Apatit kontsentratida 39,4% P₂O₅ bo’lsa, 100 qism xomashyoga to’g’ri keladigan H₂SO₄ ning stexiometrik me’yori 39,4x1,61 = 63,4 qismni tashkil qiladi. Parchalanishni tezlashtirish maqsadida va
begona qo’shimchalar borligini hisobga olgan holda kislotaning amaliy me’yori nisbatan yuqori – 68 dan 72 qismgacha olinadi [8].
Fosforitlardan oddiy superfosfat olishda sulfat kislotaning stexiometrik me’yorini hisoblash – xomashyoning kimyoviy va mineralogik tarkibini hamda reaktsion muhit kislotaliligining kamayish darajasi bo’yicha uning parchalanish jarayonida sodir bo’ladigan ikkilamchi reaktsiyalarni ham e’tiborga olingan holda amalga oshiriladi. Ajralib chiqadigan kislotalar (H₃PO₄, HF) ham boshlang’ich xomashyo komponentlarini parchalaydi. Boshlang’ich xomashyo tarkibidagi kalsiyning bir qismigina monofosfatga aylanadi, qolgan asosiy qismi esa sulfat kislota sarflanishi hisobiga kalsiy sulfatga aylanadi. Fosfatli anionlarning bir qismi kationli qo’shimchalar – Mg²⁺, Fe³⁺, Al³⁺ bilan birikadi, natijada monofosfatga aylanadigan kalsiyning ma’lum ulushini kamayishiga, ya’ni hosil bo’ladigan CaSO₄ miqdorining ortishiga olib keladi; bu esa sarflanadigan H₂SO₄ me’yorini orttirishni talab etadi.
Fosforitda kalsiydan tashqari erimaydigan sulfatlar hosil qiluvchi boshqa elementlar yo’q bo’lganda, sulfat kislotaning stexiometrik me’yori (n) quyidagi formula bilan aniqlanadi:

n = 98[l/56 – (m/142 – p/40 – q/160 – r/102)].

Bu yerda: l, m, p, q, r – xomashyo tarkibidagi (mos holda) CaO, P₂O₅, MgO, Fe₂O₃ va Al₂O₃ larning massa bo’yicha % miqdorlari; 56, 142, 40, 160 va 102 – tegishlicha ularning molekulyar massalari.

6
Sulfat kislotaning aniq (real) me’yori uning hisoblangan me’yoridan birmuncha kichik bo’ladi, chunki Ca²⁺ ionining bir qismi F^- SiF ^2- ionlari bilan ham birikadi. Boshqa qo’shimchalar esa uning miqdorini oshirishi mumkin. Shuning uchun har bir turdagi xom ashyo uchun sulfat kislotaning amaliy me’yori tajriba yo’li bilan belgilanadi.
Apatitni davriy sharoitda 63% H₂SO₄ dan yuqori kontsentratsiyali sulfat kislota eritmasi bilan parchalanganda kalsiy sulfatning yarimgidrat va angdrit shaklining uzunligi 5-7 va eni 1-2 mkm bo’lgan mayda ignasimon kristallari hosil
bo’ladi. Ignasimon kristallar fosfat donachalari sirtida qalin quyqali parda hosil qiladi. Bu esa reaktsiyani to’xtatadi, natijada superfosfat massasi yomon qorishadi, undagi suyuq faza qattiq zarracha sirtida qoladi va fizik xossasi yomon bo’lgan – sochiluvchanligi kam ho’l «ifloslangan» mahsulot olinadi. Parchalanish jarayonini 63% H₂SO₄ dan quyi kontsentratsiyali sulfat kislota eritmasi bilan o’tkazilganda esa kalsiy sulfatning nisbatan yirik (10-15 mkm) kristallari hosil bo’ladi. Ular fosfat sirtida unga kislotaning diffuziyalanishini kam darajada qiyinlashtiradigan yoriqli g’ovak qobiq hosil qiladi; shuning uchun reaktsiya tezroq ketadi va quruq sochiluvchan mahsulot olinadi [9].
Boshlang’ich sulfat kislotaning kontsentratsiyasi qanchalik katta bo’lsa, mahsulotning namligi ham shunchalik kam bo’ladi va undagi P₂O₅ miqdori ortadi. Lekin, sulfat kislota kontsentratsiyasining yetarli darajadan yuqori bo’lishi yuqorida izohlangan holatni keltirib chiqaradi. Shunday qilib, kislota kontsentratsiyasining o’timal doirasi bo’lib, uning chegarasi harorat va aralashtirish sharoitiga bog’liqdir. O’timal kontsentratsiya, harorat va sulfat kislota me’yori fosfat xomashyosining xar bir navi uchun tajriba sharoitidan kelib chiqib aniqlanadi.
Ishlab chiqarish jarayonida reagentlarning uzluksiz aralashtirishda qisman ta’sirlashgan reaktsion aralashma – sus’enziya (bo’tqa) kiritiladi, bunda 50-60^OC haroratdagi 68-69% li sulfat kislota ishlatiladi. Bu holda suyuq fazada sulfat va fosfat kislotalarning ma’lum nisbati o’rnatiladi, kalsiy sulfatning kristallanishi yaxshilanadi va qorishuvchi (qotuvchi) massa g’ovak holatda hosil bo’ladi.
Suspeziyaning oquvchanligini yo’qotishi va qotib qolishini oldini olish maqsadida uning aralashtirgichda bo’lish vaqti qisqa muddatli bo’ladi, ammo bu vaqtda xomashyoning parchalanish darajasi belgilangan darajaga yetib borishi kerak. Boshlang’ich sulfat kislota kontsentratsiyasi kanchalik katta bo’lsa, aralashtirgichdan chiqadigan suspeziyadagi apatitning parchalanish darajasi shunchalik yuqori darajada ushlab turiladi va fosfat zarrachalari sirtiga suyuqlik o’tkazmaydigan kalsiy sulfat qobig’ining hosil bo’lmasligi uchun H₂SO₄:H₃PO₄ nisbat ham shunchalik kichik darajada bo’lishi kerak. Agar boshlang’ich sulfat
kislota kontsentratsiyasi 68% li bo’lsa, optimal sharoit uchun aralashtirgichda suspenziyaning bo’lish vaqti 5-7 min, uning aralashtirgichdan chiqish harorati 110- 115^OC bo’ladi [10].
Fosfat parchalanishining birinchi bosqichida sulfat kislota bilan fosfatning mayda zarrachalari ta’sirlashadi, reaktsiya nihoyatda shiddatli kechadi va fosfat kislota hosil bo’ladi. Ikkinchi bosqichda esa fosfatning yirik zarrachalari bilan fosfat kislota va reaktsiyaga kirishmagan sulfat kislota ta’sirlashadi. Bunda suyuq fazadagi eritmaning neytrallanib borishi tufayli reaktsiya tezligi birmuncha ‘asayadi. Kamerada superfosfat massasining suyuq fazasining monokalsiyfosfatga to’yinib borishi bilan ham parchalanish tezligi yanada pasayadi. Ikkinchi fazada parchalanish tezligining pasayishini suyuq fazanining neytrallanib borishi, yirik fosfat zarrachalarining parchalanishi va fosfat sirtida kag’tsiy sulfat qobiqlarining hosil bo’lishi bilan izohlanishi mumkin.
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
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. 25-80^OC 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].

3. 
   ^{– rasm. 25, 80 va 130OC haroratdagi MgO – P}2^O5 ^{– H}2^{O sistemasida eruvchanlik} izotermasi: ikkita qattiq fazali muvozanatdagi eritmaning tarkibi nuqtalar bilan