Ekstraksya fosfor kislota olinishning fizik-kimyoviy asoslari

Ekstraksya fosfor kislota olinishning fizik-kimyoviy asoslari.
Termik fosfat kislota elementar fosforning oksidlanishi (yondirilishi) va hosil qilingan mahsulotlarni gidratlanishi natijasida olinadi. R4O10 ning gidratlanishi bosqichma-bosqich meta-, di- va ortofosfat kislotalar hosil bo‘lish bilan boradi:
700OS da
nP4O10 + 2nH2O = 4(HPO3)n;
450OS da
4(HPO3)n + 2nH2O = 2nN4R2O7;
230OS dan pastda
2nN4R2O7 + 2nH2O = 2nH3RO4;
Gidratatsiyaning umumiy tenglamasi:
P4O10 + 6H2O = 4 H3RO4
tenglama orqali ifodalanadi.
1 kg fosforning yonishida ajraladigan issiqlik miqdori 23614 kj ni, gidratlanishi natijasida esa 3035 kj ( yoki 1 kg H3RO4 ga 1017 kj) ni tashkil etadi. H3RO4 ni mahsulot kislotasi konsentratsiyasigacha suv bilan suyultirilganda qo‘shimcha miqdordagi issiqlik ajralib chiqadi. Texnik termik kislotada 73% dan kam bo‘lmagan H3RO4 bo‘ladi.
Termik fosfat kislota ikki: bir bosqichli va ikki bosqichli usullar bilan olinishi mumkin. Bir bosqichli usul pechdan chiqayotgan gazni (fosfor bug‘larini oldindan kondensatlanmasdan) yoqish va hosil bo‘lgan R4O10 ni gidratlanishiga asoslangan. Bu usulning soddaligiga qaramay, kam qo‘llaniladi, chunki pech gazi tarkibidagi fosfor bug‘larining konsentratsiyasi oz bo‘lganligi sababli uni qayta ishlashda juda yirik, katta o‘lchamdagi jihozlar talab etiladi. Bundan tashqari, gaz tarkibidagi begona qo‘shimchalar (chang) hosil qilinadigan kislotani ifloslantiradi. Bu usulning asosiy kamchiligi shundaki, fosfor pechi va fosfat kislota olish tizimlari bir vaqtda ishlashi talab etiladi.
Termik fosfat kislota asosan ikki bosqichli usulda, yaʼni fosfor pechi tarkibidagi gazdan fosforni kondensatlash va so‘ngra uni fosfat kislotaga aylantirish orqali ishlab chiqariladi. Bunda toza holdagi kislota olinadi va fosforning kondensatlanishidan keyingi qolgan yuqori kaloriyali gazdan foydalanish imkoniyati yaratiladi. [2].
Fosforning oksidlanishi va R4O10 ning gidratlanishi natijasida katta miqdordagi issiqlik ajralib chiqadi va undan hozircha foydalanilmaydi. Tizim issiqlik ajratish usullari bo‘yicha sirkulyatsiyatsion (sovituvchi suvning issiqligini ajratib olish bilan) va bug‘latgichli (bug‘lanuvchi suvning issiqligini ajratib olish bilan) ishlab chiqarishga bo‘linadi. Sirkulyatsiyatsion tizimlar: elektrofiltr yoki skrubberli sirkulyatsion bir minorali va sirkulyatsion ikki minorali tizim keng tarqalgandir. Odatda, sirkulyatsion ikki minorali tizim keng qo‘llaniladi. Bug‘latgichli tizim esa ishlab chiqarishning kelajakdagi istiqboliga dahldordir. Sirkulyatsion tizimdan farqli o‘laroq, ularda nasos-sovutgichli jihozlarga ehtiyoj yo‘q, shu sababli energetik harajatlar kam talab etiladi. Lekin ularning asosiy kamchiligi shundan iboratki, minoradagi gidratlanishda suvning bug‘lanishi tufayli hosil bo‘ladigan chiqib ketuvchi gaz hajmining ko‘payishi hisobiga va shuning uchun uning tarkibidagi kislota tomchilarini ushlab qolishga katta o‘lchamdagi elektrofiltr qurilmalar talab etiladi.
Termik usul bilan fosfor kislotasi olishdan farqli o‘laroq tabiiy fosfatlarning sulfat kislotali parchalanishi bo‘yicha boradigan reaksiya:
Sa5(R04)3F + 5N2SO4 + 5pN20 = 5SaS04*pN20 + ZN3R04 + NF va keyingi bosqichda suyuq fazadan sulfatli cho‘kmani ajratib olishga asoslangan usul — ekstraksiya yoki xul usul deyiladi. Bunda olingan maxsulot ekstraksya fosfor kislota (EFK) deb yuritiladi. Bu keng tarqalgan fosfor kislota olish usuli mineral o‘g‘itlar, ozuqali va texnik fosfatlar ishlab chiqarishda ishlatiladi.
Sulfat kislotali ekstraksiyalash jarayonini amalga oshirishning asosiy sharti fosfor kislotadan kalsiy sulfatning yetarli darajada yirik bo‘lgan, oson ajraladigan va yaxshi yuviladigan kristallarini ajratib olishdan iboratdir. Bunga jarayonning ayrim bosqichlari uchun jixozlarni oqilona tanlash va ekstraksiyalashda belgilangan texnologik tartibni, yaʼni talab etiladigan (gips, yarimgidrat yoki angidrid) shakldagi kalsiy sulfatning cho‘ktirilishini va belgilangan konsentratsiyadagi maxsulot sifatidagi fosfat kislota olishni taʼminlovchi konsentratsiyali, xaroratli va boshqa parametrlarni ushlab turish orqali erishiladi.
Ekstraksiyalash jarayonida kalsiy sulfatning fosfor kislotadagi xarakatchan suspenziyasini olish, uni aralashtirish va tashish mumkin bo‘lishi lozimdir. Tabiiy fosfatni konsentrlangan sulfat kislota bilan to‘g‘ridan-to‘g‘ri aralashtirilganda fazalarga ajralishga amalda imkon bermaydigan kuyuk suspenziya xosil bo‘ladi. Uning xarakatchanligini taʼminlash uchun, <> kislota deb ataluvchi — maxsulot sifatidagi fosfor kislotaning bir qismi bilan fosfat kislotadan ajratib olingan fosfatli cho‘kma (fosfogips) ni suvda yuvishda xosil bo‘ladigan eritmaning aralashmasini retsirkulyatsiyasi xisobiga suyuq va qattiq fazalarning massa nisbati (S:Q) 2:1 dan 3,5:1 oraligida ushlab turiladi.
Retsirkulyatsiya bilan bog‘liq xolda fosfatli xom ashyodan o‘tadigan qo‘shimchalarning eritmalarda to‘planishi ekstraksiya jarayoni uchun o‘ziga xosdir. Qo‘shimchalar konsentratsiyasi xom ashyo tarkibidan xam, suyuq, gaz va qattiq fazalar orasida taksimlanadigan tegishli komponentlar tarkibidan xam aniqlanadi. Ishlab chiqarish eritmalarida ishqoriy metall kationlari, magniy, alyuminiy, temir kationlar va S042-, F-, SiF62- anionlar qo‘shimchalarining mavjud bo‘lishi sulfatli cho‘kma va maxsulot kislotasining xossasini yetarli darajada o‘zgartiradi.
Ekstraksiyalash jarayonining xaroratli va konsentratsiyali parametrlarini tanlash uchun kalsiy sulfat turli modifikatsiyalarining mavjud bo‘lish chegaralari va ularning fosfat kislotali eritmalarda bir-biriga aylanish tezligi xakidagi maʼlumotlar asos bo‘ladi; bu maʼlumotlar toza eritmalar uchun yuqorida qo‘rsatib o‘tilgan edi. Ammo ekstraksya fosfor kislotaning real eritmalarida gips, kalsiy sulfat yarimgidrati va angidriti kristallanish soxalarining aniq chegaralari va ayniqsa sodir bo‘ladigan fazali bir-biriga aylanish tezliklari yetarli darajada o‘zgaradi. Masalan, tarkibida 10-25% P2O5 bo‘lgan fosfor kislotaning toza eritmalarida, 80°S da yarimgidratning katta qismi sistemaning birinchi kristallanuvchi fazasi xisoblanadi va 1-5 soat mobaynida gipsga aylanadi. Temir fosfatlari, kremnezem kabi qo‘shimchalar bu jarayonni sezilarli darajada kuchaytiradi. Xosil bo‘lgan gips tarkibida 10% dan kam P2O5, tutgan eritmalarda bir necha oy va 25% P2O5 tutgan eritmalarda bir necha kun mobaynida metastabil (stabil faza ~ angidrit) shaklda mavjud bo‘la oladi. Ekstraksiyalash sharoitiga mosxolda, suyuq faza suspeziyasi tarkibida 25-30% P2O5 xarorat 70-80°S va massaning reaktorda turish vaqti 5-8 soat bo‘lganda ajratiladigan cho‘kma stabil angidrit emas, balki metastabil digidrat shaklda namoyon bo‘ladi.
Shunday qilib, ekstraksiyalashda ajratiladigan kalsiy sulfatning gidratatsiya darajasi stabil shakllarga mos kelmasligi mumkin va u jarayonni o‘tkazilish aniq sharoitiga bog‘liqdir. 1 — rasmda tasvirlangan diagrammada kalsiy sulfatni amaliy gidratatsiya darajasining ekstraksiya usuli (rejimi) — fosfor kislotaning konsentratsiyasi va xaroratiga bog‘liqligi qo‘rsatilgan. Egri chiziq 2 dan pastki soxada kalsiy sulfat gips shaklida, egri chiziq dan yuqorida angidrit shaklida, ular orasidagi soxada esa yarimgidrat shaklida ajraladi.50 K
Xarorat va eritmadagi P2O5 mikdorining ajratiladigan kalsiy sulfat cho‘kmasining amaliy gidratlanishiga taʼsiri.
Shunga mos xolda fosfor kislotani ekstraksiyalashning uchta: digidratli, yarimgidratli va angidritli usullari bir-biridan farqlanadi. Digidratli usul keng tarqalgan bo‘lib, uni 65-80°S xaroratda o‘tkaziladi va tarkibida 30-32% gacha P2O5 bo‘lgan kislota olinadi. 90-105°S xaroratda amalga oshiriladigan yarimgidratli usulda 50% gacha P2O5 tutgan kislota ishlab chiqdrish imkoniyatini beradi. Ekstraksiyalashning kombinatsiyalashgan yarimgidrat-digidratli usullari yana-da kengroq tarqalmokda, unda dastlab yarimgidrat xosil kilinadi, so‘ngra, suspenziyani suyultirish va sovutish orqali uni gipsga qayta kristallantiriladi. Bunday usullar xom ashyodan unumli foydalangan xolda yuqori konsentratsiyali (50% gacha P2O5 kislota olish imkoniyatini yaratadi. Angidridli rejim yuqori xaroratda jixozlarning korroziyalanish xavfi katta bo‘lganligi va kalsiy sulfatning mayda kristallaridan fosfat kislota va yuvuvchi eritmaning o‘tishi qiyinligi tufayli filtrlanishning yomonlashishi sababli xozircha qo‘llanilmaydi. Bu qiyinchiliklarni bartaraf etish bo‘yicha izlanishlar o‘tkazilmokda. [3].
Ekstraksiyalashda xosil bo‘ladigan kalsiy sulfat kristallarining shakli va o‘lchami — cho‘kma katlamining filtrlash xossasini belgilab beradi, shunday ekan, uning fosfat kislotadan yuvilish samaradorligi xaroratga va kislota konsentratsiyasiga, tuyinishning pasayish darajasi va sharoitiga bog‘liqdir. Ular xam shuningdek, eritmadagi Sa2+ va S042 ionlarining nisbatiga va magniy, alyuminiy, ftor birikmalari kabi qo‘shimchalarning konsentratsiyasiga bog‘liqdir. Sa2+ ionlari ortikcha bo‘lganda gips uzunligi 20-80 mkm bo‘lgan yupka ignasimon shaklda ajraladi; S042- ionlari ortiqcha bo‘lganda esa, aksincha, gips kristallarining ulchami eniga 100 mkm gacha va bo‘yiga bir necha yuz mikrometrgacha yetadi.
Yirik kristalli bir jinsli gips cho‘kmasini olish uchun suyuq fazadagi SO3 SaO molyar nisbati imkoniyat darajasida 1,5-4,0 oralig‘ida bo‘lishi lozim. Yarimgidrat kristallantirilishida u stexiometrik nisbatga yakin bo‘lishi kerak, angidritda esa 10-15 ga teng budadi. Qo‘rsatib o‘tilgan modifikatsiyalarga mos xolda eritmadagi SO3 1,5-2,5; 0,8-1,2%; 2,5-4,5% bo‘lishi optimal xisoblanadi. Gipsning kristallanishini iloji boricha kam to‘yingan eritmadan kristallanishini taʼminlash lozim. Bu shart-sharoitlar suspenziyaning intensiv aralashtirilishini, uning retsirkulyatsiyasini (boshlang‘ich komponentlarni kiritish qismiga qaytarish), sulfat va aylanma fosfat kislotalarni oldindan aralashtirishni va boshqa yo‘l-yo‘riqlarni amalga oshirish yo‘li bilan taʼminlanadi. Ekstraksiyalashning yarimgidrat usulida esa, aksincha ixcham sharsimon kristallar bo‘laklari xosil kilish xususiyatiga ega bo‘lgan yuqori to‘yinuvchanlik ushlab turiladi.
Kalsiy sulfatning kristallanishiga eritmadagi qo‘shimchalar xam taʼsir etadi. Kristallanishga eritmada (AlFp)(3-n)+ turidagi kompleks ionlar xosil kiluvchi alyuminiy va ftor birikmalari kabi qo‘shimchalar yana-da ko‘prok taʼsir kiladi; Bu kompleks ionlari kristallarning maʼlum tomonlariga surilib, izometrik yassi gips kristallari va oltikirrali yarimgidrat prizmalari ajralib chiqishiga sabab bo‘ladi.
Suspenziyaning suyuq fazasida sufatlar mikdorini optimal darajada ushlab turish maxsulot kislotasiga yuqori darajadagi P2O5 o‘tishiga erishishda muxim sharoit xisoblanadi. Sulfatlar konsentratsiyasining pasayishi natijasida fosfat minerallarining parchalanish darajasi va tezligi kamayadi, shu bilan birgalikda S042- va NR042- ionlarining radiuslari yaqin bo‘lganligi sababli kalsiy sulfat kristall panjarasiga kalsiy fosfatlarning urinlashishi (P2O5 egallash) ortadi. Erkin sulfat kislota konsentratsiyasining ortishi P2O5 egallashni kamaytiradi, ammo fosfat zarrachalari sirtida diffuziyalanish va parchalanishni pasaytiruvchi kalsiy sulfatning quyqali mustaxkam katlami xosil qilib kristallanishiga olib keladi. Shuning uchun amaliyotda parchalanishga ulgurmay qoladigan xom ashyo, P2O5 egallash va cho‘kmani vakuum-filtrda to‘la yuvmaslik xisobidan minimal yo‘qotilishga erishish uchun yunaltirilgan optimal sulfatli tartib (rejim) tanlanadi.
Ekstraksiyalashning qulay sharoitida fosfat minerallarining parchalanish tezligi yetarlicha yuqori bo‘ladi, jarayonning davomiyligi esa kristallanish tezligi va kalsiy sulfat kristallarining o‘sishi orqali aniqlanadi. Amalda ekstraksiyalash davomiyligi xom ashyo turi va jarayon tartibiga qarab 4-8 soat ni tashkil etadi. Bu yetarlicha yirik (albatta, cho‘ktirishning qulay sharoitiga amal qilinganda), filtrda oson ajraluvchi kristallar xosil bo‘lishini taʼminlaydi va reagentlarni tushishini boshqarishda qisqa muddatli o‘zgarishlar natijasida yuzaga keluvchi jarayon ko‘rsatkichlariga salbiy taʼsir etuvchi omillardan yiroq bo‘lishga olib keladi. Jarayon davom etishining kerakli vaqti, tegishlicha reaksion xajm (ekstraktor) tanlash va u orqali reaksion massa (suspenziya) ning sekinlik bilan ammo shiddatli aralashtirilgan xolda o‘tishi xisobiga taʼminlanadi. Reaksion xajm sifatida bir, ikki va undan ortiq sondagi reaktorlar ishlatiladi. Masalan, aralashtirgichlar bilan taʼminlangan va to‘siqlar bilan ajratilgan bir necha bo‘linmalardan iborat to‘g‘ri burchakli katta rezervuar shaklidagi bir bankali ekstraktor; bo‘linmalarga ajratilgan yoki to‘siqsiz 2-8 silindrik ekstraktorlardan iborat pogonali qurilma (kaskad) kabilardan foydalaniladi. [4].
Ekstraktorlar, aralashtirgichlar, o‘tkazuvchi quvurlar, nasoslar va boshqa jixozlar qaynoq fosfor kislota taʼsiri (korroziyasi) dan va suspenziyani aralashishi xisobiga yuzaga keladigan ishkalanish taʼsirida yemirilish (eroziya) dan ximoya kilingan bo‘lishi lozim.
Fosfatli xom ashyo, sulfat va aylanma fosfat kislota meʼyorlashtiruvchi qurilmalar va nasoslar yordamida ekstraktorning birinchi bo‘linmasiga uzatiladi. Dastlabki aralashmada fosfor kislota xam bo‘lganligi sababli:
Sa5(R04)zF + 7NzR04 + 5N20 = 5Sa(N2RO4)2*N20 + NF tenglama bilan ifodalanuvchi reaksiya xam sodir bo‘lishi mumkin. Hosil bo‘ladigan monokalsiyfosfat sulfat kislota bilan qayta ishlanib, kalsiy sulfat kristallantiriladi. Ekstraktorning birinchi bo‘linmasiga, shuningdek, oxirgi yoki undan oldingi bo‘linmadan suspenziyaning birtalay qismi qaytariladi — bu esa to‘yinishning kamayishini va kalsiy sulfatning kristallanish sharoiti yaxshilanishini taʼminlaydi. Ekstraktorning gazli bo‘shlig‘idan xom ashyoni parchalanishi natijasida ajraladigan ftorli gazlar absorbsion sistemaga surib olinadi, u yerda N2SiF6 ning suvli eritmasi bilan tutib qolinadi.
Ekstraktorning oxirgi bo‘linmasidan kalsiy sulfatning fosfor kislotali suspenziyasidagi suyuq va qattai fazalarni ajratish uchun filtrlashga yuboriladi. Fosfogipsni suspenziya massa suyuq fazasidan ajratish natijasida — asosiy filtrat, fosfogipsni suv bilan yuvish natijasida esa — yuvindi filtrat xosil qilinadi. Asosiy filtratning bir qismi tayyor maxsulot sifatida chiqariladi, qolgan qismi esa yuvindi filtrat bilan aralashtiriladi va aylanadigan eritma tarzida ekstraktorga qaytariladi. Yuvish soniga bog‘liq xolda turli konsentratsiyadagi bir necha filtratlar xosil bo‘ladi. Yuvish soni bo‘yicha filtrlash sxemasi nomlanadi, masalan uch-, turtfiltratli va x.o.
Fosfogipsning ajratilishi va yuvilishi barabanli lentali, aylanuvchi konveyer-qayiqli (karuselli) va boshqa vakuum-filtrlarda amalga oshiriladi. Filtrlarga quyiladigan asosiy talab bu fosfat kislotadan cho‘kmani yaxshi yuvib olishni taʼminlashdir.
Ko‘pincha katta quvvatdagi ekstraksya sistemalarda qayiqli karusel vakuum-filtrlar qo‘llaniladi (2 — rasm). U aloxida-aloxida 24 qayiqdan iborat va ularning tag qismiga filtrlovchi to‘qima yotqizilgan bo‘ladi. Qayiqli uzunligi 1,9 m ni, eni - ichki bo‘lmasida 0,9 m ni, tashki bo‘lmasida esa 1,2 m ni va chuqurligi 0,2 m ni tashkil etadi. Qayiqlar aylanma rels bo‘yicha xarakatlanadigan g‘ildirakli aravachalarga o‘rnatilgan bo‘ladi.
Qayiqli karusel vakuum-filtr.
Ikkita shayba — biri qayiq bilan birgalikda aylanuvchi xarakatchan va ikkinchisi tegishli vakuum-yig‘gichlardagi qo‘zg‘almas golovkalar yordamida filtratlar surib olinadi. Xar bir tarnov filtrlash va yuvish doirasi (zonasi) dan o‘tgandan so‘ng, fosfogips qatlamini to‘kish uchun avtomatik suratda ag‘dariladi. Filtrlovchi to‘qima yuviladi va xavo bilan quritiladi. So‘ngra tarnov yana ishchi xolatga keladi va asosiy filtrlash doirasiga ko‘chadi. Filtrlash yuzasi 40-100 m2 ga teng. Bu filtrning afzalliklaridan biri — cho‘kmani minimal mikdordagi suv bilan yuvish mumkin.
Vakuum-filtrlarda fosfogipsni ajratishda 1 m2 filtrlash yuzasidan bir soat ichida 500-800 kg gips cho‘kmasi yoki 1000-1400 kg yarimgidrat ajratiladi (quruk massa xisobida). Fosfogipsning gigroskopik namligi 35-40% ni tashkil etadi. Olinadigan (quruk) fosfogipsning mikdori fosfatning navi va kalsiy sulfatning gidratlanish darajasiga bog‘liq xolatda qayta ishlanadigan har bir tonna tabiiy fosfatdan 1,2 – 1,6 t quruq fosfogips hosil bo‘ladi. Apatitning qayta ishlanishida kalsiy sulfat yarimgidratining unumi 140% ni, digidratining unumi esa 160% ni tashkil qiladi. Yuvilgan sulfatli cho‘kma filtrlash sexidan quruq xolatda transportyor, avtomashina va boshqalar yordamida yo‘qotiladi yoki suv bilan qorishtirilib nasos yordamida chiqindi xovuzlariga xaydaladi.
Qoratog‘, shuningdek, ayniqsa Qizilqum fosforitlari tarkibida qo‘shimchalar ko‘p bo‘lganligi uchun ekstraksiyalash jarayonida bir talay qiyinchiliklar kelib chiqadi, ishlab chiqarishning texnologik ko‘rsatkichlari birmuncha pasayadi va chiqindi fosfogipsning solishtirma xajmi ko‘payadi.
Xozirgi paytda butun dunyo sanoatlari amaliyotida sulfat kislotali ekstraksiyalash jarayonining kalsiy sulfatni cho‘ktirish tartibi va texnologik sxemalar aloxida bo‘g‘inlarining uskunali jixozlanishi: boshlang‘ich reagentlarni meʼyoriy kiritish, reaksion suspenziya olish, uning xaroratini boshqarish, ajralib chiqadigan ftorli gazlarni zararsizlantirish, suspenziyani ajratish va sulfatli cho‘kmani yuvish, uni chiqindixonaga yo‘qotish bilan farqlanuvchi bir necha o‘nlab variantlari ishlab chiqarishga tatbiq etilgan. [5].
O‘g‘it sifatida ishlatiladigan ammofos ishlab chiqarishda quyidagi turli ko‘rinishdagi texnologik sxemalar qo‘llaniladi:
1. Bug‘latilmagan (20-30% P2O5) ekstraksiya fosfat kislotani neytrallash va (changlatgichli, barabanli yoki kaynovchi qatlamli) quritgichda suvsizlantirishga asoslangan sxemalar;
2. Bug‘latilmagan (20-30% P2O5) fosfor kislotani neytrallash, so‘ngra ammofos suspenziyasini bug‘latish xamda donadorlash va quritishni barabanli donadorlash quritgichlari (BDK) da amalga oshirishga asoslangan sxemalar;
3. Bug‘latilib konsentrlangan (48-54% P2O5) ekstraksiya fosfat kislotani neytrallashga asoslangan sxemalar qo‘llaniladi. Bu xolda neytrallanish ikki bosqichda: dastlab reaktorlarda — atmosfera bosimida, so‘ngra barabanli ammoniylashtirgich-donadordagich (AD) da yoki yuqori bosimli bir bosqichda suspenziyani quritishni minorada changlatish yoki BDK jixozlarida amalga oshirish orqali o‘tkaziladi.
Changlatgichli quritgichlar ishlatilishi orqali ammofos ishlab chiqarish sxemasining bir varianti rasmda ko‘rsatilgan. Ekstraksion fosfor kislotasi (22-28% P2O5) 80-115°S xaroratda birin-ketin joylashgan bir necha reaktor (saturator) lar 1 da uzluksiz suratda NN3:N3R04 nisbatini 1,1 dan oshirmagan
Birinchi EFK xolda ammiak bilan (rN=5) neytrallanadi. Bunda xarakatchan suspenziya hosil bo‘ladi. 100-105°S xaroratli bu suspenziyani bir qismi (70-80% miqdori) oxirgi reaktordan changlatgichli ko‘ritgich 5 ga tushadi, u yerga shuningdek gazsimon yoki suyuq yoqilg‘ini yondirilishidan olingan o‘txona gazlari beriladi. Qo‘ritgichdan chiquvchi mo‘rili gaz xarorati 100-115°S bo‘ladi va changdan tozalanishi uchun siklon 6 dan o‘tadi.
Quritilgan (1% namlikkacha) kukunsimon ammofos uzluksiz ravishda ikki valli shnekli aralashtirgich 13 ga kelib tushadi, u yerga shu bilan bir vaqtda tayyor maxsulotning mayda fraksiyasi va suspenziyaning qolgan (20-30%) qismi beriladi. Nam (10-12% N2O) ammofos donachalari aralashtirgichdan donachalarni dumaloqlovchi baraban 14 ga va so‘ngra quritish barabani 15 ga yuboriladi. Quritilish mo‘rili gazlar bilan (350° S da) amalga oshiriladi.
Quritilgan donachalar ajratiladi. 3,2 mm dan yirik donachalar fraksiyasi maydalanadi va yana ajratishga beriladi yoki fosfor kislotada eritiladi va jarayonga (ammoniylashtirishga) qaytariladi. 1 mm dan mayda fraksiyalar donadorlashga yuboriladi; 1-3,2 mm li donachali fraksiya esa tayyor mahsulot sifatida chiqariladi. Apatit va Qoratog‘ fosforiti asosidagi mahsulot tarkibida, muvofiq ravishda: 52 va 47% P2O5umum, 51 va 46% P2O5uzl, 50 va 41% P2O5suv.e, 12 va 11% N, 1% N2O, 0 va 4% Mg0, 3,5 va 3% F bo‘ladi.
3-rasm. Changlatgichli quritgichli ammofos ishlab chiqarish sxemasi.
1 — reaktor saturator; 2 — suspenziyani yig‘gich: 3 — markazdan qochma nasos; 4 —suspenziyani meʼyorlashtirgich; 5 — changlatgichli qo‘ritgich; 6 — siklon, 7 — ventilyator; 8 — absorberlar; 9 — shnek; 10 — maydalagich; 11 — elevator; 12 — bunker; 13- ikki valli aralashtirgich; 14 — dumalanuvchi baraban; 15 — barabanli qo‘g‘itgich; 16 — ikki xil teshikli elak; 17 — quritgich; 18 — transportyor.
Ammofos suspenziyasini quritishning ancha takomillashgan usuli — uni quritishni BDK yoki BDKS — barabanli donadorlash quritgichli sovutgich jixozlarida amalga oshirish hisoblanadi. Ammofos suspenziyasini oraliq bug‘latish sxemasi keng tarqalgandir Boshlang‘ich fosfor kislotani oldindan natriy yoki kaliy sulfat, yoki soda bilan qayta ishlash undan anchagina mikdordagi ftorning ftorsilikatlar tarzida yo‘qotilishi taʼminlaydi va shu bilan bir vaqtda undagi kalsiydan tozalanadi va boshqa qo‘shimchalar (G‘e, A1) miqdori kamaytiriladi. Bu ammofosdagi o‘zlashuvchan va suvda eruvchan P2O5 ning konsentratsiyasini oshiradi, chiqindi gazlaridan ftorning ajratib olinishini osonlashtiradi, buning uchun ftorsizlangan fosfat kislota ishlatilishi mumkin.
Fosfat kislota (22-29% P2O5) gaz xolatdagi ammiak bilan rN = 5-5,5 gacha TAB tezkor ammoniylashtiruvchi bug‘latgich jixozida neytrallanadi (8 — rayem). Bu vertikal reaksiya quvuri F= 0,6 m, 6 m ostidagi Venturi soplosi (ichida gaz yoki suyuqlik tezligi oshadigan o‘zgaruvchan kesimli kanal yoki qisqa quvur) dan ammiak va kislota kiritiladi. Reaksiya issiqligi hisobiga massa qaynaydi va yuqoriga xarakatlanadi, 1-2 minut ichida separatorga yetib boradi, suspenziya u yerdan aylantiruvchi kuvur orqali reaksion quvurga qaytariladi. Uning bir qismi separatordan konsentrlashga yuboriladi. Separatordan chiqadigan bo‘g‘ issiqlik almashtirgichda boshlang‘ich kislotani isitish orqali kondensatlanadi. Ammofos suspenziyasi (NNz:N3R04 =1,1) ko‘p qobiqli bug‘latish qurilmasida konsentrlanadi, u yerda undagi suv miqdori 55-56% dan 18-25% gacha kamaytiriladi; 1-qobiq vakuum ostida, 2-qobiq - atmosfera bosimida, 3-qobiq - yuqori bosimda ishlaydi; yangi xosil qilingan bug‘ (0,3 mPa) 3- va 4-qobiqqa beriladi, 1- va 2-qobiqlarda esa jarayonda xosil bo‘ladigan bug‘ ishlatiladi. So‘ngra 112-115°S xaroratli suspenziya BDK jixozida kuritiladi va shu bilan bir vaqtda donadorlanadi. Sovutilgan va elakda ajratilgan maxsulotning zarracha o‘lchami 1 mm dan kichik bo‘lgan fraksiyasi BDK jixoziga tashqi retur sifatida qaytariladi. Yirik fraksiya maydalashga yuboriladi, maxsulot fraksiyasi esa 45°S gacha (konteynerlarga yuklashda yoki qog‘oz qoplarga joylashtirishda) yoki 55°S gacha (polietilen qoplariga joylashtirishda) sovutiladi.
Ammofos suspenziyasini bug‘latish va BDK jixozida donadorlashtiruvchi ammofos ishlab chiqarish sxemasi.
1— TAB jixozi; 2 — bug‘latuvchi jixozlar; 3 — aylantiruvchi nasoslar; 4 — bug‘latilgan suspenziya yig‘ivchi; 5 — BDK jixozi; 6 — elevator; 7 — elak; 8 — valkali maydalagich; 9- sovutgich; 10 — suruvchi nasadkali absorber; 11 — yuvish minorasi; 12 — suyuq ammiakni bug‘latgich; 13 — oraliq bak; 14 — issiqlik almashtirgich.
Chiqindi gazlari
6 – Tezkor ammonizator bug‘latgich.(TAB)
Apatitdan (51% P2O5, 12% N) va Qoratog‘ fosforitidan (47% P2O5, 11% N) 1t ammofos maxsuloti ishlab chiqarish uchun sarf koeffitsiyentlari muvofiq ravishda, taxminan quyidagicha bo‘ladi: ekstraksiya fosfat kislota (100% P2O5) — 0,54 va 0,5 t; NN3 — 0,15 va 0,14 t; tabiiy gaz (34,8 Mj/m3) — 28 m3; elektroenergiya 111 kVt*s; suv — 22 m3; qisilgan xavo - 60 m3. P2O5 dan foydalanish darajasi 96% ni, NN3 dan esa — 97% ni tashkil etadi.
Ammoniylashtiruvchi donadorlagich (AD) ishlatilgan xoldagi sxema bo‘yicha ammofos olishda (7 — rasm) 50-54% P2O5 gacha bug‘latilgan ekstraksiya fosfat kislotaga chiqindi gazlarini absorbsiyalashdan olinadigan oqavalar qo‘shilib undagi P2O5 mikdori 47-48% gacha kamaytiriladi, aralashtirgichli reaktorlarda ammiak gazi bilan NH3:N3R04 = 0,6-0,7 molyar nisbatigacha neytrallanadi. 120-125°S xarorat va 17-18% namlikdagi (ammoniylashtirish issiqligi hisobiga reaktorlarda 20-25% bug‘langan) kislotali (rN 3) suspenziya AD jixoziga beriladi (7 — rasm). AD jixozida 85-95°S xaroratda massa NN3:N3RO4 = 1-1,05 molyar nisbatigacha qo‘shimcha neytrallanadi va maxsulot donadorlanadi; unda jarayonga berilgan 50% suv bug‘lanadi. AD jixozidan chiqadigan nam (2,5-3,5% N2O) donachalar to‘g‘ri oqimli barabanli qo‘ritgichda (250-350°S xaroratdagi) o‘txona gazlari bilan donachalar xarorati 75-90° S bo‘lgan xolda quritiladi. So‘ngra u elanadi va maxsulot fraksiyasi sovutgichda 75-90°S dan 45-55°S xaroratgacha sovutiladi. Quritish barabanidan (105-1150S da) chiqadigan xamda neytrallagich va ammoniylashtiruvchi donadorlagichdan surib olinadigan gazlar chang, ammiak va ftordan tozalanadi; xosil bo‘ladigan oqavalar reaktor-neytrallagichlarga yuboriladi. [5].
Mahsulot tarkibida ftor miqdorining kam (1% dan oshmasligi) keltirib o‘tilgan jarayonning afzalliklaridan biri hisoblanadi; kuchsiz kislota ishlatilganda esa u 3,5-4% ni tashkil kiladi.
Bu sxema bo‘yicha 1 t ammofos (53% P2O5 12% N) ga: bug‘latilgan kislota shaklida 0,588 t P2O5; 0,151 t NN3; 9 m3 tabiiy gaz (34,8 Mj/m3); 67 kVt*s elektroenergiya talab etiladi.
Apatit konsentratidan olinadigan maxsulot tarkibida taxminan: 55-56,5% P2O5umum.; 54-55% P2O5uzl.; 53-54% P2O5 suv.e; 12-12,5% N; 0,5-1% N2O bo‘ladi.Keltirilgan sxemalarni mukammallashtirish bo‘yicha turli takliflar berilgan. Masalan, kislotani neytrallashni bosim ostida amalga oshirishni ko‘rsatib o‘tiladi. Bunda reaksiya issiqligidan amalda deyarli to‘la foydalanilishiga erishilishi mumkin.
7 — rasm. AD jixozi bilan donadorlangan ammofos olish sxemasi:
1 — neytrallagich; 2 — ammoniylashtiruvchi; 3 - qo‘ritgich; 4 — siklonlar; 5 — elaklar; 6 — sovutgich; 7,8 — absorber.
8 — rasm. Ammoniylashtiruvchi donadorlagich (AD):
1 - qobiq; 2 — sochiluvchi komponentlarni uzatish tuzulmasi; 3 — ichki devorlarni tozalash uchun pichoq; 4 — bo‘tqa taqsimlagich; 5 — ammiak quvuri; 6 — tayanch va qisqich g‘ildiraklar; 7 — bandaj; 8 – tishli g‘ildirak; 9 — tayanch xalqa.
Konsentrlangan (50-54% P2O5) ekstraksion fosfor kislota rN = 4-4,5 gacha neytrallanishi 0,3-0,35 mPa bosimda quvurli reaktordan juda qisqa vaqtda o‘tishi (-0,1 s) hisobiga amalga oshiriladi. Neytralizatsiya issiqligi hisobiga 180-200°S gacha qizigan suspenziya minoradagi forsunkada changlanadi, u yerda atmosfera bosimi ushlab turiladi; shu bilan bir vaqtda massaning sovutilishi natijasida o‘z-o‘zidan bug‘lanish hisobiga qizigan eritmadan suv tezda yo‘qotiladi; kukunsimon ammofos xosil bo‘ladi. Uni donadorlanishi mumkin yoki nitroammofos va boshqa murakkab o‘g‘itlar olish uchun ishlatilishi mumkin.
O‘g‘it sifatida ishlatiladigan donadorlangan diammofos apatit konsentrati, Qoratog‘ Pribaltika va Markaziy Qizilqum fosforitlari asosida xosil qilingan ekstraksiya fosfat kislotadan olinadi. Maxsulot tarkibida muvofiq ravishda: 48; 41; 48% P2O5uzl, 43-45,5; 32; 41% P2O5ser. va 18; 13,5; 13% N bo‘ladi.
Uni ishlab chiqarish sxemasi kristall maxsulot olish uchun yuqorida bayon etilganidek, ammo ammoniylashning ikkinchi bosqichi saturatorda emas, balki ammoniylashtiruvchi donadorlagich (AD) da amalga oshiriladi. Boshlang‘ich kislota (32-38% P2O5) saturatorlarda ammiak bilan NN3:N3R04 = 1,3:1,4 molyar nisbatigacha neytrallangan bo‘lsa, AD jixozida esa 1,7-1.8 gacha amalga oshiriladi. Suspenziya AD jixrziga 70-75°S xaroratda, retur esa 50°S xaroratda beriladi va returning takroriyligi 3-4-martani tashkil qiladi. Materialning AD dan o‘tish davri 6-8 minutni tashkil etadi. Donachalarni quritishda uning xaroratini 72-75°S dan (to‘g‘ri yo‘nalishda beriladigan o‘txona gazlarining xaroratini 200°S dan) oshirmaslik kerak. Tayyor maxsulot 2 5-27° S gacha sovutiladi. [6].
Ammofosfat - Qoratog‘ yoki Markaziy Qizilqum fosforitlarini ulardan olinadigan ortiqcha mikdordagi ekstraksiya fosfat kislota bilan parchalash, xosil kilingan kislotali fosfat suspenziyasini ammoniylash, uni bug‘latish, donadorlash va qo‘ritish natijasida ishlab chiqariladigan o‘g‘itdir. Bunda fosforitlarini parchalash uchun qo‘shaloq superfosfatda beriladigan meʼyordagi ekstraksiya fosfat kislota berilsa, fosforitning parchalanish darajasi unchalik katta bo‘lmaydi. Ammo 150-200% ortikcha olingan kislotada fosforitning karbonatli qismi to‘la, fosfatli qismi esa qisman parchalanadi va fosfat donachalarining asosiy massasi ochiladi, parchalanmagan qismining strukturasi o‘zgaradi va parchalanish jarayonida, ammoniylashtirilgan suspenziyani bug‘latishda, donadorlashda va quritishda o‘simliklarga o‘zlashadigan shaklga o‘tadi.
Belgilangan texnik shartlarga muvofiq, maxsulot tarkibida: 38-39%
P2O5 uiz 20-21% P2O5 ser , 4-5% N va 2% dan kam suv bo‘ladi. 1 t P2O5, hisobida ammofosfat ishlab chiqarishdagi fosfat kislota sarfi ammofosdagiga qaraganda kam bo‘ladi, chunki ammofosfatdagi bir qism P2O5 to‘g‘ridan-to‘g‘ri fosforit unidan o‘tadi.
Agrokimyoviy sinov maʼlumotlari natijalari asosida ammofosfat o‘g‘iti samaradorlik jihatidan ammofos va qo‘sh superfosfatdan qolishmasligi aniqlangan. Undan turli iqlim-tuproq sharoitida barcha turdagi qishloq xo‘jalik ekinlari uchun foydalanish mumkinligi tavsiya qilingan .
Qizilqum fosforitining boyitilmagan unini, past sifatli fosforitlari va fosforit changi, termokonsentratlarni ekstraksiyali fosfor kislota yordamida qayta ishlab, ammofosfat o‘g‘itni olish ishlarda ko‘rsatilgan.
Murakkab fosforli o‘g‘it olish jarayondagi harorat 60-650S ni tashkil qiladi. Fosforit bilan ekstraksiyali fosfor kislota 1:0,05; 1:0,10; 1:0,15; 1:0,20; 1:0,25; va 1:0,30 nisbatlarda olinadi. Fosforitning parchalanish jarayonining davomiyligi 45 daqiqagacha boradi. Olingan mahsulot tarkibida: N 7,98%, R2O5 umum 47,95%, R2O5 ning trilon –B eritmasida o‘zlashtiruvchan 46,12%, limon kislotada esa 47,07%, suvda eruvchan R2O5 qismi 37,50% ulushda bo‘lgan ammofosfat o‘g‘itni olish mumkinligi isbotlandi.
|