Ammofos ishlab chiqarish nazariyasi va texnologiyasi

1.3. Ammofos ishlab chiqarish nazariyasi va texnologiyasi.
Ma’lum xomashyo uchun fosfat kislotaning stexiometrik me’yori – ko’rsatilgan reaktsiyalarni va boshlang’ich ekstraksion fosfat kislota eritmasidagi neytrallovchi (CaO, MgO, P2O3) va kislotali (H2SO4) qo’shimchalarning bo’lishini e’tiborga olgan holda belgilanadi.
Tabiiy fosfatni fosfat kislotali parchalashdan olinadigan bo’tqa tarkibidagi erkin fosfat kislotani gaz holatidagi ammiak bilan neytrallash jarayonida dastlab monoammoniyfosfat hosil bo’ladi:
H3PO4 + NH3 = NH4H2PO4
Neytrallanish issiqligining ajralishi hisobiga massaning xarorati 80-90OC gacha ko’tariladi va buning hisobiga ammofosfat bo’tqasi birmuncha quriydi. Bunda suvda eriydigan P2O5 miqdori kamaymaydi.
Nisbatan kuchliroq ammoniylashtirish natijasida monokalsiyfosfat dikalsiyfosfatga aylanadi:
Ca(H2PO4)2∙H2O + NH3 + H2O = CaHPO4∙2N2O + NH4H2PO4
Ca(H2PO4)2∙H2O + CaSO4 + 2NH3 + 3H2O = 2CaHPO4∙2H2O + (NH4)2SO4
Bunday chuqur ammoniylashtirish natijasida ammofosdagi suvda eriydigan P2O5 miqdori anchagina kamayadi, ammo o’zlashadigan P2O5 miqdori sezilarli o’zgarmaydi. Ammoniylashtirishni yanada davom ettirish P2O5 retrogradatsiyasiga olib keladi – dikalsiyfosfat o’simliklar qiyin o’zlashtiriadigan trikalsiyfosfat shakliga aylanadi:
3CaHPO4∙2H2O + 2NH3 = Ca3(PO4)2 + (NH4)2HPO4 + 6H2O
NH4H2PO4 + NH3 = (NH4)2HPO4
(NH4)2HPO4 + 3CaHPO4∙2H2O = Ca3(PO4)2 + 2NH4H2PO4 + 6H2O
2CaHPO4∙2H2O + CaSO4 + 2NH3 = Ca3(PO4)2 + (NH4)2SO4 + 4H2O
Ammofos texnologiyasining qo’shaloq superfosfat texnologiyasidan farqi shundaki, bunda ishlatiladigan ikkilamchi fosfat oz miqdorda bo’ladi, ya’ni qo’shaloq superfosfat ishlab chiqarishdagi ikkilamchi fosfat bilan kiradigan umumiy miqdorining 25% o’rniga ammofos ishlab chiqarishda 10-15% P2O5 ishlatiladi. Ammofos ishlab chiqarishda kislota me’yorining haddan yuqori bo’lishi, xattoki quyi navlardagi fosfatli xomashyolardan olingan EFK ishlatilganda ham ikkilamchi fosfat parchalanish darajasining yuqori bo’lishini ta’minlaydi. Superfosfatlar samaradorligi bilan solishtirilganda ammofos agrokimyoviy samaradorligining yetarli darajada yuqori bo’lishi, ayniqsa quyi navli fosfatli xomashyolar ishlatilishi ammofos ishlab chiqarish sanoatini tashkil etish maqsadga muvofiqligini ko’rsatadi.
Ammofos ishlab chiqarish texnologiyasi umumiy holda quyidagi bosqichlarni o’z ichiga oladi: fosfat unlarini fosfat kislota bilan parchalash; so’ngra 93% sulfat kisotasi bilan 85-90°C haroratda 4 soat davomida parchalash jarayoni olib boriladi. Jarayon tugagandan so’ng filtr lanadi olingan ekstraksion fosfor kislotasini ammiak bilan neytrallash (pH ko’rsatkichi 3,5 va undan yuqori) yoki kislotali bo’tqa olish (pH ko’rsatkichi 2,5 va undan kam); ammoniylangan bo’tqani bug’latish; bo’tqani qo’shimcha ammoniylash (agar lozim bo’lsa); mahsulotni donadorlash va quritish; donachalarni qayta ishlashning standartli bosqichi. Shunday qilib, ammofost ishlab chiqarish bosqichlari (fosfatni parchalash qo’shimcha bosqichi e’tiborga olinmaganda) amalda bug’latilmagan fosfat kislotadan ammofos ishlab chiqarish bosqichlariga o’xshaydi. Uni ishlab chiqarishdagi qator texnologik usullar ham (shu jumladan kislotali fosfat bo’tqasini bug’latish mumkinligi) bir xildir. Ammofosning aniq texnologiyasi EFK ishlab chiqarishda va ikkilamchi fosfat sifatida ishlatiladigan xomashyolar turi bilan belgilanadi.
Ammofos bo’tqasini ammiak bilan neytrallash fosfatli xomashyo parchalanish darajasini yuqori darajada saqlagan holda amalga oshiriladi. Parchalanish koeffitsenti asosan kislota me’yoriga bog’liq bo’ladi. Fosforitlarni undan olingan kislota bilan 250% li me’yorda parchalanganda parchalanish darajasi ≈70% ni tashkil etadi, parchalanish darajasining bunday ko’rsatkichga apatitdan olingan kislota bilan 210% li me’yorda fosforitlarni parchalash orqali erishiladi.
Ammofos texnologiyasi va jarayonning jihozlanishi ko’pincha ammoniylashtirilgan bo’tqa reologik xossalariga bog’liq bo’lib, bu o’z navbatida kislotalilik muhiti ko’rchatkichi, xomashyo turi, fazalar nisbati va jarayon haroratiga bog’liqdir.
1-jadval
Parchalashning 2-bosqichiga beriladigan fosfat me’yorlari
(mahsulotdagi P2O5 umumiy miqdoriga nisbatan % hisobida)
Fosfatni parchalash uchun ishlatiladigan kislota
|
boshlang’ich xomashyo
|
konsentra-tsiyasi,
% P2O5
|
Sulfat kislotasining me’yori
|
Apatit
|
52
|
90-100
|
Apatit
|
29
|
100-105
|
Fosforit
|
20
|
105-110
|
Termokonsentrat
|
25
|
105-110
|
Ammofos bo’tqasi qovushqoqlik xossalari kislotali parchalashga beriladigan fosfat miqdorini belgilaydigan omillardan biri hisoblanadi; ikkilamchi fosfat miqdorini cheklaydigan ikkinchi omil olinadigan o’g’itning agrokimyoviy xossalari hisoblanadi. 1-jadvalda parchalashning 2-bosqichiga beriladigan fosfat miqdorlari ko’rsatilgan.
Belgilangan texnik shartlarga muvofiq, mahsulot tarkibida: 45-46% P2O5umum., 36-39% P2O5s.e., 10-11% N va 1,5% dan kam suv bo’ladi.
Ammoniy fosfatlarning xossalari. Ammoniy fosfatlari, odatda, fosfat kislota tuzlari – ammoniy digidrofosfat yoki monoammoniyfosfat [MAF] NH4H2PO4, ammoniy gidrofosfat yoki diammoniyfosfat [DAF] (NH4)2HPO4, va ammoniy fosfat yoki triammoniyfosfat (NH4)3PO4 nomlari bilan yuritiladi. Eng barqaror birikma monoammoniyfosfat hisoblanadi, uni 100-110°C gacha qizdirilganda amalda ammiakning ajralishi kuzatilmaydi. Diammoniyfosfat 70°C haroratdayoq ammiak yo’qota boshlaydi va monoammoniyfosfatga aylanadi:
(NH4)2HPO4 NH4H2PO4 NH3
triammoniyfosfat esa havoda 30-40°C da parchalanadi, shuning uchun uni sanoatda ishlab chiqarilmaydi.
100°C da NH4H2PO4 ustidagi ammiak bug’ining bosimi amalda nolga, (NH4)2HPO4 ustidagi – 1,2 ga, (NH4)3PO4 ustidagi esa – 85,7 kPa ga tengdir. 125°C da bu tuzlar ustidagi NH3 ning bosimi muvofiq holda 0,008, 4,5 va 157 kPa gacha ortadi. 190,5°C da monoammoniyfosfat ozgina miqdordagi NH3 yo’qotib suyuqlanadi. Bu haroratda uning degidratlanishi sekinlik bilan sodir bo’lib, ammoniy polifosfatlariga aylanadi va bu jarayon haroratning ortishi bilan tezlashadi.
20°C dagi to’yingan suvli eritmada: 27,2% NH4H2PO4 yoki 40,8% (NH4)2HPO4 bo’ladi; qaynash harorati (109,4OC) da esa 71,8% NH4H2PO4 bo’ladi. NH3 – H3PO4 – H2O sistemadagi eruvchanlik 8 – rasmda tasvirlangan.
8 – rasm. 25 va 75°C haroratdagi NH3 – H3PO4 – H2O sistemadagi eruvchanlik izotermasi.
25°C dagi NH4H2PO4 – (NH4)2HPO4 – H2O sistemasida eruvchanlik diagrammasi (9-rasm) dan ko’rinadiki, monoammoniyfosfat konsentratsiyasining ortishi bilan diammoniyfosfatning eruvchanligi amalda o’zgarmaydi; diammoniyfosfat konsentratsiyasining ko’tarilishi bilan esa monoammoniyfosfatning eruvchanligi ortadi; u NH3:H3PO4 molyar nisbati ~1,5 ga teng bo’lganda maksimumga erishadi. 0,1 M eritmaning pH qiymati: NH4H2PO4 uchun – 4,4, (NH4)2HPO4 uchun – 8,0 va (NH4)3PO4 uchun esa – 9,4 ga tengdir.
9 – rasm. 25°C haroratdagi NH4H2PO4 – (NH4)2HPO4 – H2O sistemadagi eruvchanlik izotermasi.
Mono- va diammoniyfosfatlarning gigroskopikligi kamdir. 50°C dagi NH4H2PO4 ning gigroskopiklik nuqtasi 88% ga, 15°C da esa – 97% ga tengdir (texnik mahsulotlarda qo’shimchalarning ishtirok etishi uning gigroskopikligini oshiradi).
Ammoniy fosfatlari qishloq xujaligida o’g’it sifatida keng qo’llaniladi. Ular yuqori konsentratsiyali ballastsiz o’g’itlar hisoblanadi va tarkibida ikkita asosiy ozuqa elementlari – suvda eruvchan shakldagi azot va fosfor tutadi.
Toza monoammoniyfosfatda 12,2% N va 61,7% P2O5 (jami 73,9%), diammoniyfosfatda – 21,2% N va 53,8% P2O5 (75,0%) bo’ladi. Diammoniyfosfatda ozuqa moddalarining N:P2O5 massa nisbati (1:2,5) monoammoniynisbatdagi (1:5,1) ga nisbatan ancha maqbul bo’ladi.
Ammoniyli-fosfatli o’g’itlardan ammofos – oz miqdordagi (~10%) diammoniy-fosfat qo’shimchasi bo’lgan monoammoniyfosfat ko’p miqdorda ishlab chiqariladi.
Davlat standartlari (DAST 18918-85) talablariga muvofiq, donadorlangan ammofos ikki xil markada: A – apatit konsentratidan va B - fosforitdan olingan Ekstraksion fosfat kislotani ammiak bilan neytrallash natijasida ishlab chiqariladi. A markali oliy va 1-sifat kategoriyali va B markali oliy va 1-sifat kategoriyali mahsulotlar tarkibida, muvofiq ravishda: 52 va 501% dan kam bo’lmagan, 44 va 421% dan kam bo’lmagan P2O5o’zl.; 48, 46, 34 va 32% P2O5s.e.; 121, 121, 111 va 101% N va 1% dan ko’p bo’lmagan H2O bo’ladi. O’lchamlari 1-4 mm bo’lgan donachalarning ulushi oliy navda 95% dan va birinchi navda 90% dan kam bo’lmasligi kerak. Ammofosdagi N:P2O5 nisbati ~1:4 ga tengdir.
Tarkibida diammoniyfosfat va fosfat kislotadan o’tadigan qo’shimchalari bo’lgan azot bo’yicha nisbatan konsentrlangan o’g’it – diammofos ham ishlab chiqariladi. Agar diammofos ishlab chiqarish uchun apatit konsentratidan olingan Ekstraksion fosfat kislota ishlatilsa, bunda mahsulot tarkibida: 481% P2O5o’zl., 18% dan kam bo’lmagan N va 1,5% dan ko’p bo’lmagan H2O bo’ladi. N:P2O5 nisbati katta bo’lgan o’g’it ishlab chiqarish uchun ammofos va diammofosga azotli o’g’itlar – ammoniy nitrat yoki karbamid qo’shiladi.
Termik yoki tozalangan Ekstraksion fosfat kislotadan olinadigan diammoniyfosfat hayvonlar ozuqasi uchun ishlatiladi. Ammoniy fosfatlari, shuningdek, oziq-ovqat va farmatsevtika sanoatida ham ishlatiladi; ular antipirenlar sifatida va qurilish materiallarining yong’inga bardoshliligini oshirish uchun ishlatiladi.
|