Texnologik qism - Islom karimov nomidagi toshkent davlat texnika universiteti olmaliq filiali

|
Islom karimov nomidagi toshkent davlat texnika universiteti olmaliq filiali
|
bet | 7/15 | Sana | 06.12.2023 | Hajmi | 0,63 Mb. | | #112476 |
Bog'liq Ortofosfat kislota asosida ammoniy polifosfatlar olish texnologiyasining 2Texnologik qism
2.1 Fosfor kislotasi va fosfatlarni sintez qilish usullari
Fosfor kislotasini ishlab chiqarish uchun xom ashyo Tabiatda 120 dan ortiq minerallar ma'lum. Apatit guruhining eng keng tarqalgan va sanoat uchun muhim minerallari fluorapatit Ca10F2 (PO4)6, gidroksidapatit Ca10(PO4)6(OH)2 va xlorapatitdir.
Apatit guruhining fosfatlari umumiy formulasi Ca10R2(PO4)6 bo'lgan minerallarni o'z ichiga oladi , bu erda R F, Cl, OH. Apatitlardagi Ca ning bir qismi Sr, Ba, Mg, Mn, Fe va ishqoriy metallar bilan birgalikda uch valentli noyob tuproq elementlari bilan almashtiriladi. Qatlamlarning qalinligi 200 m ga etadi.Ruda tarkibiga kiruvchi minerallar fizik-kimyoviy va flotatsion xossalari bilan farqlanadi, bu flotatsiya natijasida hosil bo‘lgan konsentratni maqsadli mahsulot tarkibi bilan 92-93% boyitish imkonini beradi.
Sof kaltsiy florapatit tarkibida: 42,22% P2 O5; 55,6% CaO, 3,76% - F.
Fosfatlar magmatik va cho'kindi kelib chiqishi. Magmatik yoki apatit jinslar to'g'ridan-to'g'ri erigan magmaning qotib qolishi yoki alohida tomirlarda magmatik eritmaning kristallanishi (gematit tomirlari) yoki issiq suvli eritmalardan (gidrotermal shakllanishlar) izolyatsiyasi paytida yoki o'zaro ta'sir paytida hosil bo'lgan. magmaning ohaktosh bilan (kontakt). Apatit jinslari donador, qoʻpol kristalli tuzilishga ega boʻlib, ular polidisperslik va mikrogʻovaklikning yoʻqligi bilan ajralib turadi. Cho'kindi fosfatlar - fosforitlar. Ular tog' jinslarining nurashi, boshqa jinslar bilan o'zaro ta'siri va ularning tarqalishi natijasida ham, katta to'planishlar hosil bo'lishi natijasida hosil bo'lgan. Fosforit rudalari apatit rudalaridan tarkibidagi fosfat minerallarining yuqori dispersiyasi va ular bilan birga kelgan minerallar (ifloslar) bilan yaqin oʻsishi bilan farqlanadi.Fosforitlar apatitlarga qaraganda kislotalarda tezroq eriydi. Ekstraksiya fosfor kislotasini ishlab chiqarish uchun eng yaxshi xom ashyo 2% R2O3 yoki umumiy P2O5 tarkibining 5% ni o'z ichiga olgan apatit konsentratidir . U deyarli karbonatlarni o'z ichiga olmaydi. Natijada, uning parchalanishi uchun sulfat kislotaning eng kichik miqdori (boshqa turdagi xom ashyolarga nisbatan) sarflanadi. Fosforitlarning boshqa turlari - qumli (Aktobe, Shchigrovskiy), gilli-glaukonit (Vyatka, Ryazan-Egoryevskiy), hatto zamonaviy usullar bilan boyitilgandan keyin ham, hozirda fosfor kislotasi ishlab chiqarish uchun ishlatilmaydi. Ular apatit konsentrati bilan aralash holda ishlatilishi mumkin. Qo'shilgan apatit miqdori bunday R2O3: P2O5 nisbatini ta'minlashi kerak, bu jarayonni minimal yo'qotishlar bilan amalga oshirish imkonini beradi.[13]
Ortofosfor kislotasini olishning termal usuli
Termik usul uglerod va kremniy dioksidi ishtirokida elektr pechlarida fosfatlarni yuqori haroratda pasaytirish va elementar fosforni sublimatsiya qilishdan iborat. Ca 3 (PO4)2 + 5C + 2SiO2 = P2 + 5CO + Ca3Si2O7 - 1460 kJ/mol.
Olingan fosfor fosfor angidridiga oksidlanadi, so'ngra ikkinchisi suv bilan hidratlanadi; natijada ortofosfor kislotasi hosil bo'ladi 2P2+5O2=2P2O5; P2O5 + 3H2O = 2H3PO4.
Keyinchalik, H3PO4 kondensatsiyalanadi va gaz fazasidan tuman yig'iladi. Gazni sovutish printsipiga asoslanib, elementar fosforga asoslangan fosfatlarni ishlab chiqarish jarayonlari sovutgichning agregat holatini o'zgartiradigan tizimlarga va sovutgichning agregat holatini o'zgartirmasdan tizimlarga bo'linishi mumkin. Sovutgichlar har qanday holatda suv yoki fosforik kislotadir. Ekstraksiya usuli bilan solishtirganda termal usulning asosiy afzalligi har qanday turdagi xom ashyoni, jumladan, past sifatli fosforitlarni qayta ishlash va yuqori toza kislota olish qobiliyatidir. [13]
Fosfor kislotasini olishning ekstraktsiya usuli Kislota usuli fosfor kislotasini fosfatlardan kuchli kislotalar bilan almashtirishga asoslangan. Amalda eng ko'p qo'llaniladigan usul sulfat kislota ekstraktsiyasidir.
Jarayon quyidagi umumiy tenglama bo'yicha davom etadi:
Ca 5 F (PO 4 ) 3 + 5H 2 SO 4 = 5CaSO 4 (s) + 3H 3 PO 4 + HF.
Jarayon haroratiga va eritmadagi P2O5 konsentratsiyasiga qarab kaltsiy sulfat (fosfogips) CaSO4 2H2O (degidrat rejimi), CaSO4 0,5H2O (gemigidrat rejimi) va CaSO4 (angidrid rejimi) shaklida chiqariladi. Birinchi ikkita usul sanoat taqsimotini topdi. Olingan vodorod ftorid H2SiO3 bilan reaksiyaga kirishadi
4HF + H 2 SiO 3 = SiF 4 + 3H 2 O.
Bunday holda, SiF 4 qisman gaz fazasiga chiqariladi va qisman H 2 SiF 6 shaklida EPK eritmasida qoladi . Odatda, hosil bo'lgan ekstraktsiya kislotasi xom ashyoning aralashmalari bilan ifloslangan va past konsentratsiyaga ega (25-32% P2O5), shuning uchun uni yuqori konsentratsiyaga bug'lantirish kerak. Ekstraksiya jarayonining asosiy afzalliklari uning soddaligi va arzonroq H 3 PO 4 ishlab chiqarish qobiliyatidir . Kamchilik - hosil bo'lgan EPK sesquioksidlar (Al2O3, Fe2O3), ftor birikmalari va CaSO 4 aralashmasi bilan ifloslangan. [14]
Fosfor kislotasini digidrat va yarimgidrat usullari bilan olish Kaltsiy sulfat dihidratini chiqarish bilan har xil konsentratsiyali fosfor kislotasini ishlab chiqarishning turli usullari mavjud. Olingan kislotaning kontsentratsiyasiga qarab turli usullarni eng qulay tasniflash va baholash, chunki bu mahsulot sifatining asosiy ko'rsatkichi va qolganlarini aniqlaydigan asosiy texnologik parametrlardan biri - harorat, reagentlarning o'zaro ta'sir qilish muddati, shakli va ozod kaltsiy sulfat kristallari filtrlash xususiyatlari, va hokazo .P.
Hozirgi vaqtda H 3 PO 4 dihidrat usulida 20-25% P2O5 (odatda past navli xom ashyolardan - kambag'al fosforitlardan) va 30-32% P2O5 (yuqori sifatli xom ashyolardan) ishlab chiqariladi. xom ashyo - apatit konsentrati) Gemihidrat-dehidrat usuli bilan 30-32% P2O5 o'z ichiga olgan kislota ishlab chiqarilganda , jarayon ikki bosqichda amalga oshiriladi.
Birinchi bosqich - fosfatning parchalanishi - kaltsiy sulfat gipsga ekstraktsiya jarayonida gidratlanmagan nisbatan barqaror hemihidrat shaklida chiqarilganda shunday sharoitda amalga oshiriladi.
Ikkinchi bosqichda suyuq fazadan ajralmagan ajralib chiqqan yarimgidrat, gips urug'i kristallari ishtirokida dihidratga reaktsiya bulamasida qayta kristallanadi, katta, yaxshi shakllangan va tez filtrlanadigan kristallarni chiqaradi. Ushbu usulning afzalliklari sulfat kislotaning minimal iste'moli bilan xomashyodan fosfor kislotasini eritmaga maksimal (98,5% gacha) olish va umumiy P2O5 ning 0,3% dan ko'p bo'lmagan yuqori sifatli gips ishlab chiqarishdir. odatdagi 0,5-1 ,5% o'rniga va 0,02-0,08 % suvda eruvchan P2O5 o'rniga . Bu cho'kmaning kristall panjarasidagi sulfat ionlari bilan almashtirilishining oldini olish va saqlanib qolgan HPO4-ionlarining (qattiq fazaning dastlab chiqarilgan zarralari yuzasida adsorbsiyalangan) chiqishi bilan izohlanadi, chunki yarimgidrat ilgari o'tib ketgan. suyuq fazaga o'tadi.
Hozirgi vaqtda qo'llaniladigan dihidrat usulidan farqli o'laroq, hemihidrat usuli 45-50% P2O5 ni o'z ichiga olgan kislota tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin . Bu mavjud sexlarning quvvatini 1,5 - 1,8 barobar oshirish va chiqindi - sulfat qoldig'i miqdorini biroz kamaytirish imkonini beradi. Konsentrlangan fosforli va murakkab o'g'itlar ishlab chiqarish uchun tarkibida 37-55% P2O5 va undan ko'p bo'lgan fosfor kislotasi, ammoniy polifosfatlar va konsentrlangan suyuq o'g'itlar ishlab chiqarish uchun esa 72-83% P2O5 bo'lgan kislota kerak bo'ladi. Shuning uchun ko'p hollarda ekstraksiya fosfor kislotasi bug'lanish orqali konsentratsiyalanadi. Anhidrit usulida (bug'lantirmasdan) 55% gacha P2O5 ni o'z ichiga olgan fosfor kislotasini ishlab chiqarish pilot rivojlanish bosqichida . 53-55% P2O5 ni o'z ichiga olgan kislotani olishning eng oson usuli , chunki jarayon faqat suvning bug'lanishiga kamayadi va fosfor kislotasining suvsizlanishi va orto shaklda bo'lmagan fosforik angidrit hosil bo'lishi bilan birga kelmaydi. Biroq, bu jarayon uskunaning qattiq korroziyasi va kislota tarkibidagi aralashmalarning chiqishi bilan murakkablashadi. Issiq fosfor kislotasi ko'pchilik ma'lum bo'lgan metallar, qotishmalar va silikat-keramika materiallariga kuchli korroziy ta'sir ko'rsatadi. Bug'lanish jarayonida ajralib chiqadigan yog'ingarchiliklar uskunani yopib qo'yishi mumkin, natijada uning unumdorligi keskin kamayadi.
Bu fosfor kislotasini bug'lantirish uchun standart va keng tarqalgan bug'lanish qurilmalaridan foydalanishni qiyinlashtiradi. 53-55% P2O5 ni o'z ichiga olgan kislotani nisbatan ozgina ifloslangan fosfatlardan - apatit konsentratidan yoki boyitilgan yuqori gradusli fosforitlardan olish mumkin [15]
Fosfor kislotasini boshqa usullar bilan olish Sanoatda fosforni mis-tsirkoniy katalizatorida suv bug'i bilan oksidlanishiga asoslangan H3PO4 ni olish usuli, optimal jarayon sharoitlari: t = 973°C, suv bug'ining fosforga nisbati 20:1 ga teng qiziqish uyg'otadi. P 4 + 16H 2 O = 4H 3 PO 4 + 10H 2 + 1306,28 kJ.
Laboratoriya sharoitida H3PO4 olinadi
3P + 5HNO 3 + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO
Fosfatlardan fosfor kislotasini sulfat kislota bilan ajratib olishning sezilarli kamchiliklari bor: sulfat kislotaning yuqori iste'moli (1 tonna P2O5 uchun 2,5 - 3,1 t monohidrat) va katta miqdordagi chiqindilarni - fosfogipsni (4,5 - 6,0 tonna) qayta ishlash yoki saqlash zarurati. quruq moddalar bo'yicha 1 t P2O5 uchun), sulfat kislotaga qayta ishlash bir vaqtning o'zida katta miqdordagi tsement yoki ohak ishlab chiqarish bilan bog'liq bo'lib, ular hamma joyda etarli sotuvni topa olmaydi. Shuning uchun fosfor kislotasini boshqa noorganik kislotalar - nitrat, xlorid, gidroftorik va gidroftorsilik kislotalar bilan ajratib olish imkoniyatlari doimiy ravishda izlanmoqda. Fosfatning nitrat yoki xlorid kislotasi bilan parchalanishining asosiy qiyinchiliklari fosfor kislotasini yaxshi eriydigan nitrat va kaltsiy xloriddan ajratishdir. Ftorsilikat yoki gidroflorik kislotalardan foydalanganda, filtrlash orqali osongina ajratiladigan cho'kma chiqariladi. Biroq, bu holda, kislota regeneratsiyasi yuqori haroratlardan foydalanishni talab qiladi, ammo jarayonni qo'shimcha reagentlarsiz - kislotalarsiz, xom ashyo tarkibidagi ftordan foydalangan holda amalga oshirish mumkin.[13]
|
| |