Mineral güBRƏLƏRİn təSNİfati

Təbii fosfatların nitrat turşusu ilə parçalanması

Fosfatların nitrat turşusu ilə parçalanması aşağıdakı tənlik üzrə həyata keçirilir:

Ca₅(PO₄)₃F(b) +10HNO₃(m)=3H₃PO₄(m) + 5Ca(NO₃)₂ (b) +HF(m)+ 290 kC

Fosfatların tərkibində olan qarışıqlar – kalsium və maqnezium karbonatlar, dəmir, alüminium və nadir torpaq elementlərinin oksidləri, azot və fosfat turşuları ilə reaksiyaya girərək, nitratlar və fosfatlar əmələ gətirirlər:

(Ca, Mg)CO₃ + 2HNO₃ = (Ca, Mg) (NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

R₂O₃ + 3HNO₃ + H₃PO₄ = R (NO₃)₃ +RPO₄ + 3H₂O

Fosfatlarda tərkibində ikivalentli dəmir birləşmələr olan qarışıqlar iştirak etdikdə onlar azot turşusu iə oksidləşirlər:

FeO + 4HNO₃ = Fe (NO₃)₃ + NO₂ +2H₂O

Bərk fazaya az həllola bilən fosfatların, qaz fazaya isə azot oksidlərinin ayrılması qida elementlərinin itkisinə gətirib çıxarır. Fosfatların tərkibində olan silikat minerallarının parçalanması zamanı əmələ gələn hidrogen flüorid silisium heksaflüorid turşusu şəklində məhlulda qalır.

Təbii fosfatın azot turşusunun stexiometrik miqdarı ilə qarışdırılması zamanı (apatitdə CaO-in, yaxud da fosforitdə CaO və MgO-in miqdarına uyğun olaraq) parçalanma tədricən yavaşıyır. Nəticədə, məhlulda duzların yığılması və məhlulun turşuluğunun azalması səbəbindən yalnız 1,5-2 saatdan sonra parçalanma dərəcəsi 98-99%-ə çatır. Bu prosesin müddətinin qısaldıması üçün onu azot turşusunun 2-5% izafi miqdarından istifadə etməklə aparırlar. Bəzi hallarda alınan məhulu tərkibində azotun yüksək miqdarı olan gübrələrə emal etmək üçün azot turşusunun izafi miqdarını 20%-ə qədər və daha çox artırırlar. Adətən, təbii fosfatların parçalanması 45-50⁰C-də aparılır ki, bu optimaldır. Temperatur 45⁰C-dən aşağı düşdükdə parçalanma yavaşıyır. Temperatur 50⁰C-dən yüksək olduqda isə məhlulun özülüyü azalır, diffuziya şəraiti yaxşılaşır və parçalanma sürəti yüksəlir. Lakin aparatların korroziyası güclənir. Tələb olunan temperatur əsasən reaksiyanın istiliyi hesabına saxlanılır. Lazım olduqda istidəyişdiricidə azot turşusunu qızdırır və ya soyudurlar.P₂O₅-in məhlula ayrılma dərəcəsi turşunun qatılığından az asılıdır. Adətən, məhlula 99%-ə qədər P₂O₅, CaO, MgO və nadir tapılan elementlər, 95%-ə qədər isə flüor 70%-ə qədər isə dəmir keçir.

Fosfatların parçalanması fasiləsiz üsulla ardıcıl olaraq 2-5 qarışdırıcı ilə təchiz olunmuş reaktorlarda və yaxud bir çox seksiyalı reaktorda aparılır. Qazlar reaktorlardan ventiyator vasitəsilə sovrulur, skrubberdə flüordan təmizləndikdən sonra atmosferə atılır.

Parçalanma reaksiyası bitdikdən sonra məhluldan və şlamdan ibarət olan suspenziya əmələ gəlir. Şlamın miqdarı ilkin xammalın keyfiyyəti ilə müəyyən olunur. Apatitin emalı zamanı onun tərkibindəki stronsiumun 60-80%-i şlama keçir. Bunu da onun tərkibindən kənarlaşdırmaq mümkündür.

Fosfatların tərkibində olan flüorun böyük hissəsinin H₂SİF₆ şəklində məhulula keçməsi fosfatların azot turşusu ilə emalı zamanı flüorlu birləşmələrin utilizasiyasını çətinləşdirir. Flüoru məhluldan ayırmaq üçün məhlula natrium duzları - NaNO₃ və ya Na₂CO₃ əlavə edilir. Stexiometrik normanın 300%-miqdarında Na ionları daxil edildikdə məhlulda olan flüorun 80-85%-i Na₂SiF₆ şəklində çökür. Xlor ionları xromlu-nikelli poladdan hazırlanmış avadanlığın korroziyasını güclən-dirdiyinə görə natrium xloridin istifadəsi məqsədəuyğun deyil. Na₂SiF₆ kristallik çöküntüsünü məhluldan çökdürmə və filtrləmə vasitəsilə ayırırlar. 1 ton apatitin azot turşusu ilə emalı zamanı 63 kq, 30% nəmlikli Na₂SiF₆ alınır. Quru maddədə Na₂SiF₆-in miqdarı 87% təşkil edir.

Apatit konsentratının tərkibində 0,9-1,0% serium qrupuna aid nadir tapılan elementlər vardır. Onların azot turşulu məhluldan ayrılması nadir tapılan elementəri olan fosfatların zəif turş məhlullarında (pH=22,5) az həll olmasına əsaslanır. Nadir elementlərin çökdürülməsi üçün bütün sərbəst azot turşusunun və fosfat turşusunun birinci hidrogen ionunun təqribən 50%-i neytrallaşdırılmalıdır. Bu zaman bərk fazaya fosfatlar şəklində nadir elementlərin 70-80%-i keçir. Onlarla bərabər məhluldan digər qarışıqlar da çökdürülür. Buna görə də alınan quru çöküntüdə 65%-ə qədər nadir elementərin fosfatları olur ki, onların da demək olar ki, yarısı serium fosfatın payına düşür.