Navoiy davlat konchilik instituti erkayev a. U., Reymov a. M., Nurmurodov t. I., Umirov f. E

3.2. JARAYONNING MEXANIZMI VA TEZLIGI

Fosfatning parchalanish tezligi sulfat kislota konsentratsiyasiga, superfosfat suyuq fazasining tarkibi va uning reaksiya maxsulotlari bilan tuyinish darajasiga bog‘liqdir. 3.1 - rasmda belgilangan vaqt doirasida fosfatning parchalanish darajasini davriy aralashtirish sharoitida boshlang‘ich sulfat kislotasi konsentratsiyasiga bog‘liqligining umumiy ko‘rinishi tasvirlangan. Suyultirilgan eritma konsentratsiyasining ortishi va konsentrlangan eritma konsentratsiyasining kamayishi bilan fosfatning parchalanish darajasi, shuningdek parchalanish tezligi ham ortadi. Ammo sulfat kislotaning eng kichik va katta konsentratsiyali eritmalarida parchalanishning boshlanishi bilan ajraladigan kalsiy sulfatning tarkibi o‘zgaradi va uning kichik o‘lchamli kristallari hosil bo‘ladi; bu esa hosil bo‘lgan kristallarning fosfat zarrachalari sirtiga joylashib olib, u keyingi sulfat kislotaning fosfat zarrachalari bilan ta’sirlashishiga imkon bermaydi va natijada fosfatning parchalanish darajasi keskin pasayadi. Shuning uchun parchalanish darajasining kislota konsentratsiyasiga bog‘liqlik grafigida ikkita maksimum va ular orasida bitta minimumdan iborat egri chiziq tarzida aks ettirilgan. Maksimumlarning joylashish xolati xom ashyo turi, harorat, vaqt va boshqalarga bog‘liqdir. Kislotaning quydi konsentratsiyasida fosfatning parchalanish darajasi va tezligi erisha oladigan eng yuqori daraja (chapdagi maksimum) uning yuqori konsentratsiyali eritmasidagi (ungdagi maksimum) ga nisbatan katta bo‘ladi; ammo bunday kislota bilan sistemaga ko‘p miqdordagi suv kiradi va bu esa qattiq maxsulot o‘rniga qurimaydigan suspenziya hosil bo‘lishiga olib keladi.

Н₂SО₄ konsentratsiyasi
3.1.-rasm. Belgilangan vakt doirasida (fosfatning parchalanish darajasini boshlang‘ich sulfat kislota konsentratsiyasiga bog‘liqligi.
Apatitni davriy sharoitda 63% Н₂SО₄ dan yuqori konsentratsiyali sulfat kislota eritmasi bilan parchalaganda 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 reaksiyani to‘xtatadi, natijada superfosfat massasi yomon qorishadi, undagi suyuq faza qattiq zarracha sirtida qoladi va fizik xossasi yomon bo‘lgan - sochiluvchanligi kam xo‘l «ifloslangan» maxsulot olinadi. Parchalanish jarayonini 63% Н₂SО₄ dan quyi konsentratsiyali 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 reaksiya tezroq ketadi va quruq sochiluvchan maxsulot olinadi.
Boshlang‘ich sulfat kislotaning konsentratsiyasi qanchalik katta bo‘lsa, maxsulotning namligi ham shunchalik kam bo‘ladi va undagi Р₂O₅ miqdori ortadi. Lekin, sulfat kislota konsentratsiyasining etarli darajadan yuqori bo‘lishi yuqorida izoxlangan xolatni keltirib chiqaradi. Shunday qilib, kislota konsentratsiyasining optimal doirasi bo‘lib, uning chegarasi harorat va aralashtirish sharoitiga bog‘liqdir. Optimal konsentratsiya, harorat va sulfat kislota me’yori fosfat xom ashyosining xar bir navi uchun tajriba sharoitidan kelib chiqib aniqlanadi.
Ishlab chiqarish jarayonida reagentlarning uzluksiz aralashtirishda qisman ta’sirlashgan reaksion aralashma - suspenziya (bo‘tqa) kiritiladi, bunda 50-60°C haroratdagi 68-69% li sulfat kislota ishlatiladi. Bu xolda suyuq fazada sulfat va fosfat kislotalarning ma’lum nisbati o‘rnatiladi, kalsiy sulfatning kristallanishi yaxshilanadi va qorishuvchi (qotuvchi) massa g‘ovak xolatda hosil bo‘ladi.
Suspeziyaning oquvchanligini yo‘qotishi va kotib qolishini oldini olish maqsadida uning aralashtirgichda bo‘lish vaqti qisqa muddatli bo‘ladi, ammo bu vaqtda xom ashyoning parchalanish darajasi belgilangan darajaga etib borishi kerak. Boshlang‘ich sulfat kislota konsentratsiyasi qanchalik katta bo‘lsa, aralashtirgichdan chiqadigan suspeziyadagi apatitning parchalanish darajasi shunchalik yukori darajada ushlab turiladi va fosfat zarrachalari sirtiga suyuqlik o‘tkazmaydigan kalsiy sulfat qobig‘ining hosil bo‘lmasligi uchun Н₂SО₄:Н₃РО₄ nisbat ham shunchalik kichik darajada bo‘lishi kerak. Agar boshlang‘ich sulfat kislota konsentratsiyasi 68% li bo‘lsa, optimal sharoit uchun aralashtirgichda suspenziyaning bo‘lish vaqti 5-7 min, uning aralashtirgichdan chiqish harorati 110-115°C bo‘ladi.
Fosfat parchalanishining birinchi bosqichida sulfat kislota bilan fosfatning mayda zarrachalari ta’sirlashadi, reaksiya nixoyatda shiddatli kechadi va fosfat kislota hosil bo‘ladi. Ikkinchi bosqichda esa fosfatning yirik zarrachalari bilan fosfat kislota va reaksiyaga kirishmagan sulfat kislota ta’sirlashadi. Bunda suyuq fazadagi eritmaning neytrallanib borishi tufayli reaksiya tezligi birmuncha pasayadi. 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 kalsiy sulfat qobiqlarining hosil bo‘lishi bilan izoxlanishi mumkin.
Qoratog‘ fosforiti asosidagi superfosfat. Qoratog‘ fosforitidan superfosfat olish jarayoni - unda dolomit va magnezial silikatlar qo‘shimchalarining bo‘lishligi tufayli uziga xos xususiyatga egadir. Magniy birikmalari ishtirok etadigan fosfatlarning sulfat kislota bilan parchalanishi uchta bosqichda amalga oshadi. Birinchi bosqichda quyidagi reaksiyalar sodir bo‘ladi:

Сa₅(РО₄)₃F + 5Н₂SО₄ = 3Н₃РО₄ + 5СaSО₄+ НF

СaMg(SO₃)₂ + 2Н₂SО₄= MgSO₄+ Сa SО₄ + 2SО₂ +Н₂О
Mg₂SiO₄ + 2 H₂SО₄= 2 MgSO₄+ SiО₂ + 2Н₂О
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 urniga monomagniyfosfat hosil bo‘ladi:
Сa₅(Р0₄)₃F + 7Н₃РО₄ + 5MgSO₄= 5Mg(Н₂РО₄)₂ + 5СaSО₄ + НF
Ikkinchi bosqich MgSO₄ ning Mg(Н₂РО₄)₂ ga to‘la aylanishi bilan yakunlanadi. Uchinchi bosqichda esa qolgan fosfatli xom ashyo tarkibida monomagniyfosfat tutgan fosfat kislota bilan parchalanadi va monokalsiyfosfatga aylanadi:
Сa₅(РО₄)₃F + 7Н₃РО₄ = 5Сa(Н₂PО₄)₂ + НF
Ikkinchi bosqich oxirida fosfatli kompleks MgО, Р₂O₅ va Н₂O dan iborat bo‘ladi. MgO - P₂O₅ - Н₂O sistemadagi eruvchanlik diagrammasidan (3.2 - rasm) ko‘rinadiki, monomagniyfosfatning eruvchanligi СaO - Р₂O₅ - Н₂O sistemadagi monokalsiyfosfatning eruvchanligidan nisbatan katta bo‘ladi. Mono- va dimagniyfosfatlar to‘yingan suvli eritmalarga nisbati bo‘yicha inkongruent bo‘lishiga qaramay, ya’ni qattiq fazaga kislotaliligi kam bo‘lgan fosfatlar xolatida 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°C harorat va Mg(Н₂РО₄)₂:Н₂O < 0,287 nisbatda monomagniyfosfat parchalanmasdan eriydi; bu nisbat katta bo‘lganda monomagniyfosfat parchalanadi va dimagniyfosfat qattiq fazaga o‘tadi; monokalsiyfosfatning parchalanishi esa Сa(Н₂РО₄)₂ : Н₂O > 0,01 dan sodir bo’la boshlaydi.
Xuddi kalsiy tuzlaridagi kabi Р₂O₅ konsentratsiyasi ortishi bilan dimagniyfosfat eruvchanligi ortadi, monomagniyfosfatning eruvchanligi esa kamayadi (3.2-rasm), ammo monokalsiyfosfatdan farqli o‘laroq monomagniyfosfatning suv ta’sirida parchalanish darajasi haroratga deyarli bog‘liq emas.
Ikkinchi bosqich reaksiyaning tugallanishi arafasida ham monomagniyfosfatning eruvchanligi katta bo‘lganligi uchun suyuq faza uning bilan tuyinmagan xolatida qoladi, ammo u to‘la eritmada bo‘ladi va fosfat kislotaning neytrallanish darajasi kutilganidan ko‘ra nixoyatda katta bo‘ladi. Monomagniyfosfat fosfat kislota bilan bufer aralashma hosil qiladi Mg²⁺ va Н₂Р0₄^- ionlariga dissotsilanadi, bu esa fosfat kislotaning Н⁺ va Н₂РО₄^-' ionlariga dissotsilanishini susaytiradi. SHu sababga ko‘ra xom ashyoning parchalanishini ikkinchi bosqich jarayonidayok keskin pasaytiradi, uning uchinchi bosqichdagi tezligi esa butunlay kamayadi.