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

4.1 - rasm. Harorat va eritmadagi P₂O₅ miqdorining ajratiladigan kalsiy sulfat cho‘kmasining amaliy gidratlanishiga ta’siri
Shunga mos xolda fosfor kislotani ekstraksiyalashning uchta: digidratli, yarimgidratli va angidritli usullari bir-biridan farqlanadi. Digidratli usul keng tarqalgan bo‘lib, uni 65-80°C haroratda o‘tkaziladi va tarkibida 30-32% gacha P₂O₅ bo‘lgan kislota olinadi. 90-105°C haroratda amalga oshiriladigan yarimgidratli usulda 50% gacha P₂O₅ tutgan kislota ishlab chiqdrish imkoniyatini beradi. Ekstraksiyalashning kombinatsiyalashgan yarimgidrat-digidratli usullari yanada kengroq tarqalmokda, unda dastlab yarimgidrat hosil 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 haroratda 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‘tkazilmoqda.
Ekstraksiyalashda hosil bo‘ladigan kalsiy sulfat kristallarining shakli va o‘lchami - cho‘kma katlamining filtrlash xossasini belgilab beradi, shunday ekan, uning fosfat kislotadan yuvilish samaradorligi haroratga va kislota konsentratsiyasiga, tuyinishning pasayish darajasi va sharoitiga bog‘liqdir. Ular ham shuningdek, eritmadagi Ca²⁺ va SO₄^2- ionlarining nisbatiga va magniy, alyuminiy, ftor birikmalari kabi qo‘shimchalarning konsentratsiyasiga bog‘liqdir. Ca²⁺ ionlari ortikcha bo‘lganda gips uzunligi 20 - 80 mkm bo‘lgan yupka ignasimon shaklda ajraladi; SO₄^2- ionlari ortiqcha bo‘lganda esa, aksincha, gips kristallarining o‘lchami eniga 100 mkm gacha va bo‘yiga bir necha yuz mikrometrgacha etadi.
Yirik kristalli bir jinsli gips cho‘kmasini olish uchun suyuq fazadagi SO₃ CaO 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 bo`dadi. Qo‘rsatib o‘tilgan modifikatsiyalarga moc 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 ta’minlash lozim. Bu shart-sharoitlar suspenziyaning intensiv aralashtirilishini, uning retsirkulyasiyasini (boshlang‘ich komponentlarni kiritish qismiga qaytarish), sulfat va aylanma fosfat kislotalarni oldindan aralashtirishni va boshqa yo‘l-yo‘riqlarni amalga oshirish yo‘li bilan ta’minlanadi. Ekstraksiyalashning yarimgidrat usulida esa, aksincha ixcham sharsimon kristallar bo‘laklari hosil kilish xususiyatiga ega bo‘lgan yuqori to‘yinuvchanlik ushlab turiladi.
Kalsiy sulfatning kristallanishiga eritmadagi qo‘shimchalar ham ta’sir etadi. Kristallanishga eritmada (AlFp)^(3-n)+ turidagi kompleks ionlar hosil kiluvchi alyuminiy va ftor birikmalari kabi qo‘shimchalar yanada ko‘prok ta’sir qiladi; Bu kompleks ionlari kristallarning ma’lum tomonlariga surilib, izometrik yassi gips kristallari va olti kirrali yarimgidrat prizmalari ajralib chiqishiga sabab bo‘ladi.
Suspenziyaning suyuq fazasida sulfatlar miqdorini 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 SO₄^2- va HR0₄^2- 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 hosil qilib kristallanishiga olib keladi. Shuning uchun amaliyotda parchalanishga ulgurmay qoladigan xom ashyo, P₂O₅ egallash va cho‘kmani vakuum-filtrda to‘la yuvmaslik hisobidan minimal yo‘qotilishga erishish uchun yo‘naltirilgan optimal sulfatli tartib (rejim) tanlanadi.
Ekstraksiyalashning qulay sharoitida fosfat minerallarining parchalanish tezligi etarlicha 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 etarlicha yirik (albatta, cho‘ktirishning qulay sharoitiga amal qilinganda), filtrda oson ajraluvchi kristallar hosil bo‘lishini ta’minlaydi va reagentlarni tushishini boshqarishda qisqa muddatli o‘zgarishlar natijasida yuzaga keluvchi jarayon ko‘rsatkichlariga salbiy ta’sir etuvchi omillardan yiroq bo‘lishga olib keladi. Jarayon davom etishining kerakli vaqti, tegishlicha reaksion hajm (ekstraktor) tanlash va u orqali reaksion massa (suspenziya) ning sekinlik bilan ammo shiddatli aralashtirilgan holda o‘tishi hisobiga ta’minlanadi. Reaksion hajm sifatida bir, ikki va undan ortiq sondagi reaktorlar ishlatiladi. Masalan, aralashtirgichlar bilan ta’minlangan 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.
Ekstraktorlar, aralashtirgichlar, o‘tkazuvchi quvurlar, nasoslar va boshqa jixozlar qaynoq fosfor kislota ta’siri (korroziyasi) dan va suspenziyani aralashishi hisobiga yuzaga keladigan ishkalanish ta’sirida emirilish (eroziya) dan himoya qilingan bo‘lishi lozim.
Fosfatli xom ashyo, sulfat va aylanma fosfat kislota me’yorlashtiruvchi qurilmalar va nasoslar yordamida ekstraktorning birinchi bo‘linmasiga uzatiladi. Dastlabki aralashmada fosfor kislota ham bo‘lganligi sababli:
Ca₅(PO₄)₃F + 7H₃PO₄ + 5H₂O = 5Ca(H₂PO₄)₂*H₂O + HF
tenglama bilan ifodalanuvchi reaksiya ham 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 ta’minlaydi. Ekstraktorning gazli bo‘shlig‘idan xom ashyoni parchalanishi natijasida ajraladigan ftorli gazlar absorbsion sistemaga surib olinadi, u erda H₂SiF₆ 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 hosil 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 hosil 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 ta’minlashdir.
Ko‘pincha katta quvvatdagi ekstraksya sistemalarda qayiqli karusel vakuum-filtrlar qo‘llaniladi. 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.
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 miqdordagi suv bilan yuvish mumkin.
Vakuum-filtrlarda fosfogipsni ajratishda 1m² 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 miqdori 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 hajmi 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 me’yoriy kiritish, reaksion suspenziya olish, uning haroratini 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.

4.2. EKSTRAKSION FOSFOR KISLOTA OLISHNING DIGIDRATLI USULI

Jaxon amaliyotida (shu bilan birgalikda bizning mamlakatimizda ham) ekstraksion fosfor kislota ishlab chiqarish nisbatan sodda va ishonchli bo‘lganligi sababli ko‘pchilik xollarda digidratli usulda asoslangan. Uzbekistondagi «Ammofos» ishlab chiqarish birlashmasi (Olmalik) va Samarkand kimyo zavodi texnologik sistemasi har bir navbatining yillik loyixa quvvati 136 ming t/ P₂O₅ ga teng. Bu ishlab chiqarish korxonalarida Qoratog‘ va Qizilqum fosforitlaridan ekstraksiya fosfor kislota va undan ammmofos olinar edi, bugungi kunda Qizilqum fosforitidan ishlatish muammolari hal qilinmoqda.
Shunday quvvat bilan EFK ishlab chiqarishda temir-betonli korpus bilan nikoblangan to‘rt burchakli o‘n seksiyali ekstraktor (ishchi hajmi 740 m³) yoki ikki bankali (biridan ikkinchisiga suyuqlik o‘z-o‘zicha oqib tushuvchi va bir-biriga bog‘langan ikki silindrik reaktor), aktiv filtrlash sirt yuzasi 80 m² (umumiy sirt yuzasi - 100 m²) bo‘lgan qayiqli karusel vakuum-filtr va qo‘shimcha jixozlar majmuasidan iborat texnologik tizimdan foydalaniladi. Ekstraktorlarining hajmi 1500 m³ dan katta va filtr sirt yuzasi 135 m² bo‘lgan kuchli sistemalar ham ishlatiladi. Ekstraksiya tizimini bundanda kattalashtirish g‘oyalari ham mavjuddir.
4.2 - rasmda apatit konsentratidan fosfor kislota (28-32% P₂O₅) ishlab chiqarishning prinsipial sxemasi tasvirlangan (shunga o‘xshash sxema bo‘yicha Qoratog‘ fosforitidan 20-22% P₂O₅ konsentratsiyali kislota olinadi). Fosfatning parchalanishi ~900 m³ hajmli ekstraktorda (to‘ldirilish koeffitsenti 0,8) amalga oshiriladi. Ekstraktor ZI-35 markadagi xromnikelmolibdenli po‘lat (yoki kislotabardosh materiallar bilan ximoyalangan St.Z) dan tayyorlangan ikkita (diametri 13 m, balandligi 5,3 m bo‘lgan) silindrik reaktordan tarkib topgan. Har bir reaktorga bitta markaziy propellerli (yo‘naltiruvchi apparatning kuraklarini burab quvvati o‘zgartiriladigan gidravlik trubinali) va sakkizta trubinali aralashtirgichlar o‘rnatilgan bo‘ladi. Birinchi reaktorga bunker 1 dan og‘irlik o‘lchov me’yorlashtirgich 2 orqali uzluksiz suratda apatit konsentrati kiritiladi. Xuddi shu erga muntazam ravishda barometrik yig‘gich 16 dan botirma nasoslar yordamida aylanma fosfat kislotasi, vakuum-bug‘latgichli qurilmadan keladigan sirkulyasiyali suspenziya [sirkulyasiyaning qaytarilishi (8-12):1 nisbatda bo‘ladi va sulfat kislota yuboriladi (sulfat kislotaning bir
qismi yoki to‘la ikkinchi reaktorga ham berilishi mumkin).