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

4.3. EKSTRAKSION FOSFAT KISLOTA OLISHNING YARIMGIDRATLI VA YARIMGIDRAT-DIGIDRATLI USULI

Yarimgidratli usullar ekstraksiyalash jaryonida to‘g‘ridan-to‘g‘ri konsentrlangan fosfor kislota olish yo‘llari bo‘yicha izlanishlar natijasida yaratildi. Ularni amaliyotda tatbik etilishi shuni ko‘rsatadiki, bunda ular ham afzallikka (reaktor va filtrlash qurilmalarining yuqori intensivlikka egaligi, maxsulot kislotasi konsentratsiyasining 35-48% P₂O₅ gacha ortishi, sulfatli cho‘kma chiqindisining kamayishi), ham etarlicha kamchilikka (reaksion muxit agressivligining ortishi, P₂O₅ va ftor yo‘qotilishining ortishi, nostabil yarimgidrat cho‘kmasining qisman gidratlanishi natijasida filtr tagligiga yopishib qolgan cho‘kmanining o‘sishi xisobiga filtrning yirtilib ishdan chiqishi va x.o.) egadirlar. Bu kamchiliklar birin-ketin bartarf etilmokda va jaxon amaliyotidagi yarimgidratli usulning o‘rni yanada kengaymokda.
Fosfat kislotani ekstraksiyalashning yarimgidratli jarayoni bir necha sxemalar bo‘yicha amalga oshirilishi mumkin. Ulardan birida barcha reagentlarni reaktorning birinchi bo‘linmasiga kiritish bilan xuddi yuqorida bayon etilgan digidratli usuldagidek jarayon amalga oshiriladi. Yarimgidratning cho‘kishi suyuq faza tarkibida 35-38% P₂O₅ va 1-1,5% SO₃, harorat 95-105°C bo‘lganda sodir bo‘ladi. Boshqa xil variantda esa apatitni oldindan 3-4 karra ko‘p miqdordagi konsentrlangan (45-48% P₂O₅) fosfat kislota (birinchi filtrat va aylanma suspenziya) bilan 95-102°C da parchalanadi; olingan monokalsiyfosfat tuggan suspenziya, so‘ngra 92-93% li sulfat kislota bilan qayta ishlanadi. Apatitni parchalash va yarimgidratni kristallantirish bosqichlarining jixozli bo‘linishi natijasida xom ashyodan yuqori darajada (97-98,5%) foydalanishga erishiladi va tarkibida: 0,2-0,4% CaO; 0,5-0,8% SO₃ 1-1,2% (Fe.Al₂O_z; 1-1,1% F yoki 0,2-0,3% F (suspenziya suyuq fazasini soda yordamida ftorsizlantirish orqali) bo‘lgan konsentrlangan (45-48% P₂O₅) maxsulot kislotasi olinadi.
Yarimgidratli jarayonlarda nostabil kalsiy sulfat cho‘kmasini suv bilan yuvish va sexdan yuqotishni ta’minlash kerak. Ammo uni digidratga o‘tkazish, xattoki suvli suspenziyaga ma’lum miqdordagi stabilizatorlar [masalan, Ca(OH)₂] qo‘shilganda ham sekin kechadi. Bu esa uning uzatilishini suvli suspenziya xolatida quvurli gidrouzatgichlarda uzatilishini talab etadi. Suyuq fazadagi P₂O₅ konsentratsiyasi va reaktordagi harorat nisbatan yuqori bo‘lganligi uchun, digidratli jarayonga nisbatan yarimgidratli jarayonlarda ajraladigan gazli fazadagi ftorning miqdori ko‘p bo‘ladi va 15-50% ni tashkil qiladi; uning tutib qolinishi va boshqa maqsadlarda foydalanilishini ta’minlash lozim bo‘ladi. Umuman olganda, yarimgidratli jarayonlardagi P₂O₅, ning texnologik unumi digidratliga nisbatan 1-2% ga kam bo‘ladi, shunga mos xolda maxsulotli unum ham kamayadi.
Keyingi paytlarda jaxon amaliyotida yarimgidrat-digidratli jarayonlar keng tarkalmokda. Ularda fosfat rudasi yarimgidrat hosil qilib parchalanadi, so‘ngra u gidratlanadi, ya’ni digidratga qayta kristallantiriladi. Bu esa kislotaga yuqori unum bilan P₂O₅ ning (98-99%) o‘tishini va keyingi maqsadlarda ishlatish imkoniyatini oshiruvchi, tarkibida juda kam miqdordagi suvda eruvchan P₂O₅ bo‘lgan gips hosil bo‘lishini ta’minlaydi. Bunday jarayonning yutug‘i shundaki, unda nisbatan yirik zarrachali xom ashyolarni kislotaga o‘tadigan P₂O₅ unumini pasaytirmagan xolda qayta ishlash imkoniyati yaratiladi. Chunki, yarimgidratning digidratga qayta kristallanish jarayonida ham sulfatli qobiq bilan ajralib qolgan fosfat zarrachalarining parchalanishi davom etadi.
Yuqori haroratni ushlab turish yo‘li bilan Yarimgidratning sekin gidratlanishiga qaratilgan yarimgidratli usuldan farqli ravishda, kombinatsiyalashgan jarayonda, tarkibida kam miqdordagi P₂O₅ ushlab qoladigan yirik kristalli (200-500x40-80 mkm) gipsning ajralishiga erishilgan holda gidratlanish sharoiti har tomonlama boshqariladi. Kombinatsiyalashgan jarayonning birinchi variantiga: 90-95°C da fosforitning sulfat va aylanma fosfat kislotalar bilan aralashishidagi yarimgidratning cho‘ktirilish, suspenziyaning 50-60°C gacha sovutilish va gipsning kristallanishida kristall markazlari hosil qiluvchi qo‘shimchalar, sulfat kislota va A1³⁺ bilan birgalikda kristall o‘sishini so‘ndiruvchi ftorid-ionlarini bog‘lash maqsadida aktiv kremniy dioksid qo‘shish yo’li bilan yarimgidratning gidratlantirish jarayonlari kiradi. Gidratlanish vaqti 5-16 s ga teng, yuvilgandan so‘ng cho‘kmaning tarkibida 1 mol CaSO₄ ga to‘g‘ri keladigan 1,8-1,9 mol H₂O, 0,3% umumiy P₂O₅ (digidratli jarayonda esa 0,5-1,5%) va hammasi 0,02-0,08% bo‘lgan suvda eruvchan P₂O₅, bo‘ladi. Yarimgidratning cho‘ktirilishi va uning gidratlanishi deyarli bir xil tarkibdagi eritmalarda amalga oshiriladi va bayon etilgan usul tarkibida 32% P₂O₅ dan ko‘p bo‘lmagan konsentratsiyali fosfor kilota olish imkoniyatini yaratadi. 1 t P₂O₅ xisobida maxsulot ishlab chiqarish uchun 2,95 t fosforit (1,03 t P₂O₅), 2,72 t H₂SO₄, 0,25 t bug‘, 160 kVt*s elektroenergiya sarflanadi.
Oxirgi yillarda bundanda takomillashgan - maxsulot kislotasini oralik bosqichda ajratib olishga asoslangan yarimgidrat-digidratli usullari yaratildi. Yarimgidratning cho‘ktirilishi 90-100°C haroratda 45-50% P₂O₅ tutgan eritmalarda amalga oshiriladi, maxsulot sifatidagi konsentrlangan kislota ajratib olgan xolda suspenziya filtrlanadi, sentrifugalanadi yoki tindiriladi; cho‘kmani, tarkibida: 10-25% P₂O₅ va 5-10% H₂SO₄ bo‘lgan eritma bilan qayta bo‘tqa xolatiga keltiriladi va 55-65°C haroratda yarimgidratning gidratlanishi amalga oshiriladi; uni jarayonga qaytariluvchi suyuq fazadan ajratiladi. Oraliq filtrlash bilan amalga oshiriladigan yarimgidrat-digidratli usullar (yarimgidrat-filtr-digidratli usul) ning afzalligi shundaki, bunda yuqori konsentratsiyali kislota olinadi; yirik zarrachali xom ashyolarni ham ishlatish mumkin, bu esa ruda tayyorlash kapital mablag‘lari va ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytiradi; nisbatan toza fosfogips hosil bo‘lganligi uchun undan xom ashyo sifatida foydalanish imkoniyatlari kengayadi. Bularning hammasi ikkinchi filtrlash xarajatlarini to‘la koplaydi.
Yarimgidratli va yarimgidrat-digidratli usullarda konsentrlangan (35-50% P₂O₅) fosfat kislota ishlab chiqarishdagi ftorli gazlarning absorbsiyasi SiF₄ ning nisbatan oz miqdordagi NF bilan aralashmasidan maxsulot sifatidagi geksaftorsilikat kislota olish orqali amalga oshiriladi. Bu xoldagi gazlarda ftorning konsentratsiyasi 2-10 g/m³ ga etadi, uni ajratib olish mexanik absorberlarda, suzuvchi sharli absorberlarda, shar to‘ldirgichli absorberlarda yoki Venturi absorberlarida amalga oshirilishi mumkin. Venturi absorberlari tuzilishi bo‘yicha yuqori tezlikdagi gazlarni (20-30 m/s) tozalashda ishlatilishi mumkin, kam gidravlik karshilikka ega va shuning uchun keng ko‘lamda qo‘llaniladi.
Lekin, shuni ham ta’kidlash lozimki, tabiiy fosfatlarni ekstraksiya fosfor kislota va boshqa maxsulotlarga qayta ishlaydigan sanoatlardagi gazlarni ftor birikmalaridan tozalashda ishlatiladigan sistemalar yer shari sirtidagi havoda CHMK (chegaralangan me’yordagi konsentratsiya) talablariga javob bermaydi va gazlarni atmosferada yoyilib ketishi hisobiga konsentratsiyasini kamaytirilishi uchun juda uzun (180 m gacha) mo‘rili quvurlar ishlatiladi. Nisbatan murakkab absorbsion tizimli qurilmalar esa ishlab chiqarishni 1,3-1,5 marta qimmatlashishiga olib keladi. Atmosferaga chiqariladigan zaxarli chiqindilarni kamaytirish gaz aylanma sikllarini, ya’ni chiqadigan gazlarni asosiy ishlab chiqarish jarayoniga qaytarilishini ta’minlash orqali ham erishilishi mumkin. Masalan, ekstraksiya fosfor kislotasi sexida absorbsion qurilmadan chiqadigan gaz, ya’ni 60 mg/m³ gacha qoldiq ftor tutgan nam xavo ekstraktorga qaytarilishi mumkin, u erda u qaynoq reaksion suspenziya bilan tuknashadi va ekstraktordagi talab etiladigan darajadagi haroratni ushlab turadi, bug‘lanadigan suv xisobiga qiziydi va to‘yinadi. Shu yul bilan ekstraktordagi ortikcha reaksiya issikligi ham chiqarib olinadi. So‘ngra, 1 m³ quruq havo xisobiga ~3 g ftor to‘g‘ri keladigan anchagina namlangan gaz yana absorbsion sistemaga keladi, u yerda undan ftor birikmalarining asosiy massasi va suv bug‘i ajratib olinadi, sovutilgan geksaftorsilikat kislotasi bilan absorbsiyalashga uzatilishi xisobiga uning harorati yana pasayadi.

4.4. FOSFAT KISLOTANI KONSENTRLASH

Qo‘shaloq superfosfat, ammofos, nitroammofoska ishlab chiqarish uchun 45-55% P₂O₅ tutgan fosfat kislota, ammoniy polifosfatlari va suyuq o‘g‘itlar olish uchun esa - 72-83% P₂O₅ li fosfat kislotalari talab etiladi. Bunday xollarda ekstraksiya fosfor kislota bug‘latiladi. Ma’lumki, har kanday (98% li H₃PO₄ gacha) konsentratsiyadagi toza fosfat kislotaning bug‘i faqat suvdan iborat, nazariy olganda uni bug‘latish orqali yuqori konsentratsiyali eritmalarini olish mumkin. Amalda esa jixozlar materiallarining korroziyalanishi hisobiga bug‘latish qiyinchilik tug‘diradi. Harorat va kislota konsentratsiyasining ortishi bilan korroziyalanish tezlashadi. Bundan tashqari, konsentratsiya ortishi bilan kislota tarkibidagi qo‘shimchalar, eruvchanlikning keskin kamayishi hisobiga cho‘kmaga tushadi (quyqa hosil qiladi). Cho‘kmali qoldiq (quyqa) lar qizdiriluvchi yuzaning ichki sirtiga o‘tirib kolib, issiklik almashinuvni yomonlashtiradi.
Loyixa quvvati yiliga 110 ming t P₂O₅ bo‘lgan ekstraksiyali sistemalarda kislotani 28-30 dan 52-55% P₂O₅ gacha konsentrlash uchun odatda bir korpusli bug‘ bilan isitiladigan (130°C) qizdiruvchi kamerali 3-4 ta vakuum -bug‘latgichli apparatlar o‘rnatilgan (4.4 - rasm). Vakuum-nasos yordamida apparat ichida ~0,09 MPa li vakuum hosil qilinadi. Bu esa bug‘latishni nisbatan past (80-90°C) haroratda amalga oshirish imkoniyatini beradi. Apparat korpusi gummirlangan, kizdiruvchi kamera grafitli (kislota va bug‘ xarakatlanadigan yullari bo‘lgan grafitli bloklardan iborat, issiklik almashinuv yuza maydoni ~158 m² ga teng) bo‘ladi. Qizdiriluvchining cho‘kmali quyqa hosil qilib qolishini oldini olish maqsadida, uzluksiz ravishda kuchsiz kislota qo‘shish orqali konsentrlangan kislotaning majburiy intensiv sirkulyasiyasi (sirkulyasiyaning qaytarilishi 100-150 marta) amalga oshiriladi. Shu tufayli sirkulyasiyali eritma konsentratsiyasi aralashishdan so‘ng ham kam o‘zgaradi. Bunday kislotadagi qo‘shimchalarning eruvchanligi boshlang‘ich kislotadagiga qaraganda anchagina kam bo‘ladi. Shuning uchun aralashtirilgan vaqtda kuchsiz kislotadagi qo‘shimchalar kristallanadi. Ularni tindirgichdayoq ajratib olish va so‘ngra bug‘latuvchi apparatga yo‘llash maqsadga muvofiqdir. Bug‘latilgan kislotani sirkulyasiyali konturdan muntazam chiqarib turiladi.