Ekstraksion fosfat kislota olishning yarim 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 xam afzallikka (reaktor va filtrlash qurilmalarining yuqori intensivlikka egaligi, maxsulot kislotasi konsentratsiyasining 35-48% P2O5 gacha ortishi, sulfatli cho‘kma chiqindisining kamayishi), xam yetarlicha 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 yana-da 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, xarorat 95-105°S bo‘lganda sodir bo‘ladi. Boshqa xil variantda esa apatitni oldindan 3-4 karra ko‘p mikdordagi konsentrlangan (45-48% P2O5) fosfat kislota (birinchi filtrat va aylanma suspenziya) bilan 95-102°S 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% SaO; 0,5-0,8% SO3 1-1,2% (Fe.Al2Oz; 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 jaryonlarda nostabil kalsiy sulfat cho‘kmasini suv bilan yuvish va sexdan yuqotishni taʼminlash kerak. Ammo uni digidratga o‘tkazish, xattoki suvli suspenziyaga maʼlum mikdordagi stabilizatorlar [masalan, Sa(ON)2] qo‘shilganda xam sekin kechadi. Bu esa uning uzatilishini suvli suspenziya xolatida quvurli gidrouzatgichlarda uzatilishini talab etadi. Suyuq fazadagi P2O5 konsentratsiyasi va reaktordagi xarorat nisbatan yuqori bo‘lganligi uchun, digidratli jarayonga nisbatan yarimgidratli jarayonlarda ajraladigan gazli fazadagi ftorning mikdori ko‘p bo‘ladi va 15-50% ni tashkil kiladi; uning tutib qolinishi va boshqa maqsadlarda foydalanilishini taʼminlash lozim bo‘ladi. Umuman olganda, yarimgidratli jarayonlardagi P2O5, ning texnologik unumi digidratliga nisbatan 1-2% ga kam bo‘ladi, shunga mos xolda maxsulotli unum xam kamayadi.

Keyingi paytlarda jaxon amaliyotida yarimgidrat-digidratli jarayonlar keng tarkalmokda. Ularda fosfat rudasi yarimgidrat xosil qilib parchalanadi, so‘ngra u gidratlanadi, yaʼni digidratga qayta kristallantiriladi. Bu esa kislotaga yuqori unum bilan P2O5 ning (98-99%) o‘tishini va keyingi maqsadlarda ishlatish imkoniyatini oshiruvchi, tarkibida juda kam mikdordagi suvda eruvchan P2O5 bo‘lgan gips xosil bo‘lishini taʼminlaydi. 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 xam sulfatli qobiq bilan ajralib qolgan fosfat zarrachalarining parchalanishi davom etadi.

Yuqori xaroratni ushlab turish yuli bilan Yarimgidratning sekin gidratlanishiga qaratilgan yarimgidratli usuldan farqli ravishda, kombinatsiyalashgan jarayonda, tarkibida kam mikdordagi P2O5 ushlab qoladigan yirik kristalli (200-500x40-80 mkm) gipsning ajralishiga erishilgan xolda gidratlanish sharoiti xar tomonlama boshqariladi. Kombinatsiyalashgan jarayonning birinchi variantiga: 90-95°S da fosforitning sulfat va aylanma fosfat kislotalar bilan aralashishidagi yarimgidratning cho‘ktirilish, suspenziyaning 50-60°S gacha sovutilish va gipsning kristallanishida kristall markazlari xosil qiluvchi qo‘shimchalar, sulfat kislota va A13+ bilan birgalikda kristall o‘sishini so‘ndiruvchi ftorid-ionlarini bog‘lash maqsadida aktiv kremniy dioksid qo‘shish yuli bilan yarimgidratning gidratlantirish jarayonlari kiradi. Gidratlanish vaqti 5-16 s ga teng, yuvilgandan so‘ng cho‘kmaning tarkibida 1 mol SaS04 ga to‘g‘ri keladigan 1,8-1,9 mol N2O, 0,3% umumiy P2O5 (digidratli jarayonda esa 0,5-1,5%) va xammasi 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 R2O5 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°S xaroratda 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% N2S04 bo‘lgan eritma bilan qayta bo‘tqa xolatiga keltiriladi va 55-65°S xaroratda 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 xam ishlatish mumkin, bu esa ruda tayyorlash kapital mablag‘lari va ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytiradi; nisbatan toza fosfogips xosil bo‘lganligi uchun undan xom ashyo sifatida foydalanish imkoniyatlari kengayadi. Bularning xammasi ikkinchi filtrlash xarajatlarini to‘la qoplaydi.

Yarimgidratli va yarimgidrat-digidratli usullarda konsentrlangan (35-50% P2O5) fosfat kislota ishlab chiqarishdagi ftorli gazlarning absorbsiyasi SiF4 ning nisbatan oz mikdordagi NF bilan aralashmasidan maxsulot sifatidagi geksaftorsilikat kislota olish orqali amalga oshiriladi. Bu xoldagi gazlarda ftorning konsentratsiyasi 2-10 g/m3 ga yetadi, 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 xam taʼkidlash lozimki, tabiiy fosfatlarni ekstraksiya fosfor kislota va boshqa maxsulotlarga qayta ishlaydigan sanoatlardagi gazlarni ftor birikmalaridan tozalashda ishlatiladigan sistemalar Yer shari sirtidagi xavoda CHMK (chegaralangan meʼyordagi konsentratsiya) talablariga javob bermaydi va gazlarni atmosferada yoyilib ketishi xisobiga konsentratsiyasini kamaytirilishi uchun juda uzun (180 m gacha) murili 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, yaʼni chiqadigan gazlarni asosiy ishlab chiqarish jarayoniga qaytarilishini taʼminlash orqali xam erishilishi mumkin. Masalan, ekstraksiya fosfor kislotasi sexida absorbsion qurilmadan chiqadigan gaz, yaʼni 60 mg/m3 gacha qoldiq ftor tutgan nam xavo ekstraktorga qaytarilishi mumkin, u yerda u qaynoq reaksion suspenziya bilan tuknashadi va ekstraktordagi talab etiladigan darajadagi xaroratni ushlab turadi, bug‘lanadigan suv xisobiga qiziydi va to‘yinadi. Shu yul bilan ekstraktordagi ortikcha reaksiya issikligi xam chiqarib olinadi. So‘ngra, 1 m3 kuruk xavo 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 xarorati yana pasayadi.