Қарастырылатын тақырыптар

Фосфор тыңайтқышын өндіруге шикізат ретінде табиғи фосфаттар - апатит және фосфориттерді қолданады. Eкeyінде де фосфор - кальций фосфаты Са3(РО4)2 түрінде болады. Бұл ерімейтін тұз, демек бұл түрінде тыңайтқыш бола алмайды. Сондықтан әртүрлі технологиялық әдістермен өңдеу керек.

Химиялық өндірістердің шикізаты тақырыбында апатит нефелин жынысын комплексті түрде пайдалану сызба- нұсқасы қарастырылған (1-сурет). Сонда фторапатиттен гипс, фосфор қышқылын және тұздарын, фосфор тыңайтқышын алатыны көрсетілген, ал нефелиннен (Na2О, K2О,.SiO2 .Al2O3) - сода, поташ цемент, алюминий сирек элементтер алынады.

Байыту арқылы алынған апатит концентратында 39-40% дейін Р2O5 болады және оны әрі қарай тыңайтқышқа өңдейді. Фосфориттерді негізінен Р2O5 көбейтіп, қоспаларды шығарып тастау үшін байытады. Фосфориттің ең бай кені Оңтүстік Қазақстанда (Қаратау) және Ақтөбеде орналасқан. Фосфор қышқылды тұздардың ерігіштіктері олардың қышқылдығы артқан сайын көбейеді. Орта тұз Са3(РO4)2 тек минералдық қышқылдарда ғана ериді, СаНРО4 топырақтың құрамындағы қышқылдарда ериді, ал қышқылды тұз Са(Н2РО4)2 суда ериді. Сондықтан фосфор тыңайтқышы өндірістерде фосфордың негізгі тұзы монокальций фосфаты түрінде Са(Н2РО4)2 алады.

Суперфосфат - фосфор тыңайтқыштарының ішіндегі ең көп тараған және көп өндірілетін суда ерігіш түрі. Негізінде кальций монофосфаты мен кальций сульфатынан кұралған, ұнтақ (немесе гранула түрінде) қоңыр түсті зат, құрамында темір және алюминий фосфаттары, кремнезем және фосфор қышқылы да болады. Суперфосфатта өсімдікке сіңімді Р2O5 мөлшері - 20%. Суперфосфатты өндіру табиғи фосфаттарды күкірт қышқылымен өндеуге негізделген.

Фторапатитпен күкірт қышқылының реакцияласу процесі көп фазалы гетерогенді, диффузия аймағында жүретін процесс. Бұл процесс екі сатыда жүреді: бірінші сатыда фосфат бөлшектерінің бетінде ыдырау нәтижесінде алмасу реакциясы:

Ca5F(PO4)3+5H2SO4+2,5H2O=5(CaSO4 . 0,5H2O)+3H2PO4+HF+ Q (1)

Бұл реакция күкірт қышқылы толық жұмсалғанша "пicy" камерасында 30-40 минутта аяқталады. Суперфосфат массасы түзіліп тұнбаға түседі де, нашар еритін кальций суперфосфатының кристалына айналады бірінші сатыны "пicy" сатысы деп атайды.

Екінші сатыда фосфор қышқылы ыдырамаған бөлшектер- дің ішкі қабатына диффузияланып реакцияға түседі:

Са5Ғ(РО4) 3+7Н3РО4+5Н2О=5Са(Н2РО4)2. Н2О+HF+Q (2)

Технологиялық процесс екінші сатыда (өте баяу жүреді) 6-25 тәулікке созылады. Екінші сатыны — суперфосфаттың жетілуі деп атайды.

Жетілу процесінің жылдамдығына температура және күкірт қышқылының концентрациясы әсер етеді. Реакция жылдамдығы күкірт қышқылының концентрациясы артқан сайын және температура жоғарылаған сайын артады.

Өндірісте күкірт қышқылының оптималды концентрациясы 62-69% аралығында болады. Үздіксіз жасайтын өндірісте күкірт қышқылының концентрациясы 68-69,5%. Бұл концентрация камерадағы температура 110° С шамасында болады.

Температураның өсуі (1) және (2) экзотермиялық реакциялар нәтижесінде болады. Осы оптималды жағдайларда кальций сульфатының бөлшектері кеуекті, борпылдақ болғандықтан фосфор қышқылының шикізат бөлшектерінің арасында диффузиялануы жылдамдайды.

Технологиялық процестің ең баяу сатысы-жетілу, яғни екінші саты. Жетілу сатысын жылдамдату үшін суперфосфат массасын салқындатып, құрамындағы суды буландырын, монокальций фосфатының кристалдануын жылдамдатады, яғни ерітіндідегі фосфор қышқылының концентрациясын арттырады.

Р2О5 мөлшері - 19-20%.

Қос суперфосфатты өндіру. Концентрленген фосфор тыңайтқыштарын өндіру үшін фосфориттерді концентрлі фосфор қышқылымен өңдейді.

Қос суперфосфат өндіруге 70% фосфор қышқылымен фосфоритті ыдыратады.