Mineral güBRƏLƏRİn təSNİfati

MİNERAL GÜBRƏLƏRİN İSTEHSAL TEXNOLOGİYASI

Fosforlu gübrələr istehsalı

Sadə superfosfat

Sadə superfosfat təbii fosfatların sulfat turşusu ilə parçalanmasından alınır. Xarici görünüşünə görə tozşəkilli və ya dənəvər şəkilli açıq və ya tünd boz rəngli, müəyyən hissəsi maye fazadan ibarət olan məhsuldur. Onun bərk fazası monokalsiumfosfatdan Ca(H₂PO₄)₂∙H₂O və kalsium sulfatdan CaSO₄, yarımhidat qarşığından CaSO₄∙0,5H₂O, parçalanmayan mineral-lardan ibarətdir.

Apatitlə sulfat turşusunun parçalanma prosesi aşağıdakı reaksiya üzrə gedir:

Ca₅(PO₄)₃F+5 H₂SO₄+2,5 H₂O = 3H₃PO₄+5CaSO₄0,5H₂O+HF (1)

Qeyd etmək lazımdır ki, parçalanma üçün sistemə daxil edilən sulfat turşusu tamamilə sərf olunduqdan sonra, reaksiya nəticəsində əmələ gələn ortofosfat turşusunun flüorapatitlə qarşılıqlı təsiri nəticəsində monokalsium fosfat alınır. Bu reaksiya aşağıdakı tənlik üzrə gedir:

Ca₅(PO₄)₃F +7H₃PO₄ +5 H₂O = Ca(H₂PO₄)₂· H₂O + HF (2)

Deməli, superfosfatın alınması 2 mərhələdə gedir. Proses-də iştirak edən maddələr kimyəvi reaksiyaların tənliklərinə görə tələb olunan miqdarda götürülərsə, o zaman prosesin birinci mərhələsində (1) apatitin 70%-i, II mərhələsində (2) isə qalan 30%-i parçalanır.

Beləliklə, sulfat turşusu ilə flüorapatitin parçalanması, aşağıda verilmiş yekun reaksiya tənliyi üzrə gedir.

2 Ca₅(PO₄)₃F +7H₂SO₄+6,5 H₂O =

3Ca(H₂PO₄)₂· H₂O +7CaSO₄· 0,5H₂O+2 HF (3)

Əgər prosesdən, tənlik üzrə tələb olunan turşu miqdarın-dan artıq H₂SO₄ götürülərsə və ya flüorapatit proses zamanı tamamilə parçalanmazsa, o zaman alınan superfosfatın tərkibin-də sərbəst ortofosfat turşusu qalır ki, bunun da CaSO₄ kristal-larının və ümumiyyətlə, sülb fazanın əmələ gəlməsi üçün böyük əhəmiyyəti vardır. Kalsium sulfat kristallaşdıqca, superfosfat kütləsi bərkiməyə başlayır. Sulfat turşusu tam sərf olub qurtarmamış sıxlaşmağa başlayır.

Superfosfatın əmələ gəlməsi zamanı 110-120⁰C tempera-turda turşu ilə parçalanmanın ilk mərhələsinin sonunda siste-min maye fazasında fosfat turşusunun qatılığı 42-46% P₂O₅

olur. Bu şəraitdə ilkin ayrılmış CaSO₄· 0,5H₂O daha stabil formalı anhidridə çevrilir.

2CaSO₄· 0,5H₂O = 2 CaSO₄+ 0,5H₂O

Superfosfatın alınması zamanı prosesdə əmələ gələn sulfatların, fosfat turşusunda həll olması aşağıdakı şəkildə verilmişdir.

Məhsulda CaSO₄-ün qatılığı


Fosfat turşusunun qatılığı %

Şək.1. Kalsiumsulfat kristalhidratlarının 80⁰C-də fosfat turşusu məhlullarında

həllolma əyriləri: 1. CaSO₄; 2.CaSO₄· 0,5H₂O; 3.CaSO₄· 2H₂O
Şəkil 1-dən görünür ki, göstərilən temperaturda anhidrid (CaSO₄) fosfat turşusunun sulu məhlullarında (54% P₂O₅-ə) ən çətin həll olan sülb fazadır.

Məlumdur ki, apatit konsentratının tərkibində təxminən 3%-ə qədər nefelin Na(K)AlSiO₄; peroksinlər – NaFe(SO₃)₂; titanomaqnetit Fe₃O₄· FeTiO₃· TiO₂ və başqa minerallar vardır.

Superfosfat istehsalında apatit konsentratının sulfat turşusu ilə parçalanması zamanı onların tərkibində qarışıq şəklində olan nefelin və bu kimi silikatlı minerallar parçalanır, nəticədə silikat turşusu ayrılır. Silikat turşusu superfosfat istehsalı prosesində ayrılan HF-la reaksiyaya girir.

4 HF + H₂SiO₃ = SiF₄ + 3 H₂O

Beləliklə, superfosfat istehsalında ayrılan, əsas etibarilə SiF₄-dən ibarət olan flüorlu qazlar tutularaq istifadəyə göndərilir.

Nisbətən aşağı temperaturda SiF₄ su ilə aşağıdakı reaksiya üzrə birləşir:

3 SiF₄ + 3 H₂O = 2 H₂SiF₆ + H₂SiO₃

Alınan silisiumheksaflüorid turşusunun bir hissəsi qarışıq kimi, digər hissəsi isə xammalda olan qələvi və üçvalentli metal oksidləri ilə birləşərək, müvafiq duzlar şəklində superfosfatın tərkibində qalır.

Superfosfatın alınması reaksiyaları istiliyin ayrılması ilə gedir. Buna görə də I mərhələdə qarışdırıcıda horranın tempe-raturu 90-110⁰C, II mərhələdə superfosfat kamerasında 110-120⁰C-yə qədər yüksəlir ki, bunun da nəticəsində, kamerada kütlədən su buxarı və qazlar ayrılır, kütlə quruyur, bərkiyir və habelə məsaməli olur.

Superfosfat istehsalında texnoloji rejim və xammalın tərkibindən asılı olaraq, onun tam parçalanması üçün reaksiya üzrə tələb olunandan artıq miqdarda sulfat turşusu götürülür.

Sulfat turşusunun sərf norması apatit konsentratının tərkibində olan P₂O₅-in miqdarından asılı olaraq dəyişir.

Göstərilən proseslərin sürəti əsas etibarilə temperaturdan, sulfat turşusunun qatılığından, fosfat xammalının xırdalanma dərəcəsindən, habelə prosesin gedişində iştirak edən maddə-lərin qarışdırılma şəraitindən çox asılıdır.

Şək.2. Fosfat xammalının müxtəlif temperaturlarda parçalanmasının zamandan asılılığı
Prosesin istilik effekti istifadə olunan sulfat turşusunun qatılığından asılı olaraq dəyişir, qatılıq artdıqca istilik effekti yüksəlir. Buna görə də müxtəlif qatılığa malik sulfat turşu-sundan istifadə edildikdə onun ilkin qızdırılma temperaturu da müxtəlif olmalıdır. Belə ki, 64%-li H₂SO₄ istifadə olunduqda onun temperaturu 65-75⁰C, 68%-li turşudan istifadə edildikdə isə 50-60⁰C olmalıdır.

Şəkil 2-də fosfat xammalının müxtəlif temperaturlarda parçalanmasının zamandan asılılığı göstərilmişdir.

Bundan başqa, xammalın turşu ilə parçalanmasına təsir edən amillərdən biri də

xırdalanmış, üyüdülmüş təbii xammalın dənəvər tərkibidir. Aydındır ki, üyüdülmüş xammalın ən kiçik hissəciklərinin turşu ilə təmas səthi başqalarına nisbətən çox olduğundan bu hissəciklər asanlıqla və sürətlə parçalanır. Buraya ölçüsü 80 mk-dan az olan hissəciklər daxil edilir. Sulfat turşusunun qatılığı xammalın parçalanmasının I mərhələsinin sürətinə çox böyük təsiri göstərir. Çünki fosfatların sulfat turşusu ilə parçalanması nəticəsində onların hissəcikləri bərk və ya yumşaq, məsaməli kalsium sulfat kristalları təbəqəsi əmələ gətirir ki, bu da maye faza ilə fosfatın kontakt səthini azaldır və beləliklə, parçalanma reaksiyası ləngiyir.

Qeyd etmək lazımdır ki, CaSO₄ kristalları təbəqəsinin əmələ gəlməsi, prosesin II mərhələsinə, yəni fosfatın fosfat turşusu ilə parçalanmasına mənfi təsir göstərir. Odur ki, xammalın parçalanması prosesinin optimal şəraiti seçildikdə bunlar nəzərə alınmalıdır.

qeyd edildiyi kimi reaksiyanın I mərhələsi qarışdırıcıda aparılır, bu proses 5-7 dəq davam edir sonra horra kameraya boşaldılır ki, burada reaksiyanın II mərhələsi başlayır. Superfosfat kütləsi kamerada 1 saat müddətində bərkiyir. Kamerada kütlənin qarışdırılması, sülb fazanın kristallaşması, parçalanma reaksiyasının sürətini azaldır. Odur ki, super-fosfatın parçalanma reaksiyası kamerada bitmir və anbarda saxlanılan zaman 2-3 həftə ərzində davam edir və nəticədə məhsul yetişir. Təcrübə göstərir ki, yetişmə dövründə sərbəst P₂O₅-in qalıq fosfata tədricən təsirindən, təxminən 20 gün ərzində yetişmə nəticəsində superfosfatın içərisində mənimsə-nilən P₂O₅-in miqdarı 2%-ə qədər artır.