Mineral güBRƏLƏRİn təSNİfati

Prosesin elmi əsasları. İkiqat superfosfat təbii fosfatları 70-80%-li fosfat turşusu ilə parçalamaqla alınır:

Ca₅F(PO₄)₃+7H₃PO₄+5H₂O = 5Ca(H₂PO₄)₂H₂O +HF+Q

Bu zaman əsas xammalın tərkibində qarışıq şəklində karbonatlar parçalanır, nefelin və digər mineralların tərkibində olan dəmir və alüminium oksidləri fosfat turşusu ilə müvafiq fosfatlar əmələ gətirir.

CaCO₃ + 2 H₃PO₄ = Ca(H₂PO₄)₂ + CO₂ + H₂O

Fe₂O₃ + 2 H₃PO₄ = 2 FePO₄ + 3 H₂O

Aℓ₂O₃ +2 H₃PO₄ =2 AℓPO₄ + 3 H₂O

Bunlardan başqa əsas reaksiya üzrə ayrılan hidrogen flüorid turşuda həll ola bilən silikatların parçalanması nəticəsində ayrılan metasilikat turşusu ilə birləşərək, silisium

heksaflüorid turşusu və silisium flüorid əmələ gətirir.

6 HF + H₂SiO₃ = H₂SiF₆ + 3 H₂O

4 HF + H₂SiO₆ = SiF₄ + 3 H₂O

Silisium heksaflüorid turşusu qələvi metalların və habelə qələvi-torpaq metallarının (xüsusilə Ca) silisium heksaflüoridlərinə çevrilir ki, bunlar da az həll olan maddələrdir. Silisiumflüoridin isə bir hissəsi parçalanaraq qaz fazasına keçir.

İstehsalat şəraitində xammalın tərkibini nəzərə almaq şərtilə ikiqat superfosfat istehsalında, apatit konsentratının emalı zamanı fosfat turşusunun stexiometrik tələb olunan miqdarına düzəliş verməklə turşunun sərf normasını aşağıda verilən empirik düstur vasitəsilə təyin etmək olar:

burada: H–turşunun praktiki sərf norması; K– təcrübi təyin olunmuş, stexiometrik sərf normasının artım əmsalı; M₁– apatitdə P₂O₅-in %-i; M₂– fosfat turşusunda sərbəst P₂O₅-in %-i; 2,33–apatit konsentratında olan 1 kq P₂O₅-in emalına tələb olunan fosfat turşusu içərisindəki P₂O₅-in miqdarı, kq.

Fosfat turşusunun stexiometrik normasını təyin etmək lazım gəldikdə apatit konsentratının və ya emal edilən digər əsas xammalın tərkib hissələrinin (P₂O₅; Al₂O₃; CaO; MgO; Fe₂O₃-% ilə) fosfat turşusu ilə reaksiyalarının tənliklərindən və habelə fosfat turşusunda hidrogen ionlarının faizlə qatılığından istifadə edilir.

Apatit konsentratından istifadə etdikdə hər 100 kq konsentrata fosfat turşusunun stexiometrik sərf norması 126,2 kq qəbul edilmişdir.

Xammalın tam parçalanması üçün fosfat turşusunun sərfi bir neçə yüz faiz götürülməlidir, lakin bu əlverişli deyildir. Odur ki, istehsalat şəraitində başqa amilləri nəzərə alaraq, turşunun təcrübi sərf norması stexiometrik normanın 110%-i həddində götürülməlidir. Beləliklə, istehsalat qurğularında ikiqat superfosfat istehsalı zamanı 100 kq apatit konsentratının emalına fosfat turşusunun təcrübi sərf norması 138,8 kq təşkil edir. Bu şəraitdə qarışdırıcıda və kamerada fosfatın parçalanma dərəcəsi 60-70%-ə çatır və anbarlarda gübrənin tədricən yetişməsi nəticəsində parçalanma dərəcəsi get-gedə yüksəlir.

Xammalın parçalanma dərəcəsinə təsir edən amillərdən temperatur və xammalın dənəvər tərkibini göstərmək olar. Təcrübə göstərir ki, xammal ilə turşu qarışdırıldıqda optimal temperatur 50-70⁰C olmalıdır. Xammal hissəciklərinin ölçüsü kiçik olduqca onun fosfat turşusu ilə parçalanmasının sürəti artır, odur ki, xammalın əsas hissəsinin ölçüləri 0,10-0,15 mm-dən çox olmamalıdır.

İkiqat superfosfat istehsalında fosfatların parçalanması qısa zaman ərzində tədricən neytrallaşdırılmış fosfat turşusu məhlulunun əmələ gəlməsi ilə (1-ci mərhələ), doymuş məhlul əmələ gəldikdən sonra uzun zaman ərzində bərk fazanın (2-ci mərhələ) əmələ gəlməsi ilə aparılır

Fosfat turşusunun stexiometrik norma-sında (ikiqat superfosfat istehsalında) şərait standart apatit konsentranının parçalanma əyrilərinin xarakterinə təsir göstərir (Şək. 4.).

prosesin hər mərhələsində tarazlıq və kinetik şərait hesabı ilə fosfatların parçalanmasının optimal rejimi təyin oluna bilər.

Şək. 4. 20⁰C-də fosfat turşusunun stexiometrik normasında və müxtəlif qatılıqlarında apatit konsentratının parçalanma dərəcəsinin vaxtdan asılılığı. Turşunun qatılığı (P₂O₅ %-lə): 1–13,6; 2–21,0; 3–36,4; 4–64,8; 5–45,6; 6– 56,8; 7– 1,5; 8– 58,6

fosfatların parçalanma sürəti, fosfat turşusunun tədricən neytrallaşdırılmış məhlullarında, həmçinin neytrallaşmamış məhlularında az hərəkətli kalsium ionlarının sərhəd layından məhlulun həcminə diffuziyası ilə limitlənir. Apatitin həllolma-sının maksimum sürəti tarazlıq sisteminin E nöqtəsinə uyğun gəlir (Şək. 5.). Analoji olaraq belə bir nəticəyə gəlmək olar ki, prosesin I mərhələsində nəinki yüksək parçalanma dərəcəsini, hətta apatitin yüksək həllolma sürətini əldə etmək üçün fosfat turşusunun ilkin qatılığı elə götürülməlidir ki, alınan doymuş məhlulun tərkibi E nöqtəsinə yaxın olsun, Ca(H₂PO₄)₂∙H₂O və CaHPO₄ bərk faza ilə tarazlıq əldə edilsin.

I mərhələdə fosfat turşusunun birinci hidrogen ionunun neytrallaşmasından asılı olaraq apatitin parçalanma sürəti azalır.

Şək.5. 40⁰C-də fosfat turşusunun (neytrallaşmanın Z müxtəlif dərəcə-lərində) qismən neytrallaşdırılmış məhlullarında apatitin həllolma izoxronlarının CaO-P₂O₅-H₂O sisteminin izotermi ilə müqayisəsi (ABC əyrisi)

Bu isə apatitin parçalanmasının tarazlıq əmsalının azalmasına gətirir. Fosfat turşusunun müxtəlif qatılıqlarında və tədricən neytrallaşdırılmış fosfat turşusunda apatitin parçalanma sürətinin temperatur əmsalı 1,31,5 həddində dəyişir. Beləliklə, prosesin birinci mərhələsində temperaturun yüksəlməsi ilə apatitin parçalanma sürəti artır. İstehsal şəraitində I mərhələdə fosfatların parçalanması çox qısa zamanda baş verir.

Həllomanın I mərhələsinin sonunda məhlulun həcmində və fosfat hissəciklərinin səthində Ca⁺ ionlarının qatılığı azalır, bununla əlaqədar prosesin sürətini limitləşdirən Ca⁺ ionlarının diffuziyası da azalır. II mərhələdə apatitin parçalanma sürəti bərk fazanın müqavimətinin artan diffuziyası ilə təyin olunur. ilkin fosfat turşusunun qatılığı nə qədər çox olarsa monokalsiumfosfatın kristallaşması bir o qədər tez baş verər. Apatit hissəciklərinin üzərində qabığın (örtüyün) əmələ gəlməsi nəticəsində hidrogen ionlarının ona daxil olması çətinləşir.

Beləliklə, CaO–P₂O₅–H₂O sistemində doymuş məhlullarda apatitin həllolma əyrilərinin kinetik xarakteri eyni zamanda iki amillə:məhlulun hidrogen ionlarının aktivliyi və kristallaşan bərk fazanın xassələri ilə təyin olunur. Apatitin yüksək həllolma sürəti məhlulun aşağıdakı qatılıqlarında Ca(H₂PO₄)₂∙H₂O-a uyğun olaraq: 40⁰C–də 48,3% P₂O₅, 75⁰C–də 45,9% P₂O₅, 100⁰C–də 47,0% P₂O₅ olur.

Superfosfatın əsas göstəriciləri yüksək parçalanma dərəcəsindən başqa onun tərəfindən atmosfer nəmliyinin minimal udulması və yetişmiş məhsuldan cüzi miqdarda flüorun ayrıl-masıdır. Məhsulun dənəvərləşdirilməsi və qurudulması super-fosfatın fiziki xassələrini yaxşılaşdırır. Lakin bunlara baxma-yaraq emaldan sonra məhsulun tərkibində nəmlik və flüor olur. Məhsuldan flüorun ayrılması müəyyən çətinliklərə gətirib çıxarır, bu halı aradan qaldırmaq üçün sərbəst turşuluğu neytrallaşdıran maddələr istifadə olunur, məsələn, xırdalanmış əhəng, közərdilmiş dolomit, fosforit unu və ya ammonyak.