Суперфосфатты өндірудің физика-химиялық негізі.

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

Ca₅F(PO₄)₃+5H₂SO₄+2,5H₂O= 5(CaSO₄ 0,5 H₂O)+3H₃PO₄ +HF+Q (1)

фосфорит

Бұл реакция күкірт қышқылы толық жұмсалғанша "пісу" камерасында 30-40 минутте аяқталады. Суперфосфат массасы түзіліп тұнбаға түседі және нашар еритін кальций суперфосфатыда кристалға айналады, бірінші сатыны "пісу" деп атайды.

Екінші сатыда фосфор қышқылы ыдыырамаған бөлшектердің ішкі қабатына диффузияланып реакцияға қатысады.

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

суперфосфат

Технологиялық процесс екінші сатыда (тым баяу жүреді) 6-25 тәулікке созылады. Екінші сатыны- суперфосфаттын"жетілуі " деп атайды.

Жетілу процесінің жылдамдығына температура және күкірт қышқылының концентрациясы әсер етеді. Реакция жылдамдығы күкірт қышқылының концентрациясы өскен сайын және температура жоғарлаған сайын артады.

Өндірісте күкірт қышқылының оптималды концентрациясы 62-69% аралығында болады. Үздіксіз жасайтын өндірісте күкірт қышқылының концентрациясы 68-69,5%. Бұл концентрацияда камерадағы температура 110⁰ С шамасында.

Температураның өсуі 1) және 2) экзотетмиялық реакциялар нәтижесінде болады. Осы оптималды жағдайларда кальций сульфат болшектері кеуекті, борпылдақ болғандықтан фосфор қышқылының шикізат бөлшектерінің арасында диффузиялануы жылдамдайды.

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

Өңдеген суперфосфат құрамындағы P₂O₅ мөлшері алғашқы шикізат құрамындағы P₂O₅ мөлшері екі есе төмен-19-20 %

Өңдірілген суперфосфат арасында азда болса фосфор қышқылы болады, ал ол суперфосфаттың гигроскопиялық қасиетін жоғарлатады. Бос қалпындағы фосфор қышқылын нейтралдау үшін- фосфорит, ізбес, бор қосады немесе газ күйіндегі аммиакпен( аммониланады) өндейді.

Үздіксіз әдіспен суперфосфатты өндіру схемасы.

1-араластырғыш;2-фосфаттың дозаторлық өлщегіші;3,4-су мен күкірт қышқылын құятын бак;5-қышқыл дозаторы;6-суперфосфат камерасы;7-суперфосфат транспортері;8-суперфосфатты склатқа жіберуші.

Ұсатылған аппатит концентраты немесе фосфорит ұны склаттан өлшейтін дозаторға(2)беріледі. Одан әрі (1)араластырғашқа беріледі.Күкірт қышқылы(мұнара күкірт қышқылы75%) сумен (5) араластырғыш дозаторда 68% дейін сұйытылады.Қышқыл(1)араластырғышқа жіберіледі.Бұл жерде фосфат шикізат пен күкірт қышқылының механикалық араласуы жүреді. Түзілген пульпа аралстырғыштан үздіксіз жұмыс істейтін реакциялық суперфосфат камерасына (6) келіп түседі.Осы жерде суперфосфаттың түзілу процесі жүреді.Суперфосфат камерасының ұсатылған суперфосфат конвейтр арқылы складқа барады.

Фосфаттарды күкірт қышқылымен өңдегенде көп мөлшерде фторсутек және тетрафторлы кремний бөлінеді, олар өзара реакцияласып кремний фторлысутек қышқылын түзеді.

4HF + SіO₂=SіF₄+2H₂O

SіF₄+2HF=H₂SіF₆

3SіF₄+2H₂O=2H₂SіF₆+SіO₂

Кремний фторлысутек қышқылын ас тұзымен өңдеп кремний фторлы натр тұзына айналады.

H₂SіF₆ +2NaCІ=Na₂SіF₆+2HCІ

Гексафторкремний натр тұзы ауыл шаруашылығында, өсімдік зиянкестеріне қарсы және эмаль жасауға қолданылады.

Суперфосфат камерасы диаметрі -7,1м, биіктігі -2,5м,2,5 сағатта бір айналып шығады. Суперфосфат өнімділігі 30-50т/тәулік.Суперфосфаттың негізгі кемшілігі тыңайтқыш құрамында P₂O₅ аз 19-20% аспайды.