Фосфоритті кендерді өңдеп байыту әдістері

Жұмыс түрі: Диссертация
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 92 бет
Таңдаулыға:

Ф-ЖООКБ-01018
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

АЙМАҚТЫҚ ӘЛЕУМЕТТІК-ИННОВАЦИЯЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

ӘОЖ 631.728.41. Қолжазба құқығында

Ыбырай Әсел Оразбекқызы

Шикізаттан бастап дайын өнімдеріне дейінгі фосфор құрамдас заттарды физика-химиялық әдістермен зерттеу

6M011200 - Химия мамандығы бойынша Педагогика ғылымдарының магистрі академиялық дәрежесін алу үшін дайындалған магистрлік диссертация

.

Шымкент, 2017
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

АЙМАҚТЫҚ ӘЛЕУМЕТТІК-ИННОВАЦИЯЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

Қорғауға жіберілді
Экология кафедрасының Жоғары оқу орнынан кейінгі
меңгерушісі, х.ғ.к., доцент білім бөлімінің меңгерушісі
_________Жылысбаева А.Н. ____________Қосауова А.Қ.
______________20___ж ______________20___ж

Магистрлік диссертация

ШИКІЗАТТАН БАСТАП ДАЙЫН ӨНІМДЕРІНЕ ДЕЙІНГІ ФОСФОР ҚҰРАМДАС ЗАТТАРДЫ ФИЗИКА-ХИМИЯЛЫҚ ӘДІСТЕРМЕН ЗЕРТТЕУ

Мамандығы:6M011200 - Химия

Магистрант _________________________ Ыбырай Ә.О.
(қолы)

Ғылыми жетекшісі ________________PhD доктор, Мырзахметова Б.Б
(қолы) ... ... ... ... .

.

Шымкент, 2017

МАЗМҰНЫ

Кіріспе
7
1
Фосфатты шикізаттардың негізгі типтері
10
1.1
Қаратау фосфориттеріне жалпы сипаттама
10
1.2
Фосфор және оның қосылыстарының қасиеттері
18
1.3
Фосфоритті кендерді өңдеп байыту әдістері
27
2
Көкжон және Көксу кен орындарының фосфориттері
53
2.1
Көкжон және Көксу кен орындары фосфориттерінің минерологиялық және химиялық құрамы
53
2.2
Төмен сапалы фосфориттерді химиялық әдіспен азот қышқылды байыту мүмкіндіктерін зерттеу
55
3
Шикізаттар мен өнімнің сипаттамасы
61
3.1
Тәжірибе жүргізу әдістері, қондырғы сипаттамасы
69
3.2
Тәжірибе нәтижелері және оларды өңдеу
71
3.3
Технологиялық сызбаны ұсыну, технологиялық есептер
73
3.4
Фосфорит өндірісінің технологиялық үлгісі
76

Қорытынды
82

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
84

НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР ТІЗІМІ

Магистрлік диссертацияда келесідей стандарттарға сілтемелер қолданылған:

ГОСТ 24024 Фосфор и неорганические соединения фосфора;
ГОСТ 11901-66 Фосфориты;
ГОСТ 6-25-19-74 Фосфатное сырье;
ГОСТ 113-12-140-89 Фосфориты кусковые месторождения Каратау;
ГОСТ 5716-74 Мука фосфоритная;
ГОСТ 8986-82 Фосфор желтый технический;
ГОСТ 12.1.007-76 Требования безопасности;
ТУ 649 РК 38835753 Требования к фосфоритной мелочи;
ТУ 14-7-130-91 Орешек коксовый;
ГОСТ 21560.2-76 Метод определения статической прочности гранул;
ТУ 649 РК 38835753 Фосфориты месторождения Джанатас.

АНЫҚТАМАЛАР

Магистрлік диссертацияда келесі терминдер сәйкес анықтамалары мен қолданылған:
Химиялық шикізат - химия өндірісінің әр түрлі салаларында қолданылатын табиғи минералдық түзілімдер.
Дайын өнім - кәсіпорында жасалып шыққан (өңдеудің барлық сатыларынан өткен) және өндірістік немесе жеке бастың тұтынуы үшін жарамды өнімдер.
Фосфаттар - минералдар класы, ортофосфорлы қышқыл (H3PO4) тұздары.
Фосфориттер - апатит және мартинит сияқты минералдар тобынан тұратын аморфты немесе микрокристаллды кальций фосфаттарынан өз құрамына молынан кіріктіретін тау жыныстарының жалпылама атауы.
Фосфорит ұны - майдаланған кальций фосфориті Ca3(PO4)2 ақ немесе сұр түсті ұнтақ.
Қос суперфосфат - фосфорлы тыңайтқыштардың байытылған түрі.
Кенді байыту - бағалы компоненттермен бос жыныстың табиғи қоспасы болып табылатын табиғи минералды шикізаттан бір немесе бірнеше құнды компоненттермен байытылған контцентратты өңдеу әдісі.
Флотация - сулы ортадағы бір минералды басқа минералдан ажыратып алу әдісі.
Гравитациялық әдіс - тығыздығы, пішіні мен өлшемі бойынша ерекшеленетін, ауырлық күшімен кедергі күшінің әсерінен ағынды ортада олардың қозғалысының жылдамдығы мен сипатына негізделген әдіс.
Электростатикалық сепарация - көптеген кендерді классификациялауда, шаңсыздандыруда және байытуда қолданылатын әдіс.

БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР

Магистрлік диссертацияда келесідей белгілер мен қысқартулар қолданылды.
ҚР - Қазақстан Республикасы
ТКК - тау кенді кешен
ЖШС - жауапкершілігі шектеулі серіктестік
ГОСТ - государственный отраслевый стандарт
ТИҒЗИ - Я.В.Самойлов атындағы тыңайтқыштар мен инсектофунгицидтер бойынша ғылыми-зерттеу институты
ДТА - дифференциально-термический анализ;
ИК - спектроскопия инфра-қызыл спектроскопия;
V - объем, м3 ;
Q - энергия шығыны, Дж, кДж;
Lфп - фазалық ауысулардың жылуы, кДжмоль;
μ - тұтқырлық, Па · с;
t - Цельский бойынша температура, 0С;
τ - уақыт, сек;
Ки - Р2О5 бөліп алу коэффиценті, %
Р2О5 - фосфогипстегі Р2О5 мөлшері, масс. %
Г - гипсті сан;
Q - фильтрлеудің өнімділігі, кгм сағ;
G - құрғақ фосфогипстің салмағы, кг;
S - фильтрлеудің ауданы, м2 ;
τ - фильтрация уақыты, сек.

КІРІСПЕ

Ғылыми - техникалық мәселенің қазіргі кездегі жағдайы. ҚР Президенті атап өткендей, бүгінгі экономикалық саясаттың басты тірегі жаңа зауыттар мен өндіріс орындарын aшу ғaнaeмeс, coнымeн қaтaр қaзіргі тaңдa қолданыстағы өндіріс орындарын модернизациялау болып табылады. Басты мақсат шексіз қаражат жұмсауда емес, керісінше оларды эффективті қолдану [1].
Қазақстанда көптеген минералды шикізат көздері шоғырланған және осы көрсеткіш бойынша әлемнің үздік бестік қатарына енеді. Фосфориттердің, асбестің, сирек кездесетін металдардың және құрылыс материалдарын өндіруге арналған шикізаттардың айтарлықтай үлкен кен орындары бар. Осылайша, Қазақстан Республикасы өндірістің барлық салаларын жеделдете дамытуға қажетті минералды-шикізат ресурстарына ие. Сондықтан, оны экономикалық және индустриалды-инновациялық бағытта дамудың бірден-бір қайнар көзі деп айтуға болады.
Қаратау бассейні өзінің орналасуы, көлемі және ондағы фосфориттердің құрамы мен құрылысы бойынша ерекше болып табылады. Дегенмен, фосфоритті шикізатқа деген сұраныстың артуына байланысты ондағы сапалы фосфориттердің қоры таусылуда. Бүгінгі күні бұл бағыттың басты мәселесі - фосфоритті шикізаттар қорын экономикалық тиімді, қоршаған ортаға зияны келмейтін, эффективті жолмен арттыру. Фосфоритті шикізаттар қорын арттырудың бірнеше жолы бар. Соның бірі төмен сапалы, құрамында зиянды қоспалары болатын шикізаттарды байыту болып табылады.
Күні бүгінге дейін Қаратау фосфориттерін байыту мәселелерімен көптеген ғылыми-зерттeу институттaры мен мекемелер айналысқан. 1964 жылы Қаратау флотациялық фабрикасы қолданысқа енгізіліп, бірақ кендерді байыту сипаттамасының және шикізат базасының өзгерісіне орай 1967 жылы ғана іске қосылды. Бұл фабрика алғаш рет магнийдің карбонаттарын оның фосфаттарын алдымен көбікке карбонаттарды содан кейін камералық өнім - фосфаттарды селективті түрде бөліп алу жүргізілгендіктен бірегей болып табылады. Мұнда фосфоритті кендерді флотациялау кезінде реагенттерді қолданудың теориясы мен технологиясында жүргізілген зерттеулердің нәтижелері іске асырылды. Дегенмен, бұл өндіріс орны қазіргі заман талабына толығымен сай келмегендіктен және ондағы фосфориттерді байытуды қолданылатын флотациялық әдіс экономикалық жағынан тиімсіз болғандықтан жұмыс істеуін тоқтатты [2].
Қазіргі таңда ЖШС Қазфосфат, Қаратау ТКК филиалының Орталықтанған байыту фабрикасында фосфориттерді байыту көбінесе механикалық тәсілмен жүргізіледі. Бастапқы шикізаттағы Р2О5 мөлшері 21,5%, ал байыту процесінің өнімі фосфоритті ұн болып табылады. Дайын өнімдегі Р2О5 мөлшері 24,5%. Бұл көрсеткіштер аса жоғары болмағандықтан, қазіргі таңда ғылыми зерттеу институттармен бірлесе отырып, Көксу және Көкжон кен орындарының фосфориттерін байытудың жаңа суспензионды - флотациялық технологиялары жасалынуда. Бұл іс жүзінде өндіріс орнына ендірілген жоқ.
Ғылыми-зерттеу жұмысының өзектілігі. Ғылыми - зерттеу жұмысының өзектілігі фосфорқұрамдас өнімдер өндірісінде қолданылатын фосфоритті шикізаттар қорының таусылуымен негізделген. Қазіргі кездегі фосфорқұрамды өнімдерге сұраныстың артуына байланысты, өндіріске кондициялы емес шикізат көздерін ендіру фосфорит өндірісінде басты мәселеге айналуда. Орталықтанған байыту фабрикасында алынатын дайын өнім фосфоритті ұнның құрамындағы құнарлы заттардың төмен ауылшаруашылық пен фосфорлы заттарды қажет ететін басқа да салаларды толығымен қамтамасыз ете алмауы фосфоритті шикізаттар қорын арттырып, кендерді байытудың эффективті жаңа технологияларын, әдістерін жасауды қажет етеді.
Ғылыми - зерттеу жұмысын жасаудағы негізгі және бастапқы мәліметтер. Қаратау бассейнінде 45 кен орны бар. Соның ішінде маңыздылары: Көкжон, Жаңатас, Ақсай, Шолақтау, Көксу. Көксу кен орнының (Қыстас карьері, Маркшейдер разьезі) фосфориттері фосфатты - карбонатты және оның құрамындағы Р2О5 жалпы мөлшері 21,39% болып табылады. Бұл кен орнының фосфориттерін байыту мәселелерін зерттеу, жоғары сапалы концентрат алуға және фосфоритті шикізат қорын арттыруға мүмкіншілік береді [2].
Ғылыми - зерттеу жұмысын жүргізудің қажеттілік негіздемесі, оның өзектілігі. ХХІ ғасырда табиғи, сонымен қатар минералды - шикізатты ресурстарды тұтынудың артуы өндірістік жағынан дамыған барлық мемлекеттерге өз мүддесін қорғау мақсатында жаңа минералды шикізаттар саясатын жасауды қажет етеді. Дүниежүзілік экономиканың дамуы минералды шикізаттардың барлық түрлеріне сұраныстың артуына ықпал етеді. Мамандардың жорамалы бойынша минералды шикізаттарға сұраныс 2,5-3,5 есе артады. Соның нәтижесінде төмен сапалы кендерді қолданысқа енгізу, өндіру және байыту мәселелеріне қажеттілік пайда болады.
Ғылыми - зерттеу жұмысының мақсаты мен міндеттері. Ғылымизерттеу жұмысының негізгі мақсатышикізатынан бастап дайын өнімдеріне дейінгі фосфор құрамдас заттарды физика-химиялық әдістермен зерттеу. Өндірістік жағдайда игерілмеген Қаратау фосфориттерінің кальций және магний карбонаттары қосылыстарын магнийқұрамды фосфориттерден азотқышқылды ерітінділермен селективті ерітудің физика-химиялық және техникалық шарттарын зерттеу негізінде химиялық байыту әдісін құрастыру. Қаратау фосфатты бассейніндегі Көксу және Көкжон кен орындарын зерттей отырып, нәтижесінде фосфорит кенін жаңа тәсілмен қалдықсыз өңдеу. Ол үшін келесідей міндеттер қойылды: 1. Фосфорит компоненттерінің азот қышқылды кальций және магний нитраттарының ерітінділерінде ерігіштігін; 2. Төменсортты фосфориттерді кальцийдің және магний нитраттарының азотқышқылды ерітіндісімен байыту процесінің технологиялық сызбасын жасау; 3. Фосфорит кенін жаңа тәсілмен өңдеу және фосфоритті қалдықсыз өңдеудің жаңа технологиясын қарастыру. 4. Фосфорды өндіру кезіндегі майда ұсақтарды, коксты өндіру жолдары және қолдану салаларына мәлімет беру; 5. Фосфор өндірісінде пайда болған майда ұсақтарды алу кезінде көптеген талдау жүргізу жолдарын меңгеріп, талдау әдістерін таңдай білу.
Зерттеу әдістері. Бастапқы шикізатты байытуға зерттеу барысында келесідей зерттеу әдістері қолданылды: химиялық анализ, ИК - спектроскопиялық анализ, рентгенофазалық анализ.
Ғылыми жаңашылдығы. 1. Қаратау бассейнінің Көкжон және Көксу кен орындарының фосфориттеріне химиялық, рентгенофазалық және ИК-спектроскопиялық талдаулар жасалынып, олардың химиялық құрамы, құрылысы, құрамындағы қоспалары анықталды.
2. Жасалған талдау нәтижелеріне негізделе отырып, төменсортты фосфориттерді механикалық әдіспен байыту мүмкіндігі анықталды.
3. Төменсортты Қаратау фосфориттерін азотқышқылды ерітінділермен химиялық әдіспен байытудың технологиясы ұсынылды.
4. Фосфатты шикізаттарды жаңа әдіспен қалдықсыз өңдеу мүмкіндігін зерттеудің өндірістік технологиялық үлгілері ұсынылды.
5. Алынған өнімнің экономикалық, экологиялық жағынан тиімділігі қарастырылды.
Қорытынды мен ұсыныстар.
1. Фосфатты шикізаттар өндірісінің қалдығын өндіріске байыта қайта өңдеудің тиімді жолдарын қарастыру.
2. Өндіріске осы заманға сай технологиялар мен құрал-жабдықтарды ендіру.
3. Өндірісті толықтай автоматтандыру.
4. Жоғарыда қарастырылған технологияны өңдеуді ұйымдастыру.
Құрамында магнийі бар фосфоритті фосфор қышқылы, жай және қос суперфосфат алу мақсатында өңдеудің қиын екендігі көптен белгілі. Алайда, бұл бағыттағы жүйелі зерттеу жұмыстарының көлемі ауқымды болғанымен Қаратау фосфоритінен бүгінгі таңға дейін қос суперфосфат алынбайды.
Қаратау фосфоритінен химиялық байыту кезінде кен бөлшектерінің майдалану салдарынан және суспензия тұтқырлығын жоғарылататын тұзды ерітінділер түзілуінен суспензияның сүзілгіштік қасиеті төмендейді. Сондықтан Қаратау фосфоритінен экстракциялық фосфор қышқылын алу үрдісінің технологиялық тізбегіндегі сүзу сатысы маңызы сатылардың бірі.
Фосфаттар мен карбонаттардың физика-химиялық және кристаллохимиялық қасиеттерінің ұқсастығына байланысты флотациялау арқылы бөліп алу қиындығы белгілі. Ал олардың түзілу жылуы және кристалдық торларының энергиясында айтарлықтай айырмашылық бар, сондықтан олардың химиялық тұтқырлығы және еру жылдамдығы да әр түрлі. Осы айырмашылықтарды химиялық байытуда тиімді пайдалануға болады.

1 ФОСФАТТЫ ШИКІЗАТТАРДЫҢ НЕГІЗГІ ТИПТЕРІ

1.1 Қаратау фосфориттеріне жалпы сипаттама

Фосфоритті кендер апатиттермен бірге фосфордың негізгі шикізат көзі болып табылады.
Фосфатты шикізаттардың кен орындарын минералды - петрографикалық белгілерібойынша екі типке бөлуге болады,олар: апатитті және фосфоритті.
Фосфордың тұздары мен тыңайтқыштарын өндіруді дамыту мәселелері өнеркәсіп пен ауылшаруашылықта осы өнімдерге деген сұраныстың жоғарылағына байланысты. Өз шикізат базасы жоқ мемлекеттер фосфоритті руданы ең бірінші кезекте минерал тыңайтқыштар өндіру үшін импорттайды.
Фосфат шикізат қорының өсуіне қарамастан, өндірісті құрамында фосфоры бар шикізатпен қамтамасыз ету өте қиын. Бұл фосфат кен орындарының жер қойнауында біркелкі таралмауына ғана емес, зерттелген кен орындарындағы фосфориттердің сандық сипаттамасына да байланысты. Көптеген кен орындарындағы фосфор шикізатын бағалау шынында да біздің жер шарымызда фосфат шикізатына бай кен орындарының көп еместігін көрсетеді. Осыған байланысты фосфориттің қоры кішігірім немесе бай кен орындарында маңызы жоғары. Қазіргі кезде фосфат шикізатының жалпы қоры 152 млрд.тоннаға жетеді, оның 12 млрд.т. зерттелген. Соның ішінде Қаратау бассейні фосфат шикізатының ірі кен орындарының бірі болып табылады. 1941 жылы ОҚО кен орындарын игеру Қаратау бассейнінің жер қойнауындағы фосфориттің мол қорын анықтады. ҰОС-нан кейін ОҚО-да фосфориттерді игеру Совет үкіметін дүниежүзінің фосфор қоры жөнінен 90%-ға жететін алғашқы бестіктен көрінуге мүмкіндік берді. Қаратауда руданы өңдеу жылдан жылға артып, жылына 13 млн.тоннаға жеткен болатын. Қаратау бассейнінде жалпы баланс қоры 1729 млн.т, ал болжаммен құрамында 740млн.т. Р2О5 бар баланс қорлары 3 млрд.т. асады. Қаратау бассейнінің қорлары Р2О5-ніңкөп мөлшерімен сипатталады. Дегенмен кез-келген кен орнының бағалылығы оның құрамындағы Р2О5 мөлшерімен ғана емес, онда түрлі қоспалардың кездесуі мен болмауы, олардың құрамында фосфор бар өнімдер өндірудің техникалық мүмкіндіктері мен экономикалық тиімділігімен де анықталады [2].
Фосфатты шикізаттың типтері.
Қаратау фосфориттерінің микротүйіршікті фосфатты затын топыраққа жібергенде өсімдіктердің сіңіріп алуы қиын, сондықтан оларды Р2О5 сіңірімділік жағдайына айналдыру мақсатында химиялық өңдеуден өткізеді. Мысалы, жай немесе қос суперфосфат, аммофост.б. айналдырады. Бұл өнімдерді алуға керекті фосфор қышқылы экстракциялық әдіспен өңделеді және фосфорды электротермиялық тотықсызданудан кейін оны өртеп, фосфор қышқылына айналдырады. Қаратау бассейнінің фосфориттері қиын байытылатын руда түріне жатады, флотация әдісімен флотоконцентраттаР2О5 мөлшерін 5-6% ғана жоғарылатуға болады. Ұлу қабыршақты фосфориттер оңай байытылады және бұл оларды тікелей фосфоритті ұн ретінде қолдануға мүмкіндік береді. Жүргізілген зерттеу жұмыстары түйінді фосфориттерді де байытуға болатындығын көрсетеді.

1-кесте. Фосфатты шикізаттың негізгі типтерінің сипаттамасы [2]

Кеннің типі
Өсімдіктердің фосфаттарды сіңіруі
Р2О5мөлшері, %
Концентраттың ығымы, %
Р2О5 тауарлық алу, %
Ескерту

Кенде
Концен-тратта

Апатитті-нефелинді
Сіңірілмейді

14-19

39,4

40

92-93

Жақсы байытылады
Микро
түйіршікті пластты фосфориттер
Нашар сіңіріледі
23-25
28-29
56
65-67
Қиын байытылады
Ұлу қабыршақты фосфориттер
Жақсы сіңіріледі
6-12
28-29
20-40
73-80
Жақсы байытылады
Түйінді фосфориттер
Жақсы сіңіріледі
12-15
28
25
50
Зерттеу мәліметтері

Қаратау фосфориттері қабатты микротүйіршікті фосфориттер тобына жатады, олардың түсі қоңыр сұрдан қара түске дейін, қатты беріктақталы тау жыныстары болып келеді. Қаратау бассейнінде фосфориттердің 45 кен орны белгілі. Бассейннің негізгі өнеркәсіп ресурстары басты 5 кен орындарында орналасқан, олар: Жаңатас, Көкжон, Көксу, Ақсай және Шолақтау кен орындары. Бұл кен орындары руда қоры 1260 млн.т. асатын өнімді қабаттардың ұзындығымен қатар қалыңдығымен ерекшеленеді. Ақсай, Шолақтау, Көкжон кен орындарында фосфорит рудасының қалыңдығы 10-15 м бір қабаты бар, ал арасында фосфатты кремнийлі жыныстың қалыңдығы 5-25 м асатын Жаңатас пен Көксу кен орындарының қалыңдығы 5-25 м асатын екі қабаты бар [2,3].

2-кесте. Бассейннің басты кен орындарындағы руданың орташа химиялық құрамы [2]

Анықталатын компоненттер
Кен орындары

Жаңатас
Көкжон
Көксу
Ақсай
Шолақтау
Р2О5
СО2
SO3
F
25,10
6,30
0,18
2,28
26,58
8,32
0,15
0,26
25,18
6,37
0,22
2,28
24,20
8,40
0,15
2,05
25,90
8,10
0,26
2,09
2-кестенің жалғасы

CaO
MgO
Na2O
K2O
FeO
Fe2O3
Al2O3
39,77
2,40
0,33
0,49
1,00
0,89
1,74
44,15
2,65
0,08
0,49
0,90
0,92
1,67
40,00
1,88
0,35
0,55
0,95
0,85
2,00
40,59
3,30
0,28
0,62
0,76
0,49
2,20
40,39
3,30
0,08
0,59
1,00
0,82
2,03
SiО2
TiO2
FeS2
C(орг)
H2O
Басқалары
17,66
0,10
0,82
0,10
1,40
0,33
9,63
0,10
0,70
0,10
1,60
0,58
17,77
0,10
0,82
0,10
1,20
0,22
14,07
0,10
0,07
0,10
2,00
0,73
14,01
0,10
0,83
0,10
0,75
0,21
Қорытынды
100,96
100,95
100,96
100,86
100,88

2-кестеден байқағанымыздай Р2О5-ніңмөлшері 24-26%, одан басқа кремнезем мен карбонаттардың айтарлықтай көп мөлшері бар, тотықтардың мөлшері 3%, C(орг) - 0,1% дейін кездеседі [2].
Кендердің минералды құрамы кремнезем фосфаты мен карбонаттарының болуымен және алюмосиликатты немесе темір минералдарының қоспасымен анықталады. Фосфаттың негізгі массасы 0,1-0,2 мм өлшемді фосфат түйіршіктерінде орналасқан, оның кейбір бөлігі цемент түрінде болады. Бассейннің көп рудаларының фосфатты заты химиялық құрамы, кристалл торының параметрлері мен кристаллоптикалық константалары бойынша фторкарбонатапатитке Ca10P5CO23(F,OH)3жатқызылады. Тек Шолақтау кен орнының метаморфталған рудаларында құрамы Ca10 (PO4) F2 фторапатиттің маңызы жоғары болып келеді [4].
Көптеген зерттеу жұмыстары фосфориттердің фосфатты заты фторкарбонатапатитпен немесе апатитпен қоспасы ретінде болатындығын дәлелдеген. Доломит пен кальцит негізінен фосфориттердің цементін ыдыратады, олар фосфатты заттарда сонымен қатар фосфатты-кремнийлі сланецтердің негізгі массаларында, кремнийлерде микроқосылыстар түзеді.
Жату тереңдігі, жерасты суларының деңгейіне және фосфоритті пластардың тектоникалық бұзылуларына байланысты әртүрлі кен орындарында мүжілу процестері әртүрлі тереңдікте тарайды. Осылайша, Ақсай кен орнының беткі бөлігінде кальцит 3-тен 10-12%-ға дейін кездеседі, бұл фосфоритті пластағы карбонаттардың жалпы мөлшерінің шамамен 50%-ын құрайды. Беткі бөліктен 50-60м тереңдікте кендегі кальциттің мөлшері 5-7%-дан аспайды, бұл карбонаттар мөлшерінің 30-35%-ын құрайды, терең горизонттарда карбонаттар мөлшері 20% және одан артық болатын доломиттер түрінде кездеседі[2,4].
Ерімейтін қалдық минералы (HCl және HNO3 қышқылдарының ерітіндісінде) ең алдымен кварц пен халцедон түрінде, содан кейін дала шпаты мен гидрослюдалар түрінде болады. Гидрослюдаларға метаморфозий нәтижесінде толығымен немесе жартылай калийден айырылған және сумен байытылған слюдалар (мусковит пен биовит) жатады.
Халцедон фосфориттердің кремнийлі бөліктеріндегі цементті ыдыратып, фосфатты түйіршіктерде микроқосылыстар түзеді. Кен орындарының беткі бөлігінде және метаморфоздалған кендерде халцедонның кварцқа қайта кристаллдануы кең таралған. Кварцтың болмашы ғана мөлшері жеке кесекті түйіршіктер түрінде болады. Дала шпаттары гидрослюданың сынық түйіршіктері түрінде, магнезиалды силикаттар фосфат түйіршіктерінде және цементте майда қабыршық түрінде болады.
Алюмосиликатты минералдардан метаморфозионды кендердің құрамында калийлі дала шпаттары мен аздаған мөлшерде магнийлі силикаттардың қоспасы бар гидрослюдалар үстем болады. Дала шпаты мен гидрослюдалардың мөлшері әдетте жоғары емес 2-3%-дан аспайды, магнезиалды силикаттардың мөлшері 0,3-0,5%-ға дейін болады. Хлорит фосфориттердің карбонатты цементінде ұя, сонымен қатар фосфат түйіршіктерінде майда қабыршықтар түзеді. Хлориттің мөлшері де жоғары емес, жыныстың жалпы массасынан 1,0-1,5%-ға дейін болады[2,5].
Шолақтау кен орнының метаморфозды кендерінің құрамында силикатты минералдардан ең көп таралғаны тальк Mg3(OH2)Si4O10, аз мөлшерде тремолит Ca2Mg(OH)2(Si4O11)2, диопсид CaMg(SiO2)2, серпентин Mg3(OH)4Si2O5 және хлорит. Тальк - түссіз қабыршақтар түрінде болады, тремолит инелі кристаллдар, диопсид - таблеткалы, серпентин - шашылған талшық және майда кристаллды фосфорит құрылымындағы апатит кристаллдарының арасында үлкен емес топтар түзеді. Хлорит метаморфты емес кендердегідей карбонатты цементте топталып кездесіп, фосфат түйіршіктерінде және цементте қабыршақтар түзеді [2].
Көрсетілген минералдар метаморфты фосфориттерде кеңінен таралғандықтан, силикатты минералдар құрамындағы магний оксидінің мөлшері 1,3-1,6 %-ды құрайды, бұл оның кендегі жалпы мөлшерінің 30-50%-ға дейін, кейде одан да артық мөлшерде болады.
Пирит (FS2) әдетте фосфатта майда тозаңданған. Оның ірі топтары фосфоритті кендердің доломитті-кремнилі цементтерінде кездеседі. Гипс жоғарғы горизонттарға бейімделген, ол онда өзектер мен ұялар түзеді. Ол негізінен кен орындарының терең бөліктерінде таралған пириттің тотығуы есебінен пайда болады.
Айтылғандардан көрініп тұрғандай, Қаратау бассейнінің фосфоритті кендері әртекті және күрделі минералды-петрографикалық құраммен сипатталады.Кендердің құрамындағы негізгі минералды компонентердің мөлшері мен олардың ірілігі кең аралықта ауытқып тұрады.
Кендердің классификациясы. Минералды құрамы бойынша Қаратау кендері келесі түрлерге бөлінеді:
1. Карбонат-фосфатты (жоғары сапалы және төменгісапалы)
2. Фосфат-кремнийлі - карбонатты
3. Пелитоморфты-кремнилі
4. Метаморфталған фосфат кремнийлі және карбонат-фосфатты
5. Кремнийлі тақтатастық
Майдаланған кендер (-0,15мм) фосфатының маңызды бөлігі кремнезем мен карбонаттармен біртұтас болып бірігіп кеткен өсінділерінде орналасқан.Әсіресе бұл пелитоморфты - кремнийлі және метамофталған кендерге тән. Жаңатас пен Көксу кен орындарындағы пелитоморфты - кремнийлі кендерде фосфаттың мономинералды түйіршіктері 20-30%, ал Шолақтау кен орнындағы метаморфталған кендерде 20%. Карбонатты және кремнийлі-карбонатты кендерде ұнтақтау дәрежесі осындай мәнге жеткенде фосфаттың негізгі бөлігі мономинералды түйіршіктерде орналасқан. Қаратау фосфориттерінің химия-минералогиялық құрамының біртекті еместігі және құрылымды текстуралық ерекшеліктері кендердің әртүрлі физика-механикалық және беріктік қасиеттерін анықтайды. Физика-механикалық қасиеттері бойынша Қаратау бассейнінің кендері бірнеше топқа бөлінеді. Кендердің гранулометриялық құрамы мен беріктік қасиеттерін анықтау үшін табиғи материалдардың заттық құрамына тәуелді жыныстың табиғи иілгіштігі мен жарылғыштығының маңызы жоғары. Осы белгілері бойынша фосфоритті кендер негізгі 5 топқа бөлінеді:
Жапырақты - 10мм аз
Жұқатақталы (майдабөлшекті) - 10-50мм
Орташатақталы (орташабөлшекті) - 50-150мм
Қалыңтақталы (ірібөлшекті) - 150-300мм
Массивті - 300мм жоғары
Карбонатты кендердің 70-85%-ы берік, қалыңтақталы және массивті фосфориттерден тұрады. Кремнийлі- карбонаттыларда 70% түрлі тақталылар да полиморфты-кремнилілер де 35% майдатақталы мен жапырақты жыныстардан тұрады [6].
Өнеркәсіптің фосфат шикізатын қышқылды және термиялық өңдеу әдістеріне қоятын техникалық талаптары бойынша Қаратау бассейнінің кендері келесідей түрлерге бөлінеді:
1. Бай фосфоритті кендер (28,7% P2O5)
а) төмен магнезиалды (1,9% MgO) - суперфосфатты алу үшін
ә) оның негізінде фосфор қышқылымен фосфор тыңайтқыштарын алумен күкірт қышқылды экстракциялау үшін магнезиалды (1,9-2,4% MgO)
б) жоғары магнезиалды (2,4% MgO) - оларды өңдеу әдістері толық зерттелмеген.
2. Бай фосфоритті кендер (=27,5% P2O5; 14-15% SiO2) - жемдік фосфат өңдеуге жарамды.
3. Қарапайым фосфоритті кендер (23% P2O5) - сары фосфорға электротермиялық өңдеуге жарамды.
4. Кедей фосфоритті кендер (15-23% P2O5). Қазіргі кезде кедей кендерді белгілі шарттарда сақтағанда термиялық өңдеуге қолдануға болатындығы дәлелденген. Осы рудаларды өңдеудің экстракциялық әдістері іздестірілуде [7].
Көкжон кен орны. Орналасқан аумағы үлкен болып табылатын бұл кен орны (40км) шартты түрде төрт ауданға бөлінеді (СБ тан ОШ қарай): Қыстас - 10,9км, Кесіктөбе - 13,9км, Атқұм - 12,7км және Аралтөбе - 3,5км. Кен орнындағы Қыстас, Кесіктөбе және Аралтөбедегі аудандар перспективті болып табылады. Фосфоритті қабаттың құрамында (төменнен жоғары қарай): қалындығы 2,4-10,0м фосфатты-тақтатасты және 2-3м ден 12-15м дейінгі қалындықта фосфоритті қабаттар болады.
Фосфатты - тақтатасты қабат кен орнының солтүстік батыс бөлігінде ғана (Қыстас ауданы) және фосфатқұрамды саз балшықты - кремнийлі тақтатасты және фосфориттердің қабатталуымен орналасқан. Кендегі P2O5 мөлшері 5 тен 21% дейін, ерімейтін қалдық - 20дан 70%-ға дейінгі аралықта болады [8].
Фосфоритті қабат жоғары сапалы және карбонатты фосфориттерден құралған (P2O5 20-30%, ерімейтін қалдық 3-15%, СО2 - 3-10%). Бұл кен орнының өнімді қабатының фосфориттері орташа қуаттылықпен сипатталады 8-10м, кейде 15-20м болады. Кен орнының бойымен фосфориттердің заттық құрамы өзгереді, бұл алынып жатқан кендер құрамының өзгеруіне әкеледі. Жалпы алғанды, өнімді қабат P2O5 (26%) және СО2 (7-10%) жоғары мөлшерімен сипатталады.Өнімді қабат фосфоритті кендердің негізгі екі түрінен тұрады: бай және қарапайым карбонатты. Жерасты сулары айтарлықтай терендікте орналаспағандықтан, бұл кендердің мүжілу процестері әлсіз байқалады және кендердің түрлері болмайды десек те болады. Кендердің орналасуы терендеген сайын олардың құрамында P2O5 мөлшерінің төмендеуі және карбонаттардың мөлшерінің артуы байқалады [2,8].
Кен орнының түрлі аудандарындағы кеннің түрі бойынша орташа химиялық құрамы 3 - кестеде берілген. Қарастырылып отырған үш аудандағы бай кендер P2O5 және ерімейтін қалдықтың мөлшері бойынша жақын келеді, ал Кесіктөбе ауданындағы кеннің құрамында СО2 мен MgO мөлшері аз. Қарапайым карбонатты кендердің арасында P2O5-нің жоғары мөлшерімен және карбонаттардың төмен мөлшерімен Қыстас ауданы ерекшеленеді. Карбонаттардың жоғары мөлшерімен және ерімейтін қалдықтың минимальді мөлшерімен Кесіктөбе ауданының карбонатты қарапайым кендері ерекшеленеді, ал Аралтөбе ауданының қарапайым кендеріне ерімейтін қалдықтың жоғары мөлшері тән.

3-кесте. Көкжон кен орнының орташа химиялық құрамы, % [2]

Кеннің түрі
P2O5
Ерім.қалд.
СО2
MgO
CaO
Fe2O3
Қыстас аумағы
Бай
29,18
7,54
6,90
2,01
41,51
1,34
Қарапайым карбонатты
24,31
14,71
8,85
2,81
38,77
1,48
Аумақ бойынша орташа
26,16
12,28
8,33
2,73
39,93
1,41
Кесіктөбе аумағы
3-кестенің жалғасы

Бай
30,14
6,42
5,66
1,28
43,69
1,28
Қарапайым карбонатты
24,01
6,19
11,86
3,46
41,44
1,47
Аумақ бойынша орташа
28,06
6,28
7,88
2,17
42,85
1,45
Аралтөбе аумағы
Бай
29,88
7,07
7,36
1,75
43,05
1,33
Қарапайым карбонатты
24,50
16,60
9,95
3,18
38,94
1,55
Аумақ бойынша орташа
28,61
9,59
8,45
2,33
42,33
1,36
Жалпы кен орны бойынша
Бай
Соның ішінде
Төменмагнезиальді
Магнезиальді
Жоғарымагнезиальді
29,9

30,0
29,4
29,2
7,2

7,3
6,9
7,3
6,9

5,5
7,2
7,8
1,9

1,6
2,2
2,5
40,3

43,3
42,0
43,2
1,2

1,2
1,3
1,0
Қарапайым
24,8
11,6
9,1
3,1
-
1,5

Көксу кен орны. Кен орнының фосфоритті қабатында 6 қабатша ерекшеленеді (төменнен жоғары қарай): қалыңдығы 2-10м фосфатты-кремнийлі, төменгі фосфоритті (4-16м), фосфатты - тақтатасты (3-6м), тақтатасты (4-22м), орташа фосфоритті (6-14м) және жоғарғы фосфоритті (5-14м).
Фосфатты - кремнийлі қабатша фосфатқұрамды кремнийлермен қабаттасатын карбонатты-кремнийлі және кремнийлі фосфориттерден тұрады. Қабатшаның орташа құрамы: 11-15% P2O5, 40-50% ерімейтін қалдық, 7-14% СО2 [2,9].
Төменгі фосфоритті қабатша негізінен карбонатты фосфориттерден құралған. Құрамы: 23-30% P2O5, 10-15% ерімейтін қалдық, 5-8% СО2.
Фосфатты - тақтатасты қабатша фосфоритті және саз-балшықты - кремнийлі тақтатастардың қабаттасуымен сипатталады.Құрамы 7-8 ден 20-33%-ға дейін P2O5 (орташа 14,7%).
Тақтатасты қабатша жұқақабатты саз балшықты-кремнийлі тақтатастардан құралған, олардың арасында кремнийлі фосфориттің жұқақабатшалары бар. Құрамы: 7-8% P2O5, 65-67% ерімейтін қалдық, 2,5-4,5% СО2 .
Ортаңғы фосфоритті қабат саз балшықты - кремнийлі тақтатастармен алмасатын фосфориттер қабаттарынан тұрады. Құрамы: 13-14% P2O5, шамамен 50% ерімейтін қалдық 3-5% СО2.
Жоғарғы фосфоритті қабат фосфоритті конгломераттың жеке қабатшаларымен түйіршікті карбонатты карбонатты-кремнийлі фосфориттерден тұрады. Құрамы: 24-30% P2O5, 9-23% ерімейтін қалдық, 5-10% СО2 [9].
Кен орны фосфатты - тақтатасты жыныстарымен бөлінген фосфориттердің екі өндірістік пласттарынан тұрады. Жоғарғы пласт жоғарғы фосфоритті бөліктен және кейде ортаңғы бөліктің жоғарғы қабаттарынан тұрады. Төменгі пласттың құрамына төменгі фосфоритті бөлік және құрамында 15% P2O5 болатын фосфатты-кремнийлі және фосфатты - тақтатасты қабаттар кіреді. Пласттың орташа қалыңдығы 5м. Төменгі фосфоритті пласт қалыңдығы бойынша біркелкі емес: Оңтүстік-шығыс бөлігінде 3-6м дейін, солтүстік батыс бөлігінде 16-17м дейін.
Өндірістік пласт кендердің келесідей түрінен құралған: бай және қарапайым (карбонатты және пелитоморфты - кремнийлі). Кендердің орташа химиялық құрамы 4 кестеде келтірілген.

4-кесте. Көксу кен орнының орташа химиялық құрамы [2]

Кеннің түрі
P2O5
Ерімейтін қалдық
СО2
MgO
CaO
R2O3
Бай
Қарапайым карбонатты
Пелитоморфты - кремнийлі
28,80

25,80
25,56
13,10

6,98
18,23
4,4

10,22
5,14
1,2

3,57
0,5-1,6
38,90

-
-
-

2,48
3,00

Көксудың бай кендері Жаңатас пен Көкжондікіне қарағанда ерімейтін қалдықтың жоғары мөлшерімен және карбонаттардың төмен мөлшерімен сипатталады. Бай кендер негізінен кен орынның оңтүстік - шығыс бөлігінде екі фосфоритті пластта пелитоморфты - кремнийлі кендерден құралған [2,9].

1.2 Фосфор және оның қосылыстарының қасиеттері

Фосфордың молекулалық құрылымымен, химиялық және физикалық қасиеттерімен, соның ішінде түсімен ерекшеленетін бірнеше аллотропиялық модификациялары бар. Фосфордың негізгі модификациясы: ақ, қызыл және қара. Бу сұйықтанғанда алынатын ақ фосфордың α-жоғары мәнге ие. Бұл түссіз балауызға ұқсас зат, текшелік сингония болып кристаллданады, оның тығыздығы 200С-та, 1,828гсм3 тең, атмосфералық қысымда қайнау және балқу температурасы 280,50С және 44,10С-76,90С-тан төмен температурада α-форма төмен температуралы, гаксагональды торы бар ақ фосфордың β формасына айналады, қысымның жоғарылауынан өту температурасында өседі. Ақ фосфор өте улы өзiнe тән иiсi бaр, қараңғыда жарқырайды. Суда іс жүзінде берілмейді (250Ста су ерітіндісінде 3,3104 % ғана), күкіртті сутегінде, сұйық аммиакта, күкірт қостотығында, бензолдажәне басқа сұйықтықта ериді. Ауада оңай тотығады және өздігінше алаулауы мүмкін. Осыдан сақтандыру үшін су астында сақтайды. Өте аз мөлшерде қызыл фосфордың, темір қосылысының құрамында болуы ақ фосфорға сұрғылт-сары өң береді, сондықтан техникалық өнімін сары фосфор деп атайды [10].
Қызыл фосфор сұйық фосфорды ауаның қатынсынсыз 2500С-та қыздыру нәтижесінде түзіледі. Оның бірнеше модификациясы бар, оларды бір-бірінен және ақ фосфордан молекулалық құрылымымен, түсімен, тығыздығымен ажыратады. Қызыл фосфор улы емес, ауада қызбайды, күкіртті сутегінде және басқа сұйықтықта ерімейді, оның буы ақ фосфордың буымен бірдей.
Жоғары температурада және өте жоғары қысымда (2000С, 1200-1700 МПа) ақ фосфор кристаллды қара фосфорға айналады. Соңғысы тұрақты модификациялы (250С, 0,1МПа). Ақ және қызыл фосфордың модификациясы метатұрақты бірақ күйлік айналу жылдамдығының өте баяулығынан іс жүзінде шексіз уақыт сақталады.
Ақ фосфордың молекуласы 8000С-ға дейін сұйық немесе газ түрінде төртатомды (Р4), осы температурадан жоғары температурада екіатомды түрде (Р2), ал 20000С-тан жоғары кезде атом құрайды.
Сұйық фосфордың 100 және 2800С дифиста тығыздығы сәйкесінше 1,7 - 1,5 гсм3 - қа, ал қысымы 0,475 және 101,3 кПа-ға тең. Фосфордың булануы газ күйінде оның молекулаларының полимерленуі және бу қысымы сұйық үстіндегіге қарағанда аз болатын қатты қызыл фосфордың түзілуі нәтижесінде өтеді. Ұзақ қыздырудан сұйық фосфорсалмағы кемиді, қатты фосфордың салмағы артады. Қызыл фосфор өндіргенде техникада жоғары қысымды қажет етпей осыны пайдаланады [7].
Фосфорды жаққанда фосфор пентотығы P2O5(фосфор ангидриді) түзледі. Оның полимеризация буынын молекуласы P4O10 формуласын иеленеді, фосфордың тотығу реакциясы көп сатылы, сондықтан түзілген пентатотықта (P4O10) біраз мөлшерде тетра тотық (P4O4) немесе үштотық P4O6 (P2O3), сонымен қатар P4O4 (Р0), P4O2 (P2O), P2O субтотықтары болуы мүмкін. Қалыпты жағдайда фосфорпентатотығы - ақ кристаллды зат, гигроскопиялық қасиеті жоғары, сондықтан ол газды кептіруде және жылдам қыздырғанда (3600С-та) бу қысымы 0,1 МПа-да айналады. Шыны тектес модификациясы белгілі, ол жоғары температурада айдалады, фосфордың тотықтарына келесі қышқылдар сәйкес келеді: фосфор қышқылы H3PO4, фосфорлылау H4P2O6.
Пентатотық гидратацияға түскенде ортофосфор қышқылы H3PO4(72,4% P2O5) және конденсацияланған фосфор қышқылдары түзіледі. Техниада 2 мәні барортофосфор қышқылы, оны фосфорқышқылы деп те атайды. Бұл түссіз гигроскопиялық кристалл, 42,350С-та балқып, сироп түріндегі сұйыққа айналады. Ол оңай суытылып, шыны түзеді. Фосфор қышқылы әртүрлі шоғырлы су ерітіндісін шығарады, және H3PO4 - H2O жүйесінің жағдай политермиялық диаграммасы берілген. Фосфор қышқылы су ерітіндісінде мына түрде диссоциацияланады: H3PO4Н++H2PO4- =2Н+HPO42 +3Н+PO4-3.
H3PO4-ның араластырылған ерітіндісі әлсіз қышқылының 250С диссоциациялану тұрақтысы К1 = 7 103, К2 = 8 108, К3= 4,8 10-13. Бірақ шоғырлы ерітіндісі мына үлгімен диссоциациялану нәтижесінде түзілген димер үлкен қышқылдылыққа ие. H6P2O8 Н+ + H5P2O8
Мысалы, 250С-та 30 және 55% P2O5 шоғырлы ерітіндісінің рН - 0.25 және -1.1-ге тең.
Фосфор қышқылының бу қысымы (кПа бойынша)
P2O5шоғыры, % (салм.) 21,5; 36,2; 45,7; 25,1; 59,0; 71,1.
Бу қысымы: 250С кезінде 3,17; 2,86; 2,22; 1,53; 0,91; 0,53; 0,003.
1000С кезінде 101,3; 93; 17,6; 52,1; 39,5; 23,9; 0,34.
H3PO4ерітіндісінің үстіндегі баду тек Н2О болады, P4O10 азғантай ғана мөлшері 2000С. P2O5 - Н2О жүйесінде азетропты болады. Ол 8460С қайнайды және құрамында 92% P2O5 болады.
Сұйытылған полимерлі фосфор қышқылы тетраэдрлер арасында PO4Р - О - Р байланысты түзу мүмкіндігі нәтижесінде түзілген полианионды агрегатты түсінік береді. Бұл қышқылдардың жалпы формуласы (НPO3) болатын циклды метафосфор қышқылдарына бөлінеді. Полифосфорлы қышқылдарға пирофосфор (қосфосфорлы) Н2Р2О7, үшполифосфор Н5Р3О10, тетраполифосфор Н6Р4О13 және фосфор байланысты 12 атомға дейінгі қышқылдар жатады. Метафосфор қышқылдарына үшметафосфор Н3Р3О9, тетраметафосфор Н4Р4О12 және басқа қышқылда жатады, метафосфор қышқылдарына Н2О: Р2О5 = 1, оның құрамына 88,7% Р2О5 бар, H3PO4термиялық дегидратациясында немесе оның Р2О5-мен әрекеттесетін полифосфор қышқылы деп аталатын сұйықтатылған қышқылының қоспасы түзіледі. Оның құрамында орто-, пиро-, үшполи-, тетраполи-, тетраметафосфор және басқа қышқылдар бар. Олардың санының арасындағы қатынас жалпы РО шоғырына тәуелді [11].
Пирофосфор қышқылы техникада басқа да аттармен белгілі. Шоғыры 72,4-76% Р2О5 қышқылды суперфосфор қышқылы деп аталады. 76% қышқылдың тығыздығы 1,920 гсм3 қату температурасы 00С шамасында болады. Құрамында 79-89% Р2О5 бар қышқылды кейде атрофосфор қышқылы, ал 83-98% Р2О5 - ультрафосфор қышқылы деп атайды.
Конденсацияланған фосфор қышқылы гидроскопиялы, ұрғанда сынатын немесе сумен жанасқанда жарылатын тұтқыр сироп түрлес сұйықтан әйнек түріне дейін оның әртүрлі консистенциясы бар. Шоғыры 76,4% және 79,8% РО қышқылдың 200С-та тұтқырлығы 0,97 және 14 ол 800С-та 0,06 және 0,27 Па.С. Сондықтан насоспен тасымалдағанда полифосфорды 80-900С-қа дейін қыздырады. Диабазды плиткамен қапталған сыйымдылыққа сақтайтын сұйытылған қышқыл ортофосфор қышқылына қарағанда металға және балқымаға активті әсер етеді. Полифосфор қышқылын сақтауға жән тасымалдауға тот баспайтын болат цистернасы қолданылады [12].
Үшнегізді ортофосфор қышқылы үш түрлі тұз түзеді: монометаллфосфат (H2PO4- анионымен) диметаллфосфат (HPO42 - анионымен) және үшметаллфосфат (PO43 - анионымен) қышқылдары. Ең көп суда ерігіштігі бар орын алмасқаны, ал аз ерігіштігі үш орын алмасқаны. Аммоний және сілтілік металл фосфаттары жақсы ерігіш, екі-, әсіресе үш орын алмасқан сілтілік жерметалл фосфаттары аз ерігіш. Мысалы, кальций фосфор қышқылымен монокальцийфосфат (дигидрофосфат) - бір сулы Са(H2PO4)2H2O және сусыз Са(H2PO4), дикальцийфосфат (гидроортофосфат) - екі сулы СаHPO42H2O және сусыз СаPO4. MgO - РО - НО жүйесінде мономагнийфосфат Mg(НРО)НО, Mg(НРО)НО сонымен қатар ди-, және үшмагнийфосфат кристаллогидраттары кристаллданады. Полифосфат қышқылын бейтараптағанда полимерлі немесе сұйытылған фосфаттар түзіледі. Оларға құрылысы дөгелек пішіндес метафосфат, шынжырпішіндес полифосфат және ұяшық құрылысты, комбинациясы өте күрделі (изофосфат және ультрафосфат) заттар жатады. Сызықтық полифосфат және дөңгелек метафосфат құрылысында оттегі атомдарының бір төбелі қосбайланысты тетраэдр болады. Үшеуінің жалпы төбесінде РО тобы бар құрылысты ультрафосфат деп талады. Ультрафосфат сумен өте оңай гидролизденеді. Сұйытылған фосфаттары сонымен қатар дигидраттанған фосфат деп аталады, себебі оларды қышқыл ортофосфатты термиялық өңдеп алуға болады; мысалы: nMeHPO =(МеРО)n * HO + n-1HO. Метафосфат құрамын жалпы МеnРnО3nформулсымен, ал полифосфаттардың Меn+2 РnО3n+1 немесе МеnН2 РnО3n+1 көрсетеді. Фосфат формуласын кейде тотықтармен көрсетеді. Мысалы, 2НРО = 3НОРО
2Н3РО4 = 3Н2ОР2О
Са(H2PO4)2 = СаО*H2O*Р2О5
2СаNaP3O9 =2СаNaP3O9 =2СаO*Na2O*3P2O5
Ортофосфаттар үшін металл тотықтары мен қосындысының P2O5-ке қатынасы R=3 тең. Сұйытылған фосфаттар үшін R3 [13].
Мемлекеттік стандартқа сәйкес технологиялық сары фосфор құрамында күкірткөмірсутекте еритін негізгі зат 99,9% және ерімейтін тұнба 0,1% болу керек (ал бензолда еріткенде сәйкесінше 99.5% жәнe 0.5%). Оның негізгі бөлігін фосфор қышқылын алуға жұмасйды. Өндірілген сары фосфордың шамамен 15%-ын органикалық синтезде қажетті сульфаттар мен хлоридтерге және нитридке, фосфидке,гидридке және қызыл фосфорға айналады. Соңғысын сіріңке өнеркәсібінде қолданады, ал сіріңке қорабының бір жақ ауданына жағуға қолданылатын қоспаның негізгі сыңары. Негізгі бөлігін табиғи фосфаттарды өңдеуге, өңдеп алатын фосфор қышқылын, тыңайтқыш болып табылатын фосфорқышқыл тұздарын - кальций, аммоний, калийфосфаттарын дайындауға кетеді. Сонымен қатар тағам, керамика, әйнек, тігін және басқа да өнеркәсіптерде қолданады. Натрийфосфат тұздарын ди-, және үшнатрийфосфат, мета- және полифосфат тұздарын суды жұмсартуға, жyғыш зaттaр aлуғa қақ түзілуімен күресінде, тағам өнеркәсібінде қолданады. Цинк фосфатын, марганец және темір фосфатының қоспасын болат заттарын каррозиядан қорғауға қолданады [3].
Алынған фосфор рудаларының 90%-дан көбін минералды тыңайтқышқы өңдейді. Негізгі бірсыңарлы фосфор тыңайтқыштарына - жай және қос суперфосфат жатады. Олардың басты құрам бөлігі бірсулы монокальцийфосфат болып табылады. Мысалы, жай суперфосфатта монокальцийфосфатқа байланысқан фосфор үлесі 60-75%-ға жетеді, ал қоссуперфосфатта 75-85%. Суперфосфат сапасын құрамындағы фосфат қосылысымен бағалайды. (РО-не есептегенде), яғни құрамы ерітіндіге өтетін мөлшерімен. Оны суда және цитратта ерігіш Р2О5 қосындысы береді.
Мемлекеттік стандартпен жайсуперфосфат шығарылуының бірнеше сорты қарастырылған. Апатит шоғырынан жұмырланған жайсуперфосфаттың жоғарғы және бірнеше сорты өндіріледі. Олардың құрамында сәйкесінше 20 немесе 20+ -1% кем емес сіңірімді Р2О5, 2,3 және 2,5% көп емес бос Р2О5 3,5- 4% емес ылғал болады және де құрамында сулы ерігіш бар молибден, марганец т.б. қосылысы бар суперфосфат болады. Жұмырлы жайсуперфосфат құрамы: 1-4мм түйіршігі 80% көп емес, 1мм үлкен емесі ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.