Суперфосфатын алудың технологиясы

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 22 бет
Таңдаулыға:

Әл - фараби атындағы Қазақ ұлыттық университеті Химия және химиялық технология факультеті

Жалпы химия және бейорганикалық химия кафедрасы

Курстық жұмыс

Тақырыбы: Суперфосфатын алудың технологиясы

Орындағандар : Тәңіш Т., Сөкен Ж., Өмірхан. Ұ

Қабылдаған: х. ғ. к, доценті Қалабаева М.

Алматы 2011 ж.

Жоспар

Кіріспе

I- Бөлім. Суперфосфат туралы шолу

I. 1. Суперфосфат туралы түсінік . . . 1

I. 2. Суперфосфаттың физикалық - хмиялық негіздері . . . 2

I. 3. Суперфосфатты тыңайтқыштар . . . 4

II- Бөлім. Суперфосфатты алудың технологиясы

II. 1. Алынатын қос суперфосфат өнімінің сипаттамасы . . . 5

II. 2. Қолданатын шикізаттың сипаттамасы . . . 7

II. 3 . Қос суперфосфат өндірісінің технологиясына сипаттама . . . 9

III. Қорытынды

IV. Қолданылған әдебиеттер тізімі

Кіріспе

Жұмыстың өзектілігі: Суперфосфат фосфор тыңайтқыштарының ішіндегі күнделікті өндірісте көп қолданылады және көп мөлшерде өндіріледі.

Жұмыстың мақсыты: Химияда және өнеркәсіпте қолданылатын суперфосфаттардың алудың тиімді жолдарын табу.

Жұмыстың міндеті: суперфосфат өндірісінің технологиясымен және суперфосфатты минералды тыңайтқыштармен танысу. Жаңашылдығы: Қышқылдық - негіздік теориясы бойынша суперфосфаттарын талдау.

Суперфосфат фосфор тыңайтқыштарының ең көп қолданылатын және де көп мөлшерде өндіріледі. Негізінде кальций монофосфаты және кальций сүльфатынан құралған, ұнтақ (немесе түйіршік түріндегі ) қоңыр түсті зат, құрамында темір және алюминий сүльфаттары, кремнезем және фосфор қышқылы да болады. Суперфосфата өсімдікке сіңімі P ₂ O ₅ 20% болады. Суперфосфатты өндіру тәбиғый фосфаттарды күкірт қышқылымен өндіруге енгізделген. Өңделген суперфосфат құрамындағы P ₂ O ₅ мөлшері алғашқы шикізат құрамындағы P ₂ O ₅ - дегідей екі есе төмен -19%-20% . қаратау фосфаритінен өндірілген суперфосфат құрамында 15% P ₂ O ₅ бар. Өндірілген суперфосфат арасында аз да болса фосфор қышқылы болады. Ол суперфосфаттың гигроскоптық қасиетін жоғарылатады. Бос қалпындағы фосфор қышқылын бейтараптау үшін бейтараптайтын қоспалар қосады немесе газ күйіндегі амиакпен өңдейді. Суперфосфатты өндірудің технологиялық сұлбасы төрт операциамен тізбектелінеді:

1. Күкірт қышқылымен аптит концентрациясын дозалау.

2. Реагенттерді араластырғышта араластырып пульпа алу.

3. Реакция жүретін камерада суперфосфат массасының ұстасуы және қатаюы.

4. Суперфосфаттың қоймада жетілуі.

І. 1. Суперфосфат туралы түсінік

Суперфасфат негізінен үш түрге бөлінеді: жай суперфасфат, қос суперфасфат, аммонийлнеген суперфасфат.

Жай суперфасфат-Са(Н ₂ РО ₄ ) ₂ +2CaSO ₄ . Оны фосфоритке не апатитке күкірт қышқылын қосу арқылы алады:

Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ + 2H ₂ PO ₄ = Ca(H ₂ PO ₄ ) ₂ + 2CaSO ₄

Мұның құрамында 14- 20% P ₂ O ₅ болады. Бұл топырақта, суда жақсы еріп, өсімдікке жақсы сіңіріледі. Алайда құрамындағы ерімейтін кальций сульфаты тыңайтқыштың құнын арттырады.

Қос суперфасфат Са(Н ₂ РО ₄ ) ₂ -құрамында Р ₂ O ₅ мөлшері жай суперфасфатқа қарағанда екі есе жоғары, яғни 40-50%. Оны алу үшін фосфаритті фосфор қышқылымен өңдейді:

Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ + 4H ₃ PO ₄ = 3Ca(H ₂ PO ₄ ) ₂

Преципитат СаНРО ₄ . 2H ₂ O. Оны кальций гидроксидімен фосфор қышқылын қосып алады:

Са(ОН) ₂ + H ₃ РО ₄ = CaHPO ₄ . 2H ₂ O

Бұл құрамында 30-35% P ₂ O ₂ бар ақ түсті ұнтақ.

Преципитаттың суда ерігіштігі төмен болғанымен, ол қышқыл топырақта ғана еріп өсімдікке жақсы сіңіріледі.

Қазіргі кезде құрамында өсімдікке қажет екі-үш элемент бар (комплексті) тыңайтқыштар кеңінен қолданылады.

Аммонийленген суперфосфат NH ₄ H ₂ PO ₄ + CaHPO ₄ - суперфосфатты аммиакпен әрекеттестірген кезде түзілген өнім:

NH ₃ + Ca(H ₂ PO ₄ ) ₂ = NH ₄ H ₂ PO ₄ + CaHPO ₄

Мұның құрамында 20 проценттей P ₂ O ₃ және 23% азот бар.

Суперфосфат фосфор тыңайтқыштарының ең көп қолданылатыны және көп мөлшерде өндіріледі. Суперфосфатқа өсімдікке сіңімді Р ₂ O ₅ 20% болады. Суперфосфатты өндіру табиғи фосфаттарды күкірт қышқылымен өндіруге негізделінген.

І. 2. Суперфосфатты өндірудің физика- химиялық негізі

Фтораптиті мен күкірт қышқылының реакцияласу процесі көп фазалы гетерогенді, негізінде дифузия саласында жүретін процесс. Бұл процесс екі сатыда жүреді : бірінші сатысы фосфат бөлшектерінің беткі қабатында күкірт қышқылы толық жұмсалғанша жылдам жүретін ыдырау-алмасу реакциясы:

Ca ₅ F(PO ₄ ) ₃ + 5H ₂ SO ₄ + 2, 5H ₂ O=5(CaSO ₄ . 0, 5H ₂ O) + 3H ₃ PO ₄ +HF+Q

Бұл рекция “пісу’’ камерада 30-40 мин уақыт арасында аяқталады. Суперфосфат массасы түзіліп тұнбаға және нашар еритін кальций сульфатыда кристалға айналып үлгереді, бірінші сатыны пісіру деп атайды.

Екінші сатыда фосфор қышқылы ыдырамаған бөлшектердің ішкі қабатында диффузияланып реакцияға қатысады:

Ca ₅ F(PO ₄ ) ₃ + 7H ₂ SO ₄ + 5H ₂ O=5[Ca(H ₂ PO ₄ ) ₂ . H ₂ O] +HF+Q

Технологиялық процесс екінші сатыда тым баяу жүреді. 6-25 тәулік мерзіміне созылады. Реакция пісу камерадан басталады, қоймада аяқталады. Екінші сатыны - суперфосфаттың “жетілуі” деп атайды.

Жетілу процесінің жылдамдығына негізінде температура және бастапқы күкірт қышқылының концентрациясы әсер етеді. Реакциялар жылдамдығы күкірт қышқылының концентрациясы өскен сайын және температура жоғарлаған сайын артады, күкірт қышқылының концентрациясы тым жоғары болса бөлшектердің беткі қабатында CaSO ₄ . 0, 5H ₂ O - ден құралған қабықша пайда болады, фосфор қышқылының диффузиялануына кедергі болады, процестің жылдамдығы төмендеген сайын, өнген өнімнің физикалық қасиеттері нашарлайды, жабысқыш қасиеттері пайда болады. Оңтайлы күкірт концентрациясы-68%, камерадағы температура 110 ^o C шамасында. Осы оңтайлы жағдайда кальций сульфат бөлшектері кеуекті, борпылдақ күйінде болғандықтан фосфор қышқылының шикізат бөлшектерінің арасында диффузиялануы жылдамдайды.

Технологиялық процестің ең баяу сатысы-жетілу. Жетілуді жылдамдату үшін суперфосфат массасын салқындатып, құрамындағы суды буландырып монокальций фосфатының кристалдануын жылдамдатады, яғни H ₃ PO ₄ -ың ертіндідегі концентрациясын көбейтеді. Осы мақсатпен қоймада суперфосфатты араластырады және тоңаздатады.

Өңдеген суперфосфат құрамындағы P ₂ O ₅ мөлшері алғашқышикізат құрамындағы P ₂ O ₅ -дей екі есе төмен -19-20%. Қаратау фосфоритінен өндірілген суперфосфат құрамында 15% P ₂ O ₅ бар.

Өндірілген суперфосфат арасында азда болса фосфор қышқылы болады, ол суперфосфаттың гидроскоптық қасиетін жоғарылатады. Бос қалпындағы фосфор қышқылын бейтараптау үшін бейтараптайтын қоспалар (сүйек, фосфорит, әк, бор ұндары) қосады немесе газ күйіндегі аммиакпен өңдейді.

Суперфосфатты өндірудің технологиялық сұлбасы төрт операциямен тізбектелінеді: 1. Күкірт қышқылымен апатит концентрациясын дозалау; 2. Реагенттерді араластырғыштарда араластырып пульпа алу; 3. Реакция жүретін камерада суперфосфат массасының ұстасуы және қатаю (пісу) ; 4. Суперфосфаттың қоймада жетілуі.

Фосфаттарды күкірт қышқылымен өңдегенде (ыдыратқанда) көп мөлшерде фторсутек және төртфторлы кремний бөлінеді, олар өзара реакцияласып кремний фтор сутек қышқылын түзеді:

4HF+SiO ₃ =SiF ₄ + 2H ₂ O

SiF ₄ + 2HF = H ₂ SiF ₆

3SiF ₄ + 2H ₂ O =2H ₂ SiF ₆ + SiO ₂

Кремний фторсутек қышқылын ас тұзымен өңдеп кремний фторлы натр тұзына айналдырады.

H ₂ SiF ₆ + 2NaCI = Na ₂ SiF ₆ + 2HCI

Гексафторкремний натр тұзы ауыл шаруашылығында өсімдіктерге зиян тигізетіндермен күресуге және эмаль жасағанда жұмсалынады.

Технологиялық сұлбада ерекше көңіл бөлетін аппарат- суперфосфар камерасы - диаметрі 7, 1м, биіктігі - 2, 5м, 2, 5 сағатта бір айналып шығады.

Суперфрсфат өнімділігі 30-50 т/тәулік.

Суперфосфаттың негізгі кемшілігі - тыңайтқыш құрамында P ₂ O ₅ аз -19-20%- дан аспайды.

І. 3. Фосфор тыңайтқыштары

Фосфор тыңайтқыштарына суда еритін тыңайтқыштар класына жататын жай қос суперфосфат жатады.

Шикізат . Элементарлы фосфор, фосфор қышқылы, фосфор тыңайтқыштары және басқа да фосфор қосылыстарының өндірісі үшін табиғи фосфаттар: апатиттер және фосфориттер қолданылады. Бұл қосылыстарда фосфор ерімейтін формада, негізінен фторапатит Ca ₅ F(PO ₄ ) ₃ немесе үшкальцийфосфат Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ түрінде кездеседі.

Апатит - шашыранды жыныстардың құрамына кіретін кен. Кеңес Одағында Көл түбегінде апатиттінефелинді жыныстың ең ірі орындары бар. Нефелин (K, Na) ₂ O·Al ₂ O ₃ ·2Si ₂ O ₃ ·2H ₂ O - алюминий өндірісінің шикізаты. Құрамында 70%-ға дейін апатит және 25%-ға дейін нефелині бар апатиттінефелинді жынысты апатитті концентратқа флотациямен бөледі. Концентраттың құрамына 40%-ға дейін P ₂ O ₅ және екінші рет байытылғаннан кейін 30%-ға дейін Al ₂ O ₃ болатын нефелинді фракция кіреді.

Фосфотиттер - шөгінді жыныстар. Фосфотиттердегі P ₂ O ₅ -тің мөлшері 20- 30%-ға дейін өзгереді. Фосфотиттердің ең ірі кен орны Оңтүстік Қазақстандағы Қаратау болып табылады. Фосфотиттердің кішігірім кен орындары КСРО-ның бірқатар аудандарында бар. Фосфотиттердің фосфор ұны деп аталатын кейбір бөлігі қышқылды ақшыл сұрғылт түсті топырақтарға тыңайтқыш ретінде қолданылады.

Кез-келген топыраққа қолданылатын өсімдіктерге сіңімді тыңайтқыштар алу үшін ерімейтін табиғи фосфаттарды суда еритін және оңай сіңірілетін тұздарға айналдыру қажет. Фосфатты тұздардың ерігіштігі олардың қышқылдықтары өскен сайын артады. Орта тұз Ca ₃ PO ₄ тек күшті минералды қышқылдарда ериді, CaHPO ₄ топырақтың органикалық тұздарының өзінде ериді, ал біршама қышқыл тұз монокальцийфосфат Ca(H ₂ PO ₄ ) ₂ суда ериді. Ерімейтін табиғи тұздарды еритіндерге айналдыру оларды қышқылдармен немесе қыздырумен ыдырату арқылы жүзеге асырылады (мысалы фосфорды термиялық возгонкалау) .

ІІ. Қос суперфосфатын өндірісінің технологиялық процесстері және оның сипаттамасы

ІІ. 1. Алынатын қос суперфосфат өнімінің сипаттамасы

ІІ. 2. Қолданатын шикізаттың сипаттамасы

ІІ. 3. Қос суперфосфат өндірісінің технологиясына сипаттама

1. Алынатын қос суперфосфат өнімінің сипаттамасы

Комплексті тыңайтқыштар - екі және одан да негізгі әрекеттесуші заттарды құрайды( азот, фосфор, калий) .

Фосфорқұрамды тыңайтқыштар тек негізгі әрекеттесуші заттарды құрамайды, сонымен қатар микроэлементтер

Өнеркәсіптік өндірісінің қарқынды дамуы және адам санының өсіуі адмдардың сыртқы ортаман қарым қатынасын көлемді дәрежеде озгертті. Элементтердің айналымы тіршілікте адамдардың табиғатпен зат алмасуының негізіне жатады. өндірістік және тұрмыстық қалдықтар ауаны, суды, жерді ауыр дәржеде ластап жатыр. Ормандар мен ауылшаруашылыққа қажетті жерлер күн санап қысқаруда. Жан-жануарлар мен өсімдіктердің тұқымы құруда. Тәбғаттың ықылым заманнан бері қалыптасқан тепе-теңдік жүйесі адамдардың ортаға тигізген зианды әсерінен қайта қалпына келуге үлгірмей үлкен өзгеріске ұшырады. Осының нәтижесінде адмдардың өмір сүру шарттары күрделі түрде қатайа түсті. Химиялық технология адамзаттың өмірлік қамтамасыздандыруын жоғары дарежеде шешіп берді. Әрі адамдарды екі түрлі тағамдармен қамдады;

Синтетикалық тағамдардың ауылшаруашылық жасанды өнімдерді өсіру ретінде химия өнеркасіпінің өнімін қолдану.

Өсімдіктерді өсіргіш ретінде ауылшаруашылық өнеркәсібіндежәне жоғары сапалы минералдық тыңайтқыштардың өнеркәсібінің өнімділігін арттырады. минаралды тыңайтқыштар максималды көлемде қоректізаттар болып есептеледі, мұмкіндігінше балатсыз болукерек, кең спектірлі микро злементтерді құрауы мұмкін, сақтауды және қолдануды жеңілдететін жақсы струкстуралы болуы, өсімдіктермен жеңіл сіңіріліуі керек, себілетін жердің структурасын жақсартуы тис. өсімдікке керекті қоректік заттардың құрамына 30 негізгі злементі кіреді, өсімдіктің 90%астамы көміртекті, сутеккі, және құрайды, дұлар едәуір мөлшерде азот фосфор, калий, калци, магыний, күкір және темір сіңіріледі.

Фосфор ақуыздық заттардың құрамына кіреді, орташа мөлшерде құрғақ денеде 0, 7-1, 0%, алсабағында 0, 2-0, 35% тін құрайды, фосфор өсімдіктің өсіуін және пісіуін жылдамдатады . астық өнімділігін және сапасын жақсартады . сондай ақ, жемістерді және тамырларды өнімдерді қаныттың көбеюін, картопта кырақмалдың көптік мөлшерін арттырады. Өсімдіктер фосфор қышқылының ерігіш тұздарының сіңіріледі. Фосфордың жетіспеуі тәбиғи жолмен толықтырыла алмайды. Оны тек тыңайтқыштардың көмегімен ғана жоғарлатады . алайда өнімді толығымен жазу ұшін қос супперфосфатты, әртүрлі жіктеулері жасалуы тиіс. Минералды тыңайтқыштардың химиялық құрамы жай және комплексті болып бөлінеді, бұл фосфорқұрамдылардың қатысуымен.

Жай тыңайтқыштар - фосфорлы бірінші әрекетке қатысатын элемент фосфорды құрайды.

( бор, мыс, мырыш, марганец), өсінді заттарды, пестицид қоспаларын құрайды. Жай фосфорлы тыңайтқыштар бұлар- әртүрлі мөлшердегі фосфор қышқылының кальцилі тұздары. Шикізат өндіріс технологиясын, алынытын өнімінің сапасы мен құнын анықтыйтын негігі элементтің бірі. Шикізат деп өнідер өндірісінде қолданылатын табиғыи мәтериалдарды және жартылай өнімдерді атайды. Химиялық өндірістердің тиімді және арзан шикізат көмегімен дамуы өнеркәсіптерге арналған шикізаттардың жаңа түрін енгізуді талап етеді. Көптеген химиялық материялдарда өндіру барысында басқа өнеркәсіптердің қалдықтары қолданылады. Алынған дайын өнімдерді басқа шикізаттар тәрізді белгілі талаптарға бағынып, стандарттарға сәйкес болуы керек.

Элементарлық фосфор, фосфорлы тыңайытқыштар және фосфордың басқа да қосылыстарын өндіру кезінде апатиттер фосфориттер сияқты фосфордың табиғи минералдары қолданылады. Бұл кендерде фосфор－ фторапатит Ca ₃ PO ₄ немесе үш кальций фосфат тәрізді ерімейтін қосылыс түрінде болады.

Аппатиттер құрамы бойынша фосфаттар класына жатпайтын ірі структуралы фтор (гидроксил) апатиттан тұрады. Бұндай апатиттердің пайда болу тегі вулкандық жыныстарға байланысты.

Сондықтан фосфорлы тыңайытқыштар өндірісі кезінде апатит кенінен байытылған апатит концентранттары қолданылады. Бұндай концентранттардың құрамында 40% P ₂ O ₅ апатит бар нефелиндік рудадан бөліп алу дәрежесі 20% мөлшерінде. Апатитің әлемдегі ең үлкен кен орны Ресейдің Кола түбегінде, бұл Кировск қаласына жақын маңда орналасқан.

Бұл кен орнында апатит негізінен нефелин (Na, K) _２ Al ₂ O ₃ 2SiO ₂ 2H ₂ 0 және де басқа да минералдармен қосылыс түрінде кездеседі. Апатит－нефелиндік жыныстарды флотация әдісімен байытады. Алынған апатит концентраты 39-41% P ₂ O ₅ тен, ал 30% AL ₂ O ₃ тен тұратын нефелиндік фракция алюминий өндірісінде қолданылады. Фосфориттер －фторапатит түрінде кездесетін фосфордан және басқа да әртүрлі ластаушы қоспалардан тұратын шөгінді жыныстар байытылған фосфориттер құрамындағы P ₂ O ₅ мөлшері 20%－30% мөлшерінде. Фосфорит кені бойынша дүние жүзіндегі ең үлкен кен орны Қазақстандағы Қаратауда орналасқан.

2. Қолданатын шикізаттың сипаттамасы

Фосфаттық шикізаттардың көп мөлшері ұнтақталған күйінде фосфор ұны дап аталып, тыңайтқыш ретінде қолданылады. Қолдануға жеңіл фосфор тығайтқышын алу мақсатында ерімейтін табиғи фосфат тұздарын суда жеңіл еритін формаға өткізді. Фосфор тығайтқышын өндірктін технологиялар осындай мақсатқа негізділген ［４с，３８］

Фосфор қышқылдық тұздардың қышқылдығының артуы олардың ерігіштік дәрежесін арттырады. Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ орта тұзы тек минералдық қышқылдарда, ал CaHPO ₄ суда ериді. Фосфорлық тыңайтқыштар өндірісі кезінде монокальций фосфат Ca（H ₂ O ₄ ) ₂ алуға тырысады ерімейтін табиғи тұздардың ерігіш күйге өткізу оларды; тұз, қышқыл, сілті, қыздыру ( фосфорды термиялық айдау) арқылы ыдыратуға негізделген . Өндіріс барысында ерігіш тұздар мен қоса құрамында фосфоры көп фосфорлы тыңайтқыштар алуға тырысады.

Содан кейін пульпа БПС аппаратына түседі, осы жерде фосфор 2- реактордан жайылады, кептіріледі және бөлінеді. БГС аппаратына және өте майда ұнтақталған фосфат өнімі беріледі.

Режура мен дайын суперфосфат салмағы 3:1 ге тең БПС аппаратына түсетін пульпа шашырайды да бөлшектерге бөлінеді және ретура бөлшегіне қосылады, осы қосынды 700 С ⁰ темпратурада кептіріледі. Құрғаған өнім үш фракцияға бөлінеді. Ірі фрациялар үгіту аппаратынан өткеннен кейін ұсақ фракцияға қосылады, супуерфосфаттық өнім фракциясы . екінші рет үгіту аппаратынан өткеннен кейін мөлшері 1-4 мм болады, оларды барабан амонизаторға жібереді.

Қалған фосфорлық қыщқыл амиакпен бейтарапсызданады. Амонизатордан тоңазытқыштың қайнап тұрған қабатына туседі және қоймаға жіберіледі. БГС аппаратынан фтор құрамды газды щаңнан циклонда тазалайды және абцорбциялайды. Ағындағы тізбектегі аппарат негізі ретінде барабанды грануляторлы кептіргіш (БГС) қолданады.

Барабан диаметірі 4-5м, ұзындығы 35м, 3 градуста орналасқан, айналу жиілігі 4 айн / мин барабан ішінде қалақшалар өзгермелі пішінде болады, сол арқылы барабан айналғанда суперфосфат бөлшектері ілінеді. Жылу тасымалдану (отынды газ) және супефосфат суспензиясы аппарат өсі арқылы беріледі, бұл сыртқы қабаттың темпратурасын төмен түсіреді, Сондықтан отындық газды қолдануға мүмкіндік береді (950 градусқа дейін ) . БГС аппарат өнімділігі 9 т/ сағ құрайды. Түйіршіктелген қоссуперфосфатты су өтпейтін қалтаға салынады, жабық вагонда немесе автокөліктерде тасымалдайды. Құрғақ, жабық қоймаларда сақтайды. Қоссуперфосфат өндірісіне 93- 96 % шикізат құны құрайды, бөлшектенген қоссуперфосфат құндылығы ұнтақтылығынан жоғары болады, бірақ түйіршіктелген агрохимиялық тыңайтқыштың сапасы жақсы

Өндірісте қоссуперфосфат алу процесінің схемасы.

1 - ұнтақталған фосфалит және фосфор қышқылын араластыру.

2 - фосфалиттің 1- деңгейде ыдырауы.

3- фосфалиттің 2- деңгейде ыдырауы.

4- паныульП түйіршіктеу.

5- Фосфор құрамындағы газды шаңнан тазалау.

6- Пульпа түйіршіктерін кептіру.

7- Отындық газды алу.

8- Құрғақ өнімді кесектеу.

9- Ірі фракцияны майдалау.

10- Екінші кесектеуде майда және орташа фракцияларды бөлу.

11- Майдаланған ірі фракцияларды және майда фракцияларды араластыру.

12- Қалған фосфор қышқылын бейтараптау.

13- амиак және шаң араласқан газдарды тазарту.

3. Қос суперфосфат өндірісінің технологиясына сипаттама

Химиялық өндірісте негізінен монокальций фосфаттың Ca(H ₂ PO ₄ ) ₂ және гипстың CaSO ₄ қоспасы болып келетін жай суперфосфат, сонымен бірге қос суперфосфат - кальцийдің гидратталған монофосфаты Ca(H ₂ PO ₄ ) ₂ ·H ₂ O шығарылады. Жай суперфосфат өндірісі күрделі, көп фазалы гетерогенді процес болып келетін фторапатитті күкірт қышқылымен ыдыратуға негізделген. Ол келесі жалпы реакция теңдеуімен жүзеге асырылады:

2Ca ₅ F(PO ₄ ) ₃ +7H ₂ SO ₄ +3H ₂ O → 3Ca(H ₂ PO ₄ ) ₂ · H ₂ O + 7CaSO ₄ + 2HF

Іс жүзінде ыдырау процесі екі сатыда өтеді. Бірінші саты бұл - күкірт қышқылының мөлшері артық болған кезде фосфаттың қатты бөлшектерінің бетінде жүретін ауыспалы ыдырау реакциясы. Нәтижесінде бос фосфор қышқылы түзіледі:

2Ca ₅ F(PO ₄ ) ₃ +10H ₂ SO ₄ +5H ₂ O → 6H ₃ PO ₄ +10CaSO ₄ ·0, 5 H ₂ O + 2HF (I)

Бұл реакция фосфатты күкірт қышқылымен араластырғаннан кейін лезде басталады да, 20-40минуттан кейін аяқталады. Осы кезде реакциялық кеңістіктегі температура 110-120 ⁰ C-ге дейін көтеріледі.

Күкірт қышқылы толық жұмсалғаннан кейін процестің екінші сатысы өтеді - жиналған форфор қышқылымен келесі қалдық фосфаттың ыдырауы реакция теңдеуі бойынша өрнектеледі:

Ca ₅ F(PO ₄ ) ₃ +H ₃ PO ₄ +5H ₂ O → 5Ca(H ₂ PO ₄ ) 2·H2O + HF (II)

Түзілген монокальцийфосфаты алдымен ерітіндіде болады да, артық қаныққан кезде кристалдана бастайды. Процестің суперфосфаттың жетілуі деп аталатын екінші кезеңі өте баяу өтеді. Оның жылдамдығы қолданылатын шикізатқа және процестің жағдайларына тәуелді және 6-дан 25 тәулікке дейін созылуы мүмкін. Жетілу реакциялық суперфосфатты камерада басталып, суперфосфат жататын, араластырылатын қоймада жалғасады да сонда пісіп-жетіледі. Пісіп-жетілу температураны арттыру және ылғалдылықты азайту арқылы жылдамдатылады, нәтижесінде кальций монофосфатының кристалдануы жылдамдап, H ₃ PO ₄ -тің концентрациясы артады. Ол қалған Ca ₅ F(PO ₄ ) ₃ -пен (II) реакция бойынша әрекеттеседі. Қоймадағы суперфосфаттың пісіп-жетілуін тездету үшін оны грейферлі кранмен оқтын-оқтын араластырып отырады. Өндірістің ең жауапты сатысы - бұл камерада суперфосфатты даярлау. Бұл химиялық реакциялармен қатар фосфор қышқылының ыдырамаған фосфаттың ішіне диффузиялануы және монокальцийфосфаттың кристалдануы сияқты біршама баяу процестерден тұратын күрделі гетерогенді процес. Пісіп-жетілудің жылдамдығын анықтайтын, сонымен қатар суперфосфаттың құрылымы мен физикалық қасиеттеріне әсер ететін негізгі факторларға камерадағы температура және күкірт қышқылының концентрациясы жатады.

Күкірт қышқылы концентрациясының фосфаттардың ыдырау дәрежесіне әсері 12. 1-суретте көсетілген.

12. 1-сурет. Фосфаттардың ыдырау дәрежесінің күкірт қышқылының концентрациясына тәуелділігі (T, t=const )

Максимумдардың күйі шикізаттаң түріне, Қ:С арақатынасына, процестің уақытына және т. б. тәуелді. Фосфаттың төмен концентрациялы қышқылмен ыдырату дәрежесі мен жылдамдығы жоғары, бірақ төмен концентрациялы қышқылмен көп мөлшерде су енгізіледі және қатты суперфосфаттың орнына ұстап қалмайтын пульпа алынады. Екінші максимум шамамен 63%-тік күкірт қышқылына сәйкес келеді. Біршама концентрлі қышқылды пайдаланған кезде сұйық фаза кальций сульфатымен тез артық қанығады да, ол ерітіндіден майда кристалдар түрінде крисисталданады. Майда кристалдар фосфат түйіршігінің бетіне тығыз қабық түрінде тұнады да, қышқылдың ары қарай түйіршіктің ішіне диффузиялануына кедергі келтіреді.

Апатиттен алынған дайын суперфосфаттың құрамындағы P ₂ P ₅ -тің мөлшері 19-20%-ды құрайды, ал Қаратау фосфатиттерінен алынған суперфосфатта шамамен 14-15% болады.

Суперфосфат өндірісінің технологиялық сызбанұсқасы төрт операциядан тұрады: 1) күкір қышқылы мен апатитті концентратты мөлшерлеу 2) реагенттерді араластырғышта пульпа алынғанша араластыру 3) реакциялық каменрада суперфофатты массаның ұсталып қалуы және қатаюы 4) қоймада суперфосфаттың пісіп-жетілуі.

12. 2-суретте суперфосфат өндірісінің түбегейлі сызбанұсқасы көрсетілген.

12. 2-сурет. Суперфосфат өндірісінің үздіксіз әдісінің технологиялық сызбанұсқасы: