Фосфор қышқылын экстракциялық алу тәсілінің технологиясы

1 Фосфор қышқылын экстракциялық алу тәсілінің технологиясының физика.химиялық негіздері
2 Экстракциялық фосфор қышқылын дигидратты, гемигидратты және ангидритті алу тәсілдері
3 Экстракциялық фосфор қышқылын комбинирленген алу тәсілдері
4 Өндірістің даму болашағы

Экстракциялық фосфор қышқылы – химиялық формуласы Н3РО4, шырын (сироп) тәрізді сұйық.
Кодану саласы: концентрлі біржақты және күрделі тыңайтқыштар өндірісінде, қоректендіргіш элемент – фосфордың тасымалдаушысы ретінде қолданылады.
Технологияның ерекшелігі: Экстракциялық фосфор қышқылының құрамы, экстракциялағанда қолданылатын фосфатты шикізаттың құрамына және оны өңдеудің жағдайларына тәуелді. Қаратаудың фосфатты шикізатынан алынатын қышқылдың құрамында, негізгі компонент Н3РО4–тен басқа, күкірт қышқылының қоспалары, фтор мен магнийдің қосылыстары, кальций сульфаты бар.
Шикізат ерекшелігі: Фосфор қышқылын экстракциялы әдіспен алудың негізінде табиғи фосфаттардың күкірт қышқылымен ыдырауы жатыр. Бірдей уақытта, бастапқы фосфатты шикізаттың құрамындағы қоспалар да ыдырайды. Оларға: кальцит, доломит, сидерит, глауконит, темір және алюминийдің силикаттары жатады (бұл аталмыш қоспалар да күкірт қышқылымен ыдырауға түседі).
Ca • Mg(CO3)2 + 2H2SO4 + (n – 2)Н2О → CaSO4 • nН2О + MgSO4 + 2CO2
К2О • Na2O • Al2O3 • 2SiO2 + 5H2SO4 → К2SO4 + Na2SO4 + Al2(SO4)3 + 2SiO2 + 5H2O
Кремний диоксиді НҒ әрекеттесіп, SiҒ4 түзеді:
4HF + SiO2 → SiF4 + 2H2O
Кремний тетрафторидінің бір бөлігі газды фазаға бөлініп, ерітіндіде қалған екінші бір бөлігі гексафторкремний қышқылын түзеді:
SiF4 + 2НҒ → H2SiF6
Ыдырау процесі күкірт қышқылы шығынының артуына, сонымен бірге, Р2О5 бөліп алу дәрежесінің төмендеуіне алып келеді, ал мақсатты өнімнің (Р2О5) концентрациясы 40% жоғары болғанда темірдің ерімейтін фосфаттарының ҒеН3(РО4)2•2,5Н2О және төменгі концентрацияларында ҒеРО4•2Н2О түзілуіне алып келеді. Карбонаттардың ыдырау процесінің нәтижесінде бөлінетін көміртегі диоксиді экстракторларда тұрақты көбіктің пайда болуына алып келеді. Магнийдің, темірдің және алюминийдің еритін фосфаттары бастапқы фосфор қышқылының белсенділігін төмендетеді, сонымен бірге, фосфор қышқылын кезекті өңдеу кезінде тыңайтқыштардағы сіңірілетін Р2О5 құрамын төмендетеді.
Қоспалардың әсерін ескере келе құрамында жоғары мөлшерде темірдің, алюминийдің, магнийдің және карбонаттардың қосылыстары бар фосфаттар фосфор қышқылын өндіру кезінде жарамсыз болып табылады. Сондықтан да, күкірттіқышқылды ыдырату процесі кезінде Ғе2О3 : Р2О5 массалық арақатынасы 0,08 аспайтын кендер немесе концентраттар қолданылады.
Күкіртті қышқылды ыдырау процесінің технологиялық параметрлерін таңдау кезінде кальций сульфатының айтарлықтай ірі, оңай бөлінетін және фосфор қышқылымен жақсы жуылатын кристалдар түрінде бөлінуі жатыр.
Экстракциялық фосфор қышқылын алу:
СаSO4 – Н3РО4 – Н2О жүйесінде кальций сульфаты үш формада кездеседі: бір сусыз (СаSO4 ангидрит) және екі кристаллогидраттар (СаSO4•0,5Н2О гемигидрат және СаSO4•0,5Н2О гипс) түрінде.
800С температурасында минимальды ерігіштікке ангидрит ие болады және тұрақты қатты фазасы болып табылады. Құрамында 33,3% Р2О5 бар ерітінділердегі метатұрақты гипс (метатұрақты кристаллогидраттардың изотермасындағы А нүктесінің қимасы) ангидритке айналады. Ал, өте концентрлі ерітінділерде алдымен гипстің конверсиясы пайда болып, айтарлықтай аз еритін гемидратқа, содан ангидритке дейін дегидратацияланады.