O’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maхsus

Sulfat kislotaning me’yori.

Fosfatni parchalashga sarflanadigan sulfat kislotaning stexiometrik me’yori 7H2SO4:3P2O5 nisbat orqali aniqlanadi va u 1 qism P₂O₅ ga 1,61 qism H₂SO₄ to‘g‘ri keladigan miqdorga teng (bu yerda va keyinchalik ham massa nisbatida bo‘ladi).

Apatit konsentratida 39,4% P₂O₅ bo‘lsa, 100 qism xomashyoga to‘g‘ri keladigan H₂SO₄ ning stexiometrik me’yori 39,4x1,61 = 63,4 qismni tashkil qiladi. Parchalanishni tezlashtirish maqsadida va begona qo‘shimchalar borligini hisobga olgan holda kislotaning amaliy me’yori nisbatan yuqori- 68 dan 72 qismgacha olinadi.
Fosforitlardan oddiy superfosfat olishda sulfat kislotaning stexiometrik me’yorini hisoblash – xomashyoning kimyoviy va mineralogik tarkibini hamda reaksion muhit kislotaliligining kamayish darajasi bo‘yicha uning parchalanish jarayonida sodir bo‘ladigan ikkilamchi reaksiyalarni ham e’tiborga olingan holda amalga oshiriladi.
Ajralib chiqadigan kislotalar (H₃PO₄, HF) ham boshlang‘ich xomashyo komponentlarini parchalaydi. Boshlang‘ich xomashyo tarkibidagi kalsiyning bir qismigina monofosfatga aylanadi, qolgan asosiy qismi esa sulfat kislota sarflanishi hisobiga kalsiy sulfatga aylanadi. Fosfatli anionlarning bir qismi kationli qo‘shimchalar – Mg²⁺, Fe³⁺, Al³⁺ bilan birikadi, natijada monofosfatga aylanadigan kalsiyning ma’lum ulushini kamayishiga, ya’ni hosil bo‘ladigan CaSO₄ miqdorining ortishiga olib keladi; bu esa sarflanadigan H₂SO₄ me’yorini orttirishni talab etadi.
Fosforitda kalsiydan tashqari erimaydigan sulfatlar hosil qiluvchi boshqa elementlar yo‘q bo‘lganda, sulfat kislotaning stexiometrik me’yori (n) quyidagi formula bilan aniqlanadi:
n = 98[l/56 – (m/142 – p/40 – q/160 – r/102)].
bu yerda: l, m, p, q, r – xomashyo tarkibidagi (mos holda) CaO, P₂O₅, MgO, Fe₂O₃ va Al₂O₃ larning massa bo‘yicha % miqdorlari; 56, 142, 40, 160 va 102 – tegishlicha ularning molekulyar massalari.
Sulfat kislotaning aniq (real) me’yori uning hisoblangan me’yoridan birmuncha kichik bo‘ladi, chunki Ca²⁺ ionining bir qismi F- va SiF₆^2- ionlari bilan ham birikadi. Boshqa qo‘shimchalar esa uning miqdorini oshirishi mumkin. Shuning uchun har bir turdagi xomashyo uchun sulfat kislotaning amaliy me’yori tajriba yo‘li bilan belgilanadi.
Boshlang‘ich sulfat kislotaning konsentratsiyasi qanchalik kata bo‘lsa, mahsulotning namligi ham shunchalik kam bo‘ladi va undagi P₂O₅ miqdori ortadi. Lekin, sulfat kislota konsentratsiyasining yetarli darajadan yuqori bo‘lishi yuqorida izohlangan holatni keltirib chiqaradi.
Shunday qilib, kislota konsentratsiyasining optimal doirasi bo‘lib, uning chegarasi harorat va aralashtirish sharoitiga bog‘liqdir. Optimal konsentratsiya, harorat va sulfat kislota me’yori fosfat xomashyosining xar bir navi uchun tajriba sharoitidan kelib chiqib aniqlanadi.
Ishlab chiqarish jarayonida reagentlarning uzluksiz aralashtirishda qisman ta’sirlashgan reaksion aralashma – suspenziya (bo‘tqa) kiritiladi, bunda 50-60^OC haroratdagi 68-69% li sulfat kislota ishlatiladi. Bu holda suyuq fazada sulfat va fosfat kislotalarning ma’lum nisbati o‘rnatiladi, kalsiy sulfatning kristallanishi yaxshilanadi va qorishuvchi (qotuvchi) massa g‘ovak holatda hosil bo‘ladi.
Suspeziyaning oquvchanligini yo‘qotishi va qotib qolishini oldini olish maqsadida uning aralashtirgichda bo‘lish vaqti qisqa muddatli bo‘ladi, ammo bu vaqtda xomashyoning parchalanish darajasi belgilangan darajaga yetib borishi kerak. Boshlang‘ich sulfat kislota konsentratsiyasi kanchalik katta bo‘lsa, aralashtirgichdan chiqadigan suspeziyadagi apatitning parchalanish darajasi shunchalik yuqori darajada ushlab turiladi va fosfat zarrachalari sirtiga suyuqlik o‘tkazmaydigan kalsiy sulfat qobig‘ining hosil bo‘lmasligi uchun H₂SO₄:H₃PO₄ nisbat ham shunchalik kichik darajada bo‘lishi kerak.
Agar boshlang‘ich sulfat kislota konsentratsiyasi 68% li bo‘lsa, optimal sharoit uchun aralashtirgichda suspenziyaning bo‘lish vaqti 5-7 min, uning aralashtirgichdan chiqish harorati 110-115⁰C bo‘ladi. Fosfat parchalanishining birinchi bosqichida sulfat kislota bilan fosfatning mayda zarrachalari ta’sirlashadi, reaksiya nihoyatda shiddatli kechadi va fosfat kislota hosil bo‘ladi. Ikkinchi bosqichda esa fosfatning yirik zarrachalari bilan fosfat kislota va reaksiyaga kirishmagan sulfat kislota ta’sirlashadi. Bunda suyuq fazadagi eritmaning neytrallanib borishi tufayli reaksiya tezligi birmuncha pasayadi. Kamerada superfosfat massasining suyuq fazasining monokalsiyfosfatga to‘yinib borishi bilan ham parchalanish tezligi yanada pasayadi. Ikkinchi fazada parchalanish tezligining pasayishini suyuq fazanining neytrallanib borishi, yirik fosfat zarrachalarining parchalanishi va fosfat sirtida kalsiy sulfat qobiqlarining hosil bo‘lishi bilan izohlanishi mumkin.