2.1 Экстракциялық фосфор қышқылын өндіру жолы және өнімге сипаттама

Экстракциялық фосфор қышқылын өндіру келесі сатылардан тұрады:

1) реагенттерді процеске беру; 2) фосфатты шикізатты ыдыратумен экстракциялық қойыртпақ алу; 3) экстракциялық қойыртпақты сүзу, тұнбаны жуу; 4) фосфогипсті кептіру; 5) тасталынатын газдардан фторлы қосылыстарды абсорбциялау.

Реагенттерді процеске беру: Шикізат дайындау бөлімі силостарынан шикізат пневмоқұбыр арқылы пневмокамералы насостың камерасына түседі. Пневмокамералы насостар жұмысқа қашықтықтан қосылады. Шикізаттың шығыны экстракциялық қойыртпақтағы сульфат-иондардың мөлшерімен реттеледі. Моногидраттың массалық үлесі 92,5 пайыздан кем емес техникалық күкірт қышқылы, аммофос цехының шикізат дайындау қоймаларынан ЭФҚ бөліміндегі экстракторларға немесе күкірт қышқылының жинақтағышына беріледі.

Фосфатты шикізатты ыдыратумен экстракциялық қойыртпақ алу: Фосфатты шикізатты ыдыратумен экстракциялық қойыртпақ алу экстракторларда жүргізіледі. Экстракциялық қойыртпақ – фосфор қышқылындағы кальций сульфатының суспензиясы.

Кальций сульфатының біркелкі ірі кристалды тұнбасы түзілу үшін, экстракторлардың экстракциялық қойыртпағында күкірт триоксидіне SO₃ шаққанда сульфат–иондардың қанығуын ұстап тұру қажет: 1) бірінші құтыда – 1,5-2,0% масс.; 2) екінші құтыда – 1,8-2,5% масс.

Екінші құтыдағы экстракциялық қойыртпақтағы фосфор ангидридінің Р₂О₅ массалық мөлшері 20% кем болмауы тиіс, ал қойыртпақтың қозғалысын қамтамасыз ету үшін, қатты және сұйық фазалардың (Қ:С) қатынасы 1:1,8÷1:3,0 шегінде болуы тиіс. Экстракцияның оптималды режимін ұстап тұру үшін, реагенттердің экстракторлардың бірінші құтыларына үздіксіз және бірқалыпты түсу есебінен экстракциялық қойыртпақтың 80-95ºС температурасын қамтамасыз ету қажет.

Экстракциялық қойыртпақты сүзу, тұнбаны жуу: Экстракциялық қойыртпақты сүзу – екі фазаға бөлу: қатты (фосфогипс) және сұйық (фосфор қышқылы) – К-100-15Н-2 үш әткеншекті вакуум–фильтрлерде және К-50-11/К4 әткеншекті вакуум–фильтрлерде жүргізіледі [7].

Бірінші сүзгіде фосфогипсті жумайды. Екінші жуудың алдында фосфогипсті 2 сағат аралығында екінші сүзіндімен (15,5% Р₂О₅) араластырады. Мұнда фосфаттың соңғы ыдырауы жүреді және сұйық фазадағы сүзгі матадағы тұнбалардың түйіршіктенуін болдырмайтын тұздардың тепе-теңдігі алынады. Үшінші сүзудің алдында фосфогипсті төртінші сүзіндімен (2,5% Р₂О₅) 1 сағат аралығында күкірт қышқылын қойыртпаққа шамамен 2% SО₃ болғанша қосып араластырады. Фосфогипстің шаю дәрежесі 98-99% құрайды, ал фосфор қышқылына Р₂О₅ шығуы 95% жоғары.

Фосфогипсті кетіру: Технологиялық желімен фосфогипсті кетірудің екі әдісі қарастырылады: әткеншекті вакуум–фильтрлердің тартпаларынан – гидро- және құрғақ кетіру.

Фосфогипсті гидрокетіруде әткеншекті вакуум–фильтрдің тартпасын аударғанда, фосфогипс бункерлердің блогына мөлдірлетілген сумен шайылады, ал сүзгі мата тартпада сумен шайылады.

Фосфогипсті құрғақ кетіруде тартпаны аударғанда фосфогипс бункер блогының бірінші блогына беріледі. Бункерлерден фосфогипс жолақты конвейерлерге тиеледі.

Тасталынатын газдардан фторлы қосылыстарды абсорбциялау: Шикізатты экстракциялық фосфор қышқылына өңдегенде, экстракциялық қойыртпақты алу және оны сүзу сатысында, фосшикізаттың құрамындағы фтор кремнийдің тетрафториді және сутектің фториді түрінде газ фазасына бөлінеді. Фторлы газдарды сулы абсорбциялау кезінде кремнегелмен қаныққан кремний-фторлы-сутекті қышқыл, ал әктік абсорбциялауда – кальцийдің кремнефториді және фториді түзіледі.

Экстракциялық қойыртпақтан бөлінетін құрамында фтор бар булы–ауалы қоспа, сүзу кезінде әткеншекті вакуум–фильтрден сорылады және мөлдірлетілген су багынан шашыратылып бір сатылы жылдамдықты АПС абсорберінде тазартудан өтеді. Шашыратуға кететін судың көлемі 5 м³/сағ кем емес [9].

Экстракциялық фосфор қышқылы ФС РК ОКПО 3908381201421.0-2006 техникалық талаптарын қанағаттандыруы тиіс (Кесте 8):

Кесте 8

Экстракциялық фосфор қышқылына қойылатын талаптар:

Көрсеткіштердің аталуы	Нормасы
1. Р2О5 санағандағы H3PO4 массалық үлесі, %, кем емес	18
2. Тұнбаның массалық үлесі, %, артық емес	2

Қышқылдың тығыздығы оның концентрациясы мен температурасына тәуелді өзгереді. Концентрациясы көтерілгенде және температурасы төмендегенде, қышқылдың тығыздығы жоғарылайды.

Фосфор қышқылының сулы ерітінділерінің қайнау температурасы, қышқылдың концентрациясының жоғарылауымен көтеріледі: Р₂О₅–тің 18% массалық мөлшерінде, фосфор қышқылының қайнау температурасы 102,44ºС.

Фосфор қышқылының тұтқырлығы оның концентрациясы мен температурасына тәуелді. Концентрациясы жоғарылағанда және температурасы төмендегенде, қышқылдың тұтқырлығы өседі [8].