2.1.5 Экстракциялық фосфор қышқылын қоспалардан тазалау әдістері

Өндірістік ЭФҚ құрамында құрамы және концентрациясы бастапқы шикізаттың табиғатына, оны алдын-ала өңдеу, сонымен бірге қолданылатын қайта өңдеу әдісіне тәуелді болып келетін қоспалар болады. Солардың ішінде негізгі қолданылатын қосылыстарға келесілер жатады, яғни: темір, алюминий, магний, кальций, натрий, калий, кремний, фтор және күкірт қосылыстары.

Қышқылдың және шикізаттың түріне тәуелді қышқылды қоспалардан бөліп алу, тазалау дәрежесі мен химиялық құрамы әр түрлі болып келеді. Мысалы, синтетикалық жуғыш заттарды алу үшін қолданылатын фосфор қышқылын фтордан, темірден және алюминийден тазалау қажет, ал азықтық фосфаттарды алу үшін – фосфордың, мышьяктың және ауыр металдардың микроқоспаларынан тазалау керек. Тағамдық фосфаттарды дайындау үшін пайдалынатын ЭФҚ аз ғана мөлшерде қоспалардың бар болуы жіберіледі.

Азықтық фосфаттар өндірісінде қолданылатын ЭФҚ пайдалану кезінде негізгі проблемалардың бірі оны фтордан тазалау болып табылады. Қазіргі уақытта ЭФҚ негізгі мөлшері апатитті концентраттар базасында өндіріледі, сондықтан да апатитті ЭФҚ тазалау бойынша сұрақтар толығымен шешілген.

Өзіміздің елімізде және шетелдерде ЭФҚ тазалаудың бірнеше әдістері белгілі. Олардың негізгісі болып келесілер табылады: 1) фосфор қышқылын концентрлеу арқылы фторсыздандыру; 2) аз еритін қосылыстар түрінде фторды тұндыру; 3) органикалық еріткіштермен тазалау; 4) ион алмастырғыш шайырлармен тазалау. Сонымен қатар, жоғарыда аталған тазалау әдістерінің әр түрлі комбинациясы қолданылады [15].

Қышқылды органикалық еріткіштермен тазалау. ЭФҚ органикалық еріткіштермен тазалау соңғы кездері өз қолданысын кең түрде тапты. Органикалық еріткіштерді қолдану процестің өнімділігін арттырады және жоғары сапалы тазаланған қышқылды алуға мүмкіншілік жасайды.

Селективті экстракция – ЭФҚ органикалық еріткіштермен тазалаудың кең таралған әдістерінің бірі. Бұл тазалауға көбінесе алдын-ала буланған фосфор қышқылын қолданады. Еріткіштегі ерітіндіден фосфор қышқылының реэкстракциясы дистилляция немесе суды ендіру жолымен жүзеге асады.

«ИМИ» әдісі арқылы ЭФҚ тазалауды 0-15⁰С температурасында және атмосфералық қысымда диизопропилді эфирмен жүргізеді. Тазаланған фосфор қышқылының органикалық фазасын 2-5 мәрте жуып алған соң фосфор қышқылын бөліп алады, оның органикалық фазасын сумен өңдейді. Қышқылдағы еріткішті (1%) 70⁰С температурасында вакуумда буландырады. Бұл әдіс жоғары дәрежелі тазалықтағы фосфор қышқылын алуға мүмкіндік жасайды, қышқылдағы қоспалардың қалдық мөлшерінің құрамында 0,008% темір, 0,003% алюминий, 0,002% кальций және 0,0003% магний болады.

Аталмыш әдіс бойынша ЭФҚ қуаттылығы 100 және 166 мың т/жыл (Р2О5 бойынша) қондырғыларында тазалайды.

Аталмыш «ИМИ» процесінде селективті экстракциялау үшін диизопропилді эфир (85%) мен бутанолдың (15%) қоспасы қолданылады. Бұл қоспаны пайдалану арқылы фосфор қышқылының шығымын арттыруға және сұйылтылған қышқылды тазалау үшін пайдалануға мүмкіншілік жасайды.

«Олбрайт энд Уилсон» процесінде экстрагент ретінде қаныққан кетондарды пайдаланады (мысалы метилизобутилкетон). Фосфор қышқылын бөліп алу үшін органикалық фазаны сумен өңдейді, ал қалдық еріткішті булау арқылы жояды. Еріткіш пен бастапқы фосфор қышқылының (50-54% Р₂О₅) оптимальды арақатынасы бір ретті экстракциялауда 1,2-1,4 құрайды. Су мен органикалық фазаның (0,2-0,4):1 арақатынасында тазаланған қышқылдың концентрациясы 32-38% Р₂О₅ құрайды.

Францияда «АРС» фирмасымен қуаттылығы 1 т/тәулік қондырғысында ЭФҚ селективті экстракциялауды изобутанол арқылы, сонымен бірге экстрактыны ащы натрмен қосымша тазалау жүргізілді. Соңғы өнімді сумен немесе сілтілі ерітіндімен қайта экстракциялайды, осылайша тазаланған фосфор қышқылын немесе сілтілі фосфаттың сулы ерітіндісін алуға болады.

«Рон-Пуленк» процесінде (Франция) еріткіш ретіне трибутилфосфатты қолданады. Органикалық фазадан фосфор қышқылын мононатрийфосфат түрінде бөліп алады, содан ащы натр немесе натрий карбонатын қосады. Бұл процестің артықшылығы қрапайымдылығында және басқарудың оңайлығында жатыр.

Жоғарыда аталған процестерге қоса «Тое сода» фирмасымен селективті экстракциялаудың процесі жетілдірілген. Бұл процестің артықшылығы – электрлік энергиясының аз шығындалуында жатыр. Экстракциялау процесі гептанолмен сынақталған.

Біздің елімізде де ЭФҚ органикалық еріткіштермен тазалау ұсынылған. ЭФҚ құрамынан фторды және сульфат-ионды жою мүмкіншілігі көрсетілген, яғни экстракциялау кезінде керосин ортасында, октил спиртін қосу арқылы триалкиламинді пайдалану, осылайша фазалардың бөліктерге бөлінуін жақсартады.

Ионалмастырғыш шайырлармен қышқылды тазалау. Ұлыбританияда құрамында аз ғана мөлшерде қоспалары бар ЭФҚ алудың катионалмастырғыш шайырларды қолдануға негізделген екі процесі патенттелген. «Мульти Минералс» (Канада) процесі фосфор қышқылының фосфориттерінің ыдырауы кезінде жартылай өнім ретінде бір орнын басқан кальций фосфаты қолданылады, содан фосфор қышқылын катионалмастырғыш шайырлардың көмегімен қышқылды формасына ауыстырады. «Монтэдисон» (Италия) процесінде катионалмастырғыш шайырларды қышқылдық формаға айналдыру қолданылады. Бұл процестерде қолданылатын шайырды стиролдивинилбензолды сополимерді сүлфірлеу арқылы алады [7].