1.2 Аммофосты алу әдістері

Аммофостың негізгі құрамы аммоний дигидрофосфаты (NH₄)H₂PO₄ және гидрофосфаты (NH₄)HPO₄ тұздарынан тұрады. Бұл тұздарды фосфор қышқылын (H₃PO₄) аммиакпен (NH₃) әрекеттестіріп алады:

H₃PO₄+NH₃ = NH₄H₂PO₄+q₁

H₃PO₄+2NH₃ = (NH₄)₂HPO₄+q₂

MgO+H₃PO₄+2H₂O = MgHPO₄·2H₂O

CaO+H₃PO₄+H₂O = 2AlPO₄·2H₂O

Fe₂O₃+2H₃PO₄+H₂O = 2FePO₄·2H₂O

H₂SiF₆+2NH₃ = (NH₄)₂SiF₆

H₂SO₄+2NH₃ = (NH₄)₂SO₄

ЭФҚ негізінде таза аммофосты алу үрдісінде бейтараптанатын ерітіндінің рН көрсетуішін 4-4,5 дейін көтергенде ең алдымен тұнбаға темір, алюминий тұздары, гипс және басқа былғайтын қоспалар түзіледі. Оны бөліп алғаннан кейін тазаланған фосфорлы аммиак ерітіндісін ары қарай өңдеуге беріледі.NH₄H₂PO₄ өндірісінде буланған ерітіндіні тікелей кристаллизаторға беріледі,онда суытылады және центрифугада кристаллдарды бөледі .

Қаратау фосфоритінен алынған фосфор қышқылын аммофос өндірісінде қолданғанда, оны өндірудің технологиялық схемасы төмендегі сатылардан тұрады. Әдістер көбіне қышқылды екі сатылы бейтараптандыруға негізделген: NH₃:H₃PO₄ = 0,5-0,7 дейін аммиактау немесе 1,3-1,4 дейін, яғни қоймалжыңның өздігінен қозғалыста болуын қамтамасыздандыратын жағдай; NH₃:H₃PO₄= 1,05 дайын өнім алу үшін.

Егер бір сатылы бейтараптандыру қолданса, қоймалжыңның ылғалдылығы 20%-тен кем болмауы тиіс, бірақ ағынды реактор қолданған жағдайда одан төмен болады. (мысалы, ұнтақты аммофос алуда).

Аммофос қоймалжыңын буландыруға көп қабатты бірнеше буландыру қондырғысын қолданады (1-сурет).

1 - сурет. Аммофос өндіру технологиялық схемасы

Аммофос қоймалжыңын буландырудың үрдісі былай жүргізіледі: қоймалжың аппараттан 50% - тік ылғалдылықпен жинағышқа (2) одан әрі вакуум-буландырғышға (4) түседі. Вакуум – буландырғыштарда қоймалжың 30-35% - ке дейін буландырылады. Қоймалжыңның қайнату температурасын 115⁰С-ден жоғары температурада, қоймалжыңнан аммиак бөлініп шығады. Буландырылған қоймалжың жинағыш (8) арқылы айдағыш насос пен (3) БГС (10) аппараттарына түседі. Кептіруді түтін газымен 500-600⁰С аралығында жүргізеді. БГС аппаратарынан түтін газы 90-100⁰С шығады. Кептірілген өнімнің ылғалдығы – 0,5-1%. 20 мм фракциялы өнімді білікті ұнтақтағышта (11) майдалап элеваторда (12-2) майдалап (13) түсіреді. Майда өнімдер транспортер (15) арқылы БГС аппаратына қайтарылады. Ірі фракциялары салқындатқыш "аппаратына" (16), онан дайын өнім қоймаға жіберіледі. Шыққан газдар циклондарда (19) тазартылып, одан әрі сұйық әдіспен тазартуға АПН абсорберден (20), тазартқыш мұнарасынан (22) өтіп, циклондар (24) арқылы ауаға жіберіледі. Циклондардан (19) шыққан шаң, транспортер (15) арқылы БГС аппаратына қайтарылады.

Ұнтақ (майда түйіршіктелген) аммофос Англияда және басқа елдерде кең қолданылады. Англияда "Файзан" фирмасы "Миннифос" алу үрдісін іске асырған. Қондырғының қуаты 1200т/тәул (400т/жылына) аммофос, маркасы 11,5:56:0.

Үрдіс шоғыры 52% Р₂О₅ – фосфор қышқылын газ түріндегі аммиакпен рН =4,2 дейін 170⁰С-та және бактың 0,2 МПа қысымында, интенсивті араластыруда бейтараптандыруға негізделген. Фосфор қышқылын бейтараптандыру нәтижесінде түзілген моноаммонийфосфат балқымасы реактордан бу көйлекшесі бар құбырмен биіктігі 20 м және шеңбері 8 м мұнараның жоғары бөлігіндегі соплоға түседі. Ол жоғары жағынан шашыратылып берілген кезде, төменгі жағынан монаммонийфосфат балқымасын суыту үшін ауа береді. Балқыманы шашыратқанда одан қалған ылғал буланады. Түзілген тамшылар тез ауа ағынында салқындап, қатады және мұнара түбіне түседі. Мұнара түбіндегі айналмалы қырнағыш өнімді түсіреді. Содан соң тасымалдағышпен қоймаға бағытталады. Дайын өнім келесі құрамнан тұрады: 58,0% Р₂О₅ (жалпы), 55,6% Р₂О₅ (сулы); 11,5% N; 5-7,0% ылғал. Түйіршіктік құрам 1 мм дейінгі түйіршік 90%, 1-2 мм түйіршік 5-10% құрайды.

Құрастырылған үрдістің артықшылығы – бейтараптандыру реакциясының жылуын эффективті, қолдануы, бұл өнімді ағынды газдармен кептіруді қажет етпейді. Фирма мұнан ары жағындағы аппаратты реакторға алмастырды. Басқа әдіспен бейтараптандыру реакциясы ағынды реакторда өтеді, реакторға құбыр арқылы сұйық шоғырлы аммиак пен фосфор қышқылын ( 30% Р₂О₅ ) береді. Компоненттер толығымен турбиналы араластырғышпен араластырылады. Реакция жылуының әсерінен фосфор қышқылымен бірге енетін су қызған буға айналады, ал сопладан шығатын моноаммонийфосфат қатты түйіршіктерге айналады. Өнімнің құрамы: 10,5% N және 53,0% Р₂О₅ , ылғалдылық шамамен 4 % болады.

Ресей және Қазақстанда осыған ұқсайтын "Эндогендік" аммофос үрдісін алу жолы 2-суретте берілген. Қоймалжың шашыратылатын мұнараның ішіне абсорбциялық камера орналастырылған, ол жерге пайдалануға газ беріледі. Газды сіңіруге қышқылды ыдыстан насоспен екі форнуска арқылы береді.

Бейтараптанған қышқылдың бір бөлігін бастапқы қышқылмен араластырады және түгелдей ағынды реакторда бейтараптандырады. Өнім мұнараның төменгі бөлігінен шығарылады.

2 - сурет. "Эндогенді" аммофос өндірісінің үлгісі.

1 – мұнара; 2 – абсорбциялық камера; 3,4 – бактар; 5,6 – насостар; 7 – реактор;

8 - желдеткіш

Ұнтақ аммофос өндiрiсi

Ұнтақ (майда түйiршiктелген) аммофос Англияда және басқа елдерде кең қолданылады. Англияда “Файзан” фирмасы “Миннифос” алу процесiн iске асырған [154]. Қондырғының қуаты 1200 т/тәул (400 т/жылына) аммофос, маркасы 11,5:56:0.

Процесс концентрациясы 52% P₂O₅ – фосфор қышқылын газ түрiндегi аммиакпен pH4,2 дейiн 170⁰С-та және бактың 0,2 МПа қысымында, интенсивтi араластыруда бейтараптандыруға негiзделген. Фосфор қышқылын бейтараптандыру нәтижесiнде түзiлген моноаммонийфосфат балқымасы реактордан бу көйлекшесi бар құбырмен биiктiгi 20 м және шеңберi 8 м мұнараның жоғары бөлiгiндегi соплоға түседi. Ол жоғары жағынан шашыратылып берiлген кезде, төменгi жағынан монаммонийфосфат балқымасын суыту үшiн ауа бередi. Балқыманы шашыратқанда одан қалған ылғал буланады. Түзiлген тамшылар тез ауа ағынында салқындап, қатады және мұнара түбiне түседi. Мұнара түбiндегi айналмалы қырнағыш өнiмдi түсiредi. Содан соң тасымалдағышпен қоймаға бағытталады. Дайын өнiм келесi құрамнан тұрады: 58,0% P₂O₅(жалпы), 55,6% P₂O₅ (сулы); 11,5%N; 5-7,0% ылғал. Түйiршiктiк құрам 1 мм дейiнгi түйiршiк 90%, 1-2 мм түйiршiк 5-10 % құрайды.

Құрастырылған процестiң артықшылығы – бейтараптандыру реакциясының жылуын эффективтi, қолдануы, бұл өнiмдi ағынды газдармен кептiрудi қажет етпейдi. Фирма мұнан ары жанындағы аппаратты струйный реакторға алмастырды. Басқа әдiспен [155] бейтараптандыру реакциясы ағынды реакторда өтедi, реакторға құбыр арқылы сұйық концентрлi аммиак пен фосфор қышқылын (30% P₂O₅) бередi. Компоненттер толығымен турбиналы араластырғышпен араластырылады. Реакция жылуының әсерiнен фосфор қышқылымен бiрге енетiн су қызған буға айналады, ал сопладан шығатын моноаммонийфосфат қатты түйiршiктерге айналады. Өнiмнiң құрамы: 10,5% N және 53,0% P₂O₅, ылғалдылық шамамен 4% болады.

Россия және Қазақстанда осыған ұқсайтын “эндогендiк” аммофос процесiн алу жолы 4-15 суретте берiлген. Пульпа шашыратылатын мұнараның iшiне абсорбциялық камера орналастырылған, ол жерге пайдалануға газ берiледi. Газды сiңiруге қышқылды ыдыстан насоспен екi форсунка арқылы бередi.

3–сурет. “Эндогендi” аммофос өндiрiсiнiң үлгiсi.

1–мSнара; 2–абсорбциялық камера; 3,4–бактар; 5,6–насостар; 7–реактор; 8–желдеткiш.

Бейтараптанған қышқылдың бiр бөлiгiн бастапқы қышқылмен араластырады және түгелдей ағынды реакторда бейтараптандырады. Өнiм мұнараның төменгi бөлiгiнен шығарылады.

Аммонийфосфатын АГ аппаратын қолданып алу үлгiсi 4-17 суретте берiлген. Бұл үлгi бойынша үлкен қуатты жүйенi iске асыруға болады.

1–бейтараптандырғыш; 2–аммиактағыш-түйiршiктегiш; 3–кептiргiш барабан; 4–циклондар; 5–майдалағыш; 3–кептiргiш барабан; 4–циклондар; 5–майдалағыш; 6–түйiрлердi салқындатқыш; 7,8–абсорберлер.

4- сурет. Түйiршiктелген аммофосты аммиактаушы түйiршiктеуiш қолданып алу үлгiсi

Буландырылған фосфор қышқылын (52% P₂O₅) қоймадан қиғаш орналасқан үш сатылы түтiкшелi араластырғышы бар бейтараптандырғышқа берiледi. Бiр уақытта бейтараптандырғышқа абсорбция жүйесiнен ағынды су берiледi, нәтижесiнде фосфор қышқылының концентрациясы 47-48% P₂O₅ төмендейдi, пульпаның жылжығыштығы ретке келедi. Фосфор қышқылын газ түрiндегi аммиакпен NH₃:H₃0,7 мөлдiк қатынасқа дейiн бейтараптандырады. Бейтараптандырғыштан пульпа өздiгiнен ағып аммиактандырғыш – түйiршiктентiргiшке түседi, онда сұйық аммиакпен NH₃:H₃PO₄=1,0-1,05 дейiн аммиактандырады. Бұл жерде пульпаны ретурмен араластырады және аммофос түйiрлерi iрiленедi, яғни майда түйiр бетiне кристалдану есебiнен өтедi, оның ерiгiштiгi пульпаның pH-на тәуелдi. Түйiршiктендiргiш iшiндегi материалдың ылғалдылығы ретур көмегiмен 1-2% аралығында ұсталады, ретур шығынын өлшегiшпен бақылайды.

Түйiршiктенген өнiмдi тiке ағынды барабанды кептiргiште отынды жағудан алынған түтiндi газдармен кептiредi. Кепкен түйiршiктердi елейдi, майда фракциясын ретур ретiнде аммиактандырғыш – түйiршiктендiргiшке қайтарады, iрi фракциясын бiлiктi майдалағышқа бағыттайды, майдаланған өнiмнiң майдасын процеске қайтарады.

Тауарлық фракцияның бiр бөлiгiн ретур ретiнде қолданады, ал қалған сағаттық өнiмдiлiкке сәйкес келетiн бөлiгiн бақылауыш елегiшiнен кейiн салқындатуға бағыттап, онда атмосфералық ауамен 60⁰С-қа дейiн салқындатылады. Салқындаған өнiм қоймаға бағытталады. Бейтараптандырғыштан және аммиактандырғыш – түйiршiктендiргiштен сорылған бу – газды қоспа аммиак пен фтордан бiрiнен кейiн бiрi орналасқан абсорблерде тазаланады, аммиакты ұстау үшiн аммофос пульпасын, ал фтор қосылысын тазалау үшiн – әк сүтi немесе су қолданылады.

Кептiргiш барабаннан шығатын түтiндi газ 105-115⁰С – та циклонды шаңнан тазартылады және одан кейiн аммиактан, фтор қосылысынан және қалған шаңнан – екi абсорберде тазаланады. Абсорбцияда шыққан ағын бейтараптандырғышқа қайтарылады. Сонымен, аммофос өндiрiсiнiнде ыластанған ағын су түзiлмейдi. КС салқындатқышынан кейiнгi шаңданған ауа атмосферадан тастаудан бұрын циклонда шаңнан тазартылады.

Сыймдылықты бейтараптандырғыш орнына сызба қатарына САИ аппараты немесе ағынды реакторлар қолданылады. Аммиактандырғыш – түйiршiктендiргiшпен қамтылған қондырғыларда аммоний фосфатының түрлi формасын: моно- және диамонийфосфат алуға болады. Диаммофос шығару кезiнде аммиактандыру сатысында аммиактың үлкен мөлшерi бөлiнетiнiн ескеру керек қажет. Бұл абсорбция ерiтiндiсiнiң қосымша мөлшерiнiң түзiлуiне әкеледi және өнiмдi кептiруге қосымша шығын жSмсалады.

Диаммофос өнiмiн кептiру жағдайы, оның ыстыққа шыдамайтындығы нәтижесiнде аммофосқа қарағанда айтарлықтай жақсы өтедi. МSның бәрi аммофостан диаммофосқа өту кезiнде, өндiрiс қуатын сақтау үшiн кептiру қондырғысының көлемiн шамамен 75% – ке үлкейту қажет. Аммофос және диаммофос алу процесiнiң технологиялық режим көрсеткiштерi 4.14 кестеде берiлген.

Екi сатылы әдiспен аммиактандыру жолымен аммофос алуда NH₃:P₂O₅1,3-1,4 (аммиактандырудың бiрiншi сатысы) мольдiк қатынаста жүргiзедi, кейiн концентрлi қышқылмен бейтараптандырғыш – түйiршiктегiште бейтараптандырады. МSндай әдiс кезiнде аммиактандыру сатысында үлкен мөлшерде аммиак бөлiнедi, бiрақ нәтижесiнде түйiршiктендiру сатысында аммиактың бөлiнуi бiрден төмендейдi.

АГ және БГС аппараттарында процестердi қарастырғанымыз-дай, концентрлi пульпаны өңдегенде бейтараптандыруды екi сатыда өткiзу мақсаты, яғни концентрлi пульпаның жылжығыштығын сақтайды және оның концентрiнiң төмендеуiнен сақтайды.

Аммоний фосфаттарын екi сатылы әдiспен алу процесiмен БГС және АГ аппараттарын қолданып алу әдiстерiн салыстырайық. БГС аппараты үлгiсiнiң артықшылығы сыртқы мөлшерiнiң айтар-лықтай аз болуы. АГ аппараты үлгiсi айтарлықтай әр түрлi фосфаттарды өндiруге мүмкiндiк бередi, ал БГС аппараты сызбасында NH₃:H₃PO₄>1,0 кезiнде аммоний фосфатын алудың өнiмдiлiгi төмендейдi.

БГС аппараты сызбасында процесс тSрақты болып қалады (оны реттеу оңай), яғни бастапқы қышқыл концентрациясы өзгергенде, АГ аппараты сызбада бастапқы қышқыл концентрациясы төмендегенде, ретур шығыны бiрден жоғарылайды және жүйе тоқтайды.