3 Өндірістік технологиялық үрдісі

3.1 Технологиялық процестің сипаттамасы

Аммофосты алу (суперфосфатты, нитроаммофосты) барысында болатын физикалық химиялық процестер бірінші кезекте, фосфор қышқылын аммиакпен бейтараптандыру реакциясымен анықталады.

Фосфор қышқылын бейтараптандыратын процесті бақылайтын негізгі параметрлердің бірі РН орта болып табылады. РН қарай аммофосты қойырпақтың қасиетін өзгертетін қоспаларды құрады: ерігіштік, соғылғыштық, тұну жылдамдығы. Қаратау фосфатты шикізаттан алынған экстракциялы фосфор қышқылында темір, алюминий, магний мен басқа да заттары бар қоспалар бар.

Фосфор қышқылын бейтараптандыру процесінде моноаммонийфосфат NH₄H₂РО₄ пен диаммонийфосфаттың (NН₄)₂НРО₄ пайда болуымен қатар жүретін реакциялар болады:

Н₃РО₄ + NH₃ = NH₄H₂PO₄ [16]

H₃PO₄ + 2 NH₃ = (NH₄)₂HPO₄ [17]

Аммонизация барысында, экстракционды фосфор қышқылында (суперфосфатты немесе нитраммофосты қойырпақта) қоспа ретінде болатын күкірт қышқылы әр түрлі формадағы аммоний тұздарын құрайды. РН3.0 кем болса, әрі қарай бетараптандыру барысында жойылатын NН₄Н₂РО₄ х Н₃РО₄ и NН₄НSО₄ х Н₂SО₄, құрамдарының аммоний тұздары пайда болады. Моноаммонийфосфатпен бірге аз ерігіш қос тұз NH₄H₂PO₄ х NH₄HSO₄ пайда болады:

Н₂SO₄ + NH₃ + NH₄H₂PO₄ = NH₄HSO₄ х NH₄H₂PO₄ [18]

РН 4,5дейін көбейту аммоний сульфатының пайда болуына алып келеді, аммофосфатты қойыртпақтағы сұйық фазада оның концентрациясы фосфаттардың жалпы ерігіштік қасиетінің бір мезгілде төмендеуімен жоғарылайды. РН 4,5 көп болса, аммоний сульфатының ерігіштік қасиеті төмендейді.

Құрамында фтор қоспасы бар бастапқы фосфор қышқылы немесе суперфосфатты қойырпақ мына реакция бойынша бейтараптандырылады:

H₂SiF₆ + 2NH₃ = (NH₄)₂SiF₆ [19]

РН 4,3 дейін жоғарылағанда AlFeMg(NH₄)₂(HPO₄)₂F₂ типті темірдің құрама фосфаттары мен алюминий пайда болады да, цитратты ерігіш қос ауыстырылған кальций мен магний фосфаттары түсіп қалады:

Mg(H₂PO₄)₂ + NH₃ = MgHPO₄ + NН₄Н₂РО₄ [20]

CaSO₄ х 2H₂O + 2NH₃ + H₃PO₄ = CaHPO₄ + (NH₄)₂SO₄ + H₂O [21]

Бұдан да терең аммонизациялау (РН 5,6 жоғары) екі кальций фосфат, магнийаммонийфосфат пен ерімейтін гидроксилаппатиттің пайда болуына алып келеді. Ерімейтін темір мен фтордың қоспаларының болуы максимумға РН шамамен 6, алюминийдің РН шамамен 4,5 болғанда жетеді. РН 6 болғанда ерімейтін кремнез мөлшері көбейеді.

Экстракциялы фосфор қышқылын бейтараптандыру дәрежесі алынатын аммофосты қойыртпақтың жабысқақтығына әсер етеді: РН 1,5 жоғары болғанда жабысқақтық қабілеті де жоғарылайды, ол қойырпақтың құрамы мен түсіп қалатын қатты фаза санының жаймен өзгеруімен байланысты. Тиімді параметрлерді сақтағанда (РН 2,7 – 5,5) аммофосты қойыртпақ жылжымалы, және ол өзінің аққыштық қабілетін жоғалтпайды.

Фосфор қышқылын бейтараптандыру процесі (суперфосфатты, нитроаммофосты қойырпақ) жылу шығарумен қоса жүреді, оның нәтижесінде аммофосты (суперфосфатты немесе нитроаммофосты) қойыртпақ 70 – 95 ⁰С температурасына дейін қыздырылады, ал ол судың булануына алып келеді.

Аммиакпен фосфор қышқылын бейтараптандыру барысында алынған, аммофосты (нитроаммофосты) қойыртпақтың құрамында 50 – 60 % су бар. Аммофосты (нитроаммофосты) қойырпақты концентрациялау үшін буландырғыш аппараттар қолданылады. Суперфосфатты қойырпақты буландыруға болмайды.

Ерітінділерді буландыру процесінің физикалық негізі еріткішті– суды – жартылай қайнау барысында буға айналдыруында. Ол уақытта судың буға айналуы тек беткі қабатында ғана емес, ең бастысы сұйықтықтың ішінде пайда болатын, ішкі бу көпіршіктерінде. Будың көпіршігінің судың одан буланып шығуына қарай көлемі ұлғаяды, сол себептен ол төбеге шығып, жарылады, ал оның орнына жаңасы пайда болады; осылайша сұйықтықтың ішінде пайда болатын буды үздіксіз бу кеңістігіне тасымалдау жүзеге асырылады.

Байланыс аппараттары қыздыру элементтерісіз ерітінділерді буландыруға мүмкіндік береді, өйткені жылудың негізгі көзі, газ тәріздес және сұйық жанармай көмегімен жұмыс істейтін, оттықтан алынған оттық газдары болып табылады. Байланыс аппараттарында фазалардың жанасуының үлкен беті, жақсы араласу мен жылытылатын газ бен ерітіндіні буландыру арасындағы тиімді жылу мен масса алмасу қамтамасыз етіледі. Бұл аппараттарда буландыру барысында жанармайдың жану жылуын қолдану коэффициенті 90 – 95 % жетеді.

Байланыс аппараттарындағы ерітінді үстіндегі газ фазасының жалпы қысымы, жанатын өнім мен су буының парциальды қысымынан алынады. Осының нәтижесінде ерітінділерді буландыру төмендетілген температурада жүзеге асырылады. Осылайша, байланыс аппараттарында суды буландырғанда, ол атмосфералы қысымда 83-85 ⁰С қайнайды.

Байланыс аппаратында буландырылған, құрамында 35-40 % суы бар аммофосты (нитроаммофосты) қойыртпақ бір уақытта түйіршіктеліп, БГС аппаратында –түйіршіктегіш кептіру атанағында кептіріледі.

Бұл аппараттың негізгі артықшылықтарына мыналар жатады:

• ретурдың жоғары емес дүркінділігі барысында түйіршіктеу процесін жүзеге асыра алу мүмкіндігі (1т өнімге 1-2 т);

• технологиялық сызба мен процесті басқарудың оңайлылығы;

• кішкентай аралықта белгілі бір түйіршік көлемі бар түйіршіктелген өнім ала алу мүмкіндігі;

• түйіршіктелген өнімнің жоғары сапасы;

• процесті автоматтандырудың жоғары деңгейінің мүмкіндігі;

• процестің жоғары тиімділігі мен үнемділігі.

БГС түйіршіктің пайда болу процесі мына жолмен жүзеге асырылады: құрамында 40 % суы бар қойыртпақ пневматикалық бүріккімен ішкі және сыртқы ретур түрінде БГС аппаратына түсетін, түйіршіктелетін материалдың тығыз шымылдығына тозаңдандырылады.

Қойыртпақтың тамшылары мен тамшымен бүркелген түйіршектер оттық газдармен барлық жағынан жуылады да, азғантай уақыт ішінде беткі қабатындағы ылғалды жоғалтады, ол жеке бөлшектердің жабысуына жол бермейді. Ол кезде түйіршіктер іріленеді, сфералық пішінге ие болады да, содан соң ішкі қабат бөліктерінен әрі қарай ылғалды бір мезетте оны тығыздау және таптау жүзеге асырылады.

Түйіршіктер мен оттық газдардың жоғары бетінің дамыған байланысының арқасында, сонымен қатар, процесті жылжыту күшінің мәнінің жеткілікті болуына орай (ауадағы бу бетіндегі судың буының қысымының әр түрлілігі) жылу мен масса алмасу үшін қолайлы жағдайлар туындайды, сол себептен, басқа ретурлы процестерге қарағанда, материалдан ылғал қарқынды түрде жойылады.

Түйіршіктеу процесіне түйіршіктелетін қойыртпақтың физикалық химиялық қасиеті (жабысқақтық, ылғалдық болуы мен т.б.), тозаңдату шырағының геометриясы, дисперстік, суарудың тығыздығы, ретурттың дүркінділігі, оттық газдардың температурасы айтарлықтай әсер етеді.