સુપરફૉસ્ફેટ (superphosphate) : જમીનની ફળદ્રૂપતા જાળવી રાખવામાં ખાતર તરીકે ઉપયોગી એવું ફૉસ્ફરસયુક્ત અકાર્બનિક સંયોજન. ફૉસ્ફરસ એ વનસ્પતિ માટે આવશ્યક તત્વી પૈકીનું એક છે; પણ તત્વીય ફૉસ્ફરસ ઘણું જ સક્રિય હોવાથી કુદરતમાં તે મુક્ત અવસ્થામાં મળી આવતું નથી. તે સંયોજિત સ્થિતિમાં — વિવિધ સંયોજનો રૂપે મળી આવે છે. ફૉસ્ફેટ-ખડક (phosphate rock) અથવા ફૉસ્ફોરાઇટ એ ફૉસ્ફેટ માટેનો મુખ્ય સ્રોત છે અને તે ફૉસ્ફરસયુક્ત ખનિજોનાં અયસ્કો (ores) માટેનું જાતિગત (generic) નામ છે. ફૉસ્ફરસનાં વિવિધ ખનિજોમાં ફ્લોરએપેટાઇટ [3Ca3(PO4)2.CaF2] અને ક્લોરએપેટાઇટ [3Ca3(PO4)2.CaCl2] મુખ્ય છે. વિશ્વનો ફૉસ્ફેટ-ખડક નિક્ષેપોનો જથ્થો 50 અબજ ટન કરતાં પણ વધુ છે, જે પૈકી જેટલો ઉત્તર આફ્રિકામાં જ્યારે બાકીનો મહદ્અંશે યુ.એસ. (14 × 109 ટન) અને રશિયામાં આવેલો છે. ભારતમાં ફૉસ્ફોરાઇટ(ફૉસ્ફેટ-ખડક)ના નિક્ષેપો મધ્યપ્રદેશ, રાજસ્થાન, ઉત્તરપ્રદેશ અને ગુજરાતમાં આવેલા છે. આ ઉપરાંત વ્યાપારી દૃષ્ટિએ અગત્યના એવા એપેટાઇટના નિક્ષેપો બિહાર, આંધ્રપ્રદેશ, રાજસ્થાન, પશ્ચિમ બંગાળ અને તમિલનાડુમાં આવેલા છે. બિહારની ખનિજ નિમ્ન કક્ષાની ગણાય છે. દુનિયાની અન્ય ખનિજોમાંના 33 % P2O5ની સામે તેમાં 16 % P2O5 છે. 1999ના આંકડા પ્રમાણે ફૉસ્ફેટ-ખડકનો પુન:પ્રાપ્ય અનામત જથ્થો 14.695 કરોડ ટન જેટલો જ્યારે એપેટાઇટનો 1.30 કરોડ ટન જેટલો છે. 1996-97માં ફૉસ્ફોરાઇટનું ઉત્પાદન 13,45,703 ટન જેટલું જ્યારે એપેટાઇટનું 9048 ટન જેટલું હતું. ભારતની જરૂરિયાત સંતોષવા ફૉસ્ફેટ-ખડક અને તત્વરૂપ ફૉસ્ફરસની આયાત કરવી પડે છે. ભારતમાંનો ફૉસ્ફરસ-ઉદ્યોગ મહદંશે કૃત્રિમ ખાતર તરીકે ઉપયોગી એવા કૅલ્શિયમ સુપરફૉસ્ફેટ બનાવવામાં કેન્દ્રિત થયેલો છે.
કુદરતમાં મળી આવતું કૅલ્શિયમ ફૉસ્ફેટ ખનિજ-પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોવાથી તેનું દ્રાવ્ય ફૉસ્ફેટમાં રૂપાંતર કરવું જરૂરી છે. ફૉસ્ફેટ-ખડક ઉપર ઍસિડની માવજત આપવાથી દ્રાવ્ય બને છે. ઉત્પાદનની રીત પ્રમાણે તેના બે પ્રકાર છે :
(i) સામાન્ય સુપર ફૉસ્ફેટ (normal અથવા ordinary super-phosphate, NSP/OSP) : લીબિગના સંશોધનને અનુસરી ઇંગ્લૅન્ડમાં જ્હૉન બી. લૉઝે 1842માં હાડકાંની રાખ ઉપર સલ્ફ્યુરિક ઍસિડની પ્રક્રિયા માટેની પેટન્ટ મેળવી સુપરફૉસ્ફેટ ખાતરોના ઉત્પાદનની શરૂઆત કરી હતી. 1955માં દુનિયાના ફૉસ્ફેટ ઉર્વરણ(phosphate fertilization)માં 60 %થી પણ વધુ હિસ્સો OSPનો હતો. OSP એ સૌથી વધુ સાદું અને વધુ પ્રાચીન એવું એક ઉત્પાદિત ફૉસ્ફેટ ખાતર છે.
ઉત્પાદન વિધિ : દળેલા (100 mesh) ફૉસ્ફેટ-ખડકની 62 %થી 70 % સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ સાથેની પ્રક્રિયા દ્વારા તે પ્રાપ્ત થાય છે :
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 + 4H2O →
CaH4(PO4)2 + 2(CaSO4.2H2O)
મૉનોકૅલ્શિયમ ફૉસ્ફેટ જિપ્સમ
CaF2.3Ca3(PO4)2 + 7H2SO4 + 3H2O →
3CaH4(PO4)2.H2O + 2HF↑ + 7CaSO4
એન્હાઇડ્રાઇટ
મૉનોકૅલ્શિયમ ફૉસ્ફેટ અને કૅલ્શિયમ સલ્ફેટના મિશ્રણને સુપર-ફૉસ્ફેટ કહે છે. તે 16 %થી 20 % P2O5 ધરાવે છે. એક ટન સુપર-ફૉસ્ફેટ માટે 0.5થી 0.6 ટન ફૉસ્ફેટ-ખડક (30 %થી 35 % P2O5) અને 0.3થી 0.4 ટન સલ્ફ્યુરિક ઍસિડની જરૂર પડે છે. આ ખાતરને પૂર્ણ કક્ષાનું બનાવવા હવે સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ સાથે નાઇટ્રિક ઍસિડ વપરાય છે. મળતા પદાર્થના શુષ્કન બાદ તેમાં એમોનિયા અને પોટૅશિયમ ક્લોરાઇડ પણ ઉમેરવામાં આવે છે.
દળેલા ફૉસ્ફેટ-ખડકને દ્વિશાંક્વીય (double conical) મિશ્રક(mixer)માં દાખલ કરવામાં આવે છે, જ્યાં તેને જરૂરી જથ્થામાં લીધેલા સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે છે. શંકુમાં સલ્ફ્યુરિક ઍસિડની સાંદ્રતા 51° Be સુધી પ્રાપ્ત થાય તે રીતે તેને પાણી વડે મંદ બનાવવામાં આવે છે. આ ક્રિયાને લીધે ઉત્પન્ન થતી ગરમી ઍસિડને યોગ્ય પ્રક્રિયા-તાપમાન સુધી ગરમ કરે છે. ઍસિડ અને પાણી પરસ્પર સંપર્કમાં આવે તે જ રીતે શંકુમાં પડવા દેવાથી ફૉસ્ફેટ-ખડક સાથે યોગ્ય પ્રમાણમાં મિશ્ર થાય છે. તાજો સુપરફૉસ્ફેટ ડેન કન્વેયર (den conveyer) ઉપર પડે છે. તેની ધીમી ગતિના લીધે નીપજ વિઘટક(disintegrator)માં પહોંચે તે પહેલાં તેને ઘન સ્વરૂપમાં ફેરવાતાં એક કલાકનો સમય લાગે છે. વિઘટક વડે અપરિષ્કૃત ઘન દ્રવ્યના સ્તરીખંડો (slices) બનાવવામાં આવે છે અને સંસાધન (curing) માટે રાખવામાં આવે છે. વનસ્પતિ માટે સ્વીકાર્ય એવો પ્રાપ્ય P2O5 મળી રહે તે માટે ક્રિયાને 4થી 6 અઠવાડિયાંનો સમય લાગે છે. કાર્યક્ષેત્ર-વિસ્તારમાં ધૂમ્ર (fumes) ન ફેલાય તે માટે સાધનને ઢાંકી રાખવામાં આવે છે. ધુમાડાને હવામાં છોડતાં પહેલાં તેનું માર્જન કરવામાં આવે છે. મળતા છિદ્રાળુ, આચૂર્ણી (crumbly) દ્રવ્યને ખડકના પાઉડર સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે છે અને ઢોળાવવાળા પરિભ્રામી ડ્રમમાં ભરી તેના પર પાણીનો છંટકાવ કરવામાં આવે છે. આથી મુક્તપણે સરકતા દાણા મળે છે, જેમને શુષ્ક બનાવી પૅક કરવામાં આવે છે.
(ii) ટ્રિપલ સુપરફૉસ્ફેટ : સામાન્ય સુપરફૉસ્ફેટ કરતાં આ વધુ સાંદ્ર ખાતર છે. તે સાદા સુપરફૉસ્ફેટ કરતાં લગભગ ત્રણ ગણો (45 %થી 46 %) P2O5 ધરાવે છે. તેના ઉત્પાદનમાં સલ્ફ્યુરિક ઍસિડને બદલે ફૉસ્ફોરિક ઍસિડ વાપરવામાં આવે છે. આને લીધે કૅલ્શિયમ સલ્ફેટ ઉદભવતો નથી.
CaF2.3Ca3(PO4)2 + 14H3PO4 →
10Ca(H2PO4)2 + 2HF
ટ્રિપલ સુપરફૉસ્ફેટ
એક ટન ટ્રિપલ સુપરફૉસ્ફેટ બનાવવા આશરે 0.45 ટન ફૉસ્ફેટ-ખડક અને 0.62 ટન ઑર્થોફૉસ્ફોરિક ઍસિડ(56 % P2O5)ની જરૂર પડે છે. પ્રક્રિયા માટે તાપમાન 60°થી 70° સે. રાખવામાં આવે છે. વધુ સારું ખાતર બનાવવા માટે વધારે ફૉસ્ફોરિક ઍસિડનો ઉપયોગ કરી બાકી રહેલા ઍસિડને એમોનિયા વડે તટસ્થ કરવામાં આવે છે.
ઉત્પાદનવિધિ : દળેલા ફૉસ્ફેટ-ખડક્ધો ફૉસ્ફોરિક ઍસિડ સાથે મિશ્ર કરી, મળતા રગડાનો કણિકાકારક ઉપકરણમાં છંટકાવ કરવામાં આવે છે. નીપજને શુષ્ક બનાવી, ચાળીને મોટા દાણાને અલગ પાડી પીસવામાં આવે છે. અંતિમ નીપજને 4થી 6 અઠવાડિયાં સુધી સંસાધિત થવા દેવામાં આવે છે. કણિકાકારક અને શીતકમાંથી બહાર આવતા વાયુઓનું પાણી વડે માર્જન કરી સિલિકોફ્લ્યુરાઇડને દૂર કરવામાં આવે છે.
બિનકણિકામય (non granular) સુપરફૉસ્ફેટ પણ હવે પ્રાપ્ય છે.
સામાન્ય સુપરફૉસ્ફેટ અને ટ્રિપલ સુપરફૉસ્ફેટ બંને કૃત્રિમ ખાતર તરીકે વપરાય છે.
પ્ર. બે. પટેલ