CC BY
28
№ 5 (86)
UNIVERSUM:
технические науки
май, 2021 г.
DOI - 10.32743/UniTech.2021.86.5.11732
АКТИВАЦИЯ КЫЗЫЛКУМСКОЙ ФОСФОРИТНОЙ МУКИ В ПРИСУТСТВИИ АЗОТ-ФОСФОР-СЕРОСОДЕРЖАЩЕГО УДОБРЕНИЯ - СУПРЕФОСА-NS
Хошимов Ахроржон Ахадович
базовый докторант, Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана E-mail: [email protected]
Сейтназаров Атаназар Рейпназарович
д-р. техн. наук, гл. науч. сотр., Институт общей и неорганической химии АН РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: atanazar 77@mail. ru
Тожиев Рустамбек Расулович
д-р. техн. наук, декан факультета архитектуры и строительных материалов
Ферганского политехнического института, Республика Узбекистан, г. Фергана E-mail: Inyesta_@mail. ru
Турдиалиев Умид Мухторалиевич
д-р. техн. наук,
Андижанский машиностроительный институт, Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: diana-ye @yandex. com
Номозов Шухратжон Юлдашали-угли
д-р. техн. наук, PhD, ст. науч. сотр., Институт общей и неорганической химии АН РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: shuhration. nomozov@mail. ru
ACTIVATION OF KYZYLKUM PHOSPHORITE FLOUR IN THE PRESENCE OF NITROGEN-PHOSPHORUSSULPHUR-CONTAINING FERTILIZER - SUPREFOS-NS
Akhrorzhon Khoshimov
Basic doctoral student, Fergana Polytechnic Institute, Republic of Uzbekistan, Fergana
Atanazar Seytnazarov
Doctor of Technical Sciences, Chief Researcher, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Rustambek Tozhiev
Doctor of Technical Sciences, Dean of the Faculty of Architecture and Building Materials of the Fergana Polytechnic Institute, Republic of Uzbekistan, Fergana
Umid Turdialiev
Doctor of Technical Sciences, Andijan Machine-Building Institute, Republic of Uzbekistan, Andijan
Библиографическое описание: Активация кызылкумской фосфоритной муки в присутствии азот-фосфор-серосодержащего удобрения - Супрефоса-NS // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Хошимов А.А. [и др.]. 2021. 5(86). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/11732
№ 5 (86)
AuiSli
ж те;
UNIVERSUM:
технические науки
май, 2021 г.
Shuhratjon Nomozov
Doctor of technical sciences PhD, senior researcher, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Tashkent, Uzbekistan
АННОТАЦИЯ
Показано, что механическое истирание фосфоритовой муки в смеси с продуктом, состоящим из фосфата и сульфата аммония, а также фосфата кальция позволяет получить эффективные сложносмешанные удобрения с высоким содержанием усвояемой формы фосфора. Получаемые тукосмеси легко поддаются гранулированию методом прессования либо окатывания. Применение супрефосной пульпы, состоящей из раствора фосфата, сульфата аммония и фосфата кальция также активизирует фосфоритную муку, то есть переводит в ней неусвояемой формы Р2О5 в усвояемые для растений формы.
ABSTRACT
It is shown that mechanical abrasion of phosphorite flour in a mixture with a product consisting of ammonium phosphate and sulfate, as well as calcium phosphate, makes it possible to obtain effective compound fertilizers with a high content of an assimilable form of phosphorus. The resulting fertilizer mixtures can be easily granulated by pressing or pelletizing. The use of suprephos pulp, consisting of a solution of phosphate, ammonium sulfate and calcium phosphate, also activates phosphorite flour, that is, it converts the indigestible form of P2O5 into forms assimilable for plants.
Ключевые слова: фосфоритная мука, супрефос-NS, химическая и механохимическая активация, сложносмешанные удобрения.
Keywords: phosphate rock, Suprefos-NS, chemical and mechanochemical activation, compound fertilizers.
Основным фосфатным сырьем Узбекистана является месторождение фосфоритов в Центральных Кызылкумах. Но фосфориты этого месторождения бедные по фосфору, высококарбонатные и трудно-обогатимые. Из-за чего получить из них высококонцентрированных водорастворимых фосфорных удобрений с приемлемыми технико-экономическими показателями практически невозможно. На фосфоритовую муку бедных фосфатных месторождений, как на потенциальное фосфорсодержащее удобрение, обращают сейчас внимание многие исследователи мира. Поэтому разрабатываются различные методы её активации [1]. Под активацией понимается здесь перевод неусвояемой для растений формы Р2О5 в фосфоритовой муке в усвояемую. Этот перевод пытаются осуществить механически [2], химически [3], механохимически [4], термически [5], комплексоно-метрически [6] и микробиологически [7].
Мы же решили провести механохимическую активацию фосфоритовой муки с помощью аммонийных солей, основываясь на опытах Д.Н. Прянишникова, обнаружившего резкое растворяющее влияние солей аммония на фосфорит [8].
Трикальций фосфат является основным компонентам в фосфатном сырье - апатитах и фосфоритах. Поэтому задача сводится к повышению растворимости трикальцифосфата. Для того чтобы определить степень влияния аммонийных солей на растворимость трикальцийфосфората, мы предприняли исследования, описанные в работах [9, 10]. Изотермическим методом изучили растворимость в системах Саз(Р04)2-(КЫ4)2804-И20, Саз(Р04)2-(КЫ4)2804-И20, Саз(Р04)2-КЫ4С1-Ы20 при 25 и 50оС. Результаты показали, что растворимость трикальцийфосфата в воде повышается в присутствии аммонийных солей, особенно сильно в присутствии сульфата аммония.
Так, при 25оС при концентрации сульфата аммония 40,45% растворимость Саз(Р04)2 в 17,2 раза превышает растворимость последнего в чистой воде. При концентрации нитрата аммония 32,29% растворимость Саз(Р04)2 возрастает в трое, а при концентрации хлорида аммония 17,36% - в 5,8 раз. Эти данные послужили основой для химической и механохи-мической активации фосфатного сырья с помощью аммонийных солей.
В воде, кстати, трикальцийфосфат растворяется также с образованием смеси одно- и двухзамещен-ных фосфатов [11].
Механохимическую активацию, представляющую собой сверхтонкое измельчение фосфатного сырья в присутствии физиологически кислых реагентов, в частности аммонийных солей [12-15]. В них с помощью механохимической активации превратили пылевидную фракцию, рядовую фосфоритовую муку, минерализованную массу и термоконцентрат фосфоритов Центральных Кызылкумов в эффективные азотнофосфорные удобрения. Активацию проводили путем истирания фосфатного сырья в течение з0 мин в присутствии нитрата и сульфата аммония до размера частиц менее 0,16 мм. Результаты показали, что обе аммонийные соли при этом резко повышают содержание усвояемой формы Р2О5 в фосфатном сырье.
При механохимической активации бедных фосфоритов Центральных Кызылкумов эффективным реагентом также может служить и Супрефос-№ -продукт производства АО «Атто£^-Махат». Его состав (вес. %): Р2О5общ. - 23,0; Р2О5 усв. по лим. к-те -18,06; Р2О5усв. по трил. Б - 15,13; Р2О5водн. - 5,74; СаОобщ. - 18,бз; N - 11,0; рН - 5,3. Супрефос в основном состоит из (КН4)2804, КН4Ы2Р04, СаНРО4, и
№ 5 (86)
UNIVERSUM:
технические науки
небольшого количества Са3(РО4)2. Продукт производится путем глубокой конверсии фосфорнокис-лотной гипсой пульпы с помощью газообразного аммиака (рН=7,5-8), осуществляя реакцию [16-18]:
CaS04•2Н20 + HзPO4 + 2№ ^ (NH4)2SO4 + CaHP04•2Н20
Данная реакция подтверждена системами растворимости NH4H2PO4-CaSO4 ■ 2Н2О-Н2О, (NH4)2HPO4-СаSO4 ■ 2Н2О-Н2О и NH4H2PO4-(NH4)2HP04-СаS04■2Н20-Н20 [19].
В опытах использовали рядовую фосфоритовую муку (РФМ) состава (вес. %): Р2О5общ. 16,92; Р2О5усв. по лим. к-те - 3,20; Р2О5усв. по трил. Б - 2,71; СаОобщ. 46,9; СаОусв. по лим. к-те - 20,23; СО2 - 14,7; Смеси готовились в широком диапазоне массовой соотношений Супрефоса к фосмуке (от 1:0,1 до 1:1) Затем в течение 30 мин истирали их в фарфоровой ступке до размера частиц менее 0,16 мм. Полученные тукосмеси анализировали по известным методикам [20]. Результаты приведены в таблице и на рисунке.
май, 2021 г.
Из неё видно, что Супрефос-№ также повышают содержание усвояемой формы Р2О5 в подвергнутой механической активации муке. В изученных марках удобрений содержатся от 1,01 до 5,47% N от 17,33 до 19,94% Р2Озобщ.; от 32,79 до 42,62% СаОобщ.. В них относительное содержание усвояемой формы Р2О5 по отношению к общей меняется от 38,43 до 61,38% по трилону Б и от 37,1 до 68,0% по 2%-ной лимонной кислоте, а усвояемой формы СаО по лимонной кислоте находится в пределах 54,72-73,65%. Чем больше азота в тукосмеси, тем выше содержание усвояемой формы Р2О5 и СаО. Так, при массовом соотношении РФМ : Супрефос-№ = 1 : 0,5 получается продукт, содержащий N - 3,64, Р2О5общ. -18,8%, в котором Р2О5усв. : Р2О5общ. = 52,29%, Р2О5водн. : Р2О5общ.= 10,58%. А при соотношении РФМ : Супрефос-Ш = 1 : 1 мы имеем продукт, содержащий N - 5,47, Р2О5общ. - 19,94%, в котором Р2О5усв. : Р2О5общ. = 68,0%, Р2О5водн. : Р2О5общ. = 14,69%. Они по составу уже выгодно отличается от состава (13% Р2О5 и 1,5% N простого аммонизированного суперфосфата. С таким содержанием усвояемого фосфора тукосмеси являются эффективными азотно-фосфорными удобрениями.
Таблица 1.
Состав продуктов механической активации фосфоритовой муки в присутствии Супрефоса
Массовое соотношение РФМ : Супрефос-NS Химический состав продукта, % Р2О5водн.: Р2О5общ. х100,%
N Р2О5 общ. Р2О5усв. по лим. к-те Р2О5усв. По трил. Б СаОобщ. СаОусв. по лим. к-те
1 0,1 1,01 17,33 6,43 6,66 42,62 23,32 3,17
1 0.2 1,79 17,41 7,42 7,18 41,42 23,30 5,86
1 0,3 2,50 18,21 8,44 8,01 40,94 23,76 7,58
1 0,4 3,09 18,4 9,28 8,49 39,17 23,58 9,57
1 0,5 3,64 18,8 9,83 9,23 37,93 22,94 10,58
1 0,6 4,03 18,93 10,54 9,72 35,9 23,02 11,83
1 0,7 4,48 19,24 11,67 10,66 35,78 23,84 12,63
1 0,8 4,79 19,36 12,25 11,11 34,16 23,83 13,76
1 0,9 5,20 19,82 13,08 11,79 33,33 24,31 13,88
1 : 1 5,47 19,94 13,56 12,24 32,79 24,15 14,69
Рисунок 1. Относительное содержание водорастворимой и усвояемых форм СаО и Р2О5 готовых продуктов в зависимости от количества добавки супрефоса-Ш
№ 5 (86)
A UNI
/ш. те)
UNIVERSUM:
технические науки
май, 2021 г.
Следует отметить, что продукт механохимиче-ской активации фосфоритов обладает одним недостатком - он находится в пылеобразном состоянии и вносить его в почву крайне затруднительно. Но этот недостаток легко преодолевается, так как продукт легко гранулируется методом прессования либо окатывания [21, 22].
Мы также предприняли попытку активировать рядовую фосмуку аммонизированной Супрефосной пульпой. Будут ли она после её аммонизации до различных значений рН активизировать фосфатное сырьё или нет? Для экспериментов мы взяли фосфор-нокислотную гипсовую пульпу АО «Атто1ш-Махат», полученную в обычном дигидратном режиме разложения мытого обожженного концентрата серной кислотой в присутствии оборотной ЭФК. Её состав (вес.%): Р2О5общ. 11,6; Р2О5усв. 10,9; Р2О5водн. 10,8; СаОобщ. 8,67; 803общ. 12,8; Ж:Т = 2,5:1; рН= 0,95. То есть, она представляет собой суспензию Са804-2Ы20 в водном растворе ЭФК.
Аммонизацию гипсовой пульпы осуществляли газообразным аммиаком до рН = 2,5-8,5. После этого пульпу анализировали на содержание различных форм Р2О5, СаО, 80з и N. В процессе аммонизации конверсия, хоть и незначительно, идет уже при рН 2,5. При рН 4,0 степень конверсии составила 25,0%. При этом пульпа содержит 11,25% Р2О5общ. и 1,88% N. А при рН 8,5 конверсия произошла на 97,11%. В ней 10,25% Р2О5общ. и 6,77% N. При такой аммониза-ции пульпа по-существу состоит только из дикаль-цийфосфата и сульфата аммония. Далее к этим аммонизированным пульпам порционно дозировали фосмуку Центральных Кызылкумов состава (вес. %): 18,72 Р2О5; 47,83 СаО; СаО : Р2О5 = 2,56; 15,3 СО2.
Продолжительность процесса взаимодействия составляла 30 мин, температура 500С. При активации фосфатного сырья варьировались два параметра: весовое соотношение супрефосной пульпы к фоссы-рью и рН пульпы. Нами выбраны соотношения Су-префосная пульпа : РФМ = 100 : 10; 100 : 20;100 : з0; 100 : 40 и 100 : 50 и рН от 2,5 до 8,5. После окончания процесса пульпа высушивалась в сушильном шкафу при температуре 100оС. Гранулирование пульпы осуществляли в процессе сушки методом интенсивного размешивания и окатывания. Затем высушенные продукты анализировались на содержание различных форм фосфора, кальция и азота.
Результаты показывают, что во всех случаях получаются эффективные комплексные удобрения с прочностью гранул не менее 1,5-2 МПа. Содержание Р2О5общ. в них находится в диапазоне 22,37-24,27%; Р2О5усв. 9,8з-20,86%; СаОобщ. 20,62-37,75%; СаОусв. 16,78-21,46%; азота 1,73-10,68%. рН продукта лежит в пределах 3,91-7,7. При активации фосмуки пульпой при рН = 2,5 и соотношении Супрефосная пульпа : РФМ = 100:20 получаемый продукт содержит 23,94% общей Р2О5, причем большей частью в усвояемой для растений форме (Р2О5 усв. : Р2О5общ. и Р2О5водн. : Р2О5общ. находятся в пределах 74,06% и 46,91% соответственно) и 3,82% азота. Важен также тот факт, что кальций в удобрении находится в усвояемой форме. Не следует забывать, что кальций является питательным элементом для растений, стоящим по значимости на пятом месте после азота, фосфора, калия и серы. Таким образом, результаты показывают, что супрефосная пульпа также пригодна для химической активации рядовой фосмуки Центральных Кызылкумов.
Список литературы:
1. Активация природного фосфатного сырья. / Б.М. Беглов, Ш.С. Намазов, Х.Ч. Мирзакулов, Т.Ж. Умаров.-Ташкент.- Ургенч: Изд-во «Хорезм», 1999.- 112 с.
2. А.с.712407 СССР. МКИ С 05В11/02. Способ получения фосфорных удобрений./ А.С. Колосов, В.В. Болдырев, М.В.Чайкина, Э.Е.Помощников, Г.И.Гордеева, Романн Паудерт, Хайнц Харенц, Герхард Хайнике, Лотар Дюнкель, Роземария Петтиг.- Бюллетень изобретений, 1980, № 4.
3. Динку И. Повышение эффективности фосфоритной муки путем её обработки небольшими количествами кислот: Автореф.дис....канд.с.-х.наук. М., 1958.-17с.
4. А.с.697486 СССР. МКИ С 05В11/00. Способ получения фосфорных удобрений./ С.П. Кочетков. Н.Н. Малахова. С.В.Хрящев, В.Н.Филин, З.А. Зорихина, В.А.Зарубина.- Бюллетень изобретений, 1979, № 42.
5. Кадушкина Л.А. Воднорастворимая форма фосфорной кислоты в термофосфатах: Авто-реф.дис....канд.хим.наук.- Алма-Ата, 1951.-10с.
6. Pathak D.N. Растворимость некоторых фосфатных руд Индии в присутствии комплексующих агентов.// J.Inst.Chem. (India).- 1980.- т.52, № 4.- с.138-140.
7. Илялетдинов А.Н. Биологическая мобилизация минеральных соединений.- Алма-Ата: Наука, 1966.-332 с.
8. Прянишников Д.Н. Избранные сочинения. Том третий. - М.: Колос, 1965.- с. 486-495.
9. Сейтназаров А.Р., Кучаров Х., Намазов Ш.С., Мусаева С.А., Беглов Б.М. Системы Ca3(PO4)2-(NH4)2SO4-H2O, Ca3(PO4)2-NH4NO3-H2O, Ca3(PO4)2-NH4CI-H2O при 25 0С // Доклады АН РУз. - Ташкент, 2004. - №3. - С. 55-59.
10. Сейтназаров А.Р., Кучаров Х., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Системы Ca3(PO4)2-(NH4)2SO4-H2O, Ca3(PO4)2-NH4NO3-H2O, Ca3(PO4)2-NH4CI-H2O при 500С // Химическая промышленность. - Санкт-Петербург, 2004. -№ 5. - С. 262-265.
11. Pant G.N., Pathak D.N. Влияние температуры на растворимость среднерастворимых фосфатов // Fertil. Technol.1976. Т. 13. № 4. С. 296-299.
№ 5 (86)
UNIVERSUM:
технические науки
май, 2021 г.
12. Сейтназаров А.Р., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Механохимическая активация пылевой фракции фосфоритов Центральных Кызылкумов // Тр. международной науч.-практич.конф. «Проблемы химической технологии неорган., орган., силикатных и строительных материалов и подготовки инженерных кадров», 28-30 окт. 2002 г, г. Шымкент. - Шымкент, 2002г, том 1, с. 222-225.
13. Сейтназаров А.Р., Намазов Ш.С., Салимов З.С., Мирзакулов Х.Ч., Беглов Б.М. Механохимическая активация минерализованной массы фосфоритов Центральных Кызылкумов // Химическая промышленность сегодня -2003.- №4. - с. 42-44.
14. Сейтназаров А.Р., Намазов Ш.С., Мирзакулов Х.Ч., Беглов Б.М. Механохимическая активация рядовой фосфоритовой муки Центральных Кызылкумов // Доклады АН РУз. - 2003. - № 2. - 40-43.
15. Сейтназаров А.Р., Намазов Ш.С., Мирзакулов Х.Ч., Беглов Б.М. Механохимическая активация термоконцентрата фосфоритов Центральных Кызылкумов // Доклады АН РУз. - 2005. - № 4. - с. 56-58.
16. Садыков Б.Б., Реймов А.М., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Взаимодействие компонентов фосфорнокислотно -гипсовой пульпы при её глубокой аммонизации. // Химическая промышленность, 2006, т.83, № 9, С. 411-415.
17. Sadykov B.B., Volynskova N.N., Namazov Sh.S., Beglov B.M. Technology for manufacturing fertilizer "superfos" containing nitrogen, phosphorus, sulfur and calcium. // Russian Journal of Applied Chemistry, 2010, vol.83, no 3, pp. 545-552.
18. Numonov B., Namazov S., Badalova O., Sultonov B., Alimov U. Low-waste process of complex fertilizer based on sulphuric acid processing thermic calcinated phosphorite concentrate. // Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 2020, 55(4), pp. 831-838.
19. Садыков Б.Б., Сейтназаров А.Р., Ибрагимов Г.И., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Изучение взаимодействия компонентов в системах NH4H2PO4 - CaSO4^O - H2O, (NH4)2HPO4 - CaSO4-2H2O - H2O и NH4H2PO4 -(NH4)2HPO4 - CaSO4-2H2O - H2O. // Химическая промышленность, 2006, т.83, №12, С. 568-575.
20. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов / М.М.Вин-ник, Л.Н.Ербанова, П.М. Зайцев и др. - М.: Химия, 1975, 218 стр.
21. Намазов Ш.С., Якубов Р.Я., Сейтназаров А.Р., Мусаева С.А., Беглов Б.М. Гранулирование тукосмесей из бедных фосфоритов Центральных Кызылкумов и аммонийных солей методом прессования // Химическая промышленность. - 2005. - № 4. - с.163-168.
22. Турдиалиев У.М., Сейтназаров А.Р., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Фосфорнокалийные и азотнофосфорнока-лийные удобрения на основе механохимической активации фосфоритовой муки в присутствии калийных и азотных солей // Химия и химическая технология. - Ташкент, 2011. - №1. - С. 2-6.
