CC BY
0DOI: 10.24412/2181 -144X-2024-1 -88-94
B.E.Sultonov, E.S.Nozimov, D.S.Xolmatov, D.Sh.Sherqo'ziev
FAOLLASHTIRILGAN FOSFORLI O'G'ITLAR OLISHDA FOSFAT KISLOTA ME'YORLARI VA KONSENTRASIYALARINI TA'SIRI
B.E.Sultonov 1[0000-0002-1307-8216], E.S.Nozimov 2[0000-0003-1580-8654],
D.S.Xolmatov 3[0009-0007-9838-3132], D.Sh.Sherqo'ziev 4[0000-0003-0252-2657]
1Professor, Namangan davlat universiteti 2Mustaqil izlanuvchi, Namangan davlat universiteti 3Dotsent, Namangan davlat universiteti 4Professor, Namangan muhandislik-texnologiya instituti
Annotasiya. Maqolada Markaziy Qizilqum (MQ) fosforitlarini yuqori haroratda boyitishda yuvish jarayonlarida hosil bo'ladigan fosforit kukunidan (FK) ekstraksion fosfat kislota (EFK) yordamida faollashtirilgan fosforli o'g'it (FFO') olish natijalari kеltirilgan. Tajribalar uchun 11,57% P2Osumum; 1,33% P2O5 o'zl.; 41,08% CaO; 0,61% MgO; 20,91% CO2; 1,84% AO 1,48% Fe2O-^; 0,46% SO3; 1,52% F; CaO:P2O5 - 3,55 va 14,09% erimaydigan qoldiqli tarkibga ega bo'lgan FKdan foydalanilgan. EFK eritmalarini mе'yorlari va konsеntrasiyalarini olingan o'g'itlarni si fat va miqdor ko'rsatgichlariga ta'siri o'rganilgan hamda EFKlarning maqbul konsеntrasiyalari va mе'yorlari aniqlangan. Maqbul kattaliklarda olingan FFO' o'g'it namunalari quyidagi tarkibga ega (og'ir, %): P2O5umum. 30,74-31,52; P2O50ZL- 16,2718,29; P2O5s.e - 4,45-5,31;CaOumum. - 28,91-30,12; CaO0Zi. - 15,96-17,30. Bunda olingan FFO' lardagi P2O5 o'zl. va CaOozl. larning nisbiy o'zlashuvchanlik qiymatlari mos ravishda 52,99-58,02% va 53,4959,02% ga tеng bo'ladi.
Kalit so'zlar: fosforit kukuni, ekstraksion fosfat kislota, kislota mе'yori, kislota konsеntrasiyasi, faollashtirilgan fosforli o'g'it.
Аннотация. В статье представлены результаты получения активированного фосфорного удобрения (АФУ) с использованием экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) из фосфоритового шлама (ФШ), образующегося при высокотемпературном обогащении фосфоритов Центральных Кызылкумов (ЦК). Для экспериментов были исползованы фосфоритовый шлам, содержащий 11,57% Р205обЩ; 1,33% Р2О5 усв; 41,08% СаО; 0,61% МдО; 20,91% СО2; 1,84% М2О3; 1,48% Fe20з; 0,46% БОз; 1,52% F; Са0:Р205 - 3,55 и 14,09% нерастворимого остатка. Изучено влияние норм и концентраций растворов ЭФК на качественные и количественные показатели полученных удобрений, определены оптимальные концентрации и нормы растворов ЭФК. Образцы АФУ, полученные при оптимальных параметрах, имеют следующий состав (масса, %): Р2О5общ. 30,74-31,52; Р2О5усв- 16,27-18,29; Р2О5в.р.- 4,45-5,31;СаОобщ. - 28,91-30,12; СаОусв. - 15,96-17,30. При этом относительное содержание Р2О5усв. и СаОусв. составляют 52,99-58,02% и 53,49-59,02%, соответственно.
Ключевые слова: фосфоритовый шлам, экстракционная фосфорная кислота, норма кислоты, концентрация кислоты, активированное фосфорное удобрение.
Abstract. The article presents the results of obtaining activated phosphorous fertilizer (APF) using extraction phosphoric acid (EPA) from phosphorus sludge (PS) formed during high-temperature enrichment of Central Kyzylkum (CK) phosphorites. For the experiments, PS containing 11.57% P2O5total; 1.33% P2O5ac.c.a.; 41.08% CaO; 0.61% MgO; 20.91% CO2; 1.84% AO 1.48% Fe2O3; 0.46% SO3; 1.52% F; CaO: P2O5 - 3.55 and 14.09% insoluble residue was used. The effect of norm and concentrations of EPA solutions on the quality and quantity indicators of the obtained fertilizers was studied, and the optimal concentrations and norms of EPA solutions were determined. AFU obtained in optimal parameters has the following composition (mass, %): P2O5totai 30,74-31,52; P2O5ac.c.a - 16,27-18,29; P2O5W.S- 4,45-5,31; CaOt. - 28,91-30,12; CaOac.c.a. - 15,96-17,30. At the same time, the relative content of P2O5ac.c.a. and CaOac.c. a are 52.99-58.02% and 53.49-59.02%, respectively.
Key words: phosphorus sludge, extractive phosphoric acid, acid norm, acid concentration, activated phosphorus fertilizer. Kirish
1 COPERNICUS
ь LIBRARV-RU
88
Ma'lumki respublikamizda oddiy fosforli va fosfor tutgan kompleks o'g'itlar olishda asosiy fosfat xom ashyosi bu Markaziy Qizilqum (MQ) fosforitlari hisoblanadi. Bu fosforitlar tarkibidagi fosfor miqdori juda kam miqdorlarda bo'lib, past navli fosforitlar turiga kiradi va bu fosforitlarda o'rtacha 16,2% P2O5 mavjuddir. Lekin, shunday bo'lsada ushbu fosforitlarning zahirasi juda katta (10 mlrd.tonna). Bugungi kunda ushbu fosforitlardan yuqori haroratli boyitish, to'g'ridan-to'g'ri kislotali va turli reagentlar bilan qayta ishlash va boshqalar orqali foydalanilmoqda. So'nggi paytlarda MQ fosforitlarini boyitishda keng qo'llanilayotgan usul yuqori haroratli boyitish usuldir. Ushbu boyitish usuli quyidagi bosqichlardan iborat: qazib olingan fosfat xom ashyolarini boy fraksiyalarga ajratish, boy fraksiyali fosforitlarni xlordan yuvish va hosil bo'lgan fosforit xom ashyosini yuqori haroratda kuydirish. Ma'lumki ushbu termik usulda boyitish texnologiyasi bir qator kamchiliklarga ega: fosforitlarni boy fraksiyalarga ajratishda o'lchami 5 mm dan katta bo'lgan va tarkibida 12-14% P2O5 bo'lgan minerallashgan massa (MM) deb ataluvchi fosfat chiqindi hosil bo'lishi va uning miqdori qazib olinadigan fosfat xom ashyosini uchdan birini tashkil etashi; fosfat xom ashyosini xlordan yuvishda umumiy P2O5 ning 15-25%i fosforit kukuni (shlam) ko'rinishida chiqindiga chiqib ketashi;
Mavzuga oid adabiyotlar tahlili
Fosfat xom ashyosidagi 42% P2O5 minerallashgan massa va FK holida chiqindiga o'tib ketadi. So'nggi paytlarda MQ fosforitlari va ularni chiqindilari bo'lgan MM larni nitrat kislotali qayta ishlash bo'yicha mamlakatimizning bir qator olimlari (Namazov Sh.S., Erkaev A.U., Mirzaqulov X.Ch., Reymov A.M., Sherqo'ziev D.Sh. va boshqalar) va ularning izdoshlari tomonidan juda ko'plab ilmiy tadqiqotlar olib borilmoqda.Mamlakatimiz olimlari tomonid an (Sh.S.Namazov, X.Ch.Mirzaqulov, A.R. Seytnazarov va boshqalar) Qoratog' (Qozog'iston) va Markaziy Qizilqum fosforitlarini kimyoviy faollashtirib, tur xil o'g'itlar olish bo'yicha juda ko'plab tadqiqotlar olib borilgan [1-6]. MQ fosfat xom ashyosini fosfor kislotali faollashtirishning maqbul sharoitlari aniqlanib, ko'p miqdorda o'zlashuvchan va suvda eruvchan P2O5 tutgan fosforli va ammofosfatli o'g'itlar olish texnologiyalari yaratilgan, ammoniy tuzlarining trikalsiyfosfatga nisbatan erituvchilik xossasi bo'yicha yangi ma'lumotlar olingan va MQ fosforitlarini kimyoviy va mexanokimyoviy faollashtirishning ilmiy asoslari yaratilgan, o'g'itlarni donadorlash uchun presslash va namlik ishtirokida jadal aralashtirish usullari ishlab chiqilgan.
Markaziy Qizilqum fosforitlari va xlorid kislota asosida turli usullar bilan oddiy fosforli o'g'itlar olish jarayonlari [7-11] da batafsil o'rganilgan.
Amaliy qism
Ushbu ilmiy tadqiqot ishida MQ fosforitlarini yuqori haroratda boyitish jarayonlarida hosil bo'lgan fosforit kukunini (FK) EFK yordamida qayta ishlab, faollashtirilgan fosforli o'g'it olish imkoniyatlari o'rganildi. Laboratoriya tadqiqotlarini olib borish uchun [12] da keltirilgan FK namunasidan foydalanildi. Ushbu kimyoviy tarkibga ega bo'lgan FK EFK ni 15,0; 18,0; 21,0; 24,0 va 27,0% li konsentrasiyalarida va uni dikalsiy fosfat hosil bo'lishiga nisbatan 110% me'yorda parchalandi. FKni EFK bilan parchalash bo'yicha laboratoriya tajribalarini bajarish tartibi [12] da keltirilgan kabi bajarildi. FKni EFK bilan ta'sirlashtirilganda quyidagi kimyoviy reaksiyalar sodir bo'ladi:
Ca5(PO4)3F + 2H3PO4 + 10H2O = 5CaHPO4-2H2Ü| + HFî (1)
CaCO3 + H3PO4 + H2O = CaHPO4-2H2Ü| + CO2Î (2)
MgCO3 + H3PO4 + H2O = MgHPO4-2H2O| + CO2Î (3)
2SiO2 + 10HF = SiF4Î + H2SiFa + 4H2O (4)
R2O3 + 2H3PO4 = 2RPO4| + 3H2O, bu erda R=Al, Fe (5)
Parchalashdan keyin hosil bo'lgan kalsiy fosfatli bo'tqalarga yetarli miqdorda suv qo'shiladi va suspenziya vakuum ostida filtrlanadi. Hosil bo'lgan nam holidagi oddiy fosforli o'g'it bir marta qaynoq suv (80-90oC) bilan FK:H2Ü=1,0:1,0 nisbatda yuviladi va 90oC atrofida quritiladi. Olingan oddiy o'g'it namunalari [13-14] larda keltirilgan usullarda tahlil qilindi. Olingan natijalar 1-jadvalda keltirilgan.
1-jadval
Faollashtirilgan fosforli o'g'itlarning asosiy tarkibi_
Tayyor mahsulotni asosiy tarkibi, og'ir. % Karbonatsizl anish darajasi, %
P2O5umu m. 2% li lim. kis-si bo'yicha P2O5o'zl. P2O5s.e. PzOso'zl CaOumu m. 2% li lim. kis-si bo'yich a CaOozl Ca0o.zl
CuOumumi • 100%
p n ' l^Sumum. ■■ 100%
15%li EFK
30,05 15,32 4,18 50,98 30,15 15,53 51,51 50,02
18%li EFK
30,74 16,29 4,45 52,99 30,12 16,11 53,49 52,29
21%li EFK
31,27 17,20 4,77 55,00 30,02 16,78 55,90 53,98
24%li EFK
31,69 18,08 5,02 57,05 29,87 17,29 57,88 55,76
27%li EFK
31,94 19,16 5,29 59,99 29,65 18,08 60,98 57,41
Ushbu keltirilgan jadval natijalaridan shu narsani ko'rish mumkinki, faollashtirish uchun olingan EFK ning konsentrasiyalarini ortishi o'g'itlardagi ozuqa komponentlarini (P2Ü5umum. va CaOo'zl.) sezilarli darajada ortishiga olib keladi. Masalan, EFK konsentrasiyasi 15 dan 27% gacha ortganda ushbu kattaliklar mos ravishda 30,05 dan 31,94% gacha va 15,53 dan 18,08% gacha ortishi kuzatiladi. EFK konsentrasiyasi ortganda undagi suvda eruvchan fosforning (P2O5s.e.) miqdori ham 4,18 dan 5,29% gacha ortadi. Fosforit kukunini karbonatsizlanish darajasi esa 50,02 dan 57,41% gacha ko'tariladi. Ammo bu erda CaOumum.ni bir oz pasayishi (30,15 dan 29,65% gacha) kuzatiladi. Bunday bo'lishning asosiy sabablaridan biri EFK qo'shilganda ko'proq darajada monokalsiy fosfat hosil bo'lishidir. Bu erda EFK konsentrasiyalarining barcha qiymatlarini maqbul deb olish mumkin bo'ladi, ammo hozirda ishlab chiqarilayotgan EFK konsentrasiyalari 18-20% bo'lganligi hisobga olsak, uning 18-21% li eritmalarini maqbul deb olish maqsadga muvofiqdir.
Ma'lumki, bunday turdagi o'g'itlar olishda ulardagi ozuqa komponentlarining (P2O5ozl. va CaOozl.) nisbiy o'zlashuvchanlik qiymatlari muhim rol o'ynaydi. 1-rasmda ushbu qiymatlarini EFK konsentrasiyasiga bog'liqligi keltirilgan. Ushbu natijalardan ko'rinib turibdiki, faollashtrilgan fosforli o'g'itlar tarkibidagi ozuqa komponentlarning nisbiy o'zlashuvchan shakli 50% dan kam emas. Bu esa bunday turdagi o'g'itlarni qishloq xo'jaligida to'g'ridan-to'g'ri qo'llash imkoniyatini beradi.
Keyingi tadqiqotlarda esa faollashtirib olinadigan fosforli o'g'itlardagi asosiy ozuqa komponenti bo'lgan P2O5 miqdorini oshirishga qaratildi. Buning uchun fosforit kukunini parchalash uchun ishlatiladigan EFK eritmasini miqdorini oshirildi, ya'ni uning me'yori ko'paytirildi. Bunda EFK ning 18 va 21% li konsentrasiyalarda va uning me'yorlari esa 100, 110, 120, 130, 140 va 150% larda olindi. Tajribalarni o'tkazish tartibi yuqoridagi kabi bir xil. Olingan natijalar 2-jadvalda keltirilgan. Keltirilgan jadval natijalaridan shuni ko'rish mumkinki, EFK me'yorini ortishi olingan o'g'itlarning sifat va miqdor ko'rsatgichlariga etarli darajada katta ta'sir ko'rsatadi.
й я я J
Л *7" и tt-
ESN 54-f 53-О 52-
.с-
si
z
EO -
-ü-S3-EPF"
EFK koQsentratsivasi, %
1-rasm. P2O5 (1) va CaO (2) larning nisbiy o'zlashuvchan qiymatlarini EFK
konsentratsiyasiga bog'liqligi.
Masalan, EFK konsentrasiyasi 100% bo'lganda hamda uning konsentrasiyalari 1B va 21% bo'lganda olingan FFO' tarkibidagi P2O5umum. ning miqdorlari mos ravishda 29,25 va 30,39% ga teng bo'ladi. Olingan FFO' tarkibidagi P2O5ozl. ning qiymatlari esa mos ravishda 14,65 va 15,44% ga teng bo'lib, nisbiy o'zlashuvchan holatiga hisoblanganda mos ravishda 50,08 va 50,81% ga teng bo'ladi. Ushbu o'g'it namunalaridagi P2O5s.e. larning miqdorlari esa 3,59 va 4,05% ga tengdir. Bu kattaliklarda CaOumum. va CaOozl. larning qiymatlari mos ravishda 29,20 va 30,18% hamda 15,18 va 16,01% ga teng. CaO ning nisbiy o'zlashuvchan qiymatlari 18- va 21%-li EFK asosida olingan FFO' larda mos ravishda 51,99 va 53,05% ga teng ekanligini ushbu jadval natijalaridan ko'rish mumkin.
EFK me'yorlarini ortishi bilan yuqoridagi umumiy qonuniyatlar takrorlanadi. Olingan FFO' lardagi P2O5ozl. va CaOozl. larning nisbiy qiymatlari 50% dan kam emas. 2,3-rasmlarda EFK me'yorlarini ortishi olingan FFO'lardagi P2O5ozl. va CaOozl. larning qiymatlarini ko'payishiga yetarli darajada ta'sir ko'rsatishini ko'rish mumkin. Masalan, EFK me'yori 100 dan 150% gacha ortganda olingan FFO'lardagi P2O5ozl. ning nisbiy qiymatlari 50,08 dan 74,91% gacha ortishi kuzatiladi (18%-li EFK qo'llanilganda). 21%-li EFK qo'llanilganda esa 50,81 dan 79,82% gacha ortishi kuzatiladi (2-rasm). Xuddi shunga o'xshash holatlar CaOozl. ning nisbiy o'zlashuvchanligida ham kuzatiladi (3-rasm).
EFK me'yori (%) EFK me'yori, %
2-rasm. EFK me'yorlarini 3-rasm. EFK me'yorlarini ortishini
ortishini FFO' lardagi P205ozl. FFO' lardagi CaOozl. ning nisbiy ning nisbiy o'zlashuvchanlik o'zlashuvchanlik qiymatlariga qiymatlariga ta'siri. ta'siri.
2-jadval
«J.
1 COPERNICUS
ь LIBRARY-RU
91
Faollashtirilgan fosforli o'g'itlarning asosiy tarkibi
Asosiy komponentlar. EFK me'yorlari,%
o o 0 2 0 3 0 4 0 5 0
18%li EFK 21%li EFK 18%li EFK 21%li EFK 18%li EFK 21%li EFK 18%li EFK 21%li EFK 18%li EFK 21%li EFK 18%li EFK 21%li EFK
p N> 0 01 c 3 c 29,25 30,39 30,74 31,27 30,93 31,52 31,64 32,65 32,57 33,72 33,68 34,49
i - 2 si 2 - ■ ^ o — ' _ N i m o' . =7 0) 14,65 15,44 16,27 17,20 16,71 18,29 17,72 19,61 21,18 23,55 25,24 2 co
P N> 0 01 3,59 4,05 4,45 4,77 5,03 5, 1 5,56 5,92 6, CD 6,32 6,45 6, 7
§§ o Ln O 50,08 50,81 52,99 55,00 54,02 58,02 56,00 60,06 65,03 69,84 74,94 79,82
C 0) O c 3 c 29,20 30,18 30,12 30,02 28,91 29,31 28,79 29,38 28,99 29,67 29,30 29,32
2-% li lim. kis-si bo'yicha CaOo'zi. 15,18 16,01 16,11 16,78 15,96 17,30 16,69 18,21 19,71 21,35 22,54 23,70
%00T • o o 51,99 53,05 53,49 55,90 55,21 59,02 57,97 61,98 67,99 71,96 76,93 80,83
Karbonats izlanish darajasi, % 50,87 51,96 52,29 53,98 54,35 58,56 57,01 61,23 66,52 71,04 75,98 80,06
Xulosa
Ushbu natijalardan shu narsa kеlib chiqadiki, EFK mе'yorlari ortishi bilan olingan FFO' larning sifat ko'rsatgichlari (P2O5ozl. va CaOozl. larning nisbiy o'zlashuvchanligi) ortadi. Barcha EFK mе'yorlarini maqbul kattaliklar dеb olish mumkin, ammo EFK miqdorlarini tеjash nuqtai-nazardan uning 110-120% mе'yorlarini maqbul mе'yorlar dеb olish maqsadga muvofiqdir. Umumiy olganda 18 va 21%-li EFK larni maqbul konsеntrasiyalar ham ularning 110 va 120% mе'yorlarini maqbul kattaliklar dеb olish mumkin. Maqbul kattaliklarda olingan FFO' o'g'it namunalari quyidagi tarkibga ega (og'ir, %): P2O5umum. 30,74-31,52; P2O5ozl-16,27-18,29; P2O5s.e- 4,45-5,31;CaOumum. - 28,91-30,12; CaOozl. - 15,96-17,30. Bunda olingan FFO' lardagi P2O5ozl. va CaOozl. larning nisbiy o'zlashuvchanlik qiymatlari mos ravishda 52,99-58,02% va 53,49-59,02% ga tеng bo'ladi. Bunday turdagi o'g'itlarni qishloq xo'jaligining barcha turdagi yеrlarida va ekinlarda qo'llash mumkin.
Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati
[1]. Сейтназаров А.Р. Активация фосфоритов Центральных Кызылкумов с частично аммонизированной экстракционной фосфорной кислотой из фосфоритов Каратау // Узбекский химический журнал. - Ташкент, 2008. - №3.- С.59-63.
[2]. Каноатов Х.М., Сейтназаров А.Р., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Одинарные фосфорные удобрения, получаемые фосфорнокислотной активацией фосфатного сырья Кызылкумского месторождения. Сообщение 2. // Химическая технология. Контроль и управление. - Ташкент, 2007. - №4. - С. 5-10.
[3]. Сейтназаров А.Р. Химическая и механохимическая активация фосфоритов Центральных Кызылкумов // Химия и химическая технология. - Ташкент, 2008.- №1. - С.8-12.
[4]. Каноатов Х.М., Сейтназаров А.Р., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Фосфорнокислотная активация фосфоритов Центральных Кызылкумов // Химическая технология. Контроль и управление. - Ташкент, 2008.- №4. - С. 5-11.
[5]. Каноатов Х.М., Сейтназаров А.Р., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Одинарные фосфорные удобрения, получаемые фосфорнокислотной активацией фосфатного сырья Кызылкумского месторождения. Сообщение 1 // Химическая промышленность. - Санкт-Петербург, 2008. - т. 85, №6. - С. 271-277.
[6]. Atanazar Seitnazarov, Shavkat Namazov, Boris Beglov. Phosphoric acid activation of phosphorites of Central Kyzyl Kum // Applied Technologies & Innovations. -Prague, 2014. - vol. 10. - N 1. - pp. 1-7.
[7]. Shamuratova M.R., Sultonov B.E., Namazov Sh. S. The Influence of Some Technological Parameters on the Process of Precipitation the Hydrochloric Acid Extraction of Phosphates // Chemical Science International Journal 25(2): 1-6, 2018; Article no. CSIJ. 45393. ISSN: 2456-706X (Past name: American Chemical Science Journal, Past ISSN: 2249-0205), 2018.
[8]. Shamuratova M.R., Sultonov B.E., Namazov Sh.S. Hydrochloric acid obtaining of precipitate on base of phosphorite flour from Kyzylkum phosphorites // International Journal of Recent Advancement in Engineering and Research. Volume 4, Issue 2, February, 2018, rr.8-13. India
[9]. Shamuratova M.R., Sultonov B.E., Namazov Sh.S. Hydrochloric acid obtaining of precipitate on base of Kyzylkum phosphorites // XLVII International correspondence scientific and practical conference "International scientific review of the problems and prospects of modern science and education ". Boston. USA. July 24-25, 2018. rr. 24-26.
[10]. Шамуратова М.Р., Султонов Б.Э., Намазов Ш.С., Раджабов Р. Влияние количества и температуры промывной воды на качество преципитатов, полученных на основе минерализованной массы и соляной кислоты. Узбекский научно-
технический и производственный журнал. Композиционные материалы. - № 1/2019. -С. 76-79.
[11]. Шамуратова М.Р., Султонов Б.Э., Намазов Ш.С. Влияние природы осадителей на качественные параметры удобрительных преципитатов, полученных на основе низкосортных фосфоритов Центральных Кызылкумов // Химическая промышленность. Санкт-Петербург. - т. 97.-№ 1. - C. 28-34. 2020 г.
[12]. Султонов Б.Э., Нозимов Э. С., Холматов Д.С. Влияние концентрации и нормы азотной кислоты при получении активированных фосфорных удобрений // Universum: технические науки: научный журнал. - 2023. - №3(108) - С. 5-11. http://7universum.com/ru/tech/archive/category/3108.
[13]. ГОСТ 20851.2-75. Удобрения минеральные. Методы определения
[14]. фосфатов. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1997. - 37 с.
[15]. ГОСТ 24596.4-81. Фосфаты кормовые. Методы определения кальция. -М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. - 3 с.
