CC BY
19УДК 661.631:85
З.М. Норкулова, Т.И. Нурмурадов, М.П. Тураев, Ф.Э. Умиров
ФОСФОР-КАЛЬЦИЙСОДЕРЖАЩИЕ УДОБРЕНИЯ НА ОСНОВЕ ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО КЫЗЫЛКУМА
В работе показано, что проводя неполное разложение забалансовой фосфоритной руды Центрального Кызылкума с соляной кислотой можно получить фосфор-кальцийсодержащие удобрения с различным содержанием усвояемых форм фосфора и кальция.
Ключевые слова: фосфатное сырьё, соляная кислота, разложение, усвояемая форма, удобрение.
Фосфориты Центральных Кызылкумов являются основным фосфатным сырьем для получения фосфорсодержащих удобрений в Узбекистане. Это бедное по фосфору сырьё, к тому же содержащее большое количество нежелательных примесей, в частности, карбонатов и хлора [1]. Такое сырье не пригодно для получения из него высококонцентрированных фосфорсодержащих удобрений, т.е. чтобы получить высококачественное фосфорсодержащее удобрение из такого сырья, его нужно предварительно обогатить. Поэтому на Кызылкумском фосфоритовом комбинате (КФК) осуществлено многостадийное обогащение: дробление, сухое обогащение с получением рядовой фосфоритовой муки, отмывка от хлора, обжиг для удаления СО2 [2-4].
В настоящее время КФК выпускает три вида фосфатного сырья: мытый обожженный концентрат (Р2О5 -27-29%; С1<0,04%) в объеме 400 тыс. т в год; мытый сушеный концентрат (Р2О5 -18-19%) в объеме 200 тыс. т в год; рядовую фосфоритную муку (Р2О5-16-18%) в объеме 200 тыс. т в год.
Необходимо отметить, что при обогащении фосфоритов Центральных Кызылкумов, осуществляемом на Кызылкумском фосфоритовом комбинате, образуется большое количество отходов (забалансовая руда). В результате от сортировки фосфоритной руды с содержанием P2O5 ниже 12-15%, осуществляемой непосредственно в процессе добычи, большое её количество складируется как отход, непригодный для производства удобрений. На сегодняшний день объём такого отхода составляет более 5 млн. т, и количество таких неиспользуемых некондиционных фосфоритов растёт из года в год. Эти отходы складируются до будущих времен, то есть до того времени, когда будет найдена приемлемая технология их переработки.
В связи с этим мы считали правомерным проведение исследований по разложению забалансовых руд Кызылкумских фосфоритов при неполной норме соляной кислоты. Нам известно, что в последние годы в сельскохозяйственной практике как у нас, так и за рубежом доказана равноценность по эффективности частично разложенных фосфатов и стандартных традиционных удобрений- аммофоса и простого суперфосфата [5-7].
Для проведения лабораторных опытов нами было взято фосфатное сырьё Ташкуры Дже-рой - Сардаринского месторождения, имеющее следующий состав, мас.%: P2O5-12,98; CaO-39,95; Al2Oз - 1,17; Fe2Oз - 1,37; MgO - 0,53; F -1,85; Ш2 - 12,01 и 32%-ная соляная кислота. Нормы соляной кислоты варьировали в интервале 10-50% от стехиометрии на СаО.
Разложение фосфорита соляной кислотой проводили на лабораторной установке, состоящей из трубчатого стеклянного реактора, снабженного мешалкой с электроприводом и помещенного в водный термостат. Скорость вращения мешалки регулировали реостатным устройством и измеряли тахометром ТМ-3М с использованием датчика Д-1ММ. Температуру в термостате поддерживали с помощью термометра ТК-300И и электронного реле РТ-230У. Она во всех опытах была постоянной и равнялась 400 С.
© З.М. Норкулова, Т.И. Нурмурадов, М.П. Тураев, Ф.Э. Умиров, 2014.
После прекращения реакции к полученной тестообразной массе добавляли определенное количество воды, чтобы получилась нормально текучая пульпа. Предварительными опытами были установлены, что продукты разложения, имеющие рН менее 3,5 из-за высокой кислотности плохо высушиваются. Поэтому образующиеся кислые пульпы подвергали аммонизации газообразным аммиаком до значений рН 3,42- 4,10. Аммонизированные пульпы обладают хорошими реологическими свойствами, что позволяет осуществить их сушку и грануляцию в таких действующих промышленных агрегатах, как барабанный гранулятор-сушилка. Затем аммонизированные пульпы сушили при температуре 95-100оС, а полученные удобрения анализировали на содержание основных компонентов по стандартным методикам [8]. Усвояемую форму Р2О5 и СаО определяли по 0,2М трилону Б и по растворимости в 2%-ной лимонной кислоте. По содержанию СО2 определяли степень декарбонизации фосфатного сырья.
Результаты определения состава удобрений приведены в таблице. Из данных таблицы видно, что содержание усвояемой формы Р2О5 значительно зависит от нормы соляной кислоты. Увеличение нормы соляной кислоты от 10 до 50% приводит к возрастанию Р2О5усв по лимонной кислоте и трилону Б от 2,4 до 7,26% и от 2,01 до 4,20% соответственно. Возрастает при этом и степень декарбонизации исходного фосфорита от 25,12 до 82,23% (рис. 1). Содержание общего фосфора и кальция в полученных удобрениях в зависимости от условий опытов составляет Р2О5общ 11,29-12,55% и СаОобщ 34,8 - 38,24% соответственно.
Таблица
Химический состав высушенных продуктов
Норма соляной кислоты, % Р2°5общ? % Р2О5усв по лим. к-те,% Р2О5усв. по трил. Б, % СаОобщ, % СаОусв. по лим. к-те,% СаОвод, %
10 12,55 2,40 2,01 38,24 20,93 3,07
15 12,37 3,12 2,23 37,87 21,65 3,67
20 12,10 3,67 2,40 37,25 23,31 4,33
25 12,00 4,49 2,73 36,82 24,51 5,01
30 11,70 5,13 3,02 36,05 25,46 5,63
35 11,61 5,72 3,38 35,61 25,66 6,52
40 11,48 6,23 3,81 35,41 26,10 7,11
45 11,33 6,61 4,03 35,12 26,37 8,39
50 11,29 7,26 4,20 34,80 26,51 9,20
s =
х
а
90 80 70 60 50
s
X
0 ю а а
1 40 ■а х
<и X <и н U
30 20 10 0
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Норма соляной кислоты, %
Рис. 1. Зависимость степени декарбонизации фосфатного сырья от нормы соляной кислоты.
5
в
и
40 35 30 25 20 15
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Норма соляной кислоты, %
О
гч
гч
Рн
75 65 55 45 35 25 15
Рис. 2. Зависимость относительного содержания усвояемых форм фосфора по трилону Б от нормы соляной кислоты
5 10 15 20 25
30 35 40 45 50 55
Норма соляной кислоты, %
Рис. 3. Зависимость относительного содержания усвояемых форм фосфора по лимонной кислоте от нормы соляной кислоты
3
ю о
О
«
U
W
О
«
и
80 75 70 65 60 55
50
10 15 20 25
30 35 40 45 50 55 Норма соляной кислоты, %
Рис. 4. Зависимость относительного содержания усвояемых форм кальция от нормы соляной кислоты
5
Зависимость изменения усвояемых форм Р2О5 по трилону Б и 2%-ному раствору лимонной кислоты представлена на рис. 2 и 3. Из рисунков явно видны изменения относительного содержания усвояемых форм фосфора от исходной нормы соляной кислоты. Увеличение нормы соляной кислоты на СаО от стехиометрии от 10 до 55% способствует возрастанию относительного содержания усвояемой формы фосфора по трилону Б и 2 %-ному раствору лимонной кислоты от 16,01 до 37,20 и от 19,12 до 64,30% соответственно. При этом относительное содержание усвояемого кальция колеблются в пределах 54,73-76,18% (рис. 4).
Таким образом, приведенные результаты лабораторных исследований свидетельствуют о том, что путем проведения процесса разложения забалансовой руды Кызылкумских фосфоритов при неполной норме соляной кислоты имеется принципиальная возможность получения фосфорнокальциевых удобрений с различным содержанием усвояемых форм фосфора и кальция.
Библиографический список
1. Беглов Б. М., Намазов Ш. С., Мирзакулов Х. Ч., Умаров Т. Ж. Активация природного фосфатного сырья. Ташкент-Ургенч: Хорезм, 1999. 112 с.
2. Штеер В.К. Поэтапное освоение месторождения фосфоритов // Горный вестник Узбекистана. 2009. № 2. С. 10-13.
3. Кучерский Н.И., Толстов Е.А., Михин О.А., Мазуркевич А.П., Иноземцев С.Б., Смирнов Ю.М., Соколов В.Д. Промышленное освоение Джерой-Сардаринского месторождения фосфоритов в Узбекистане // Открытые горные работы. 2000. № 4. С. 62-67.
4. Кучерский Н.И., Толстов Е.А., Михин О.А., Мазуркевич А.П., Иноземцев С.Б., Соколов В.Д., Смирнов Ю.М. Комбинированная технология обогащения зернистых фосфоритов // Горная промышленность. 2001. № 4. С. 48-51.
5. Динку И. Повышение эффективности фосфоритной муки путем ее обработки небольшими количествами кислот.: Автореф. дис.... канд. с/х. наук. Москва. 1958.17 с.
6. Ромодина Л.В. Частично разложенный фосфорит, его свойства и применение.: Автореф. дис.. канд. с/х. наук. Москва. 1981.17 с.
7. Патент 62344 ГДР МКИ 16,5 (СО5d). Получение гранулированных удобрений на основе частично разложенных природных фосфатов.// RLVon Reppert (ГДР). РЖХим.1969, 24 л 229.
8. Винник М.М., Ербанова Л.Н., Зайцев П.М. и др. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов М.: Химия. 1975. 218 с.
НОРКУЛОВА Зулайхо Мехрикуловна - магистрант, Навоийский государственный горный институт (Узбекистан).
НУРМУРОДОВ Тулкин Исамурадович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Химическая технология», Навоийский государственный горный институт (Узбекистан).
УМИРОВ Фарход Эргашевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Химическая технология», Навоийский государственный горный институт (Узбекистан).
ТУРАЕВ Мирсоат Пармонович - докторант кафедры «Химическая технология», Навоий-ский государственный горный институт (Узбекистан).
