Научная статья на тему 'ИННОВАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТУКОСМЕСИ ИЗ ОТХОДОВ РАЗЛИЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВ, ПРИРОДНОГО ВЕРМИКУЛИТА И ФОСФОГИПСА'

ИННОВАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТУКОСМЕСИ ИЗ ОТХОДОВ РАЗЛИЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВ, ПРИРОДНОГО ВЕРМИКУЛИТА И ФОСФОГИПСА Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
124
44
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
The Scientific Heritage
Ключевые слова
тукосмесь / минеральные удобрения / фосфогипс / инновационная технология / отвалохранилище / состав / смешение. / tuko mixture / mineral fertilizers / phosphogypsum / innovative technology / dump storage / composition / mixing

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Жантасов К.Т., Зият А.Ж., Жуматаева С.Б., Сарыпбекова Н.К., Жантасов М.К.

Приведен краткий обзор по методам и способам прменения фосфогипса в различных отраслях экономики и, в частности, в составе минерального удобрения пролонгированного действия, с целью использования в агропромышленном комплексе. Представлены результаты исследований физико-химических свойств фосфогипса для обоснования возможности применения его в качестве мелиоранта при известковании закисленных почв из-за наличия в нем CaSO4, макрои микроэлементов, оказывающих положительное влияние на рост сельскохозяйственных культур. Рентгенофазовым анализом фосфогипса установлено, что в старом и новом отвалохранилище содержится: гипса CaSO4 ∙2H2O 87,93% и 85,04%; кварца SiO2 9,10% и 10,58%; бассанита CaSO4 ∙0.67 H2O 2,97% и 4,38%, соответственно. Исследован химический состав фосфогипса старого, и нового отвалохранилища Таразского филиала ТОО "Казфосфат". Проведен дифференциально-термический и ИКС анализы фосфогипса указанных отвалов. Определено, что особых отличий по содержанию основных компонентов не имеется. На основании проведенных исследований предложена инновационная технология и технологическая схема с материальным балансом получения нового ассортимента тукосмеси – сложно-смешанного удобрения-тукосмеси из твердых отходов производств пролонгированного действия, содержащего в своем составе фосфатное вещество, вермикулит, как влагоудерживающий компонент, внутренние вскрышные породы с микроэлементами и фосфогипс, как нейтрализатор почвенного покрова для снижения закисленности и засоленности посевных угодий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Жантасов К.Т., Зият А.Ж., Жуматаева С.Б., Сарыпбекова Н.К., Жантасов М.К.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INNOVATIVE TECHNOLOGY FOR THE PRODUCTION OF FLOUR MIXTURES FROM WASTE FROM VARIOUS INDUSTRIES, NATURAL VERMICULITE AND PHOSPHOGYPSUM

A brief overview is given on the methods and methods of applying phosphogypsum in various sectors of the economy and, in particular, as part of a mineral fertilizer of prolonged action, for use in the agro-industrial complex. The results of studies of the physico-chemical properties of phosphogypsum are presented to substantiate the possibility of using it as a meliorant for liming acidified soils due to the presence of CaSO4, macroand microelements in it that have a positive effect on the growth of crops. X-ray phase analysis of phosphogypsum found that the old and new dump contains: gypsum CaSO4 *2H2O 87.93% and 85.04%; quartz SiO2 9.10% and 10.58%; bassanite CaSO4 * 0.67 H2O 2.97% and 4.38%, respectively. The chemical composition of phosphogypsum of the old and new dump storage facilities of the Taraz branch of LLP «Kazphosphate» has been investigated. Differential thermal and X-ray analyses of phosphogypsum of these dumps were carried out. It is determined that there are no special differences in the content of the main components. On the basis of the conducted research, an innovative technology and technological scheme with a material balance for obtaining a new range of tukosmesi a complex-mixed fertilizer-tukosmesi from solid waste of prolonged-acting industries, containing in its composition a phosphate substance, vermiculite as a moisture-retaining component, internal overburden rocks with trace elements and phosphogypsum, as a neutralizer of soil cover to reduce acidification and salinity of cultivated land.

Текст научной работы на тему «ИННОВАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТУКОСМЕСИ ИЗ ОТХОДОВ РАЗЛИЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВ, ПРИРОДНОГО ВЕРМИКУЛИТА И ФОСФОГИПСА»

2. Определение нормальной густоты цементного теста при введении в воду затворения добавки Glenium Sky 503.

3. Изготовление образцов кубиков 2х2х2см и уплотнных вибрированием.

Вывод:

При введение суперпластифицирующей добавки Glenium Sky 503 удалось снизить водопо-требность бетонной смеси на 9%, при этом показатель прочности увеличился на 20,8%, по сравнению с образцом изготовленным без использования добавки.

4. Определение предела прочности при сжатии кубиков в возрасте 28 суток.

Результаты исследования:

Список литературы

1. http://www.trotuar.ru/forms/articles/superpl.s html (13.04.15)

2. Баженов Ю.М. Технология бетона: учебник .2003 г.

ИННОВАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТУКОСМЕСИ ИЗ ОТХОДОВ РАЗЛИЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВ, ПРИРОДНОГО ВЕРМИКУЛИТА И ФОСФОГИПСА

Жантасов К.Т.

академик РАЕ, д.т.н., профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды», зав. научно-исследовательской лаборатории «Неорганические соли, стимуляторы роста и

защиты растений» НАО ЮКУ им. М. Ауэзова https://orcid.org/0000-0001-6867-1204

Зият А.Ж.

преподаватель кафедры «Нефтегазовое дело» НАО ЮКУ им. М. Ауеэова Жуматаева С.Б.

докторант кафедры «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды» НАО

ЮКУ им. М. Ауеэова Сарыпбекова Н.К.

Старший научный сотрудник, к.х.н, доцент, кафедра «Химия» НАО ЮКУ им. М. Ауэзова.

Жантасов М.К.

зав кафедрой «Нефтегазовое дело» к.т.н., ассоциированный профессор НАО ЮКУ им. М. Ауэзова

INNOVATIVE TECHNOLOGY FOR THE PRODUCTION OF FLOUR MIXTURES FROM WASTE FROM VARIOUS INDUSTRIES, NATURAL VERMICULITE AND PHOSPHOGYPSUM

Zhantasov K., Ziyat A., Zhumatayeva S., Sarypbekova N., Zhantasov M.

NAO "M. Auezov South Kazakhstan University" Shymkent, Republic of Kazakhstan

Аннотация

Приведен краткий обзор по методам и способам прменения фосфогипса в различных отраслях экономики и, в частности, в составе минерального удобрения пролонгированного действия, с целью использования в агропромышленном комплексе. Представлены результаты исследований физико-химиче-

ских свойств фосфогипса для обоснования возможности применения его в качестве мелиоранта при известковании закисленных почв из-за наличия в нем CaSO4, макро- и микроэлементов, оказывающих положительное влияние на рост сельскохозяйственных культур. Рентгенофазовым анализом фосфогипса установлено, что в старом и новом отвалохранилище содержится: гипса CaSO4 -2H2O - 87,93% и 85,04%; кварца SiO2 - 9,10% и 10,58%; бассанита CaSO4 -0.67 H2O - 2,97% и 4,38%, соответственно. Исследован химический состав фосфогипса старого, и нового отвалохранилища Таразского филиала ТОО "Казфос-фат". Проведен дифференциально-термический и ИКС анализы фосфогипса указанных отвалов. Определено, что особых отличий по содержанию основных компонентов не имеется. На основании проведенных исследований предложена инновационная технология и технологическая схема с материальным балансом получения нового ассортимента тукосмеси - сложно-смешанного удобрения-тукосмеси из твердых отходов производств пролонгированного действия, содержащего в своем составе фосфатное вещество, вермикулит, как влагоудерживающий компонент, внутренние вскрышные породы с микроэлементами и фосфо-гипс, как нейтрализатор почвенного покрова для снижения закисленности и засоленности посевных угодий.

Abstract

A brief overview is given on the methods and methods of applying phosphogypsum in various sectors of the economy and, in particular, as part of a mineral fertilizer of prolonged action, for use in the agro-industrial complex. The results of studies of the physico-chemical properties of phosphogypsum are presented to substantiate the possibility of using it as a meliorant for liming acidified soils due to the presence of CaSO4, macro- and microelements in it that have a positive effect on the growth of crops. X-ray phase analysis of phosphogypsum found that the old and new dump contains: gypsum CaSO4 *2H2O - 87.93% and 85.04%; quartz SiO2 - 9.10% and 10.58%; bassanite CaSO4 * 0.67 H2O - 2.97% and 4.38%, respectively. The chemical composition of phosphogypsum of the old and new dump storage facilities of the Taraz branch of LLP «Kazphosphate» has been investigated. Differential thermal and X-ray analyses of phosphogypsum of these dumps were carried out. It is determined that there are no special differences in the content of the main components. On the basis of the conducted research, an innovative technology and technological scheme with a material balance for obtaining a new range of tukosmesi - a complex-mixed fertilizer-tukosmesi from solid waste of prolonged-acting industries, containing in its composition a phosphate substance, vermiculite as a moisture-retaining component, internal overburden rocks with trace elements and phosphogypsum, as a neutralizer of soil cover to reduce acidification and salinity of cultivated land.

Ключевые слова: тукосмесь, минеральные удобрения, фосфогипс, инновационная технология, отвалохранилище, состав, смешение.

Keywords: tuko mixture, mineral fertilizers, phosphogypsum, innovative technology, dump storage, composition, mixing.

Введение

Сложившиеся положения по минеральным удобрениям на мировом и внутреннем рынках, предъявляют все новые требования к ним и тукосмесям на их основе. Поэтому, разработка инновационных технологий по известкованию кислых и засоленных почв, рекультивации посевных площадей, повышению их плодородия и съема продукции сельхозкультур остается актуальной проблемой современности.

Общеизвестно, что минеральные удобрения получают на основе фосфорной кислоты путем экстракции Р2О5 из тонкомолотого фосфорсодержащего сырья сильными кислотами и, в частности серной [1-8]. Затем, на основе смешивания различных минеральных удобрений, получают тукосмеси, с учетом их свойств совместимости и несовместимости. Имеется ряд технологий получения тукосмеси на основе твердых природных и техногенных сырьевых материалов - отходов различных производств: PhD докторские диссертации Бажировой К.Н., Налибаева М.И., Назарбек У.Б., магистрская диссертация Жантасова М.К. и ряд других работ.

Анализ физико-химических свойств фосфо-гиспа показывает, что угол его естественного откоса находится в пределах 33о, насыпная плотность около 1300кг/м3, в зависимости от его зернового состава, т.е. крупности кристаллов. Установлено, что

усредненный химический состав фосфогипса содержит (в %): Р2О5общ - 0,74; Р2О5вод - 0,21; MgO -следы; N2O - 0,38; Al2Oз- 0,087; F- 0,081; нерастворимого остатка (но) - 19,67; Fe2Oз- 0,093. В пересчете на сухое вещество фосфогипс в среднем содержит (в %): СаО - 39,8; Р2О5 - около 1; К - 0,03; № - 0,1; SOз - 36,2; Fe2Oз - 0,1; Al2Oз - 0,03, которые могут применяться как микроудобрения кроме фтора [9,10].

В работе ряда авторов, в том числе [11,12] приведено применение нейтрализованного фосфо-гипса, последействие которого сохраняется на протяжении 2-х лет.

Известны способы и технологии получения тукосмесей из отходов различных производств, а также комплексного удобрения для сельского хозяйства, содержащего бурый уголь, торф, кальций-содержащий компонент в виде внепечной пыли -отхода цементного производства, а также фосфоритную муку, поташ и карбамид [13-15].

При применении фосфогипса в качестве составной части тукосмеси необходимо учитывать содержание натрия в почвенно-поглощающем комплексе (ППК). Поэтому, для вытеснения натрия из почвенного покрова необходимо применение стадии гипсования почвы, которая улучшает ее водно-физические и химические свойства закисленных и солонцоватых почв, повышая их плодородие.

Экспериментальная часть

Учитывая вышеприведенное и актуальность проблемы утилизации фосфогипса на ТОО "Казфосфат" отобраны представительные пробы со старого и нового отвалохранилища, для проведения исследований в дополнение к Сообщению 1 рентге-нофазового, термографического и спектрального анализов с выявлением его физико-химических свойств и состава.

Съемка производилась на аппарате D8 Advance (Bruker), a-Cu, при напряжении на трубке 40 кВ и токе 40 мА. Обработка полученных данных дифрактограмм и расчет межплоскостных расстояний осуществляли с помощью программного обеспечения EVA, а расшифровка проб и поиск фаз - по программе Search/match, с использованием Базы порошковых дифрактометрических данных PDF-2.

К перечню нормативных документов, применяемых при испытаниях минеральных удобрений, можно отнести ИСО 5316 - 77, ИСО 6598 - 85, ИСО 7497 - 84 «Удобрения минеральные. Общие технические условия», О требованиях к минеральным удобрениям (ТР ЕАЭС 039/2016), ГОСТ 4212-76

«Реактивы. Методы приготовления растворов для колориметрического и нефелометрического анализа», ИСО 5316-77, ИСО 6598-85, ИСО 7497-8)«Удобрения минеральные. Методы определения фосфатов», ISO/IEC 17025-2019 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий » и др.

Термический анализ изучаемых проб фосфо-гипса проведен на приборе синхронного термического анализа STA 449 F3 Jupiter. Нагрев вели со скоростью 100С/мин в атмосфере высокоочищен-ного аргона, а охлаждение со скоростью 120С/мин. Обработку результатов, полученных с помощью прибора STA 449 F3 Jupiter, проводили посредством программного обеспечения NETZSCH Proteus.

Результаты и их обсуждение

Результаты дифференциально -термического анализа проб фосфогипса на приборе синхронного термического анализа STA 449 F3 Jupiter показаны на рисунках 1 и 2.

проба N°1 - фосфогипс со старого отвалохрани-лище

ТГ /%

1GG 9e 96 94 92 9G

ee e6 e4 e2

2GG

4GG 6GG

Температура /°C

eGG

1GGG

Главное 2020-10-26 09:21 Пользователь: Administrator Прибор : STA 449F3 Almaty Файл : C:\NETZSCH\Proteus\data5\service\0oc0omnc старого отвала,пр.№1 20 10 2020.ngb-ss3

dДТА /(мкВ/мг/мин) ДТА /(мкВ/мг) ДТГ /(%/мин)

Фосфогипс старого отвапа,пр.№1 20 10 2020.ngb-ta:

G.G G.15

-G.1 G.1G

-G.2 G.G5 G.GG

-G.3 -G.G5

-G.4 -G.1G

-G.5 -G.15

Проект : Фосфаты

Код образца : Фосфогипс стар.отвал

Дата/время : 20.10.2020 12:00:49

Лаборатория : Almaty

Оператор : Марина

Образец : пр.№1, 250 мг

Материал : Файл коррекции :

Темп. кал./Файлы чувст. : Калибровка 29 05 2020.П Диапазон : Прободерж./ТП : Режим/тип измер. :

Фосфаты,CaSO4

26/10.0(К/мин)/1000 DTA/TG S / S ДТА-ТГ / Образец

-ts3 / SENSZERO.EXX

Сегменты : Тигель : Атмосфера : ТГ корр./диап. измер. : ДСК корр./диап. измер. :

1/2

DTA/TG crucible Al2O3 Ar / -- / Ar 000/35000 мг 000/

Циклы предварит. измер-я : 0хВак_

Создано программным обеспечением NETZSCH Proteus

Рисунок 1 - Термический анализ фосфогипса со старого отвалохранилища

Анализ рисунка 1 показывает, что на кривой ДТА четко зафиксированы интенсивные эндотермические эффекты, с максимальным развитием при 182,9 0С и 214,50С. Также отмечается несколько растянутый экзотермический эффект с вершиной при 427,70С, который может быть обусловлен химическими реакциями, связанными с переходом исследуемого вещества из одного минерального состояния в другой и, в частности, дигидрата в полугидрат. На кривой ОДТА отмечен слабый эндотермический эффект с экстремумом при 1360С. Вышеназванные эндотермические эффекты, указанные на кривой ДТА, сопровождаются уменьше-

нием массы навески, за счет удаления влаги и других летучих веществ. Кривая ТГ в области его развития показывает резкое снижение, что на кривой ДТГ по этим эффектам зафиксированы минимумы при 168,10С и 210,80С. На кривой ДТГ также проявлен слабый минимум при 218,20С. Сочетание эндотермических и экзотермического эффектов на кривой ДТА характерно для образования гипса -Са804 • 2Н2О. Первый эндотермический эффект при 182,90С отражает его дегидратацию до полугидрата, а второй 214,50С- характеризует полное обезвоживание пробы фосфогипса. Экзотермический эффект при 427,70С является проявлением пере-

стройки решетки и превращения ди- и полугидрат-ного гипса в нерастворимый ангидрит. Слабый минимум при 218,20С на кривой ДТГ может быть отражением дегидратации оводненнного геля SiO2• nH2O. Кроме этого, в наложение, экзотермический эффект может еще отражать и кристаллизацию этого геля.

На рисунке 2 представлены сведения по фос-фогипсу отобранному с нового отвалохранилища

ТГ /% 100 98 96 94 92 90 88 86 84

Пик: 143.0 °C 1\

Пик: 458.2 °C

ТОО «Казфосфат», где показаны четко выраженные процессы в температурном интервале, как представлено и на рисунке 1, от 150 до 2500С.

Анализ рисунка 2 показывает, что на кривой ДТА проявлены интенсивные эндотермические эффекты, имеющие максимальные развития при 186,40С и 2160С. Также отмечается экзотермический эффект с вершиной при 458,20С.

■ проба №2 - фосфогипс с нового отвала

dДТА /(мкВ/мг/мин) ДТА /(мкВ/мг) ДТГ /(%/мин)

Î ЭЦЙ}

Остаточная масса: 82.33 % (1105.3 °C) ^tvj]

0.0 0.15

0.10

-0.1

0.05

-0.2 0.00

-0.05

-0.3

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

-0.10

-0.4

-0.15

-0.5 -0.20

-10

200

400

600

Температура /°C

800

1000

Главное 2020-10-26 09:23 Пользователь: Administrator Прибор : STA 449F3 Almaty Файл : C:\NETZSCH\Proteus\data5\service\0oc0orMnc нового отвала,пр.№2 20 10 2020.ngb-ss3

а,пр.№2 20 10 2020.ngb-ta

Проект : Фосфаты

Код образца : Фосфогипс нов.отвал Дата/время : 20.10.2020 15:34:43 Лаборатория : Almaty Оператор : Марина Образец : пр.№2, 250 мг

Материал : Фосфаты,CaSO4

Файл коррекции :

Темп. кал./Файлы чувст. : Калибровка 29 05 2020.ngb-ts3 / SENSZERO.EXX 33/10.0(К/мин)/1010 DTA/TG S / S

ДТА-ТГ / Образец_

Диапазон : Прободерж./ТП : Режим/тип измер. :

Сегменты : Тигель : Атмосфера : ТГ корр./диап. измер. : ДСК корр./диап. измер. :

1/2

DTA/TG crucible AI2O3 Ar / -- / Ar 000/35000 мг 000/

Циклы предварит. измер-я : 0хВак_

Создано программным обеспечением NETZSCH Proteus

0

Рисунок 2 - Термический анализ фосфогипса с нового отвалохранилища

На кривой dДТА указаны слабые экзотермические эффекты с пиками при 1960С и 1009,10С. Эндотермические эффекты, показанные на кривой ДТА, как и на рисунке 1, сопровождаются интенсивным снижением массы навески, что видно из хода кривой ТГ. Анализ кривой ДТГ показывает, что на нем имеются минимумы при 167,50С и 212,20С, а также отмечаются дополнительные минимумы при 1430С, 207,70С, а также слабый максимум при 201,70С.

Сочетание эндотермических и экзотермического эффектов на кривой ДТА, как указано выше, характерны проявлению гипса - CaSO4 • 2H2O. Анализируя кривую ДТА, можно отметить, что первый эндотермический эффект при 186,40С характерен дегидратации дигидрата до полугидрата, а второй -2160С - процессу полного обезвоживания. Следует заметить, что экзотермический эффект при 458,20С является проявлением перестройки решетки и превращения дигридата гипса в нерастворимый ангидрит.

Сочетание минимума при 1430С на кривой ДТГ и слабого экзотермического эффекта, с пиком при 1960С на кривой dДТА, может быть следствием

проявления примеси nSiO2mH2O, кремниевой кислоты. Кроме этого при 1430С протекает процесс дегидратации с образованием силикогеля, который при 1960С кристаллизуется. Слабый максимум при 201,70С на кривой ДТГ может отражать процесс окисления примеси двухвалентного железа. Сочетание минимума при 207,70С на кривой ДТГ и слабого экзотермического эффекта, с пиком при 1009,10С на кривой dДТА, может быть отражением наличия небольшого количества фосфата алюминия Al3[PO4](OH)e6H2O. При 207,70С возможно протекание процесса дегидратации с образованием аморфного вещества, которая при 1009,10С приводит к кристаллизации аморфной фазы.

Исследование проб фосфогипса на ИК-Фурье, спектрометре «Avatar 370 CsI» спектры получены в спектральном диапазоне 4000-300 см-1. При изучении фосфогипса со старого отвала, как показано на рисунке 3, установлено, что он содержит в своём составе с ярко выраженными пиками: гипс Ca[SO4] • 2H2O - 3548, 3496, 3404, 3244, 1686, 1621, 1145, 1115, 1004, 669, 602 см-1 и кварц SiO2 - 798, 779, 511, 465, 397, 372 см-1 .

4000

3000

2000

500

1000

Волновое число (см-1)

Рисунок 3 - ИКС-анализ фосфогипса со старого отвалохранилища.

ИКС-анализ исследования фосфогипса с нового отвалохранилища фосфогипса, приведенного на рисунке 4, показывает незначительные цифровые отклонения пиков и, что он содержит как и на

рис. 3 гипс Ca[SÜ4] • 2H2O - 3554, 3494, 3409, 3244, 1684, 1621, 1148, 1116, 1005, 669, 602 см"1 и кварц SiÜ2 - 798, 779, 511, 469, 398, 374 см"1 .

100 Л

90- Т ЯП

80 -70-

(D 60-

К

и

§

о 50-

g

С 40-

30-

20-

10-

0 :

4000

3000

2000

1000

Волновое число (см-1)

Рисунок 4 - ИКС-анализ фосфогипса с нового отвалохранилища.

500

Изучение образцов фосфогипса как со старого, так и с нового отвалов изучались под микроскопом марки LEICA DM 2500 P. Перед исследованием сыпучий материал пробы, с целью диагностики минеральных фаз, погружался в иммерсионные среды с известными показателями преломления. Наряду с этим, из материала пробы приготовлены искусственные полированные аншлифы - брикеты для

определения присутствующих в пробах рудных минералов.

На основании полученных данных в Сообщении 1 и данного Сообщения 2, а также работы авторов [13,15], для улучшения свойств почвенного покрова предлагается нижеприведенная разработанная инновационная технология и технологическая схема, показанная на рисунке 5.

Рисунок 5. Принципиальная схема производства тукосмеси, содержащей фосфогипс 1, 4, 7, 9, 10, 11, 12, 14, 15 бункера; 2 - дозатор-питатель; 3, 13 - смесители; 5 - барабанная печь; 6 -холодильник; 8 - мельница; 16 - фасовочная машина.

В качестве теплоносителя для прокалки фосфорита и вермикулита предлагается применение мелочи бурого угля и природного газа для зажигания угля, находящегося в шихте фосфорита или вермикулита в определенном соотношении.

Для снижения экологической нагрузки и топливно-энергетических затрат на процесс обжига фосфорита и вермикулита, возможно применение пыли циклонов и электрофильтров, образующихся при прокалке фосфорита в температурном интервале 950-1100°С или пыль уловленную в циклоне при агломерации фосфоритной мелочи производства фосфора, а также готовой продукции обогащенного и обожженного вермикулита, на основе договорных поставок.

Кроме этого, для улучшения качества рассеивания на посевные площади тукосмеси нового ассортимента, содержащей фосфогипс, предлагается применение в качестве связующего вещества соап-стока, отхода щелочной рафинации растительных жиров и масел, а также водного раствора патоки, издержка производства сахара из сахарной свеклы.

По предлагаемой технологии мелочь природного фосфорита класса 0-5мм из бункера поз 1, посредством дозатора-питателя поз 2 подают в смеситель поз 3, куда также поступает из бункера поз 4 определенное количество мелочи бурого угля. Шихту тщательно перемешивают в смесителе поз 3, подают питателем во вращающуюся барабанную печь поз 5, сушат при температуре 150 - 3500С и тподвергают термической обработке при 850 -

9500С. Прокаленный материал направляют в холодильный агрегат поз 6, охлаждают до 400С и транс-потируют в сборный бункер прокаленного фосфорита поз 7, смонтированного перед мельницей поз 8.

На следующем этапе процесса природный вермикулит из бункера поз 9 и мелочь угля фракции менее 5мм из бункера поз 4 подают в смеситель поз 3. Шихтовую смесь тщательно перемешивают и подают в барабанную вращающуюся печь поз 5, где подвергают сушке и прокалке при температуре до 950 оС, охлаждают до 40 оС в холодильнике поз 6 и транспортируют в отдельный бункер прокаленного вермикулита поз 10.

После прокалки фосфорит из бункера поз 7 и мелочь внутренних вскрышных пород класса менее 5мм из бункера поз 11, подают в центробежную эллиптическую шаровую мельницу барабанного типа и измельчают до фракции менее 0,1мм. Измельченный материал подают в промежуточный бункер поз 12, из которого в определенном количестве подают в смеситель поз 13, куда транспортируют определенное количество фосфогипса из бункера поз 14, а также прокаленный вермикулит из бункера поз 10. Тщательно перемешенный в смесителе шихтовый материал тукосмеси транспортируют в бункер измельченного продукта поз 15, а затем подают в тарно-фасовочную машину поз 16. Затаренную в мешки тукосмесь складируют в складском помещении и отправляют потребителям.

Проведен расчет и определен материальный баланс процесса производства нового ассортимента

№ п/п Приход № п/п Расход

Наименование кг % Наименование кг %

1 Фосфоритная мелочь или мелочь возврата процесса агломерации фосфорного производства или процесса термоподготовки фосфорита 670 67,0 1 Сложно-смешанное минеральное удобрение-тукосмесь пролонгированного действия 990 99,0

2 Вермикулит 115 11,5 2 Механические потери 10 1,0

3 Внутренние вскрышные породы бурых углей 100 10,0 3

4 Фосфогипс 65 6,5 4

5 Бурый уголь 50 5,0

Итого 1000 100 Итого 1000 100

сложно-смешенного минерального удобрения - тукосмеси, содержащего фосфогипс, который представлен ниже в таблице.

Заключение

В результате исследований выявлено, что по составу и физико-химическим свойствам фосфогипс старого и нового отвалохранилищ ТОО "Казфосфат" особых отличий по содержанию основных компонентов не имеют. Разработанная технологическая схема и приведенный материальный баланс получения нового ассортимента тукосмеси позволяет получить сложно-смешанное удобрение пролонгированного действия, который содержит в своем составе фосфатное вещество, вермикулит, как влагоудерживающий компонент, внутренние вскрышные породы с микроэлементами и фосфо-гипс, как нейтрализатор почвенного покрова для снижения закисленности и засоленности посевных угодий.

Производство тукосмеси новой номенклатуры вполне может быть осуществлено в промышленном масштабе мощностью 20-25 тысяч тонн в год на территориях близлежащих территорий агроком-плексов по выращиванию сельхозпродукции овощей и соебобовых культур в теплицах и на открытых посевных площадях, в радиусе50-150 км, с экономической и экологической точек зрения-«минизавод- АПК».

Выводы

1. Выявлено что, усредненный химический состав фосфогипса содержит (в %): Р2О5общ - 0,74; Р2Озвод - 0,21; ЫяО - следы; N20 - 0,38; АЬОз- 0,087; Б- 0,081; нерастворимого остатка (н.о.) - 19,67; Ре20з- 0,093.

2. На современных приборах физико-химических методов анализа последнего поколения проведены исследования физико-химических характеристик и свойств фосфогипса как со старого, так и с нового отвалохранилища. Определено, что существенных различий в химических и минералогических составах исходных проб не имеется.

Рентгенофазовым анализом фосфогипса установлено, что в старом и новом отвалохранилище содержится: гипса Са804 -2^0 -

87,93% и 85,04%; кварца SiO2 - 9,10% и 10,58%; ба-занита CaSO4 -0.67H2 O - 2,97% и 4,38% соответственно.

3. Дифференциально -термические исследования, проведенные на дериватографе синхронного термического анализа STA 449 F3 Jupiter показали на наличие незначительных расхождений температурных пиков между пробами анализируемых фосфогипсов со старого и нового отвалохранилища. Это подтверждено спектральным анализом на ИК-Фурье спектрометре «Avatar 370 CsI» в спектральном диапазоне 4000-300см-1.

4. Разработана технологическая схема и инновационная технология получения нового ассортимента тукосмеси - сложно-смешанного удобрения пролонгированного действия, содержащего в своем составе фосфатное вещество, вермикулит, как влагоудерживающий компонент, внутренние вскрышные породы с микроэлементами и фосфо-гипс, как нейтрализатор почвенного покрова для снижения закисленности и засоленности посевных угодий. Приведен материальный баланс производства тукосмеси нового ассортимента.

Список литературы

1. Б.А. Копылев. Технология экстракционной фосфорной кислоты, Л. Химия, 1981, 234 с

2. Позин М.Е. и др. Технология минеральных солей, часть 2. Л. Химия,1974, 1586с.

3. Химическая технология неорганических веществ. В 2кн., кН.1. Уч. Пособие/ Т.Г. Ахметов, Р.Т. Порфиев, Л.Г. Гайсин и др.; под ред. Т.Г. Ахметова, - М. Высш. шк.,2002. 688 с

4. Соколовский А.А. и Яшке Е.В. Технология минеральных удобрений и кислот. М. Хи-мия.1971.456 с.

5. Переработка фосфоритов Каратау / Под ред. Позина М.Е., Копылева Б.А., Беглова В.Н., Ершова В.А. Л. Химия,1975,272с

6. Справочник агрохимика. М. Россельхозиз-дат1980. 286с

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7. Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия. -М.: Колос, 1981.-319с.

8. Современные технологии переработки минерального сырья. К.Т. Жантасов, М.З. Исканди-ров, К.Д. Айбалаева и др. Шымкент. изд. Элем. 2015,

9. Шеуджен А. Х., Бондарева Т.Н. Использование фосфогипса нейтрализованного на посевах риса в качестве поликомпонентного удобрения. Сообщение II [Электронный ресурс] // Научный журнал КубГАУ, 2015. - № 09(113). - URL: http://ej.kubagro.ru/2015/09/pdf/65.

10. Белюченко И.С Патент РФ № 2423812,. и др. Способ улучшения агрофизических свойств почвы А01В7 9/02, 2011

11. Иваницкий В.В., А.А. Новиков, С.Д. Эвен-чик Фосфогипс и его использование. 1990 г. - 224.

12. Ахмедов М.А., Атакузаев Т.А Фосфогипс.

Исследование и применение. Ташкент, Изд-во "Фан" УзССР, 1980.

13. Бажирова К.Н. Разработка энергосберегающей технологии производства механоактивирован-ных комплексных минеральных удобрений пролонгированного действия. - Шымкент. 2015. 155с.

14. Yang R., Su Y., Wang T., Yang Q. Effect of chemical and organic fertilization on soil carbon and nitrogen accumulation in a newly cultivated farmland // Jour. of Integrative Agriculture. -2016. -№15(3). -P. 658-666.

15. Tanirbergenov S, Saparov А, Suleymenov B Methods of increasing productivity and environmental sustainability of cotton on irrigated light gray soils of the South Kazakhstan region // International Congress on "Soil Science in International Year of Soils". Sochi, Russia, 2015. -P. 405-408.

МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ФОСФОГИПСА - ОТХОДА ПРОИЗВОДСТВА ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

Жантасов К.Т.

академик РАЕ, д.т.н., профессор, заведующий научно-исследовательской лаборатории «Неорганические соли, стимуляторы роста и защиты растений» НАО ЮКУ им. М. Ауэзова

https://orcid.org/0000-0001-6867-1204;

Зият А.Ж.

преподаватель кафедры «Нефтегазовое дело» НАО ЮКУ им. М. Ауеэова

Лавров Б.А.

д.т.н., профессор, Санкт-Петербургский технологический институт (ТУ), РФ

Жантасов М.К.

зав кафедрой «Нефтегазовое дело» к.т.н., ассоциированный профессор НАО ЮКУ им. М. Ауэзова

Жантасов М.К.

инженер - технолог крестьянского хозяйства «Жантас»

MINERALOGICAL AND CHEMICAL COMPOSITION OF PHOSPHOGYPSE - WASTE OF PRODUCTION OF EXTRACTIVE PHOSPHORIC ACID

Zhantasov K.

NAO "YUKU them. M. Auezov "Shymkent, Republic of Kazakhstan

Ziyat A.

NAO "YUKU them. M. Auezov "Shymkent, Republic of Kazakhstan

Lavrov B.

Saint Petersburg State Technical Institute (Technical University), Saint Petersburg, RF

Zhantasov M. Peasant farm "Zhantas" Zhantasov M.

NAO "YUKU them. M. Auezov "Shymkent, Republic of Kazakhstan

Аннотация

На основании проведенного анализ литературных источников по отходам производств фосфорной промышленности приведены резудьтаты исследований химического и минералогического состава фосфогипса современными методами и приборами физико-химического анализа.

Микроскопическим, рентгенофазовым методами анализа определено различие по всем компонентам в фосфогипсе как со старого так и с нового отвалохранилищ на 1,5-3%., что объясняется авторами измельчениями в результате более 40 летнего хранения. Выявлена идентичность фосфогипса со старого и нового отвалохранилищ ТОО «Казфосфат» Республики Казахстан по составу: Са - 17,55% и 19,42%; К - 0,13% и 0,14%; Р - 0,35% и 0,30%; Р2О5 - 0,80% и 0,69%, а также минералогическому составу гипса, дигидрата (CaSÜ4 2H2O) - 87,93% и 85,04%; кварца (SÍO2) - 9,10% и 10,58% % и бассанита (CaSO4 -0.67^0) - 2,97% и 4,38%, соответственно. Съемку дифрактограмм производили на аппарате D8 Advance (Bruker), a-Cu, с

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.