CC BY
61
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ИНТЕНСИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ NPK-УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ МЫТОГО СУШЁНОГО КОНЦЕНТРАТА ЦЕНТРАЛЬНЫХ КЫЗЫЛКУМОВ Назирова Р.М.1, Таджиев С.М.2, Мирсалимова С.Р.3, Худаярова Д.4 Email: Nazirova17135@scientifictext.ru
1 Назирова Рахнамохон Мухторовна - доктор технических наук (PhD), кафедра химической технологии, химико-технологический факультет, Ферганский политехнический институт; 2Таджиев Сайфидин Мухиддинович - доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией, лаборатория комплексных удобрений, Институт общей и неорганической химии Академии наук Республики Узбекистан; 3Мирсалимова Саодат Рахматжановна - кандидат химических наук, доцент, кафедра химической технологии; 4Худаярова Дилноза - студент, химико-технологический факультет, кафедра технологии первичной переработки сельскохозяйственной продукции, Ферганский политехнический институт, г. Фергана, Республика Узбекистан
Аннотация: в статье приведены результаты исследования получения сложных NPK-удобрений на основе мытого сушёного концентрата Центральных Кызылкумов путём разложения азотной кислотой. Изучено влияние нормы и концентрации азотной кислоты на степень разложения фосфорита. Показана суть интенсивной технологии получения сложных NPK-удобрений. Изучено влияние 59% азотной кислоты на химический состав NPK-удобрений. Приведены результаты исследования интенсивной технологии получения NPK-удобрений на основе продуктов азотнокислотного разложения и хлорида калия. Изучены и приведены результаты исследования влияния нормы азотной кислоты и соотношения N:P205:K20 на химический состав и степень разложения МСК в присутствии хлористого калия и нитрата аммония. Показаны пути улучшения свойств сложного удобрения путём применения карбамида в качестве азотсодержащего компонента.
Ключевые слова: фосфорит, степень разложения, мытый сушёный концентрат, азотная кислота, химическая энергия.
INTENSIVE NPK-BASED FERTILIZER TECHNOLOGY BASED ON WASHED DRIED CONCENTRATE OF CENTRAL KYZYL KUM Nazirova R-М.1, Tajiyev S-М.2, Mirsalimova S.R.3, ^dayarova D.4
1Nazirova Rakhnamohon Muhtorovna - Doctor of Technical Sciences (PhD), DEPARTMENT OF CHEMICAL TECHNOLOGY, FACULTY OF CHEMICAL TECHNOLOGY, FERGANA POLYTECHNIC INSTITUTE; 2Tajiyev Saifidin Muhiddinovich - Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Laboratory, LABORATORY OF COMPLEX FERTILIZERS, INSTITUTE OF GENERAL AND INORGANIC CHEMISTRY OF THE ACADEMY OF SCIENCES OF THE REPUBLIC OF UZBEKISTAN; 3Mirsalimova Saodat Rahmatjаnovna - Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF CHEMICAL TECHNOLOGY; 4Hudayarova Dilnoza - Student, DEPARTMENT TECHNOLOGY OF PRIMARY PROCESSING OF AGRICULTURAL PRODUCTS, FACULTY OF CHEMICAL TECHNOLOGY, POLYTECHNIC INSTITUTE, FERGANA, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: the article presents the results of a study on the production of complex NPK fertilizers based on washed dried concentrate of Central Kyzylkum by decomposition with nitric acid. The effect of the norm and the concentration of nitric acid on the degree of decomposition of phosphate was studied. The essence of the intensive technology of producing complex NPK-fertilizers is shown. The effect of 59% nitric acid on the chemical composition of NPK fertilizers was studied. The results of a study of the intensive technology of producing NPK fertilizers based on the products of nitric acid decomposition and potassium chloride are presented. The results of the study of the influence of the norm of nitric acid and the ratio N: P2O5: K2O on the chemical composition and the degree of decomposition of MSC in the presence of potassium chloride and ammonium nitrate are studied and presented. Showing ways to improve the properties of complex fertilizers through the use of urea as a nitrogen-containing component.
Keywords: phosphorite, degree of decomposition, washed dried concentrate, nitric acid, chemical energy.
УДК 631
DOI: 10.20861/2304-2338-2019-135-001
Азотнокислотный способ фосфатного сырья позволяет комплексно использовать компоненты сырья. Основным преимуществом азотнокислотной переработки является то, что не только химическая энергия азотной кислоты используется для разложения фосфоритов, но и анионы NO3- в виде питательного вещества остаются в сложном удобрении.
Суть интенсивной технологии заключается в использовании неполной стехиометрической нормы азотной кислоты для разложения Кызылкумских фосфоритов, содержащих 16-2% Р2О5 . При этом не происходит полное разложение фосфатного минерала сырья с образованием усвояемых форм фосфатов (моно- и дикальцийфосфаты). После экстракции карбонатных минералов т.е. СО2-групп из структуры сырья полученный фосфатный комплекс становится более активным [1].
Для изучения процесса получения азотно-фосфорно-калийного удобрения использовали мытый сушеный фосфоритный концентрат (МСК), 59%-ную азотную кислоту. Норму азотной кислоты (20-80%) рассчитывали на содержание фосфатных и карбонатных минералов МСК по стехиометрии до образования монокальцийфосфата и нитрата кальция [1].
Для определения степени разложения МСК в зависимости от нормы азотной кислоты расчетное количество фосфорита при интенсивном и тщательном перемешивании в течение 10-20 мин обрабатывали кислотой. Полученную массу после охлаждения подвергали химическому анализу. Результаты эксперимента приведены в таблице 1 [2].
Взаимодействие МСК с азотной кислотой протекает очень легко и практически без пенообразования и завершается за 5 - 10 мин. Процесс является экзотермическим, температура в зависимости от концентрации и нормы азотной кислоты поднимается до 40оС. Установлено, что с повышением нормы азотной кислоты увеличивается степень разложения фосфорита. При изменении нормы кислоты от 20 до 80%. Кр увеличивается от 27,64 до 95,38%. Азотнокислотный продукт, полученный при 20%-й норме кислоты содержит 2,63% азота виде нитрата кальция, 18,49% общего фосфора, из них 27,64% находится в усвояемой растения форме, в основном, в виде дикальцийфосфата и активированного фосфата, 8,84% влаги. В продукте водорастворимая форма Р2О5 практически отсутствует. Степень декарбонизации МСК составляет 34,88%. Сумма питательных веществ (ЫРСаО) равна 30,42 %. В продукте азот находится в виде сильно гигроскопичного нитрата кальция. С увеличением нормы азотной кислоты повышается коэффициент разложения МСК. Например, при норме 40% от стехиометрии коэффициент разложения составляет 53,37%, при норме 60% - 79,91%, при 80% - 95,38%. Одновременно, с повышением нормы кислоты увеличивается
содержание усвояемой формы фосфора. При норме 40% продукт содержит 15,48% общего фосфора, из них 8,26% находится в усвояемой форме. Сумма питательных компонентов составляет 53,74%. Дальнейшее повышение нормы азотной кислоты приводит к образованию вначале мажущейся массы, далее трудно транспортабельной густой пульпы. При интенсивном перемешивании и норме азотной кислоты 20-60% пенообразование практически не наблюдается. При 80%-й норме кислоты процесс разложения МСК необходимо проводит в присутствии ретура [3].
Таблица 1. Влияние нормы 59% азотной кислоты на химический состав МРудобрений и
степень разложения МСК
Химический состав, масс. %
№ Норма Н1ЧОз г 1 о О р? е ^ О 0? о о? 1 о О я и е ^ О я и О я и О О О И £ ,р а £ £ О а и н
1 20 2,63 18,49 5,11 - 34,38 9,30 5,27 5,88 1,33 8,84 27,64 34,88 30,42
2 40 4,47 15,48 8,26 0,41 29,60 15,79 8,95 3,74 1,63 14,80 53,35 58,80 35,74
3 60 5,79 13,53 10,42 0,83 25,17 20,44 11,58 1,80 2,09 19,42 77,01 80,07 39,76
4 80 6,79 11,91 11,36 0,92 22,47 21,72 13,95 0,94 2,23 22,76 95,38 96,01 40,42
Для синтеза азотно-фосфорно-калийного удобрения продукты азотнокислотного разложения МСК обрабатывали хлоридом калия. А для получения сложного №К удобрения с различными соотношениями основных питательных веществ обработку проводили в присутствии нитрата аммония или карбамида [4].
Продукты азотнокислотного разложения при интенсивном перемешивании смешивали с расчетными количествами хлорида калия и азотсодержащего реагента. Полученные влажные азотно-фосфорно-калийные удобрения гранулировали на лабораторном тарельчатом грануляторе и сушили при температуре 70-80оС. Результаты анализа приведены в таблице 2. Сложное удобрение, полученное при норме кислоты 20%, содержит 7,23-10,73% азота, 10,93-15,05% общего фосфора, из них 30,96-35,04% находится в усвояемой форме, 7,08-10,13% калия и 20,63-28,42% общего СаО, из них 5,49-7,57% находится в усвояемой и 3,11-4,29% в водной формах.
В продукте азот находится в виде нитрата аммония и нитрата кальция, фосфор в виде дикальцийфосфата и кальций в виде нитрата кальция и дикальцийфосфата, калий в виде хлорида калия. Сумма питательных веществ колеблется в пределах 36,93 - 37,28%. Полученная масса хорошо гранулируется. Товарные свойства сложного удобрения удовлетворяют требованиям сельского хозяйства. Установлено, что путем введения нитрата аммония и хлорида калия в продукты разложения МСК азотной кислотой при ее норме 20% можно получать удобрение нужного соотношения питательных компонентов - азота, фосфора и калия [5].
Проведенные технологические исследования показали, что при разложении МСК азотной кислотой при неполной ее норме, в присутствии нитрата аммония и хлорида калия получается сложное удобрение с различными соотношениями питательных веществ.
Таблица 2. Влияние нормы азотной кислоты и соотношения N:Р2О5:К2О на химический состав и степень разложения МСК в присутствии хлористого калия и нитрата аммония
Химический состав, масс. %
N Р2О506Щ Р205усв Р2О5водн К2О СаОобщ СаОусв СаОВ0ДН СО2 К Н2О Кр Кд 2 ОТКСа
Норма азотной кислоты 20%
0,5:1:0,5 7,23 15,05 4,66 - 7,08 28,42 7,57 4,29 5,05 0,78 2,57 30,96 43,85 36,93
0,6:1:0,6 8,09 13,62 4,37 - 7,97 25,70 6,85 3,88 4,96 0,71 1,72 32,08 45,07 36,53
0,7:1:0,7 8,64 12,77 4,19 - 9,04 24,11 6,42 3,64 4,87 ,66 2,00 32,81 46,06 36,87
0,9:1:0,9 10,11 11,48 3,89 - 9,98 21,68 5,78 3,27 4,80 0,59 1,28 33,88 46,84 37,35
1:1:1 10,73 10,93 3,83 - 10,13 20,63 5,49 3,11 4,74 0,57 1,09 35,04 47,51 37,28
Норма азотной кислоты 40%
0,5:1:0,5 6,91 14,21 8,64 0,88 7,06 26,82 14,31 8,11 3,55 1,47 2,22 60,80 60,68 42,49
0,6:1:0,6 7,96 13,38 8,28 0,78 8,12 25,25 13,46 7,63 3,45 1,39 1,87 61,88 61,79 42,92
0,7:1:0,7 8,54 12,63 8,01 0,71 8,24 23,84 12,72 7,21 3,24 1,31 1,67 63,42 64,11 42,13
0,9:1:0,9 10,00 11,31 7,28 0,66 10,38 21,35 11,39 6,46 3,14 1,17 1,68 64,36 65,23 43,08
1:1:1 10,18 10,78 7,27 0,58 10,40 20,34 10,85 6,15 2,89 1,12 1,47 67,43 68,00 42,21
Норма азотной кислоты 60%
0,5:1:0,5 6,92 14,03 11,72 1,06 6,80 26,49 21,18 12,00 1,56 2,17 1,83 83,53 82,72 48,93
0,6:1:0,6 7,13 13,22 11,11 1,00 7,56 24,95 19,96 11,31 1,49 2,04 1,57 84,04 83,50 47,93
0,7:1:0,7 8,09 12,43 10,47 0,89 8,29 23,45 18,76 10,63 1,39 1,92 1,85 84,23 84,61 47,57
0,9:1:0,9 10,00 11,20 9,53 0,71 9,88 21,14 16,91 9,58 1,26 1,73 1,38 85,09 86,04 48,09
1:1:1 10,18 10,68 9,10 0,69 10,20 20,15 16,12 9,13 1,22 1,65 1,19 85,21 86,49 47,18
Норма азотной кислоты 80%
0,6:1:0,6 7,45 12,92 12,54 1,32 7,60 24,39 20,39 15,19 0,16 2,43 1,79 97,06 98,22 48,36
0,7:1:0,7 8,11 12,16 11,83 1,18 8,36 22,95 21,95 14,25 0,15 2,28 2,05 97,29 98,34 50,58
0,9:1:0,9 9,29 10,98 10,79 1,08 9,41 20,73 20,13 12,87 0,09 2,06 1,68 98,27 99,00 49,81
1:1:1 9,16 10,50 10,33 1,05 9,51 19,78 17,78 12,28 0,05 1,97 1,38 98,38 99,45 46,95
Физико-механические и товарные свойства получаемых азотно-фосфорно-калийных удобрений (при норме азотной кислоты выше 60%) при относительной высокой температуре, влажности воздуха и длительном хранении не удовлетворяют требованиям сельского хозяйства, так как одновременное присутствие гигроскопичных солей, а именно нитрата кальция и нитрата аммония в системе повышает влагоемкость готовой продукции.
Известно, что карбамид с нитратом кальция образуют комплексные соединения Са(МО3)24СО(КН2)2 и Са(МО3)2СО(КН2)2. Данные комплексные соли практически негигроскопичны, не слеживаются при относительно высокой влажности воздуха и имеют хорошие товарные свойства.
Для улучшения свойств сложного удобрения в качестве азотсодержащего компонента использовали карбамид. Результаты приведены в таблице 3.
Сложное удобрение, полученное при норме азотной кислоты 20%, содержит 7,2511,16% азота в виде нитратной и амидной формах, 11,66-15,90% общего фосфора, из них 30,25-34,05% находится в усвояемой форме, 7,08-11,33% калия, 22,01-30,01% общего кальция, из них 5,86-8,00% находится в усвояемой и 3,32-4,53% в воднорастворимой формах. Сумма питательных веществ составляет 38,23-40,01%.
С увеличением нормы азотной кислоты от 40 до 80% повышается степень разложения МСК от 57,48-61,04% до 96,31-98,06%, соответственно. Сумма питательных веществ при норме кислоте 40% составляет 42,16-43,37 %, при норме 60% - 49,20-49,54 %, а при 80% - 47,82-50,34%.
Вводимый в систему карбамид улучшает свойства №К удобрения. После сушки и грануляции получается сложное азотно-фосфорно-калийное удобрение, отвечающее требованиям сельского хозяйства.
Таблица 3. Влияние нормы азотной кислоты и соотношения М:Р2О5:К2О на химический состав и степень разложения МСК в присутствии хлористого калия и карбамида
NPK Химический состав, масс. %
N 3 «о О <п О гч P в. с <п О S4 P ж и о в <п О гч P о S3 СаООбщ. в. с ^ О a aC СаОводн. гоэ to огн а К и а а и а Рч N W
Норма азотной кислоты 20%
0,5:1:0,5 7,25 15,90 4,81 - 7,08 30,01 8,00 4,53 5,41 0,82 2,29 30,25 40,09 38,23
0,6:1:0,6 8,42 14,21 4,50 - 8,14 26,82 7,15 4,05 5,14 0,74 1,59 31,67 43,08 38,92
0,7:1:0,7 9,14 13,46 4,29 - 9,22 25,40 6,76 3,83 5,09 0,70 1,68 31,87 43,63 38,58
0,9:1:0,9 10,91 12,22 3,99 - 10,85 23,07 6,15 3,48 5,06 0,63 1,24 32,65 43,96 40,12
1:1:1 11,16 11,66 3,97 - 11,33 22,01 5,86 3,32 4,97 0,60 1,33 34,05 44,96 40,01
Норма азотной кислоты 40%
0,5:1:0,5 7,09 14,58 8,38 0,80 7,02 27,51 14,68 8,32 3,60 1,51 1,85 57,48 60,13 43,37
0,6:1:0,6 8,02 13,78 7,99 0,73 8,11 26,01 13,88 7,87 3,50 1,43 1,93 57,98 61,24 43,79
0,7:1:0,7 8,99 13,07 7,62 0,71 8,75 24,67 13,16 7,46 3,34 1,36 1,97 58,30 63,01 43,97
0,9:1:0,9 10,12 11,90 7,02 0,62 10,03 24,47 11,98 6,79 3,24 1,24 1,54 58,99 64,12 44,03
1:1:1 10,97 11,37 6,94 0,55 11,06 21,46 8,76 6,49 2,97 1,68 1,61 61,04 67,12 42,16
Норма азотной кислоты 60%
0,5:1:0,5 6,96 14,12 11,58 1,00 6,80 26,66 21,32 12,08 1,62 2,18 1,92 82,01 82,06 49,20
0,6:1:0,6 7,87 13,45 11,09 0,94 7,65 25,40 20,31 11,51 1,53 2,08 1,41 82,45 83,06 49,29
0,7:1:0,7 8,09 12,70 10,54 0,81 8,00 23,98 19,18 10,87 1,50 1,96 2,03 83,00 83,39 47,97
0,9:1:0,9 10,14 11,60 9,68 0,72 10,02 21,90 17,51 9,92 1,45 1,79 1,60 83,45 83,94 49,27
1:1:1 10,81 11,15 9,36 0,66 10,76 21,04 16,82 9,53 1,39 1,72 1,19 83,95 84,61 49,54
Норма азотной кислоты 80%
0,6:1:0,6 7,21 12,99 12,51 1,31 7,09 24,53 20,53 14,82 0,19 2,44 1,48 96,31 97,90 47,82
0,7:1:0,7 7,31 12,29 11,92 1,16 8,13 23,21 20,21 14,40 0,15 2,31 2,08 96,99 98,34 48,94
0,9:1:0,9 10,00 11,25 10,93 1,06 9,84 21,25 19,25 12,85 0,12 2,11 1,73 97,16 98,67 50,34
1:1:1 10,16 10,83 10,62 1,01 9,95 20,43 18,43 12,69 0,07 2,03 1,26 98,06 99,22 49,37
Товарные свойства сложных удобрений после сушки и грануляции удовлетворительные. За счет повышения количества нитрата кальция и нитрата аммония в сложном удобрении увеличивается влагоемкость. Поэтому сложных азотно-фосфорно-калийных удобрений после грануляции и сушки необходимо упаковать в полиэтиленовые мешки.
Список литературы /References
1. Назирова Р.М. Интенсивная технология получения РК- и КРК-удобрений на основе местного сырья.автореферат диссертаци доктора технических наук(РhD). Ташкент. 24 с.
2. Винник М.М., Ербанова Л.Н., Зайцев П.М. и др. // Методы анализа фосфатногосырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов. М.: Химия, 1975. 218 стр.
3. Назирова Р.М., Таджиев С.М. и другие. Получение КРК-удобрения из мытого сушёного фосфоритового концентрата. и№УЕК8иМ-технические науки. Международный электронный журнал. № 10 (31), 2016. С. 57-58.
4. Таджиев С.М., Назирова Р.М. Интенсивная технология получения фосфорно-калийных и азотно-фосфорно-калийных удобрений из местного сырья. / Узб. Хим. ж. № 3, 2013. Стр. 30-37.
5. Реймов А.М., Эркаев А.У. и др. Азотнокислотная переработка рядовой фосмуки Центрально-Кызылкумского месторождения. // Вестник ККО АН РУз., 2001. № 5. С. 37-39.
ВСПУЧИВАЮЩИЕСЯ СОСТАВЫ ДЛЯ ОГНЕЗАЩИТЫ СЕЙСМОЗАЩИТНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Ибрагимов Б.Т.1, Пардаев А.2, Ярбеков Ж.Б.3, Илашов З.Р.4 Email: Ibragimov17135@scientifictext.ru
1Ибрагимов Бахром Ташмуратович - кандидат технических наук, доцент, кафедра пожарной безопасности в строительстве; 2Пардаев Абдурахмон - преподаватель, 3Ярбеков Жасур Бахтиёр угли - преподаватель, кафедра военной и физической подготовки; 4Илашов Зиёвуддин Рахматулла угли - преподаватель, кафедра пожарной безопасности в строительстве, Институт пожарной безопасности Министерства внутренних дел Республики Узбекистан,
г. Ташкент, Республика Узбекистан
Аннотация: в работе приведены результаты исследований по разработке и применению новых вспучивающихся материалов на основе минералов вермикулита и волластонита, для огнезащиты строительных конструкций. Показана эффективность использования во вспучивающихся составах минеральных добавок и связующего - растворимого жидкого стекла, представляющего собой водный раствор силиката натрия и калия. Полученная композиция отличается отсутствием токсичности, высокой адгезией к различным поверхностям и способностью увеличиваться в объеме при нагреве.
Ключевые слова: огнезащита, огнестойкость, строительная конструкция, вспучивающие составы, вермикулит, волластонит.
RELATED COMPOSITIONS FOR FIRE PROTECTION OF SEISMIC PROTECTIVE CONSTRUCTION STRUCTURES Ibragimov B.T.1, Pardaev A.2, Yarbekov J.B.3, Ilashov Z.R.4
1Ibragimov Bahrom Tashmuratovich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF FIRE SAFETY IN CONSTRUCTION;
2Pardaev Abdurakhmon - Lecturer;
3Yarbekov Jasur Bakhtiyor ugli - Lecturer, DEPARTMENT OF MILITARY AND PHYSICAL TRAINING,
4Ilashov Ziyevuddin Rakhmatulla ugli - Teacher, DEPARTMENT OF FIRE SAFETY IN CONSTRUCTION, Institute of Fire SAFETY, MINISTRY OF INTERNAL AFFAIRS OF THE REPUBLIC OF
UZBEKISTAN, TASHKENT, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
