CC BY
18yflK 631.8
Katerina I. Panova2, Nicolay N. Pravdin1, Anatoliy 0. Kiryanov3
investigation of decomposition of phosphate raw materials in the presence of peat using phosphoric acid
1St Petersburg State Institute of Technology (Technical University), 26, Moskovskiy Pr., St Petersburg, Russia 2JSC "Biocad", st. Svyazi, 34-a, St. Petersburg, 198515, Russia
3Private educational institution of additional vocational education and training "KORUS", Pesochnaya nab., 40, Litera A, Room 11N, St. Petersburg, 197022, Russia
In the process of decomposition of phosphate raw materials, the dynamics of transformation of its constituent mineral phosphoric components and the influence of a natural organic activator on that dynamics were studied. Fluorapatite and its derivatives transformed into calcium dihydro- and hydroorthophosphates, which are available for plants. The composition of the obtained organomineral products was evaluated. The questions of intensification of phosphorite processing in phosphate-peat systems wtth additional involvement of nttric acid were considered. The possibiiities of reducing the amount of acidic reagents to 50% were shown, whle guaranteeing a high degree of use of the target raw material component (94%>) and the absence of wastes.
Key words: organic-mineral fertilizers, natural phosphate raw materials, Vyatsko-Kamsk phosphorite, substances of humic nature, peat, phosphoric acid.
001 10.36807/1998-9849-2020-55-81-10-15
Введение
В обеспечении рентабельности сельского хозяйства важнейшая роль принадлежит простым и комплексным удобрениям, содержащим фосфор, под действием которого в растительном мире происходит процесс фотосинтеза, ускоряются процессы распада белка [1]. Получение фосфорных удобрений традиционным разложением природных фосфатов кислотами имеет ряд недостатков. Из-за высокого содержания кальция и других примесей - магния, железа, алюминия, - не удается достигнуть максимального перевода фосфора в доступную для растений форму без большого расхода кислотных реагентов [2]. При этом предварительная очистка сырья от примесей или выведение их на определенной стадии технологического процесса приводит к дополнительной экологической нагрузке и существенному усложнению технологических схем.
Ранее [3, 4] нами были показаны преимущества совмещенного процесса разложения Вятско-Камского фосфорита - активации торфа с использованием азотной кислоты. При этом, несмотря на высокую
(088.8)
Панова К.И.2, Правдин Н.Н.1, Кирьянов А.О.3
исследование процесса разложения фосфатного сырья в присутствии торфа с использованием
фосфорной кислоты
1Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Московский пр., 26, Санкт-Петербург, Россия 2ЗАО «Биокад», ул. Связи, 34-а, Санкт-Петербург, 198515, Россия
3 ЧОУ ДПО ПП «КОРУС», Песочная наб., 40, лит. а, пом. 11н, Санкт-Петербург, 197022, Россия.
В процессе разложения фосфатного сырья изучена динамика превращения входящих в его состав минеральных фосфорны/х компонентов: фторапатита и его производных, в доступны^/е для растений дигидро- и гидро-ортофосфаы кальция и влияния на нее природного органического активатора.. Произведена оценка составов получаемых органоминеральны>/х продуктов. Рассмотрены/ вопросы/ интенсификации переработки фосфорита в фосфатно-торфяных системах с дополнительным привлечением азотной кислоты/. Показаны/ возможности сокращения количества кислотных реагентов до 50% при гарантии высокой степени использования целевого компонента сы/рья (94%>) и отсутствия отходов.
Ключевые слова: органоминеральные удобрения, фосфатное сырье, Вятско-Камский фосфорит, вещества гумусовой природы, торф, фосфорнокислотная переработка.
Дата поступления -18 мая 2020 года
степень превращения фторапатита, основного целевого минерала сырья, в полезные для растений дигидро-и гидроортофосфаты кальция, содержание в органо-минеральном продукте основного питательного элемента - фосфора не превышало 12,5 %. Исследование возможного механизма воздействия на фосфоритно-торфяную систему ортофосфорной кислоты представляет интерес уже не только из-за возможности повышения степени использования сырья, ресурсосбережения, но и получения органоминеральных продуктов с достаточно высоким содержанием целевого фосфатного компонента. Способность гуминовых веществ стимулировать рост растений, накапливать полезные вещества, противостоять ретроградации и вымыванию основных питательных компонентов удобрений, усиливающаяся за счет химической активации минеральными кислотами [5-10], дает основание ожидать синерге-тического эффекта при создании новой туковой технологии. Целью данной работы явилось исследование динамики процесса трансформации фосфорных соединений в органо-минеральной системе, включающей
Вятско-Камский фосфорит - торф - ортофосфорную кислоту и оценка технологических показателей разложения сырья и состава продукта.
Экспериментальная часть
В качестве сырьевого фосфатного компонента использовали Вятско-Камский фосфорит, который мало используется в настоящее время для переработки в комплексные удобрения из-за большого числа примесей, несмотря на то, что это месторождение отличается удобным расположением, не имеет обременений экологического или социального характера. Показатели состава Вятско-Камского фосфорита (таблица 1) определены по методикам, отвечающим ГОСТ 20851.2-75 и 20851.3-75.
Таблица 1. Характеристика состава фосфорита Вятско-
Наименование показателя P2O5°бЩ CaO MgO Fe2Oз Al2Oз ГО* F
Содер- 2.8
жание, 22,46 38,11 2,63 2,35 0,75 3,43
мас. %
Гумусосодержащий компонент - торф верховой Кауштинского месторождения Ленинградской области, в котором содержание гуминовых кислот ниже среднего уровня (22,82 %, в пересчете на сухое вещество торфа), а влажность составляет 67,3 %. Данные анализа торфа предоставлены испытательной лабораторией торфа и продуктов его переработки ОАО ВНИИТП [4].
Для непосредственного определения изменений в трансформации фосфорных соединений в процессе переработки фосфорита, обусловленных введением торфа, сырье разлагали экстракционной фосфорной кислотой (ЭФК), очищенной от примесей, с массовой долей Р2О5 равной 39,86 %. Рассчитанное количество экстракционной фосфорной кислоты помещали в реактор, снабженный мешалкой и установленный в термостат, предварительно нагретый до 50 °С. Для обеспечения подвижности пульпы добавляли 50 мл воды. Затем в течение 1-2 мин вносили тщательно перемешанную фосфатно-торфяную смесь (приготовленную из промышленных образцов без дополнительного измельчения) и оставляли при вращающейся мешалке на 15 мин. По окончании продукт охлаждали при комнатной температуре, затем переносили в фарфоровую чашку, которую помещали в сушильный шкаф, предварительно нагретый до 105-110 °С, и выдерживали при этой температуре в течение 60 минут. В пробах охлажденного продукта определяли свободную кислотность Р2О5св°б, содержание Р2О5общ, Р2О5усв, Р2О5водн, а также влажность готового продукта и рН водной вытяжки (1 % -го раствора) на рН-метре М907-3. По полученным данным рассчитывали коэффициенты разложения фосфатного сырья.
В качестве критериев оценки эффективности процесса разложения природного сырья использовали коэффициенты разложения, принятые в туковой отрасли, по существу они отражают степень превращения целевого минерала в составе фосфорита, а именно: фторапатита и его производных, в дигидро- и гид-
роортофосфаты кальция - соединения фосфора, доступные для растений. Коэффициенты рассчитывали по формулам:
(1)
где Р2О5общ
(2)
2о5 , р2О5усв, Р2О5водн - общее содержание фосфатных соединений (Са5(РО4)з^ + Са3(РО4)2 + СаНРО4 + Са(Н2РО4)2 + Н3РО4); содержание усвояемых (растворимых в 2 %-ом растворе лимонной кислоты) (СаНРО4 + Са(Н2РО4)2 + Н3РО4) и водорастворимых (Са(Н2РО4)2 + Н3РО4) форм фосфатных соединений в продукте в пересчете на Р2О5, г;
Р2О5фосф - содержание фосфора в исходном фосфате в виде фторапатита и его производных в пересчете на Р2О5, г.
В качестве критериев оценки качества продукта использовали доли агрохимически востребованных соединений фосфатной составляющей продукта, которые рассчитывались по формулам:
(3)
(4)
Результаты и обсуждение
Для определения эффективности введения торфа в кислотную переработку фосфорита процесс вели при традиционных для фосфорнокислотного разложения параметрах: в течение 15 мин при норме кислоты, равной 105 %. Фосфорит с торфом смешивали при соотношении 1 : 0,75 (торф в пересчете на сухое вещество). Это соотношение было принято, как оптимальное [4], для получения высокой степени разложения фосфорита. Отбор проб для анализа на различные формы фосфора осуществляли через 1, 168 и 336 ч после окончания реакторной стадии процесса, чтобы проследить процесс дозревания продукта, характерный для фосфорнокислотного разложения.
Таблица 2. Сопоставление коэффициентов разложения Вятско-Камского фосфорита, проводимого в присутствии
Соотношение фосфорит : торф (СВ) Коэффициенты разложения, %
К разл1 К разл2
Время отбора проб, ч Время отбора проб, ч
1 168 336 1 168 336
1 : 0 33,8 57,8 70,2 11,6 24,4 39,1
1 : 0,75 76,0 84,9 86,7 62,7 84,9 85,8
При традиционном (без участия гуматов) разложении фосфата фосфорной кислотой в системе происходят следующие основные реакции [1]: Ca5(P04)3F+7H3Р04+5Н20 ^ 5Ca(H2PO4)2 ■ Н2О+HF (1) CaСO3 + 2H3РO4 ^ Ca(H2P04)2■Н20 + СО2 (2) (Са, Мд)(С03)2 + 4H3Р04^Ca(H2P04)2■Н20 +
+ Mg(H2P04)2■Н20 + 2СО2 (3)
Оксиды алюминия и железа образуют труднорастворимые средние фосфаты, приводя к потере фосфора [11]:
Fe)2О3 + 2H3РO4 ^ 2^, Fe)РО4 ■ Н2О| + Н2О (4) Результаты исследования (таблица 2) свидетельствуют о дополнительном образовании дигидро- и
гидроортофосфатов кальция в продуктах разложения фосфорита с участием торфа, отражающемся в увеличении коэффициентов разложения К'разл1 в 2,2 и К'разл2 в 1,2 раза. Наблюдаемые эффекты могут быть соотнесены с взаимодействием гуминовых веществ с кальцием и, как следствие, фактической коррекцией соотношения Са0/Р205 в образующейся органоминеральной системе в направлении, отвечающем образованию цитратно- и водорастворимых форм фосфора. С другой стороны, возможно взаимодействие гуминовых кислот торфа с соединениями железа и алюминия с образованием хелатных алюмо-железогумусовых соединений, что снизит потерю фосфора, связанную с образованием нерастворимых (А1, Ёе)РО4 • Н2О, и дополнительно приведет к увеличению степени превращения фтора-патита в дигидро- и гидроортофосфаты кальция, полезные для растений.
В технологической практике переработки фосфатного сырья применяют способы снижения соотношения Са0/Р205 путем введения минеральных кислот (серной, кремнефтористоводородной, фтористоводородной [12]), которые, как и гуматы, иммобилизуют часть кальция и других примесей, переводя их в труднорастворимые соединения. Характерным явлением при реализации подобных подходов является нежелательное шламование исходных зерен фосфорита как примесными соединениями, так и образовавшимся гидроортофосфатом кальция, с соответствующим падением коэффициентов разложения. При введении торфа новообразованная твердая фаза кристаллизуется уже не на зернах фосфорита, а на развитой поверхности активированного кислотой торфа. Это снижает блокировку фосфатных зерен, увеличивает диффузию ионов водорода к поверхности минерала, тем самым повышая эффективность разложения.
Доля агрохимически востребованных соединений в фосфатной составляющей продукта, формируется не только преобразованием компонентов природного фосфорита, но и за счет непрореагировавшей, а также образованной в результате взаимодействия с гуматами свободной фосфорной кислоты.
Таблица 3. Доля агрохимически востребованных соединений в фосфатной составляющей продуктов разложения __Вятско-Камского фосфорита
Соотношение фосфорит : торф (СВ) Доля агрохимически востребованных фосфатов фосфатной составляющей продукта, %
Усвояемые соединения Водорастворимые соединения
Время отбора проб,ч Время отбора проб, ч
1 168 336 1 168 336
1 : 0 54,3 67,4 74,1 39,1 42,0 46,8
1 : 0,75 95,5 95,8 96,3 93,0 95,8 96,1
Коэффициенты разложения сырья (таблица 2) через две недели после окончания эксперимента для органоминерального удобрения составили 86,7 % и 85,8 %, а доля агрохимически востребованных усвояемых соединений в продукте (таблица 3) - 96,3 %, водорастворимых - 96,1 %, что существенно выше показателей продукта, полученного по стандартной технологии без привлечения органики: 74,1 % и 46,8 %, соответственно.
При этом следует отметить, что время дозревания фосфатно-торфяных систем значительно сокра-
щается: уже через 1 ч после проведения совмещенного процесса разложения фосфорита - активации торфа получены максимальные показатели, которые в течение последующих двух недель изменяются не более чем на 1 % (таблица 3). В стандартном же процессе, в отличие от совмещенного, доля агрохимически востребованных фосфатов фосфатной составляющей продукта в течение двух недель менялась на 20 % для усвояемых соединений и на 8 % для водорастворимых. Это может быть связано с регенерацией кислотного реагента за счет торфа и соответствующим сокращением времени завершения процесса. Указанный эффект выявляет еще одну мотивацию использования гумусосо-держащих веществ в рассматриваемых процессах - с целью сокращения продолжительности фазы дозревания продукта.
Большое значение в процессах кислотной переработки придается изменению количества вносимой фосфорной кислоты по сравнению с расчетным сте-хиометрическим - так называемая «норма» кислоты. Как правило, в целях увеличения скорости и полноты разложения этот показатель увеличивают до 105-115 %. Ранее [3, 4] была показана возможность снижения норм азотной кислоты в процессе разложения фосфорита за счет участия гумусосодержащих веществ.
Поскольку ее снижение равнозначно уменьшению расходных коэффициентов и, соответственно, снижению себестоимости, были проведены опыты с уменьшением нормы фосфорной кислоты со 105 %, принятой в промышленности, до значения, представлявшегося нам чисто показательным - 50 %.
Полученные данные (таблица 4) свидетельствуют о том, что в условиях эксперимента, без участия гумусосодержащих веществ, снижение количества подаваемой экстракционной фосфорной кислоты уменьшает коэффициенты разложения фосфорита до усвояемых форм на 14 %, а до водорастворимых - на 4%.
Таблица 4. Зависимость коэффициентов разложения фосфо-
рита от нормы/ ЭФК и добавления торфа
Соотношение фосфорит : торф (СВ) Норма кислоты, % Коэффициенты разложения, %
К разл1 К разл2
Время отбора проб, ч Время отбора проб, ч
1 168 336 1 168 336
1 : 0 105 33,8 57,8 70,2 11,6 24,4 39,1
50 20,4 41,3 56,0 0,9 24,0 35,1
1 : 0,75 105 76,0 84,9 86,7 62,7 84,9 85,8
50 48,4 71,1 76,0 14,2 45,8 62,2
Присутствие торфа оказывает существенное влияние на процесс переработки фосфатного сырья, увеличивая коэффициенты разложения для усвояемых соединений с 56 до 76, а для водорастворимых с 35 % до 62 %.
Следует особо отметить, что при пониженной вдвое норме ЭФК коэффициенты разложения фосфата до усвояемых и водорастворимых форм выше на 6 и 23 %, чем при норме кислоты 105 % при отсутствии торфа. Это явление может быть связано как с ионообменной активностью твердой органической фазы, так и с возможностью регенерации фосфорной кислоты. Последнее увеличивает фактическую норму кислоты с соответствующим возрастанием степени превращения фторапатита в дигидро- и гидроортофосфаты кальция.
Если говорить о характеристике целевой фосфатной составляющей получаемого удобрения, то при снижении нормы кислоты до 50 % доля агрохимически востребованных усвояемых соединений в продукте снижается на 9 %, при введении торфа в процесс, и на 19 % без него (таблица 5). Появляется более ярко выраженный процесс дозревания, ранее (при стандартной норме кислоты) не отмеченный для систем с участием гумусосодержащих веществ. Вероятно, это связано со снижением степени активизации торфа при уменьшении нормы кислотного реагента, приводящее к уменьшению количества регенерируемой фосфорной кислоты и, как следствие, увеличению времени завершения процесса. Подчеркнем: доля агрохимически востребованных соединений в фосфатной составляющей органоминерального удобрения при 50 % -ной норме кислоты, равно как и коэффициент разложения, существенно выше показателя, характерного для чисто фосфатного продукта, полученного без введения торфа, но с использованием стандартной 105 % -ной нормы экстракционной фосфорной кислоты.
Таблица 5. Зависимость доли агрохимически востребованных соединений фосфатной составляющей продуктов разложения _ фосфорита от нормы ЭФК и добавления торфа
Соотношение фосфорит : торф (СВ) Доля агрохимически востребованных фосфатов фосфатной составляющей продукта, %
Норма кисло- Усвояемые соединения Водорастворимые соединения
ты, % Время отбора проб,ч Время отбора проб, ч
1 16 8 33 6 1 168 336
1 : 0 105 54,3 67,4 74,1 39,1 42,0 46,8
50 48,4 53,7 60,0 35,5 39,9 41,2
1 : 0,75 105 95,5 95,8 96,3 93,0 95,8 96,1
50 82,3 86,8 87,2 70,4 75,2 80
Для интенсификации процесса разложения может быть использована добавка азотной кислоты, которая, в отличие от фосфорной, сильно диссоциирована и легко разлагает фосфорит по реакции: Ca5(PO4)3F + 10HNO3 = 5Ca(NO3)2 + 3H3PO4 + HF (5) Образующийся нитрат кальция нестабилен при высоких концентрациях Р2О5,, повышенных температурах и разлагается с частичной регенерацией азотной кислоты:
Ca(NO3)2 + 2H3PO4 = Ca(H2PO4)2 + 2HNO3. [3] (6) Известно [10], что фосфорная кислота оказывает активирующее воздействие на гумусосодержащие вещества, повышая пористость материала и способность к ионообменной поверхностной сорбции. Введение более сильного окислителя - азотной кислоты, возможно, усилит этот эффект, а также будет способствовать образованию соединений - хиноннитрополи-карбоновых кислот, стимуляторов роста растений [8].
Для дополнительной интенсификации разложения и сопутствующего процесса агрохимической активации торфа [6-9] Вятско-Камский фосфорит обрабатывался смесью фосфорной и азотной кислот. Последнюю, концентрацией 56 %, использовали при соотношении Н3РО4 (100 %) : HNO3 (100%) = 3 : 1. и неизменной норме фосфорной кислоты, равной 105 %.
Таблица 6. Зависимость коэффициентов фосфрнокис-лотного разложения фосфорита от добавления
азотной кислоты
Соотношение фосфорит : торф (СВ) Кислота Коэффициенты разложения, %
К разл1 К разл2
Время отбора проб, ч Время отбора проб, ч
1 168 336 1 168 336
1 : 0 ЭФК 33,8 57,8 70,2 11,6 24,4 39,1
ЭФК + HNO3 34,7 58,7 73,8 29,8 44,3 59,1
1 : 0,75 ЭФК 76,0 84,9 86,7 62,7 84,9 85,8
ЭФК + HNO3 85,3 92,0 95,1 66,7 84,0 90,7
Результаты (таблица 6) показывают, что при использовании двух кислот коэффициенты разложения до цитрато- и водорастворимых форм возрастают как для органоминеральных, так и чисто минеральных систем. В последних показатели для усвояемых форм фосфора меняются незначительно: К'разл1 возрастает на 3,5 % при существенном, однако, перераспределении в пользу водорастворимых форм фосфора: К'разл2 увеличивается на 50 %, что, вероятно, связано с протеканием реакций (5) и (6).
Появление торфа стимулирует процессы трансформации фторапатита до дигидро- и гидро-ортофосфата кальция, увеличивая показатели разложения сырья на 20-30 %, а активация торфа азотной кислотой дополнительно повышает коэффициенты разложения до усвояемых фосфатов на 8-18 %, до водорастворимых - на 5-16 %. Это может быть связано с иммобилизацией излишнего кальция сырья нитрогу-матами [13], за счет протекания реакций: 2 Са5(Р04}3Р + Н4нитрогум + 2С2 Н2 04 = Са2нитрогум+ +2СаС204 + 6СаНР04 + 2НР (7)
6Са5(Р04)3Р + 7Н4нитрогум + 7(С00Н)2 = 7Са2нитрогум + 7Са(С00)2 + 9Са(Н2Р04)2 + 6НР (8) 3Са(1Ю3)2 + Н4нитрогум + С2 Н2 04= Са2нитрогум +
СаС204+ 6Н1Ю3 (9)
При использовании смеси кислот усиление способности продуктов окисления торфа связывать кальций в малорастворимые соединения приводит и к сдвигу доли и соотношения водо- и цитратнораствори-мых компонентов фосфатной составляющей удобрения в сторону повышения агрохимической ликвидности продукта. Так доля усвояемых соединений возрастает с 80,1 до 98,6%, а водорастворимых - с 69,1 до 94,3% при сравнении процессов без и с участием торфа (таблица 7). Необходимость в дозревании органомине-рального продукта отсутствует. В качестве дополнительного преимущества использования азотной кислоты является наличие в продуктах от 6 до 8 масс.% азота, что придает удобрению комплексный характер и увеличивает суммарное количество питательных компонентов.
Возможности существенного снижения расходных коэффициентов по фосфорной кислоте при переработке фосфорита, обсуждаемые выше, нашли подтверждение и при использовании смеси кислот. И в этом случае (таблица 8) при добавлении торфа за счет химической блокировки кальция (реакции 7 и 8) и возможности регенерации кислот наблюдается рост степени превращения фторапатита и его производных в усвояемые соединения фосфора, по сравнению с чисто
минеральными системами: К'разл1 возрастает на 32 %, а К'разл2 - на 24 % для сниженной нормы ЭФК, равной 50 %.
Таблица 7. Доля агрохимически востребованных соединений фосфатной составляющей продукта разложения фосфорита
смесью кислот
Доля агрохимически востребованных фосфатов фосфатной составляющей продукта, %
Соотношение фосфорит : торф (СВ) Усвояемые соединения Водорастворимые соединения
Время отбора проб, ч Время отбора проб, ч
1 168 336 1 168 336
1 : 0 68,7 74,3 80,1 56,0 63,4 69,1
1 : 0,75 97,2 97,9 98,6 93,5 94,0 94,3
Таблица 8. Зависимость коэффициентов разложения фосфорита смесью кислот (Н3РО4: НЫ03 = 3:1) от нормы/ ___фосфорной кислоты/
Соотно- Норма Коэффициенты разложения, %
шение фос- К разл1 К разл2
фосфо- форной Время отбора Время отбора
рит : кисло- проб, ч проб, ч
торф (СВ) ты, % 1 168 336 1 168 336
1 : 0 105 34,7 58,7 73,8 29,8 44,3 59,1
50 32,6 48,4 62,2 28,9 41,4 54,7
1 : 0,75 105 85,3 92,0 95,1 66,7 84,0 90,7
50 70,2 81,8 93,8 31,1 59,6 79,1
Для фосфатно-торфяных систем различие между коэффициентами разложения при различной норме ЭФК уже не так существенно и составляет 1,3 % и 10 %, для усвояемой и водорастворимой форм, соответственно. В отсутствие азотной кислоты эти показатели равнялись 1 % и 24 % (таблицы 6 и 8).
Таблица 9. Сопоставление коэффициентов разложения сырья
для подтверждения возможности ресурсосбережения
Соотношение фосфорит : торф (СВ) Норма фосфорной кислоты, % Кислотный реагент Коэффи разлож К разл1 циенты зния, % К разл2
1 : 0 105 ЭФК 70,2 39,1
ЭФК + HNO3 73,8 59,1
1 : 0,75 50 ЭФК 76,0 62,2
ЭФК + HNO3 93,8 79,1
Анализ данных таблицы 9 показывает, что введение торфа и азотной кислоты в процесс фосфор-нокислотного переработки фосфорита, даже при существенно пониженной 50%-ной норме ЭФК, позволяет увеличить коэффициенты разложения сырья до усвояемого гидро- и водорастворимого дигидроортофосфата кальция на 24 и 40 %, соответственно, при сравнении с процессом разложения фосфорита одной фосфорной кислотой при общепринятой норме 105 %. Это еще одно подтверждение возможного механизма, связанного с регенерацией кислот, обусловленной взаимодействием продуктов окислительной деструкции торфа с минеральными составляющими системы.
Снижение нормы ЭФК при условии добавления азотной кислоты не уменьшает времени дозревания продукта и обеспечивает в составе его фосфатной составляющей долю агрохимически востребованных фосфатов не меньшую, а даже на 2-6 % большую, чем при стандартной 105%-ной норме. Полученные данные
чрезвычайно важны, так как показывают возможность существенного (более чем в 2 раза) снижения расхода фосфорной кислоты при одновременном увеличении коэффициентов разложения.
Таблица 10. Характеристика фосфатной составляющей продуктов разложения фосфорита смесью кислот ___(НзРО: НО = 31)
Соотношение фосфорит : торф (СВ) Норма фосфорной кислоты, % Доля агрохимиче ных фосфатов ф ляющей п ски востребован-осфатной состав-эодукта, %
Усвояемые соединения Водорастворимые соединения
Время отбора проб, ч Время отбора проб, ч
1 168 336 1 168 336
1 : 0 105 68,7 74,3 80,1 56,0 63,4 69,1
50 53,2 59,8 66,7 48,4 56,7 60,3
1 : 0,75 105 97,2 97,9 98,6 93,5 94,0 94,3
50 90,0 92,3 96,4 76,8 83,1 88,1
Выводы
Вовлечение гумусосодержащих веществ в типовой процесс фосфорнокислотного разложения фосфатного сырья, благодаря совместно протекающей окислительной деструкции торфа, интенсифицируемой добавлением азотной кислоты, позволяет достигнуть высокой степени разложения фосфорита, вплоть до 94 %, при сокращении времени дозревания продукта и снижения расхода кислотного реагента на 50 %. При этом гуминовые продукты в составе органо-минерального удобрения отличаются активностью по отношению к растениям, являются стимулятором их развития, тем самым увеличивая суммарное содержание полезных веществ удобрения и придавая ему принципиально новые качественные характеристики.
Литература
1. Андреев М.В. [и др.]. Технология фосфорных и комплексных удобрений. М.: Химия, 1987. 464 с.
2. Кармышов В.Ф.Химическая переработка фосфоритов. М.: Химия, 1983. 304 с.
3. Панова К.И., Правдин Н.Н. Особенности процесса совместной переработки фосфатного сырья и гумусосодержащих веществ в удобрения // Известия СПбГТИ(ТУ). 2012. № 15(41). С. 43-46.
4. Панова К.И., Правдин Н.Н., Тимофеева Е.А. Исследование процесса совместной переработки Вят-ско-Камского фосфорита и торфа с получением орга-номинеральных удобрений // Известия СПбГТИ(ТУ). 2012. № 17(43). С. 35-38.
5. Вирясов Г.П. Комплексные гранулированные удобрения на основе торфа. Мн.: Наука и техника, 1988. 160 с.
6. Круглов В.П., Дьячков Г.С., Новичкова Е.А. Получение из торфа нитрогуминового стимулятора роста // Химия и химическая технология: сб. науч. тр. / отв. ред. А.М. Кунин. г. Калинин, 1975. С. 89-93.
7. Егоров А.Е. [и др.]. Исследование функционального состава основной фракции продуктов окисления гидролизного лигнина хлопковой шелухи азотной кислотой. Получение и переработка концентрированных гидролизных сред: сб. науч. тр. М.: Лесная промышленность, 1974. Вып. 24. С. 168-172.
8. Чудаков М.И. [и др.]. Получение из гидролизного лигнина хинонных нитрополикарбоновых кис-
лот - стимуляторов роста растений // Химическая переработка древесины. 1965. № 7. С. 6-9.
9. Егоров А.Е. [и др.]. Сложноэфирные группировки в продуктах окисления лигнина азотной кислотой. Получение и переработка концентрированных гидролизных сред: сб. науч. тр. М.: Лесная промышленность, 1974. Вып. 24. С. 172-178.
10. Грин Дуглас А,, Паульсон Эрик Ингвер. Способ получения частично разложившегося органического материала: пат. 2438972 США. 2007.
11. Позин М.Е. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот) Л.: Химия, 1974. Ч. 1. 792 с.
12. Шапкин М.А. [и др.]. Двойной суперфосфат: Технология и применение Л.: Химия, 1987. 216 с.
13. Мельников Л.Ф. Органоминеральные удобрения. Теория и практика их получения. СПб.: СПбгПУ, 2007. 305 с.
References
1. Andreev M.V. [i dr.]. Tekhnologiya fosfornyh i kompleksnyh udobrenij. M.: Himiya, 1987. 464 s.
2. Karmyshov V.F. Himicheskaya pererabotka fosforitov. M.: Himiya, 1983. 304 s.
3. Panova K.I., Pravdin N.N. Osobennosti processa sovmestnoj pererabotki fosfatnogo syr'ya i gumu-sosoderzhashchih veshchestv v udobreniya // Izvestiya SPbGTI(TU). 2012. № 15(41). S. 43-46.
4. Panova K.I, Pravdin N.N, Timofeeva E.A. Is-sledovanie processa sovmestnoj pererabotki Vyatsko-Kamskogo fosforita i torfa s polucheniem organomineral'n-yh udobrenij // Izvestiya SPbGTI(TU). 2012. № 17(43). S. 35-38.
5. Viryasov G.P. Kompleksnye granulirovannye udobreniya na osnove torfa. Mn.: Nauka i tekhnika, 1988. 160 s.
6. Kruglov V.P, D'yachkov G.S., Novichkova E.A. Poluchenie iz torfa nitroguminovogo stimulyatora rosta // Himiya i himicheskaya tekhnologiya: sb. nauch. tr. / otv. red. A.M. Kunin. g. Kalinin, 1975. S. 89-93.
7. Egorov A.E. [i dr.]. Issledovanie funkcion-al'nogo sostava osnovnoj frakcii produktov okisleniya gidroliznogo lignina hlopkovoj sheluhi azotnoj kislotoj. Poluchenie i pererabotka koncentrirovannyh gidroliznyh sred: sb. nauch. tr. M.: Lesnaya promyshlennost', 1974. Vyp. 24. S. 168-172.
8. Chudakov M.I. [i dr.]. Poluchenie iz gidroliznogo lignina hinonnyh nitropolikarbonovyh kislot -stimulyatorov rosta rastenij // Himicheskaya pererabotka drevesiny. 1965. № 7. S. 6-9.
9. Egorov A.E. [i dr.]. Slozhnoefirnye gruppirovki v produktah okisleniya lignina azotnoj kislotoj. Poluchenie i pererabotka koncentrirovannyh gidroliznyh sred: sb. nauch. tr. M.: Lesnaya promyshlennost', 1974. Vyp. 24. S. 172-178.
10. Grin Duglas A., Paul'son Erk Ingver. Sposob polucheniya chastichno razlozhivshegosya organicheskogo materiala: pat. 2438972 SSHA. 2007.
11. Pozin M.E. Tekhnologiya mineral'nyh solej (udobrenij, pesticidov, promyshlennyh solej, okislov i kislot) L.: Himiya, 1974. CH. 1. 792 s.
12. Shapkin M.A. [i dr.].Dvojnoj superfosfat: Tekhnologiya i primenenie L.: Himiya, 1987. 216 s.
13. Mel'nikov L.F. Organomineral'nye udobreniya. Teoriya i praktika ih polucheniya. SPb.: SPbGPU, 2007. 305 s.
Сведения об авторах
Панова Катерина Игоревна, инженер по качеству; Katerina I. Panova, quality engineer, katherina2809@gmail.com Правдин Николай Николаевич, канд. хим. наук, декан фак-та химии веществ и материалов; Nikolay N. Pravdin, Ph.D. (Chem.), Dean of the Faculty of Chemistry of substances and materials, prav2225@lti-gti.ru
Кирьянов Анатолий Олегович, руководитель; Anatoliy O. Kiryanov, Head, kir9nov_ao@mail.ru
