CC BY
17
• 7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_май, 2020 г.
ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДОБАВОК ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ НОВЫХ ВИДОВ СЛОЖНЫХ СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ УДОБРЕНИЙ
Назирова Рахнамохон Мухтаровна
д-р техн. наук (PhD), кафедра технологии первичной переработки сельскохозяйственной продукции,
Ферганский политехнический институт, Узбекистан, г. Фергана E-mail: raxnamoxon@mail. ru
Таджиев Сайфидин Мухиддинович
д-р техн. наук, профессор, заведующий лабораторией, лаборатория "Комплексных удобрений ", Институт общей и неорганической химии Академии наук Республики Узбекистана,
Узбекистан, г. Ташкент
Хошимов Ахроржон Ахадович
докторант Института общей и неорганической химии Академии наук Республики Узбекистан,
лаборатория "Комплексных удобрений ", Узбекистан, г. Ташкент
Мирсалимова Саодат Рахматжановна
канд. хим. наук, доцент кафедры химической технологии, Ферганский политехнический институт;
Республика Узбекистан, г. Фергана
STUDY OF PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF ADDITIVES WHEN PRODUCING NEW TYPES OF COMPLEX STABILIZED FERTILIZERS
Rahnamohon M. Nazirova
Doctor of Technical Sciences (PhD), Department of Technology of Primary Processing of Agricultural Products,
Ferghana Polytechnic Institute, Uzbekistan, Ferghana
Sayfidin M. Tajiev
Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Laboratory, complex fertilizer laboratory Institute of General and
Inorganic Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Ahrorjon Hoshimov
doctoral candidate, Institute of General and Inorganic Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Laboratory of Complex Fertilizers, Uzbekistan, Tashkent
Saodat Mirsalimova
candidate of chemical sciences, associate professor of the department of chemical technology, Ferghana Polytechnic
Institute, Uzbekistan, Ferghana
АННОТАЦИЯ
Аммиачная селитра (АС) является универсальным видом удобрения, без которого не обходится возделывание ни одной сельскохозяйственной культуры. Вместе с тем для наращивания объёмов производства АС требуется решить проблемы связанные с безопасностью её обращения, а также улучшить товарные и физико -химические свойства выпускаемых удобрений. Изучены химический и гранулометрические составы и физико -механические свойства стабилизирующих добавок для физико-химического обоснования технологии получения новых видов стабилизированных сложных удобрений. Определено, что повышение влаги (до 4 % Н2О) увеличивает значение физических свойств получаемых образцов удобрений.
№ 5 (74)
Библиографическое описание: Изучение физико-химических свойств добавок при производстве новых видов сложных стабилизированных удобрений // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Назирова Р.М. [и др.]. 2020. № 5(74). URL: http://7universum. com/ru/tech/archive/item/93 71
• 7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_май, 2020 г.
ABSTRACT
Ammonium nitrate (AN) is a universal type of fertilizer, without which no agricultural crops can do. At the same time, in order to increase the volume of NPP production, it is necessary to solve the problems associated with the safety of its handling, as well as to improve the commodity and physicochemical properties of the produced fertilizers.
The chemical and granulometric compositions and physicomechanical properties of stabilizing additives were studied for physicochemical substantiation of the technology for producing new types of stabilized complex fertilizers. It was determined that an increase in moisture (up to 4% H2O) increases the value of the physical properties of the obtained fertilizer samples.
Ключевые слова: Азотные удобрения, аммиачная селитра(АС), стабилизация, гигроскопичность, слёжива-емость,
Keywords: nitrogen fertilizers, ammonium nitrate (AN), stabilization, hygroscopicity, caking.
№ 5 (74)
Введение. Аммиачная селитра (АС) занимает первое место по эффективности среди азотных удобрений, поэтому является тем видом удобрений, без которого практически невозможно сельское хозяйство. Принадлежность к семейству азотных удобрений, универсальность применения, возможность промышленных объёмов производства - вот «плюсы», которые сохраняют непоколебимыми позиции АС на рынке удобрений.
Вместе с тем общеизвестны проблемы, связанные с необходимостью улучшения товарных, физико-химических свойств АС и безопасностью её обращения. Однако современные технологические разработки позволяют учесть этот нюанс и оптимизировать его ещё на стадии производства. Введение необоснованно жестких ограничений в сфере производства и обращения с аммиачной селитрой, с одной стороны, ставит на грань закрытия соответствующие предприятия и ведет к существенному сокращению использования действительно агрохимически ценного удобрения. С другой стороны, нельзя игнорировать риски возникновения неуправляемых ситуаций на любой стадии производства, хранения и транспортирования аммиачной селитры.
Производителем многих стран поставлена задача в кратчайшие сроки осуществить переход на выпуск менее взрывоопасной аммиачной селитры с улучшенными физико-химическими и агрохимическими свойствами и удобрений на ее основе.
Для нужд сельского хозяйства АС выпускается в гранулированном виде, при этом её физико-химические показатели должны отвечать требованиям ГОСТ 2-85. Она обладает способностью сильно слёживаться. Этому благоприятствует сравнительно большая растворимость аммиачной селитры в воде, её высокий коэффициент растворимости, гигроскопичность соли и полиморфные превращения.
Основным недостатком АС является слеживае-мость - склонность её частиц превращаться в определенных условиях в монолитную массу. Слёживае-мость АС приводит к большим потерям и дополнительным трудовым затратам для измельчения продукта перед применением. Как было показано, она вызывается низкой механической прочностью гранул, высокой гигроскопичностью соли,
полиморфными превращениями, а также технологическими недостатками.
Для устранения основных недостатков АС - слё-живаемости и взрывоопасности - с наилучшей стороны зарекомендовали себя фосфорсодержащие добавки.
Разработка рациональных быстрореализуемых технологий получения высокоэффективных сложных удобрений на основе нитрата аммония с удовлетворительными технико-экономическими показателями является актуальной задачей сегодняшнего дня.
Объекты и методы исследования. Для физико-химического обоснования технологии получения новых видов стабилизированных азотно-фосфорных, азотно-калийных и азотно-фосфорно-калийных удобрений, а также с целью оценки возможностей транспортировки с использованием существующего на заводах оборудования изучены химический и гранулометрический составы и физико-механические свойства стабилизирующих добавок - порошкообразных образцов аммофоса ОАО «Аммофос-Махам», суперфосфата, полученного на основе разложения необогашенной Кызылкумской фосфоритной муки неполной нормой серной кислоты, обработанного фосфоритного термоконцентрата серной кислотой, сульфата аммония, хлорида калия ДЗКУ и кальций-содержащего сырья.
Содержание всех форм фосфора (общей, усвояемой и воднорастворимой) и калия в сырье и готовых продуктах определяли по ГОСТ 20851-75. Комплек-сонометрическим методом с индикаторами флуорек-сона и хром-темно-синего титрованием раствором трилона Б осуществляли определение кальция и магния. Определение сульфатов в продуктах проводили весовым методом, осаждением в виде сульфата бария. Диоксид углерода определяли обработкой навески образца соляной кислотой с последующим поглощением СО2 раствором щелочи. Влагу определяли высушиванием до постоянной массы при температуре 80-105оС. Гранулометрический состав образцов определяли стандартным методом сухого рассева на ситах.
Результаты и их обсуждение. В таблице 1 приведены результаты химического анализа образцов.
№ 5 (74)
А1
/ил
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
май, 2020 г.
Таблица 1.
Химический состав стабилизирующих добавок
№ Наименование N P2O5 K2O CaO SO3 CO2
1 Аммофос по ГОСТ 18918-85 (ОАО «Аммофос-Махам») 11,21 45,44 - 1,37 0,84 -
2 Суперфосфат, полученный путем обработки необогащенной фосмуки (Р2О5 18,59 %, СаО 44,69 %, СО2 14,70 %) неполной нормой (60 %) серной кислоты - 14,35 - 34,50 34,05 4,54
3 Обработанный фосфоритный термоконцентрат (Р2О5 26,50 %, СаО 47,40 %, СО2 2,10 %) серной кислотой - 21,61 - 38,90 14,99 0,41
4 Сульфат аммония 21 - - - 60,61 -
5 Хлорид калия ДЗКУ по ГОСТ 4568-95 - - 60 - - -
6 Кальций содержащее сырье (мел) - - - 55,80 - 43,84
Для организации производств по выпуску сложных удобрений необходимы данные по свойствам сырья и готового продукта, т.к. эти характеристики используются при проектировании размеров выпускных отверстий, углов наклона стенок, расположения направляющих лотков и т.д.
Известно, что у многих пылевидных и порошковидных материалов физико-механические свойства существенно изменяются при увеличении влажности и плотности. Это обстоятельство вызывает ряд трудностей при проектировании и эксплуатации систем доставки внутри заводского транспорта, силосного хозяйства, узлов дозирования. Поэтому основные параметры используемого сырья определяли при различной влажности.
К числу параметров, позволяющих оценивать подвижность частиц сыпучего материала, относятся углы естественного откоса его свободной поверхности. Чем меньше угол откоса, тем большей подвижностью обладают частицы сыпучей среды. Кроме
того, величины откоса позволяют правильно выбрать размеры хранилищ, определить контур свободного насыпного материала на несущем элементе транспортной установки.
С повышением влагосодержания угол естественного откоса образцов возрастает, а сыпучесть сырья незначительно ухудшается.
Насыпной вес характеризует подвижность частиц сыпучей среды и необходим для определения основных параметров ее движения в емкости хранения, а также режимов истечения через разгрузочные устройства бункеров, силосов, питателей. Значение насыпного веса образцов необходимо для определения основных размеров бункеров, производительности транспортирующих и дозирующих устройств, расчета давлений, оказываемых сыпучим материалом на стенки и затворы сосудов.
Установлено, что с повышением влажности сырья увеличивается значение насыпного веса образцов.
Таблица 2.
Физико-химические и товарные свойства стабилизирующих добавок
№ Наименование Влажность, % Угол естест.откоса, град. Текучесть, секунд Рассыпчатость, %
1 Порошкообр. аммофос, размер менее 0,3 мм 1,49 43 17 100
2 То же 2,54 44 17 100
3 То же 3,22 45 18 100
4 То же, размер 0,3-0,5 мм 2,38 42 16 100
5 То же 2,49 43 17 100
6 То же 3,56 43 17 100
7 То же , размер 0,5-1,0 мм 2,67 41 15 100
8 То же 3,01 41 15 100
9 То же 3,49 42 16 100
10 Суперфосфат 1,98 41 15 100
11 То же 2,55 42 15 100
12 То же 2,98 43 16 100
№ 5 (74)
А1
/ил
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
май, 2020 г.
13 Обработ. термоконцентрат 1,56 40 16 100
14 То же 2,07 41 16 100
15 То же 2,82 41 100
16 Хлорид калия, размер менее 0,3 мм 2,74 44 14 100
17 То же 3,55 44 16 100
18 То же 3,98 45 17 100
19 То же, размер 0,3-0,5 мм 3,09 45 15 100
20 То же 3,56 45 15 100
21 То же 3,87 46 16 100
22 То же, размер 0,5-1,0 мм 2,74 45 16 100
23 То же 3,09 46 16 100
24 То же 3,83 46 17 100
25 Кальций содержащее сырье 0,86 39 22 100
26 То же 1,12 41 24 100
27 То же 2,37 42 26 100
Определение текучести образцов через воронки диаметром 4 мм показывает, что испытуемые образцы до их влажности 2-4 % обладает удовлетворительными свойствами.
Определена влагоемкость образцов при относительной влажности воздуха 50 и 85 %.
Таблица 3.
Изменение влагоемкости образцов в зависимости от времени и относительной влажности воздуха
Наименование образцов Время
1 ч 3 ч 1 сутки 2 сутки 4 сутки
При относительной влажности 50 %
Аммофос, размер менее 0,3 мм 0,25 0,31 0,34 0,37 0,50
То же, размер 0,3-0,5 мм 0,20 0,25 0,25 0,25 0,25
То же, размер 0,5-1,0 мм 0,14 0,26 0,26 0,26 0,26
Суперфосфат 0,16 0,28 0,28 0,28 0,28
Хлорид калия, размер менее 0,3 мм - 0,04 0,04 0,04 0,04
То же, размер 0,3-0,5 мм 0,002 0,01 0,01 0,01 0,01
То же, размер 0,5-1,0 мм 0,001 0,01 0,01 0,01 0,01
При относительной влажности 85 %
Аммофос, размер менее 0,3 мм 0,27 0,52 0,62 0,71 0,76
То же, размер 0,3-0,5 мм 0,20 0,58 0,48 0,63 0,68
То же, размер 0,5-1,0 мм 0,16 0,36 0,45 0,51 0,66
Суперфосфат 0,174 0,45 0,49 0,51 0,58
Хлорид калия, размер менее 0,3 мм - 0,06 0,07 0,07 0,07
То же, размер 0,3-0,5 мм 0,003 0,01 0,05 0,06 0,06
То же, размер 0,5-1,0 мм 0,002 0,01 0,03 0,038 0,05
Влагоемкость, определенная в изотермических условиях показывает, что равновесие сорбции влаги образцами практически достигается через сутки.
Заключение. На основе проведенных исследований установлено, что с повышением содержания
влаги (до 4 % Н2О) в испытуемых образцах не зависимо от гранулометрического состава увеличивается значение физических свойств.
Наработаны опытные партии азотно-фосфорного удобрения для агрохимиспытания.
Список литературы:
1. Кувшинников И.М. Минеральные удобрения и соли. Свойства, способы их улучшения. - М,: Химия, 1987. -256 с.
2. Торочешников Н.С. Исследование свойств аммиачной селитры в присутствии различных добавок // Минеральные удобрения / Труды 2-й научн. техн. конф. Варна, октябрь 1970: - София, 1972. - С. 109-113.
3. Хайруллаев Ч.К., Хусанходжаев М.Г., Таджиев С.М., Шосаидова Д. Влияние добавок на физико-механические свойства аммиачной селитры // Узб. хим. журн. - Ташкент, 1984. - № 4. - С. 45-49.
№ 5 (74)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
май, 2020 г.
4. Хайруллаев Ч.К., Суходолова В.И., Хусанходжаев М.Г., Таджиев С.М., Аминов З. Влияние добавки РАП на гигроскопические свойтсва аммиачной селитры. - Ташкент, 1985. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ, 1985. - № 5809 -
5. Москаленко Л.В. Разработка технологии получения термостабильного удобрения на основе аммиачной селитры: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - М.: 2007. - 16 с.
6. Назирова Р.М, Таджиев С.М., Мирсалимова С.Р., Каримов Д.Д.// Комплексные удобрения на основе местного сырья// Научно-методический журнал "Проблемы науки"-2019-№11(47), с.25-28
7. Р.Назирова, С.Таджиев, С.Мирсалимова, Ш. Хамдамова.// Интенсификация процесса получения сложных удобрений из местного сырья//.Монография- Издательство "Omega science", 2019, 126 с.
85.
