CC BY
11
№ 7 (100)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июль, 2022 г.
DOI: 10.32743/UniTech.2022.100.7.14014
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ КАЛЬЦИЙ И МАГНИЙФОСФАТНЫХ УДОБРЕНИЙ ПУТЕМ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ
ДОЛОМИТОМ
Мамуров Баходир Арифжанович
зав. кафедрой
Наманганского инженерно-строительного института, Республика Узбекистан, г. Наманган E-mail: bahodir8605@mail.ru
Шамшидинов Исраилжон Тургунович
профессор
Наманганского инженерно-строительного института, Республика Узбекистан, г. Наманган, E-mail: israiljon2010@mail.ru
STUDY OF THE PROCESS OF OBTAINING CALCIUM AND MAGNESIUM PHOSPHATE FERTILIZERS BY NEUTRALIZING EXTRACTION PHOSPHORIC ACID WITH DOLOMITE
Bakhodir Mamurov
Head
of the Department of Namangan engineering-construction institute,
Republic of Uzbekistan, Namangan
Israiljon Shamshidinov
Professor
of Namangan engineering-construction institute, Republic of Uzbekistan, Namangan
АННОТАЦИЯ
Приведены результаты исследований переработки доломита на одинарные фосфорные удобрения. Показано, что для получения одинарных фосфорных удобрений фосфорную кислоту, содержащую 1% нитрата аммония, необходимо нейтрализовать доломитом при стехиометрической норме на образование монокальцийфосфата при температуре 60°С и продолжительности процесса 30 минут. После сушки фосфорные удобрения содержат не менее 98,58% усвоямой и не менее 93,44% водорастворимой формы P2O5.
ABSTRACT
The results of studies on the processing of dolomite into single phosphorus fertilizers are presented. It is shown that in order to obtain single phosphoric fertilizers, phosphoric acid containing 1% ammonium nitrate must be neutralized with dolomite at a stoichiometric rate for the formation of monocalcium phosphate at a temperature of 60°C and the duration of the process is 30 minutes. After drying, phosphorus fertilizers contain at least 98.58% of the digestible and at least 93.44% of the water-soluble form of P2O5.
Ключевы слова: доломит, ЭФК, разложение, сушка, фосфорные удобрения.
Keywords: dolomite, EFC, decomposition, drying, phosphoric fertilizers.
Современное мировое научно-техническое развитие отрасли высококонцентрированных, одинарных фосфорных удобрений, эффективных для внесения под зяблевую вспашку, непосредственно связано с внедрением методов переработки нетрадиционных кальций и магнийсодержащих источников вторичного сырья. В этом аспекте, важной задачей является обоснование научно-технических решений
по разработке технологий производства концентрированных, одинарных фосфорных удобрений с использованием кальций и магнийкарбонатного сырья. Для обеспечения ими сельскохозяйственного производства необходимо обосновать ряд существующих научных решений, в том числе по следующим направлениям: разработка эффективных методов получения высоконцентрированных, одинарных
Библиографическое описание: Мамуров Б.А., Шамшидинов И.Т. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ КАЛЬЦИЙ И МАГНИЙФОСФАТНЫХ УДОБРЕНИЙ ПУТЕМ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ ДОЛОМИТОМ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 7(100). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14014
№ 7 (100)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июль, 2022 г.
фосфорных удобрений с использованием в качестве вторичного сырья кальций и магнийсодержащих минералов в виде мела, известняка, доломита и отходов водоочистки азотно-туковых производств, установление оптимальных технологических параметров нейтрализации (разложения) экстракционной фосфорной кислоты кальций и магнийсодержащими источниками сырья в присутствии нитрата аммония и без него, разработка приемлемой технологии концентрированных, одинарных фосфорных удобрений с использованием кальций и магнийкарбонатных минералов и отходов промышленности.
Для нормального роста и развития растений необходимо обеспечение их достаточным количеством питательных веществ. Основными питательными веществами являются азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера и железо [1]. Эти элементы, содержание которых в растениях колеблется от сотых долей процента до нескольких процентов, называют макроэлементами.
Подсчитано, что при мировом валовом сборе только зерновых культур, равном около 1 млрд. т в год, из почвы выносится 33 млн. т N 12 млн. т Р2О5 и 25 млн т К2О [2]. Почва непрерывно теряет питательные вещества также вследствие вымывания содержащихся в ней солей, процесса нитрификации, связанного с образованием элементарного азота, ре-троградации фосфорных удобрений, связанного с оброзованием неподвижных форм соединеий фосфора и кальция. Если потери питательных веществ не компенсировать внесением соответствующих количеств удобрений, почва истощается и урожайность падает. Поэтому, одним из условий обеспечения высокого и устойчивого плодородия почвы является систематическое внесение в нее минеральных удобрений в необходимых объемах и ассортименте.
Для производства фосфор содержащих удобрений в промышленном масштабе в Узбекистане используются фосфориты Ташкуре [О^ DSt 2825:2014]. Мытый обожженный фосконцентрат с содержанием 26% Р2О5 используется, в основном для производстве ЭФК, а более бедные фосфориты используют для получения нитрофосфатных удобрений и простого суперфосфата. В результате многолетние использования аммофоса в почве практически отсутствует растворимый кальций, что в свою очередь приведет к дефициту этого элемента в организме животных и растениях. Фосфаты кальция играют важную роль в жизнедеятельности живых организмов. Они составляют основу костной ткани.
Отсутствие кальция приводит к болезни скелета, хрупкости костей, утончению скорлупы яиц, падению надоев молока. Поэтому комбикорме содержат минеральные добавки в виде фосфатов кальция.
Важная роль отводится и соединениям магния в жизнедеятельности живых организмов. В связи с этим необходимо восполнять дефицит кальция и магния путем использования минеральных удобрений, содержащих фосфаты кальция и магния. Это обстоятельство вызывает необходимость разработке новых видов кальций и магнийсодержащих концентрированных одинарных фосфорных удобрений с использованием местных известняков и доломитов.
В Республике Узбекистан в большом количестве встречаются кальцит, известняк, доломит и другие нерудные минералы, содержащие карбонаты кальция и магния, и которые отвечают технологическим требованиям производства фосфатных удобрений [3]. В связи с этим с технологической точки зрения важное значение имеет комплексное изучение кальций- и магнийсодержащего карбонатного сырья.
С целью повышения объёмов промышленного производства фосфорных удобрений, снижения его себестоимости (относительно аммофоса), уменьшения расхода ценного сырья - фосфорита (по сравнению с двойным суперфосфатом) изучен процесс получения усвоямых кальций- и магнийсодержащих фосфорных удобрений путём нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты доломитным сырьём.
Для этих целей были использованы ЭФК, содержащая 17,23% Р2О5 и доломит, содержащий СаО -32,36%, MgO - 18,68% [4]. Процесс нейтрализации ЭФК доломитом отличается от карбонатного сырья [5-6]. При использовании доломитов в процессе нейтрализации стабильное пеноообразование практически отсутствуют, что даёт возможность повысить скорость нейтрализации.
Для получения фосфатных кальциймагнийсо-держащих удобрений изучены процессы нейтрализации ЭФК и ЭФК с добавлением 1% нитрата аммония доломитом и получения удобрениий путем выпарки и сушки суспензий.
Процесс нейтрализации проводили при комнатной температуре (20-25оС) в течение 30 минут при стехиометрической норме на образование монокаль-цийфосфата. Полученные суспензии сушили при температуре 95-100оС. Технологические показатели процесса, химические составы промежуточных суспензий и конечных продуктов приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Химический состав суспензии, полученной при нейтрализации ЭФК доломитным сырьём, продуктов её прокаливания и технологические параметры процесса
Показатели Суспензия Высушенный продукт
ЭФК ЭФК+^4^3 ЭФК ЭФК+^4^3
Р2О5 (общ.), % 16,15 15,99 49,21 49,57
Р2О5 (усв.), % 15,92 15,77 48,60 49,03
Р2О5 (в.р.), % 15,09 14,96 45,94 46,51
СаО (общ.), % 4,04 4,02 12,31 12,46
МеО (общ.), % 2,78 2,76 8,46 8,56
№ 7 (100)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июль, 2022 г.
Показатели Суспензия Высушенный продукт
ЭФК ЭФК+NH4NOз ЭФК ЭФК+NH4NOз
R2Oз (общ.), % 1,11 1,10 3,39 3,41
SOз (общ.), % 1,17 1,16 3,57 3,60
F, % 1,07 1,06 2,70 2,55
N (общ.), % - 0,32 - 1,01
Н2О, % 69,16 69,58 5,96 5,68
(P2O5усв.:P2O5общ.)x100, % 98,58 98,62 98,76 98,91
(P2O5в.р.:P2O5 общ.)х100, % 93,44 93,56 93,35 93,83
В результате проведённых исследований получены суспензии, которые образуются в процессе нейтрализации ЭФК доломитом состава (масс. %): 2О5общ. - 16,15 и 15,99; Р2О5усв - 15,92 и 15,77; Р2О5в.р. -15,09 и 14,96; СаО - 4,04 и 4,02; MgO - 2,78 и 2,76; R2Oз - 1,11 и 1,10; SOз - 1,17 и 1,16; F - 1,07 и 1,06; N -0 и 0,32; Н2О - 69,16 и 69,58. В суспензии содержание усвояемого фосфора составляет 98,58% и 98,62%, соответственно.
В результате сушки образующихся суспензий при температуре 95^100°С получены кальций- и магнийсодержащие фосфорные удобрения состава (масс. %): Р2О5общ. - 49,21 и 49,57; Р2О5усв. - 48,60 и 49,03; Р2О5в.р. - 45,94 и 46,51; СаО - 12,31 и 12,46; MgO - 8,46 и 8,56; R2Oз - 3,39 и 3,41; SOз - 3,57 и 3,60; F - 2,70 и 2,55; N - 0 и 1,01; Н2О - 5,96 и 5,68. Отношение (P2O5усв.:P2O5общ.)x100 составляет 98,76% и 98,91%, а отношение (P2O5в.р.:P2O5общ.)x100 равно 93,35% и 93,83%, соответственно.
Рисунок 1. Рентгенограмма продуктов нейтрализации ЭФК доломитом
На рентгенограммах продуктов нейтрализации ЭФК, содержащей 1% NH4NOз кроме дифракционных максимумов, характерных для продуктов нейтрализации ЭФК не содержащей нитрата аммония, имеются дифракционные максимумы 8,66;
7,94; 5,94; 4,13; 3,56; 3,21; 3,16; 2,31 и 1,69 А отвечающие соединению Mg(NOз)2•6H2O, 1,78 и 1,73 А -характерные NЩNOз и 1,60; 1,53 А которые принадлежат NШH7PO4.
№ 7 (100)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июль, 2022 г.
Рисунок 2. ИК-спектр продуктов нейтрализации ЭФК, содержащей нитрат аммония доломитом
На ИК-спектрах продуктов нейтрализации ЭФК и доломитом имеются полосы поглощения характерные для Н2РО4, НРО4, РО4 при 948,98-1076,28 см-1, SO42- при 657,73 и 666,41 см-1.
Таким образом, проведенные исследования показали возможность получения одинарных фосфорных удобрений путем нейтрализации ЭФК и ЭФК содержащей 1% нитрата аммония, доломитом. Для этого целесообразно поддерживать температуру
процесса 60°С, продолжительность 30 минут при норме кислоты 100% на образование монокальций-фосфата. Выявлено отсутствие устойчивого пенооб-разования при осуществлении процесса нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты доломитом без его предварительной термообработки, что даёт возможность повысить скорость нейтрализации и снизить себестоимость продукции.
Список литературы:
1. Технология фосфорных и комплексных удобрений/ Под ред. С.Д. Эвенчика и А.А. Бродского. - М.: Химия, 1987. - 464 с.
2. Справочная книга по химизации сельского хозяйства / Под ред. В.М. Борисова. - М.: Колос, 1980. - 520 с.
3. Геология и полезные ископаемые Республики Узбекистан / Т.Н. Долимов, Т.Ш. Шаякубов и др.: Редкол.: Т.Ш. Шаякубов (гл. ред.) и др. - Т.: Университет, 1998. - 724 с.
4. Shamshidinov I.T. Noorganik moddalar va mineral o'g'itlar texnologiyasi. - T.: «Iqtisod-moliya» nashriyoti, 2014. -324 b.
5. Шамшидинов И.Т. и др. Экстракцион фосфат кислотни нейтраллашда купикланиш жараёнига бурсимон хомашёларни дастлабки термик ^айта ишлашнинг таъсирини урганиш // ФарПИ илмий-техника журнали. -Фаргона: ФарПИ. - 2016. - № 4. - Б.175-178.
6. Мамуров Б.А., Шамшидинов И.Т., Усманов И И., Кодирова Г.К, Исследование процесса нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты мелом // Universum: химия и биология. - 2019. - №. 2 (56). - С. 21-26.
