CC BY
6International journal of theoretical and practical research Scientific Journal
Year: Issue: 11 Volume: 2 2022
Published: 30.11.2022
http://alferganus.uz
Citation:
Usmаnov, B., Amanbayeva, G. (2022). Study of the solubility of tricalcium phosphate in aqueous solutions of ammonium nitrate. SJ
International journal of theoretical and practical research, 2 (11), 6371.
Usmаnov, B., Amanbayeva, G. (2022). Изучение растворимости трикальцийфосфата в водных растворах нитрата аммония.
Nazariy va amaliy tadqiqotlar xalqaro jurnali, 2 (11), 63-71.
Doi:https://dx.doi.org/10.5281/zenodo.7390834
T. 2 №11. 2022
ISJIF 2022:5.962 QR-Article
Usmаnov, Botir
Candidate of Technical sciences, associate professor, head of department of «Food technology», Ferghana Polytechnic Institute
Amanbayeva, Gulzoda
Assistant of the department "Chemistry and chemical technology", Ferghana Polytechnic Institute UDC 661.862.532
STUDY OF THE SOLUBILITY OF TRICALCIUM PHOSPHATE IN AQUEOUS SOLUTIONS OF AMMONIUM NITRATE
Abstract. This article provides a definition of the degree of influence of ammonium salts on the solubility of tricalcium phosphate. The study of solubility in ternary water-salt systems was carried out by the isothermal method. Ammonium salts were used brand "chemical pure".
Keywords: ammonium salt, tricalcium phosphate, method, solubility, system, phosphorite.
Усманов, Ботиржон
Кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Технология пищевых продуктов», Ферганский политехнический институт
Аманбаева, Гулзода
ассистент кафедры «Химия и химическая технология», Ферганский политехнический институт
ИЗУЧЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ ТРИКАЛЬЦИЙФОСФАТА В ВОДНЫХ
РАСТВОРАХ НИТРАТА АММОНИЯ
63
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACT
RESEARCH
Аннотация. В данной статье приведена определения степень влияния аммонийных солей на растворимость трикальций фосфат. Изучение растворимости в тройных водно-солевых системах проводили изотермическим методом. Аммонийные соли использовались марки «химический чистый». Ключевые слова: аммонийный соль, трикальций фосфат, метод, растворимость, система, фосфорит.
Annotatsiya. Ushbu maqolada ammoniy tuzlarining uchkalsiy fosfatning eruvchanligiga ta'sir darajasi ta'rifi berilgan. Uchlamchi suv-tuz tizimlarida eruvchanlikni o'rganish izotermik usul bilan amalga oshirildi. Ammoniy tuzlari "kimyoviy sof brendi asosida ishlatilgan.
Kalit so'zlar: sulfat kislota, fosforit, texnologiya, quritish, granulyatsiya, apparat, superfosfat.
В последние годы на территории Узбекистана геологами открыто месторождение зернистых фосфоритов в Центральных Кызылкумах. В настоящее время перспективными являются двенадцать площадей в отложениях среднего эоцена. Зернистые фосфориты Центральных Кызылкумов не имеют аналогов среди фосфатных месторождений стран СНГ и по составу близки к фосфоритам месторождений Северной Африки, Ближнего Востока, Афганистана, широко распространенных в мезо-кайнозойских формациях карбонатной группы [1]. Руда состоит из фосфатных зерен различного размера - 0,1 до 5 мм, чаще 0,2-0,3 мм. Присутствуют обломки костей, позвонков рыб, зубы и чешуя акул. По составу цемента выделяются карбонатные, кремнистые, кремнисто-карбонатные и реже фосфатно-карбонатные фосфоритовые руды. В общем балансе мирового производства фосфоритовых руд среди зарубежных стран на долю зернистых фосфоритов приходится 27,5 % [2].
Химическая промышленность Узбекистана по производству фосфорсодержащих удобрений базировалась на переработке казахстанских фосфоритов месторождения Каратау. Потребность в Каратауском фосфоритном сырье для полной загрузки имеющихся мощностей Алмалыкского ОАО
Усманов, Ботиржон
техника фанлари номзоди, доцент, «Озиц-овцат технологияси» кафедраси мудири, Фаргона политехника институти
Аманбаева, Гулзода
«Кимё ва кимёвий технология» кафедра ассистенти,
Фаргона политехника институти
AMMONIY NITRATNING SUVDAGI ERITMALARIDA UCHKALSIY FOSFATNING ERISHINI O'RGANISH
Введение
© ®
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACT
RESEARCH
«Аммофос», Самаркандского химического завода и АО Кокандского суперфосфатного завода составлялась 4 млн. тонн в год. После распада союза и с переходом на рыночные условия хозяйствования объемы поставок фосфатного сырья сократились. Вследствие этого резко уменьшился выпуск фосфорных удобрений и не покрывают потребности сельского хозяйства Республики, тем самым снижаются плодородия почв [3].
В связи с этим чрезвычайно важным является скорейшее освоение собственных месторождений фосфатного сырья, в частности фосфоритов Центральных Кызылкумов.
Поэтому в целях осуществления экономической независимости работы предприятий республики, производящих фосфорные удобрения, от внешних поставщиков фосфатного сырья и в соответствиях с постановление Кабинета Министров Республики Узбекистан начато освоение и организации фосфор добывающей промышленности фосфоритного месторождения Джерой-Сардара в Кызылкумском бассейне [4].
Участок Ташкура Джерой-Сардаринского месторождения принят в качестве первоочередного к промышленному освоению. Эксплуатационные запасы фосфоритной руды двух продуктовых фосфопластов по 0,6 м при проектной глубине отработки карьером до 40 м составляют 79,6 млн. т (13,9 млн.т Р2О5) со среднем содержанием Р2О5 _ 17,43% с учетом разубоживания. Первый пласт месторождения характеризуется более низким содержанием фосфата (Р2О5) -37%, чем второй - 63%.
Фосфориты Центральных Кызылкумов относится к зернистому типу по структуре ближе всего к фосфоритам Северной Африки и Ближнего Востока, где полезный компонент сосредоточен в зернистом материале и представлен в основном фосфатизированными органическими остатками беспозвоночных. Основными минералами кызылкумской фосфоритной руды являются кальцит и франколит. Фосфоритный минерал представлен фторкарбонатапатитом, содержащим 33% Р2О5. В кристаллическую решетку его входит до 5% карбонат-ион и до3% сульфат-ион [5].
Зернистые фосфориты Центральных Кызылкумов по химическому и минералогическому составам отличаются от известных фосфоритов, в частности, Каратауских. Они характеризуются более низким содержанием вредных для кислотной переработки примесей - соединение полуторных оксидов магния и нерастворимого остатка относительно фосфоритов Каратау.
Обсуждения и результаты
Трикальцийфосфат является основным компонентом в фосфатном сырье -апатитах и фосфоритах, идущих на получение из них фосфорных удобрений. Процесс получения последних заключается в переводе неусвояемых форм фосфора в сырье в усвояемые для растений формы. Обычно это делается кислотными методами, то есть разложением сырья серной, азотной, фосфорной либо соляной кислотами. Но кислотные методы материало-и энергоемки. Поэтому идет поиск безкислотных методов получения фосфорных удобрений. Усвояемые формы
© ®
ISSN 2181-2357
Т. 2 №11. 2022
I INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH_,
ISJIF 2022:5.962
фосфора - это те, которые растворяются в воде, лимонной кислоте, трилоне Б. Поэтому задача сводится к повышению растворимости трикальцийфосфата [6,7].
Мы обратили свое внимание на опыты академика Д.Н. Прянишникова, который обнаружил резкое растворяющее влияние солей аммония на фосфорит. В ней сказано, что внесение в почву фосфоритной муки совместно с солями аммония делает её доступной для любого растения. Так, на Долгопрудном опытном поле урожай сахарной свеклы составлял 59,5 ц/га при раздельном внесении фосфоритной муки и сульфата аммония, когда же фосфоритная мука и сульфат аммония перед внесением были тщательно перемешаны, урожай сахарной свеклы составил 84,3 ц/га. Предварительное смешение фосфоритной муки с аммиачной селитрой положительно отразилось и на озимой пшенице.
Была предпринята попытка изучить растворимость трикальцийфосфата в растворах нитрата аммония. В растворе с концентрацией 34 % NH4NO3 при температуре 29,5оС растворимость трикальцийфосфата по сравнению с растворимостью в воде увеличилась вдвое [8,9]. Но трикальцийфосфат, используемый в этой работе, не был чистым - содержал в виде примеси Са(ОН)2. И время растворения составляло 4 часа, не достигая равновесия. Было отмечено, что растворение носит явно выраженный инконгруентный характер.
Определена скорость, но не степень растворения трикальцийфосфата в 10 %-ном растворе хлорида аммония. Также отмечается инконгруентный характер растворения.
Для того, чтобы определить степень влияния аммонийных солей на растворимость трикальцийфосфат, мы и предприняли настоящее исследование.
Изучение растворимости в тройных водно-солевых системах проводили изотермическим методом при 25о и 500С. Аммонийные соли использовались марки «химический чистый».
Реакционную смесь термостатировали с точностью ± 0,1 оС. Равновесие в системе с нитратом аммония устанавливалось в течение 6 часов. Содержание Р2О5 азота определяли известными методами. Экспериментальные данные приведены в таблицах 1.
Система Ca3(PO4)2-NH4NO3-H2O при 25 о С
Таблица 1.
Состав жидкой фазы, мас. % Состав влажной твердой ФАЗЫ, мас. % Твердая фаза
Ca3(PO4)2 NH4NO3 H2O Ca3(PO4)2 NH4NO3 H2O
0,0025 - 99,99 97,3 - 2,7 Ca3(PO4)2
0,00607 9,77 90,22 74,62 2,68 22,7 То же
0,00715 19,72 80,27 72,92 5,25 21,83 -//-
0,00694 23,57 76,42 72,78 6,21 21,01
0,0073 28,17 71,82 73,23 7,62 19,15
0,00767 0,00675 32,29 37,40 67,70 62,59 75,39 70,91 8,47 10,54 16,14 18,55
© ®
66
T. 2 №11. 2022
0,00614 43,01 56,98 72,09 11,66 16,25
0,00613 48,00 51,99 72,52 13,17 14,31
0,0059 52,00 47,99 71,60 14,85 13,55
0,00587 58,40 41,59 74,33 15,05 10,62
0,00583 60,03 39,96 70,27 17,61 12,12
0,0058 64,59 35,40 69,37 19,51 11,12
0,0059 65,50 34,49 12,80 78,48 8,72 Ca3(PO4)2+ +NH4NO3 NH4NO3
0,00423 67,64 32,35 0,028 90,50 9,32
0,0027 67,85 32,14 0,015 96,20 3,75
- 68,18 31,82 - 97,80 2,2
Система Ca3(PO4)2-NH4NO3-H2O при 50 о С
Таблица 2.
№ Состав жидкой фазы, масс. % Состав влажной твердой фазы, масс. % Твердая фаза
Ca3(PO4)2 NH4NO3 H2O Ca3(PO4)2 NH4NO3 H2O
1. 0,0033 - 99,99 92,7 - 7,3 Ca3(PO4)2
2. 0,0129 9,14 90,84 77,12 2,85 20,03 То же
3. 0,0133 14,23 85,75 78,48 3,31 18,21 -//-
4. 0,0186 19,0 80,98 78,38 4,42 17,19
5. 0,0177 23,85 76,13 78,53 5,28 16,18
6. 0,0202 28,14 71,84 75,5 6,0 14,5
7. 0,0205 34,02 65,95 76,7 7,97 15,33
8. 0,0223 38,91 61,07 77,87 8,82 22,13
9. 0,022 42,0 57,98 75,44 10,48 14,08
10. 0,0193 46,08 53,9 74,4 12,79 12,81
11. 0,017 52,55 47,43 73,56 13,94 12,5
12. 0,01806 56,38 43,6 74,63 14,33 11,04
13. 0,0147 67,77 32,21 69,35 20,75 9,9
14. 0,0115 71,29 28,69 66,85 23,52 9,63
15. 0,0114 72,10 27,88 47,60 38,3 14,1
© ®
67
T. 2 №11. 2022
16. 0,0106 73,25 26,74 5,18 87,08 7,74 Ca3(PO4)2+ +NH4NO3 NH4NO3 То же
17. 0,0071 73,86 26,63 0,28 90,43 9,29
18. - 77,48 22,52 - 97,18 2,82
Из таблицы 2. следует, что в области концентрации нитрата аммония от 0 до 64,59 % в присутствии трикальцийфосфата 0,0025 -0,0058 % ветви кристаллизации соответствуют выделению Ca3(PO4)2. Из эвтонического раствора, содержащего 65,5 % NH4NO3 и 0,0059 % Ca3(PO4)2, в твердую фазу выпадают обе эти соли. В интервале концентраций нитрата аммония от 67,64 до 68,18 % в твердую фазу выделяется NH4NO3. Изотерма системы Ca3(PO4)2-NH4NO3-H2O состоит из двух ветвей кристаллизации: Ca3(PO4)2 и NH4NO3. При концентрации нитрата аммония 32,29 % растворимость Ca3(PO4)2 в 3 раза превышает растворимость последнего в чистой воде.
Из таблицы 2.3. следует, что в области концентрации нитрата аммония от 0 до 72,10 % в присутствии 0,0033 -0,0114 % трикальцийфосфата ветви кристаллизации соответствуют выделению Ca3(PO4)2. Из эвтонического раствора, содержащего 73,25 % NH4NO3 и 0,0106 % Ca3(PO4)2, в твердую фазу выпадают обе эти соли. В интервале концентраций нитрата аммония от 73,86 до 77,48 % в твердую фазу выделяется NH4NO3. Изотерма системы Ca3(PO4)2-NH4NO3-H2O состоит из двух ветвей кристаллизации: Ca3(PO4)2 и NH4NO3. При концентрации нитрата аммония 38,91 % растворимость Ca3(PO4)2 в 6,75 раза превышает растворимость последнего в чистой воде.
Под механохимической активацией здесь имеется в виду процесс перевода неусвояемой для растений формы Р2О5 в фосфатном сырье в усвояемую форму. Рядовая фосфоритная мука месторождения Центральных Кызылкумов и отходы, получаемые при её производстве - минерализованная масса и пылевидная фракция непригодны для кислотной переработки. А значит из них невозможно получить высококонцентрированные фосфорные удобрения типа аммофоса, двойного суперфосфата. Поиск без кислотных методов переработки такого бедного фосфатного сырья является очень актуальной задачей.
В условиях большого дефицита фосфорных удобрений в нашей республике местные низкосортные источники сырья заслуживают внимание исследователей, чтобы попытаться вовлечь их в переработку. Механическая активация позволяет это сделать, судя по опыту переработки бедных сибирских фосфоритов.
Для исследования мы взяли: 1) рядовую фосфоритовую муку состава (мас.%): Р2О5 общ. 18,33; относительное содержание Р2О5 усв. по трилону Б 12,1; Р2О5 усв. по 2 %-ной лимонной кислоте 14,15; СаО 47,48; СО2 15,20 ;
2) нитрат аммония производства Чирчикского ОАО "Электрохимпром".
© ®
68
T. 2 №11. 2022
1ЭЛР 2022:5.962
Состав подвернутых механической активации смесей фосфоритовой
муки с нитратом аммония
Таблица 3.
Соотно- Кол-во Кол-во N, P2O5 P2O5 усв. P2O5 усв.
шение NH4NO3, фосмуки, % общ., трилон Б, лим. к-та,
N : P2O5 г г % % %
1 0,1 20,0 3,82 28,55 2,90 2,16 2,82
1 0,2 20,0 7,64 24,60 5,10 3,45 4,83
1 0,3 20,0 11,56 21,54 6,71 4,25 5,81
1 0,4 20,0 15,41 19,90 8,07 4,98 6,23
1 0,5 20,0 19,26 17,32 9,14 5,21 6,56
1 0,6 20,0 22,26 16,06 9,81 5,14 6,51
1 0,7 20,0 26,0 14,78 10,34 5,02 6,49
1 0,8 20,0 29,65 13,69 10,70 4,50 6,50
1 1,0 20,0 37,1 11,91 19,00 4,49 6,73
К нашему удивлению, в продуктах механохимической активации фосфоритовой муки мы обнаружили и водную форму Р2О5. При использовании КН4К03 её относительное содержание по отношению к общей форме Р2О5 лежит в пределах 1,64 -6,76 %. А это значит, что при механохимической активации фосмуки в присутствии нитрата аммония протекает следующая реакция:
Фосфорит + №N03 ^ №Н2Р04 + Са(Ш3)2 (1)
Самые распространенные тукосмеси, применяемые в сельском хозяйстве, являются те, в которых соотношение №Р205 составляет 1 : 0,5; 1 : 0,7 и 1 : 1. Для них мы соответственно имеем в случае применения NH4N03 : в первой Р205 общ. 9,14 %, Р205усв. по трилону Б 5,21 %, Р205усв. по лимонной кислоте 6,56 %, азота 17, 32 %; во второй Р205 общ. 10,34 %, Р205 усв. по трилону Б 5,02 %, Р205усв. по лимонной кислоте 6,49 %, азота 14,78 %; в третьей Р205 общ. 12,00 %, Р205усв. по трилону Б 4,49 %, Р205усв. по лимонной кислоте 6,73 %, азота 11,91 %. С таким содержанием усвояемого фосфора полученные тукосмеси является эффективными азотно-фосфорными удобрениями.
Такие удобрения также можно использовать на любых видах почв и под все сельскохозяйственные культуры.
Тукосмеси с размером частиц менее 0,16 мм очень трудно вносить в почву. Но они легко гранулируются методом прессования, не теряя при этом своих свойств.
Заключение
69
ISSN 2181-2357
T. 2 №11. 2022
I INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH_,
ISJIF 2022:5.962
Представляло интерес проследить как идёт превращение неусвояемой формы Р2О5 в усвояемую в процессе только механической активации фосфатного сырья. Анализ показал, что относительное содержание Р2О5 усв. по трилону Б в рядовой фосмуке повысилось до 23,8 %, а по 2 %-ной лимонной кислоте - до 32,4 %. То есть, механическая активация повышает содержание усвояемой формы Р2О5 в рядовой фосмуке в два раза.
Из них видно, что нитрат аммония резко повышают содержание усвояемой формы Р2О5 в подвергнутом механической активации фосфатном сырье. В изученных марках удобрений на основе фосмуки при использовании NH4NO3 относительное содержание усвояемой формы Р2О5 по отношению к общей меняется от 37,42 до 74,48 % по трилону Б и от 56,08 до 97,24 % по 2 %-ной лимонной кислоте. Чем больше азота в тукосмеси, тем выше содержание усвояемой формы Р2О5.
Список использованной литературы:
1. Kadirova, N.B., Xamrakulova, M.X. (2022). Efficient use of secondary resources in the oil industry. Nazariy va amaliy tadqiqotlar xalqaro jurnali, 2 (10), 106-112.
2. Usmanov B., Umurzakova S. Investigation of the chemical composition and properties of low-grade phosphorites of tashkur //Innovative Technologica: Methodical Research Journal. - 2021. - Т. 2. - №. 12. - С. 100-105.
3. Usmаnov, B., Amanbayeva, G. (2022). Processing of phosphorites of the Central Kyzylkum for single and complex fertilizers. Nazariy va amaliy tadqiqotlar xalqaro jurnali, 2 (10), 175-183.
4. Абдурахимов С. А., Усманов Б. С., Мамажанова И. Р. Зараженность семян хлопчатника афлатоксином В1 //Universum: технические науки. - 2020. - №. 6-2 (75). - С. 70-72.
5. Мамажанова И. Р., Медатов Р. Х. Преимущества местных адсорбентов при рафинации хлопкового масла //Universum: технические науки. - 2020. - №. 11-2 (80). - С. 78-81.
6. Медатов Р. Х., Хасанов А. Х., Хасанов Х. Т. Влияние целлюлотических и протеолитических ферментов на процесс очистки хлопкового масла //Universum: технические науки. - 2022. - №. 4-7 (97). - С. 33-36.
7. Самадов М.С., Намазов Ш.С., Таджиев С.М., Абдуллаев Б Д. Исследования получения простого суперфосфата из фосфоритов Центральных Кызылкумов // Сельское хозяйство Узбекистана. - 1997.-№2.-с. 41-42.
8. Самадов М.С., Намазов Ш.С., Таджиев С.М., Абдуллаев Б Д. Фосфорные удобрения из местного сырья // Сельское хозяйство Узбекистана. - 1996.-№5.-с. 3435.
9. Таджиев С.М. Равционалиьная технология перероботки фосфоритов Центральных Кызылкумов в простой суперфосфат // Узб. хим. ж. - 2003. - №1.- с. 119-122.
70
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
ISSN 2181-2357
T. 2 №11. 2022
RESEARCH!_,
ISJIF 2022:5.962
10. Таджиев С.М., Беглов Б.М. Разработка технологии простого аммонизированного суперфосфата из фосфоритов Ташкура камерным способом // Хим. пром. -2002 .-№7.- с. 7-10.
11. Усманов Б. С., Кодиров З. З. Влияние солнечных лучей на состав продуктов при хранении высококачественных растительных масел //Universum: технические науки. - 2021. - №. 2-2 (83). - С. 92-95.
12. Усманов Б. С., Кодиров З. З., Ибрагимов Л. А. Способы использования высокочастотных лучей при длительном хранении сырья для производства растительных масел //Universum: технические науки. - 2021. - №. 5-3 (86). - С. 9396.
13. Усманов Б. С., Медатов Р. Х., Мамажонова И. Р. Интенсификация теплообмена при течении HNO3 В трубах с кольцевыми турбулизаторами //Universum: технические науки. - 2019. - №. 10-2 (67). - С. 35-37.
14. Усманов Б. С., Эргашев А. А. У. Исследование процесса разложения низкосортных фосфоритов при неполной норме серной кислоты //Interdisciplinary Conference of Young Scholars in Social Sciences. - 2021. - С. 297-300.
15. Усманов Б. С., Юнусов О. К., Отакулова Х. Ш. Изучение влияние способа гидратации на цветность подсолнечного масла //Universum: технические науки. -2020. - №. 11-2 (80). - С. 91-93.
71
