Научная статья на тему 'Кремнийсодержащие природные модификаторы'

Кремнийсодержащие природные модификаторы Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

93
14
Поделиться
Ключевые слова
СЕЛИТРА АММИАЧНАЯ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Усмонов К. П., Маматкулов А. М., Почиталкина И. А., Петропавловский И. А., Петропавловская Н. Н.

Проведены термические исследования образцов аммиачной селитры (АС), модифицированной неорганическими добавками методами ДТА, ДСК, ТГА. Полученные результаты свидетельствуют о влиянии неорганических добавок на структуру АС, ее полиморфные превращения, физико-химические и физико-механические свойства. Экспериментальные образцы обладают лучшими свойствами перед аналогом – аммиачной селитрой ГОСТ 2-85.Differential thermal analysis of ammonium nitrate’s sample modified with inorganic supplements was conducted by DTA, DCK, TGA. Obtained results of nature of inorganic supplements’ influence on polymorphic transformation, physico-chemical and physico-mechanical properties of ammonium nitrate’ samples is evidenced. Experimental sampes have more better properties before its analogue – ammonium nitrate GOST 2-85.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Усмонов К. П., Маматкулов А. М., Почиталкина И. А., Петропавловский И. А., Петропавловская Н. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Кремнийсодержащие природные модификаторы»

занные шлаки могут быть рассмотрены в качестве компонентов строительных материалов, в частности, в дорожном строительстве без ухудшения экологической ситуации в районе их использования.

Таблица 2. Элементный состав шлаков, полученных в опытных плавках на

Свирском аккумуляторном заводе.

Экстрагент Удержание Pb в экстракте, мкг/л Огепень извлечения Pb из шлака,%

Шлак №1 Шлак №2 Шлак №1 Шлак №2

Bодa 20 21 3,0310-4 4,17.10-4

УAБP рH 4,5 24 25 3,6410-4 5,2110-4

Библиографические ссылки:

1. Погосян А. А., Бессер А.Д., Сорокина B.C. Переработка использованных

аккумуляторов - основа рециклинга свинца. М.: ФГУП

«ЦНИИАТОМИНФОРМ», 2005, 256 с.

2. Тарасов А.В., Бессер А.Д., Мальцев В.И., Сорокина B.C. Металлургическая переработка вторичного свинцового сырья./Под ред. А.В. Тарасова. М.: Гинцветмет, 2003, 243 с.

3. Санитарно-гигиенические правила переработки и обезвреживания промышленных отходов. Методы исследования опасных отходов. // Материа-лы делегации ВНР к 33 совещанию экспертов СЭВ. Будапешт. 1985. С.77-80.

4. Физико-химические методы исследования почв/ Под ред. Н.Г. Зырина, Д.С. Орлова. М., МГУ, 1980, с.115.

5. Методические рекомендации по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве. М., 1982, с.57.

6. Методические рекомендации определения токсичности воды и водных

экстрактов из объектов окружающей среды по

интенсивности биолюменсценции бактерий. М., 1996, с.11.

7. Перечень предельно-допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно допустимых уровней (ОДК) химических веществ в почве. М., 1991, с. 18.

УДК 631.812:66.017:661.542.92:546.175-44:661.183.6:001.89

К.П. Усмонов, А.М. Маматкулов, И.А. Почиталкина, И.А. Петропавловский,

Н.Н. Петропавловская

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева.

КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИЕ ПРИРОДНЫЕ МОДИФИКАТОРЫ

Проведены термические исследования образцов аммиачной селитры (АС), модифицированной неорганическими добавками методами ДТА, ДСК, ТГА. Полученные результаты свидетельствуют о влиянии неорганических добавок на структуру АС, ее полиморфные превращения, физико-химические и физико-механические свойства. Экспериментальные образцы обладают лучшими свойствами перед аналогом - аммиачной селитрой ГОСТ 2-85.

Differential thermal analysis of ammonium nitrate’s sample modified with inorganic supplements was conducted by DTA, DCK, TGA. Obtained results of nature of inorganic supplements’ influence on polymorphic transformation, physico-chemical and physico-mechanical

properties of ammonium nitrate’ samples is evidenced. Experimental sampes have more better properties before its analogue - ammonium nitrate GOST 2-85.

Введение добавок неорганических материалов-модификаторов в кристаллическую структуру минеральных удобрений является одним из путей улучшения их потребительских свойств [1, 2]. Литературные данные и выполненные нами экспериментальные исследования показали, что добавки некоторых природных минералов щелочного характера являются перспективными, но малоизученными. Выбор в качестве природных модификаторов кремнийсодержащих добавок фосфоритов (Ф), морденитов (М) и бентонитов (Б), обусловлен их физико-химическими и физико-механическими свойствами: щелочной реакцией, высокой температурой плавления, способностью к ионному обмену и доступностью. Кроме того, они являются добавками, образующими центры кристаллизации, что создает возможность для получения гранул повышенной прочности. Мы предполагаем, что их действие связано с особенностями процессов структурообразования солевых систем при гранулировании удобрений.

Для изучения влияния кремнийсодержащих природных модификаторов на свойства аммиачной селитры (АС) методом сплавления были приготовлены образцы АС с добавками фосфорита, морденита, бентонита; образцом сравнения служил промышленный образец АС ГОСТ 2-85 «Б».

Аммиачная селитра в зависимости от температуры существует в пяти кристаллических модификациях, устойчивых при атмосферном давлении в определенной области температур (табл.1).

Таблица 1. Кристаллические модификации нитрата аммония

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

№ п.п. Модификации, вид симметрии № модиф. Интер. температур, оС

1. Кубическая I 169,6-125,8

2. Т етрагональная II 125,8-84,2

3. Ромбическая III 84,2-32,2

4. Ромбическая IV 32,2-минус 16,9

5. тетрагональная V Минус 16,9-минус 50

Полиморфный переход из одной модификации в другую сопровождается изменениями кристаллической структуры, выделением (или поглощением) тепла и скачкообразным изменением удельного объема, теплоёмкости, энтропии и т.д. (табл.2).

Таблица 2. Параметры модификационных превращений нитрата аммония

№ п.п. Превращени е Температура, оС Теплота превращения Изменение уд. объема, м3/т

кДж/кг Ккал/кг

1. Плав^-I 169,6 73,21 17,50 0,0542

2. I^II 125,8 55,41 13,26 0,0138

3. II^III 84,2 16,87 4,03 0,0080

4. III^IV 32,2 21,24 5,08 0,0215

5. IV^V -16,9 5,92 1,41 0,0170

6. II^IV 50,5 23,26 5,56 0,0135

В качестве базовых методов исследования экспериментальных образцов использовались методы дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и дифференциального термического анализа (ДТА), совмещенные с термогравиметрическим анализом (ТГА). Определены температурные интервалы полиморфных и фазовых переходов, температуры плавления и, соответствующие им тепловые эффекты, в процессе нагревания-охлаждения экспериментальных образцов.

Эндотермические эффекты, полученные на кривых ДСК соответствуют фазовым, полиморфным переходам и разложению экспериментальных образцов. АС ГОСТ 2-85 «Б» имеет полиморфные переходы при температурах Т=57 °С, Т=91 °С и Т=129 °С, фазовый переход, соответствующий плавлению при Т=170 °С. В табл. 3 приведены температуры модификационных и фазовых переходов экспериментальных образцов [3].

Таблица 3. Температура полиморфных переходов модифицированных образцов АС при

нагревании от 25 до 170 °С и охлаждении от 170 до 25 °С.

Образцы Температуры модификационных и фазовых переходов образцов, °С

IV—II I III—I I IV —II II—I I—пла в плав—I I—I I II—III III—I V II—IV

нагревание охлаждение

АС+Ф (1,5%) 50 90 - 134 172 162 123 - - 40

АС+М (1,5%) - - 96 132 165 158 120 - - 32

АС+Бт (1,5%). - - 107 124 165 162 121 - - 31

Из полученных данных видно, что на термограммах образцов с добавкой фосфорита обнаруживаются все модификации, полиморфные и фазовые переходы, характерные для нитрата аммония, а у образцов с добавкой бентонита и морденита в температурной области 32-84 °С отсутствует III модификация и полиморфные переходы IV—III и III——II. Вместе с тем, в этих образцах стабилизируется переход ГУ-^-П (сохраняющийся в цикле нагревание-охлаждение), преимущество которого перед стабильными переходами IV—III, III—II, II—I заключается в близости значений теплоемкости (Ср) фазы II и фазы IV. По результатам термограмм, полученных на ДСК, были построены зависимости теплоемкости от температуры для образца АС с добавкой 1,5 % бентонита и образца сравнения НА хч. Переходы IV—и III—II для АС ГОСТ 2-85 характеризуются изменением теплоемкости, которое сопровождаются сначала значительным уменьшением, а затем увеличением объема гранулы, что согласуется с литературными данными [1]. Необходимо также отметить, что измеренная на приборе ИПГ 1 прочность гранул образцов АС, модифицированных добавкой фосфорита превышает прочность гранул образца сравнения более чем в 2 раза, а прочность образцов с добавками морденита и бентонита, (при прочих равных условиях) - почти в 5 раз [4].

Таблица 4. Характеристики экспериментальных образцов AC

Показатель Образцы аммиачной селитры

AC ГОСТ 2-85 AC+М AC+Ф AC+Бт.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

С добавки, % (масс.) - 1,5 1,5 1,5

Прочность гранул, МПа 1,6±0,4 8,9±0,3 3, 9±0,3 8,6±0,3

Таким образом, выполненные исследования по модифицированию аммиачной селитры природными кремнийсодержащими добавками позволяет заключить, что их положительное влияние на свойства АС обусловлено воздействием добавок на формирование более устойчивой (стабильной) компактной кристаллической структуры АС при введении добавок в плав.

Библиографические ссылки:

1. Олевский, М.Е.Иванов, Н.Н.Поляков, В.Ю.Поплавский, И.И.Стрижевский, М.Л.Ферд, Ю.В.Цеханская. // Производство аммиачной селитры в агрегатах большой единичной мощности.- М.: Химия.- 1990.

2. ГОСТ 2-85. Селитра аммиачная.- М: Стандарт.- 1997.

3. К.П.Усмонов, А.М. Маматкулов, С.С. Эмирсалиев, И.А. Почиталкина, Д.Ф.Кондаков*/ Полиморфные превращения и свойства образцов аммиачной селитры, модифицированной неорганическими добавками. Успехи в химии и хим. технологии. Т. XXV. № 8. М.: РХТУ, 2011. - с. 65-69.

4. Почиталкина И. А., Петропавловский И. А., Кондаков Д.Ф., Усмонов К.П. // Влияние неорганических добавок на свойства аммиачной селитры. Химическая промышленность сегодня. №3, 2012. - с. 4-7.

УДК 541.124.001.5:54-145.15:66.092:661.63

П. С. Федотов, А. И. Ряшко, В. Г. Киселев, И. А. Почиталкина, И. А. Петропавловский, Н. Н. Петропавловская

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ СОЛЯНОКИСЛОТНОГО

РАЗЛОЖЕНИЯ ФОСФОРИТА ПОЛПИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ИОНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Изучено разложение бедного фосфатного сырья соляной кислотой в диапазоне температур от 10 до 500 С. Приведены кинетические кривые разложения сырья. Установлено, что процесс солянокислотного разложения исследуемого фосфата в начальный момент времени протекает по нулевому порядку, далее - по первому. Приведены соответствующие значения энергий активации.

Low-grade phosphate raw decomposition with hydrochloric acid at tempreatures ranging from 10 to 500 C has been studied. The raw decomposition kinetic curves are presented. It's been found the hydrochloric acid decomposition of studied phosphate at the initial moment proceeds at the zero order, then - at first one. The corresponding values of activation energies have been resulted in.

Сырьем для производств фосфорных удобрений и фосфорных кислот служат природные руды - апатиты и фосфориты. Запасы хибинских апатитов не могут обеспечить все возрастающую потребность промышленности в фосфатном сырье. Поэтому расширение сырьевой фосфатной базы вовлечением в переработку фосфатов других месторождений - одна из