CC BY
17
AZ9RBAYCAN KÍMYA JURNALI № 2 2013
75
UOT 661.632.2
MAQNEZÍUM V3 AZOTLA MODÍFÍKASÍYA OLUNMU§ FOSFORLU GÜBR3NÍN ALINMASI PROSESÍNÍN T3DQ1QÍ
G.M.Mammadova
Azarbaycan Dövlat Neft Akademiyasi
asoa@inbox.az
Redaksiyaya daxil olmu§dur 17.04.2013
Yerli tabii xammaldan - dolomitdan va sanaye tullantilanndan - ammonium-sulfat mahlulundan va fosfat tur§usundan istifada etmakla maqnezium va azotla modifikasiya olunmu§ fosforlu gübranin alinmasi prosesi tadqiq edilmi§dir. Apatiti qisman dolomitla avaz edarak maqneziumlu-karbonatli xammal olan dolomitin i§tiraki ila apatitin sulfat tur§usunda pargalanmasi prosesi öyranilmi§dir. Bu üsul apatitin 50%-ni dolomitla avaz etmaya va sanaye tullantilarindan - ammonium-sulfat mahlulundan va fosfat tur§usundan istifada etmakla sulfat tur§usuna qanaat etmasina, gübrani alava qida elementlari ila zanginla§dirilmasina, kamera mahsulunda pargalanma daracasinin yüksalmasi hesabina onun anbarda yeti§ma marhalasini lagv etmaya, fosforlu gübralarin alinmasinin texnoloji prosesinin müddatini ahamiyyatli daracada qisaltmasina, onun iqtisadi va ekoloji göstaricilarinin yax§ila§dinlmasina imkan verir.
Agar sözlar: fosforlu gübralar, apatit, dolomit, istehsal tullantilari, ammonium-sulfat mahlulu, fosfat tur§usu, maqnezium, azot, modifikasiya.
Kimya sanayesinin müasir inki§af marhalasinda istehsal sahalarinda küllü miqdarda yaranan sanaye qaliq mahsullarinin (tullantilarin) zararsizla§dirilmasi va ya onlardan istifada edilmasi aktual problem olaraq qalir. istehsalat tullantilarinin sanayeda istifada edilmasi xammala qanaat etmakla yana§i, ham ekoloji, ham da iqtisadi problemlarin halli ügün vacib §artlardan biridir.
Eyni zamanda kimya sanayesinin qar§isinda duran masalalarin halli müasir va perspektiv üsullarinin i§lanib hazirlanmasi ila yana§i mineral gübralar istehsalinin yeni tabii xammal manbalari hesabina daha da geni§landirilmasini, istehsalin ucuz xammal bazasi asasinda daha müasir va takmilla§dirilmi§ texnologiyalarinin i§lanmasini talab edir.
Malumdur ki, mineral gübralarin kand tasarrüfatinda istifadasinin samaraliliyi tarkibindaki qidalandirici maddalarin tabiatindan va miqdarindan asilidir. Har bir elementin bitkinin inki§afinda öz funksiyasi oldugundan onlardan birinin digarini avaz etmasi qeyri-mümkündür. Fosfor kimi maqnezium da bitkilar ügün zaruri qida elementi olub, bitkilarda gedan fizioloji va biokimyavi proseslarda vacib rol oynayir. Maqnezium gati§mazligi asasan eroziyaya maruz qalmi§ tur§ va qumsal torpaqlarda daha gox tasadüf olunur. Respublikamizda bela torpaqlar böyük araziya malikdir. Buna göra da maqneziumtarkibli xammallarin - respublikamizda böyük ehtiyata malik dolomit mineralinin - gübra istehsalina calb edilmasi xüsusi ahamiyyat kasb edir.
Fosforlu xammallarin emalinin samarala§dirilmasi üsullari va vasitalarinin tadqiqi xammaldan tam istifada olunmasi va pargalanma prosesinda istifada olunan tur§unun xüsusi sarfinin azaldilmasi kimi problemlarin hallini, tabii fosfatlarin tur§ularla qar§iliqli tasir mexanizmina va reaksiya süratina aid masalalarin öyranilmasini vacib edir.
Yerli ehtiyatlar hesabina xammal bazasinin geni§landirilmasi, sanaye qaliq mahsullarindan -tullantilardan istifada edilmasi maqsadila alveri§li pargalanma §araitinin segilmasi ügün aparilan tadqiqatlar gübranin fiziki-kimya vi xassalarinin yax§ila§dirilmasi va apatit xammalinin maksimum avaz edilmasina istiqamatlandirilmi§dir.
Fosforlu gübralarin istehsali müxtalif man§ali xammallarin emala calb edilmasi ila alaqadar oldugundan tur§ularla emali prosesina ondaki qari§iqlarin tasirinin öyranilmasi elmi va praktik cahatdan mühüm ahamiyyat kasb edir.
Pargalanma proseslarina ahamiyyatli daracada tasir edan qari§iqlardan biri da maqneziumlu birla§malardir. Xammalin tur§u ila emali zamani bu birla§malar hall olmu§ duzlar §aklinda mahlula kegir va tur§unun sonradan gübralara emalini gatinla§dirir. Tur§unun fosfatlardan ekstraksiyasi zamani isa xammalda olan maqnezium praktiki olaraq tamamila maye fazaya kegir.
76 MAQNEZÍUM V9 AZOTLA MODÍFÍKASÍYA OLUNMUÇ FOSFORLU GÜBR9NÍN
Fosfatlarin parçalanma süratina MgO-in tasir mexanizmini daqiqlaçdirmak, hamçinin Mg tarkibli xammallarin gübralara emalinin mümkünlüyünü qiymatlandirmak ûçûn onlarin M:B (maye faza:bark faza) nisbatlarinin istehsalata yaxin qiymatlarinda parçalanmasi mexanizmi tadqiq edilmiç, fosfat xammalinin parçalanmasi zamani mahlula keçan P2O5-in fosfatdaki ümumi P2O5-a nisbati ila ifada olunan fosfatin parçalanma daracasi hesablanmiçdir. Fosfat turçusuna MgO-in alava edilmasi ila birinci hidrogen ionunun tadrican neytrallaçmasi naticasinda apatitda olan P2O5-in parçalanmasina lazim olan "sarbast" turçunun normasi azalir. Fosfat turçusunun tadqiq edilan bütün qaliqlarinda MgO-in turçudaki qatiliginin artmasi xammalin parçalanma daracasinin azalmasina sabab olmuçdur.
Tadqiqatin bu hissasinda gübranin fiziki-kimyavi va mexaniki xassalarini yaxçilaçdirmaq va xammalin parçalanma daracasinin artirmaq üçün sanaye qaliq mahsulu olan (NH4)2S04-dan istifada edilmiçdir.
Superfosfatin alinmasi prosesinda apatit konsentratinin parçalanma daracasinin sulfat turçusunun normasinin (100 k.h. apatita 70 k.h. olmaqla) alava olunan monoammoniumsulfat mahlulundan (kütlasinin 5-25% miqdarinda) asililiginin öyranilmasi istiqamatinda aparilan tadqiqatlar zamani sulfat turçusunun 63% qatiliginda, ümumi kütlasinin 12-18% miqdarinda 40%-li monoammoniumsulfat mahlulunun alava edilmasi ila ham kamera superfosfatinda, ham da yetiçmiç mahsulda yüksak parçalanma daracasi alda edilmiçdir. Alinan mahsulun sapalanan, masamali va adi superfosfatdan farqli olaraq mexaniki tasira qarçi davamli olmasi müayyan edilmiçdir .
Müxtalif fosforitlarin ammonium-sulfat va ammonium-fosfat duzlari vasitasi ila parçalanma prosesinin tadqiqi zamani malum olmuçdur ki, bu birlaçmalarin fosfat xammalinin emali prosesina veril-masi ila mexaniki aktivlaçma naticasinda mahlulda manimsanilan P2O5-in miqdari artmiçdir. Ammonium duzlarindan istifada edildikda N:P2O5=1:0.7-dan N:P2O5=1:0.15-a qadar dayiçildikda mahsulda manimsanilan P2O5-in miqdarinin 56.97%-dan 80.39%-a qadar artmasi müayyanla§dirilmi§dir. Ammonium duzlarinin qariçiqdaki miqdari artdiqca manimsanilan P2O5-in nisbi miqdari da artmiçdir [1, 2].
Aparilan kompleks tadqiqatlar naticasinda müayyan olunmuçdur ki, ammonium-sulfatin içtiraki ila yüksak fiziki-kimyavi xassalara malik superfosfat gübrasi almaq mümkündür. 9sasan tarkibinda (NH4)2SO4 olan sanaye tullantilarindan istifada etmakla superfosfatin alinmasi texnologiyasinin içlanmasi ham iqtisadi, ham da ekoloji cahatdan böyük ahamiyyat kasb edir.
Taklif olunan bu üsulda müxtalif nisbatlarda götürülmü? apatit konsentrati va dolomitdan istifada edilmiçdir. Xammalin parçalanmasi ^ün lazim olan turçulari stexiometrik miqdarda götürmakla apatit konsentratinin ammonium-sulfat mahlulu ila durulaçdirilmiç sulfat turçusunda, dolomitin isa içlanmiç fosfat turçusunda parçalanmasindan alinan horralar qariçdirilaraq proses davam etdirilir. (NH4)2SO4-in içtiraki ila apatitin sulfat turçusu ila parçalanmasi reaksiyasi açagidaki tanlik üzra gedir:
2Ca5F(PO4)s + 7H2SO4 + (NH4) 2SO4 + 2H2O = 2Ca(H2PO4)2^2O + 2NH4H2PO4 + 8CaS04 i + 2HF t.
Dolomitin fosfat turçusunda parçalanmasi zamani asasan monomaqneziumfosfat va monokalsiumfosfat amala galir, gübrada ballast hesab edilan CaS04-in miqdari nazara çarpacaq daracada azalir va mahsulun fiziki-mexaniki xassalari yaxçilaçir.
Har iki horranin - apatit konsentratinin ammonium-sulfat mahlulu ila durulaçdirilmiç sulfat turçu-sunda, dolomitin isa fosfat turçusunda parçalanmasindan alinan horralarin birga emali naticasinda alinan gübranin tarkibini rentgenoqrafik, ÍQ spektroskopik, termoqravimetrik analiz üsullarina asasan am-moniummaqneziumfosfat, monokalsiumfosfat, monoammoniumfosfat va monomaqneziumfosfatdan ibarat oldugu müayyanlaçdirilmiçdir:
Ca5F(PO4)3 + 2CaMg(COs)2+5H2SO4+3H3PO4 + (N^)2SO4 = Ca(H2PO4)2H2O + Mg(H2PO4)2 +
+NH4H2PO4 + NH4MgPO4^2O + 6CaSO4 + 2H2O + 4CO2Í + HF t.
Bu gübranin alinmasinin taklif olunmuç üsulu laboratoriya çaraitinda açagidaki nümunada göstarildiyi kimi aparilmiçdir. Istilik sistemi va qariçdirici ila tachiz olunmuç, hacmi 0.6-1.0 l olan laboratoriya reaktoruna xammalin tarkibinda olan apatitin kütla nisbatina uygun stexiometrik miqdarda götürülm^ 75%-li sulfat turçusu va 40%-li ammonium-sulfat mahlulu tökülür. 600C-ya qadar qizdirilir, qariçdirilma çaraitinda apatit konsentrati alava edilir va qariçma 7 daq müddatinda davam etdirilir. Eyni zamanda istilik sistemi va qariçdirici ila tachiz olunmuç 0.6-1.0 l hacmli digar laboratoriya reaktoruna xammalin tarkibinda olan dolomitin kütla nisbatina uygun stexiometrik miqdarda götürülm^ 60%-li içlanmiç fosfat turçusu tökülür, 600C temperatura qadar qizdirilir, qariçdirma çaraitinda dolomit alava edilir
G.M.M9MM9DOVA
77
уэ qarli§dirilma 7 daq davam etdirilir. Sonra har iki stakandan alinan horralar qari§dirilir va kamera yeti§masi marhalasini ke^mak ü?ün quruducu §kafda 1050C temperaturda 1.5 saat müddatinda saxlanilir. Alinmi§ mahsul soyudulur, neytralla§dirilir, danavarb§dirilir va qurudulur.
Laboratoriya tadqiqatlari naticasinda alinmi§ maqnezium va azotla modifikasiya olunmu§ fosforlu gübranin asas göstaricibri cadvalda verilmi§dir.
Apatit, dolomit minerallari asasinda alinmi§ damvarbijdirümiij maqnezium уэ azotla modifikasiya olunmu§ fosforlu gübronin göstaricibri_
Xammalin tarkibi, k.h. Osas gösbricibr
P2O5, %
apatit dolomit ümumi ö ft lni О сл S in § st О ■e s H2O, % MgO, % N, % qida elementbrinin ümumi miqdari, % pargalanma daracasi, % mexaniki möhkamlik, MPa
65 35 22.13 21.23 2.69 1.97 3.19 3.14 27.63 95.92 3.10
60 40 22.44 21.72 2.15 2.31 3.65 2.67 28.04 96.80 3.24
55 45 22.98 22.45 1.81 2.76 4.12 2.08 28.65 97.69 3.37
50 50 23.53 23.17 1.42 3.11 4.57 1.38 29.12 98.45 3.51
45 55 23.57 23.24 1.21 4.26 5.13 0.69 29.06 98.58 2.70
Mövcud texnologiyaya göra (21-24 gün anbar yeti§masindan sonra damvar superfosfatin göstaricibri)
100 - 21±1 20±1 2.3 3.5 - - 20±1 91-94 1.2-1.8
Müayyan olunmu§dur ki, sulfat tur§usuna ümumi normanin 10-15% miqdarinda (NH4)2SO4 mah-lulunun alava olunmasi ila apatitin par?alanma daracasini yüksaltmak mümkündür. Ammonium-sulfatin i§tiraki ila superfosfatin alinmasi zamani xammalin par?alanma daracasi 96-97%-э qadar yüksalir. Bu adi üsulla alinan superfosfatin par?alanma daracasindan (91-93%) 4-5% ?oxdur. (NH4)2SO4-in miqdari göstarilan intervaldan ?ox olduqda par?alanma daracasinin azalmasi mü§ahida edilmi§dir. Bu onunla izah olunmu§dur ki, mühitda CaSO4-la ifrat doymu§ §arait yarandigi üfün mahlulda kigik kristallar amala galir, bu kristallar apatitin hissaciklarinin sathini ekranla§diraraq tur§unun apatitin sathina diffuziyasini azaldir. Sulfat tur§usunun 4-6%-nin (NH4)2SO4-la avaz olunmasi isa apatitin par?alanma daracasini ananavi proses saviyyasinda saxlamaga va sulfat tur§usuna qanaat etmaya imkan verir .
Fosfat xammalinin sulfat tur§usu ila par?alanmasi prosesinda (NH4)2SO4-dan istifada edilmasi mineral gübralarin istehsalini intensivla§dirmaya, sulfat tur§usuna qanaata, alinan mahsulun alava qida elementi olan azotla zanginb§dirilmasina imkan vermi§dirr.
Tadqiqatlar zamani aydin olmu§dur ki, xammalin tur§u ila emali prosesinda (NH4)2SO4-dan istifada edildikda sulfat tur§usuna ammonium-sulfat mahlulunun alava edilmasi naticasinda sistema alava miqdarda SO 4+ ionlari daxil olur, onlar da Ca2+ ionlari ila reaksiyaya girarak fosfat tur§usunun alava sarfini azaldir, o da öz növbasinda reaksiyaya girmami§ apatitin par?alanmasini tamin edir. Belalikla, apatit konsentratinin par?alanmasina talab olunan sulfat tur§usunun da sarfi azalir.
Mahlulda NH 4 onlarinin olmasi apatit konsentratinin sulfat tur§usu ila par^alanmasi naticasinda iri CaSO4 kristallarinin amala galmasina §arait yaradir. Nisbatan iri kristallarin amala galmasi naticasinda apatitin üzari masamali, tur§unun diffuziya eda bilacayi tabaqa ila örtülür. Bu isa hidrogen ionlarinin apatit hissaciklarinin sathina diffuziyasini yax§ila§dirir. Bütün bunlar apatitin sulfat tur§usu ila par?alanmasi prosesini süratlandirmak üfün reaksiya zamani (NH4)2SO4 mahlulunun verilmasi mümkünlüyünü tasdiq etmi§dir.
IQ spektroskopik, rentgenoqrafik, termoqrafik analiz üsullari ila alinan mahsulda monokalsium-fosfatla yana§i, ammonummaqneziumfosfat, monoammoniumfosfat va monomaqneziumfosfat duzlari da müayyanb§dirilmi§dir.
Aparilan tadqiqatlarin naticasinda müayyan edilmi§dir ki, apatitin miqdarinin 50%-dan ?ox hissasinin dolomitla avaz edilmasi maqsadauygun sayilmir, ?ünki gübrada Mg-un miqdarinin artmasi hiqroskopikliyin artmasina, mexaniki möhkamliyin уэ amtaa mahsulunun ^iximinm azalmasina sabab olur.
78 MAQNEZIUM УЭ AZOTLA MODIFIKASIYA OLUNMU§ FOSFORLU GUBR9NIN
Belalikla, yerina yetirilan tadqiqatlardan alinan naticalarin sistemla§dirilmasi va prosesa oz tasirini gostaran amillar arasinda movcud olan asililiqlarin daqiqla§dirilmasi zamani muayyan olunmu§dur ki, taklif olunan usul: fosfat xammalinin 50%-nin yerli tabii xammalla - dolomitla avaz edilmasina; tullanti ammonium-sulfat va fosfat tur§usundan istifada edilmasi hesabina sulfat tur§usuna qanaat edilmasina; Ca va Mg duzlarinin hall olan formalarinin yaranmasi hesabina gUbrada ballast ta§kil edan CaS04-in miqdarinin azalmasina, gUbrani alava qida elementlari - maqnezium va azotla zanginla§dirilmasina; kamera mahsulunda pargalanma daracasinin yuksalmasi hesabina onun anbarda yeti§ma marhalasini (21-24 gun mUddatinda) aradan qaldirilmasina, atraf muhitin fluor qazlari va superfosfat tozu ila girklanmasinin azalmasina, fosforlu gubralarin istehsalinin iqtisadi va ekoloji gostaricilarinin yax§ila§dmlmasma imkan verir.
9D9BIYYAT SIYAHISI
1. Самедов М.М. Автореф. дисс. ... канд. техн. наук. М.: НИУИФ, 1989. 17 с.
2. Pat. 04818940 Japan. 2006.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОГО УДОБРЕНИЯ, МОДИФИЦИРОВАННОГО МАГНИЕМ И АЗОТОМ
Г.М.Мамедова
Исследован процесс получения фосфорного удобрения, модифицированного магнием и азотом, с использованием местного природного сырья - доломита и промышленных отходов - растворов сульфата аммония и фосфорной кислоты. Изучено разложение апатита серной кислотой в присутствии магний-карбонатного сырья - доломита. Показано, что замена 50% дорогого дефицитного апатита доломитом и использование промышленных отходов (растворов сульфата аммония и фосфорной кислоты) позволяет уменьшить расход серной кислоты, обогатить удобрение дополнительными питательными элементами - магнием и азотом за счет увеличения степени разложения сырья в камерном продукте, исключить стадию его складского дозревания, уменьшить загрязнение окружающей среды соединениями фтора и суперфосфатной пылью, существенно сократить продолжительность технологического цикла, улучшить экономические и экологические показатели производства фосфорных удобрений.
Ключевые слова: фосфорные удобрения, апатит, доломит, производственные отходы, раствор сульфата аммония, фосфорная кислота, магний, азот, модификация.
INVESTIGATION OF THE PROCESS OF OBTAINING OF PHOSPHOROUS FERTILIZER MODIFIED BY MAGNESIUM AND AZOTE
G.M.Mammadova
The process of obtaining phosphorous fertilizer modified by magnesium and azote using the local natural raw -dolomite and industrial wastes of solutions of sulphate ammonium and phosphorous acid has been investigated. The decay of apatite by sulfuric acid in the presence of magnesium carbonate crude-dolomite has been studied. This method allows to substitute 50% expensive deficit apatite by dolomite, to reduce consumption of sulfuric acid, enrich fertilizer with additional nutritious element-magnesium and azote, at the expense of increasing decay of crude in the camera product to exclude its stage of store growth, simplify the process, reduce contaminating environment by flour gases and superphosphate dust, considerably diminish length of technological cycle, improve economic and ecological indices of phosphorous fertilizer production.
Keywords: phosphorous fertilizers, apatite, dolomite, industrial waste, mixture of sulphate ammonium, phosphorous acid, magnesium, azote, modification.
