CC BY
30
Л UNiVERSUM:
ЩЩ_ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_декабрь. 2020 г.
NS -УДОБРЕНИЯ НА ОСНОВЕ ПЛАВА АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ И ПРИРОДНОГО ГИПСА
Бозоров Икром Искандарович
преподаватель химии первой категории, Институт предпринимательства и педагогики им. Денау,
Республика Узбекистан, г. Денау E-mail: ikrom.bozorov. [email protected]
Маматалиев Абдурасул Абдумаликович
ст. науч. сотр., д-р философии (PhD) по техническим наукам, Институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан,
Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: abdirasul. 86@mail. ru
Намазов Шафоат Саттарович
заведующий лабораторией фосфорных удобрений, д-р техн. наук, профессор, академик АН РУз, заслуженный изобретатель и рационализатор РУз, Институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан
Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]
NS - FERTILIZERS BASED ON AMMONIUM NITRATE AND NATURAL GYPSUM
Ikrom Bozorov
Chemistry teacher of the first category, Institute of Entrepreneurship and Pedagogy Denau,
Uzbekistan, Denau
Abdurasul Mamataliyev
Senior scientific researcher, Doctor of Philosophy (PhD) in technical sciences
Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Shafoat Namazov
Head of laboratory of «Phosphate fertilizers», Doctor of Technical Sciences, Professor, Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Honored Inventor and Innovator of the Republic of Uzbekistan, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В работе получены образцы гранулированной NS-удобрения путём добавления к плаву аммиачной селитры (АС) природного гипса (ПГ) Шурсуйского месторождения Узбекистана при массовых соотношениях АС : ПГ от 99,5 : 0,5 до 60 : 40 с последующим гранулированием нитратно-сульфатного расплава методом приллирования на грануляционной башне. Изучены состав и свойства полученных образцов. Было показано, что увеличение количества ПГ, вводимого в расплав NH4NO3 с 0,5 до 40% уменьшает в продукте содержание азота с 34,71% до 21,0%, но с другой стороны увеличивает содержание кальция с 0,17 до 12,83%. Если для чистой АС без всяких добавок и селитры с магнезиальной добавкой (0,28% MgO) она равна - 1,3 и 1,6 МПа соответственно, то для удобрения с соотношением АС : ПГ = 80 : 20 составляет 6,09 МПа.
ABSTRACT
In this work, samples of granulated NS-fertilizer were prepared by adding ammonium nitrate (AS) natural gypsum (NG) to the melt Shursuy deposit of Uzbekistan at mass ratios of AS : NG from 99.5: 0.5 to 60: 40 followed by granulation of the nitrate-sulfate melt prilling method on a granulation tower. The composition and properties of the obtained samples were studied. It was shown that an increase in the amount of NG introduced into the melt of NH4NO3 from 0.5 to 40% reduces the content of nitrogen in the product from 34.71% to 21.0%, but on the other hand increases the calcium content from 0.17 to 12.83 %. If for pure NP without any additives and ammonium saltpeter (0.28% MgO) it is equal to 1.3 and 1.6 MPa, respectively, then for fertilizer with the ratio AS : NG = 80 : 20 it is 6.09 MPa.
Библиографическое описание: Бозоров И.И., Маматалиев А.А., Намазов Ш.С. NS -удобрения на основе плава аммиачной селитры и природного гипса // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. 12(81). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11140 (дата обращения: 25.12.2020).
№ 12 (81)
AunÎ Am te:
universum:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2020 г.
Ключевые слова: аммиачная селитра, природный гипс, азотносерное удобрение, состав, прочность и рН 10 %-ного раствора продукта.
Keywords: ammonium nitrate, natural gypsum, nitrogenous fertilizer, composition, strength and pH of a 10% solution of the product.
Введение. Аммиачная селитра (АС) является самым распространенным и эффективным в мире азотным удобрением. В Узбекистане совокупные мощности трёх заводов, производящих АС (АО «Максам-Чирчик», «Навоиазот» и «Ферганаазот»), превысили 1 млн. 750 тыс. т в год. Она используется в сельском хозяйстве под все виды культур и на любых типах почв. Но ей присущ один очень серьезный недостаток - взрывоопасность [6]. В связи с этим, были ужесточены требования к качеству АС и к условиям её хранения. Перед производителями поставлена задача - обеспечить переход на выпуск удобрений на базе АС, сохраняющих агрохимическую эффективность, с существенно большей устойчивостью к внешним воздействиям и, соответственно, меньшей взрывоопасностью.
В качестве веществ - добавок, снижающих уровень потенциальной опасности аммиачной селитры, используются:
1) карбонатсодержащие соединения природного и техногенного происхождения (мел, карбонат кальция, доломит);
2) калий содержащие вещества (хлористый калий и сульфат калия);
3) вещества, содержащие одноимённый катион -аммоний (сульфат аммония, орто- и полифосфаты аммония);
4) прочие балластные вещества, не несущие полезной нагрузки, а определяющие только механическое разбавление аммиачной селитры (гипс, фосфо-гипс и прочие) [7].
Добавки 1-ой группы используются в производстве, так называемой, известково-аммиачной селитры (ИАС) [1, 11, 2].
Из веществ - добавок 2-ой группы широко используется хлорид калия для производства калийно-аммиачной селитры. Последняя в зарубежных странах выпускается в довольно значительном количестве с содержанием 16-16,5% N и 25-28% K2O. В России производство азотно-калийного удобрения на основе АС и хлорида калия впервые было освоено на ОАО «Невинномысский Внештрейдинвест» в 1999 г. Метод получения и состав удобрения защищены патентом [12].
Вещества - добавки 3-ей группы использованы на ОАО «Череповецкий азот» (Россия), где в 2002 г. было налажено производство сложного №-удобрения состава 32,3% N и 5,2% Р2О5 путём введения в раствор АС жидкого комплексного удобрения состава 11% N и 37% Р2О5 на основе суперфосфорной кислоты [3].
В Институте общей и неорганической химии Академии наук Республики Узбекистан с целью термостабилизации АС было решено вводить в расплав АС фосфоритовую муку в количестве от 3 до 5% P2O5. Содержание азота в селитре в этом случае лежит в пределах 25,24-28,03%. Были проведены обширные
исследования взаимодействия фосмуки с расплавом АС, в результате которых была разработана технология получения фосфатизированной АС под названием АФУ (азотнофосфорное удобрение) [5, 13].
Перспективны и представители четвертой группы добавок к аммиачной селитре: гипс и фосфогипс [10, 14]. В этих работах разрабатывалась технология получения термостабильного удобрения на основе аммиачной селитры путём введения в её расплав ди-гидрата, полугидрата фосфогипса и природного гипса. Получаемый продукт с 5-ти процентной добавкой фосфополугидрата и содержащий 33,6% N имел в два раза большую прочность гранул, чем чистая селитра, сохранял 100 %-ную рассыпчатость в течение 4-х месяцев, выдерживал 7 термоциклов при температурах 20-60°С без значительного снижения статической прочности гранул, имел более слабую растворимость по сравнению с чистой селитрой. Продукт обладал значительно более высокой термической стабильностью по сравнению с чистой ам -миачной селитрой (энергия активации для чистой селитры 160 кДж/моль; с максимальным количеством добавки фосфогипса составила 240 кДж/моль).
Задача настоящей работы расширить область применения баластных соединений, улучшение качества и повышение термостабильности АС, а также повышение содержания четвёртого питательного элемента - серы в составе удобрения. В Узбекистане имеются несколько крупных месторождений природного гипса (ПГ), что нам открывает широкие возможности организовать производство азотносер-ного удобрения. Учитывая химический состав, разработанность, доступность и большие запасы для своих исследований в качестве объекта выбрали ПГ четырёх месторождений: «Шурсу» (Ферганская область), «Ок олтин», «Ингичка» (Самаркандская область) и «Охангарон» (Ташкентская область).
Целью настоящей работы было использование для получения азотносерного удобрения ПГ Шурсуйского (32,18% СаО; 46,09% SОз) месторождения Узбекистана. ПГ предварительно размалывался в фарфоровой ступке до размера частиц 0,25 мм. А в качестве образца для сравнения выбран гранулированный NH4NOз.
Объекты и методы исследования. Опыты проводили следующим образом: навеска нитрата аммония расплавлялась в металлической чашке путём электрообогрева. Затем в расплав вводили ПГ при массовых соотношениях АС : ПГ от 99,5 : 0,5 до 60 : 40. Далее гипсово-нитратный расплав АС выдерживали в течение 10 мин. при 170-175°С, после чего его переливали в лабораторный гранулятор, представляющий из себя металлический стакан с перфорированным дном диаметр отверстий в котором равнялся 1,2 мм. Насосом в верхней части стакана создавалось давление и плав распылялся с высоты 35 м на
№ 12 (81)
ÄUNi j-ш, те:
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2020 г.
полиэтиленовую пленку, лежащую на земле. Полученные гранулы рассевались по размерам частиц. Частицы размером 2-3 мм подверглись испытанию на прочность по ГОСТу 21560.2-82. После чего продукты измельчались и анализировались по известным методикам [8]. Результаты приведены в таблицах 1-2.
Результаты и их обсуждение. Результаты показывают, что с увеличением количества ПГ с 0,5 до
40 г по отношению с 99,5 до 60г плава N^N03 приводит к уменьшению содержания азота в продукте с 34,71 до 21,0%, но при этом содержание 803общ. повышается с 0,22 до 18,43%, а СаОобщ. с 0,17 до 12,83%. Сера входит в состав белков и аминокислот при формировании урожая. По, физиологической роли в питании растений серу следует поставить на третье место после азота и фосфора [9].
Таблица 1.
Химический состав удобрений, полученных введением в расплав аммиачной селитры природного гипса
Массовое соотношение АС : ПГ Содержание компонентов, вес. % Сао^ СаО^ ' % 3О3водн Ж3общ 9 %
N СаОобщ СаОводн. SO306!«. SOзводн.
N^N03 34,96 - - - - - -
99,5 : 0,5 34,71 0,17 0,074 0,22 0,091 43,53 41,36
99,0 : 1,0 34,45 0,31 0,130 0,41 0,160 41,94 39,02
98,0 : 2,0 34,18 0,65 0,264 0,87 0,331 40,62 38,05
97,0 : 3,0 33,67 0,97 0,373 1,34 0,50 38,45 37,31
95,0 : 5,0 33,20 1,62 0,603 2,26 0,812 37,22 35,93
92,0 : 8,0 32,06 2,59 0,925 3,70 1,245 35,71 33,65
90,0 : 10 31,39 3,23 1,083 4,63 1,513 33,53 32,68
88,0 : 12 30,0 3,88 1,212 5,51 1,726 31,24 31,32
85,0 : 15 29,64 4,84 1,40 6,95 2,114 28,92 30,42
82,0 : 18 28,57 5,79 1,531 8,32 2,380 26,44 28,61
80,0 : 20 28,0 6,43 1,559 9,18 2,501 24,25 27,24
78,0 : 22 27,22 7,10 1,672 10,14 2,616 23,55 25,80
75,0 : 25 26,15 8,06 1,798 11,59 2,840 22,31 24,50
70,0 : 30 24,43 9,65 2,067 13,86 3,20 21,42 23,09
65,0 : 35 22,68 11,32 2,335 16,17 3,537 20,63 21,87
60,0 : 40 21,0 12,83 2,50 18,43 3,765 19,49 20,43
А кальций по значимости для питания растений стоит на пятом месте после азота, фосфора, калия и серы. Если его вносить в почву в усвояемой для растений форме, то он даст значительную прибавку урожая [4]. Таким образом, можно говорить, что состав АС дополнительно обогащается двумя макроэлементами - серой и кальцием. Увеличение в образцах азотносерных удобрений водорастворимых форм кальция (СаОводн.) и серы (8О3водн.) с 43,53 до 19,49% и с 41,36 до 20,43% свидетельствует о прохождении вышеприведенной реакции взаимодействия N^N03 с Са804 • 2Н2О с образованием Са(Ш3)2 и (NN4)2804.
Из таблицы 2 видно, что с увеличением количества добавок как гипсового сырья повышается прочность гранул продукта. С изменением массового
соотношения плава АС к ПГ прочность гранул меняется следующим образом: при соотношении АС : ПГ = 99,5 : 0,5 - 2,33 МПа; при 80 : 20 - 6,09 МПа и при 60 : 40 - 7,83 МПа, против значения прочности гранул АС с магнезиальной добавкой (0,28% MgO) производства АО «Максам-Чирчик» - 1,60 МПа и чистой АС без добавки - всего 1,30 МПа. Чем выше прочность гранул, тем меньше их пористость и внутренняя удельная поверхность, тем меньше дизтоп-лива попадает внутрь гранул, и как следствие, тем в меньшей степени детонационная способность нитрата аммония.
Используемые добавки также эффективно нейтрализуют кислотность NH4N03 с исходного рН = 5,17 до 6,76-7,24 в продукте.
№ 12 (81)
ÄUNi j-ш, те:
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2020 г.
Таблица 2.
Прочность гранул удобрений, полученных введением в расплав аммиачной селитры природного гипса
Массовое соотношение АС : ПГ рН 10 %-ного раствора продукта Прочность гранул
кг/гранулу кгс/см2 МПа
Гранулированный NH4NO3 марки «ч» 5,17 0,67 13,51 1,30
АС с магнезиальной добавкой (0,28% MgO) 6,13 0,80 16,13 1,60
99,5 : 0,5 6,76 1,30 26,20 2,57
99,0 : 1,0 6,79 1,53 30,84 3,02
98,0 : 2,0 6,82 1,70 34,27 3,36
97,0 : 3,0 6,85 1,88 37,90 3,72
95,0 : 5,0 6,88 2,05 41,32 4,05
92,0 : 8,0 6,91 2,23 44,95 4,41
90,0 : 10 6,94 2,40 48,38 4,74
88,0 : 12 6,97 2,57 51,81 5,08
85,0 : 15 7,01 2,75 55,44 5,43
82,0 : 18 7,03 2,91 58,66 5,75
80,0 : 20 7,06 3,08 62,09 6,09
78,0 : 22 7,09 3,27 65,92 6,46
75,0 : 25 7,12 3,48 70,15 6,88
70,0 : 30 7,15 3,63 73,18 7,17
65,0 : 35 7,18 3,80 76,60 7,51
60,0 : 40 7,21 3,96 79,83 7,83
Заключение. Таким образом, смешение плава нит- физико-химическими и меньшими детонацион-
рата аммония с порошковидным природным гипсом ными свойствами. При этом состав селитры обога-
с последующим гранулированием гипсово-нитратного щается такими макроэлементами, как сера и кальций,
расплава в гранбашне позволяет получать каче- способствующими повышению урожайности сельско-
ственные азотносерные удобрения с улучшенными хозяйственных культур.
Список литературы:
1. Жмай Л., Христианова Е. Аммиачная селитра в России и в мире. Современная ситуация и перспективы // Мир серы, N, P и K. - 2004. - № 2. - С. 8-12.
2. Жураев Н.Ё., Маматалиев А.А., Намазов Ш.С. Гранулированной известково-аммиачной селитры на основе плава нитрата аммония и известняка // Электронный научный журнал. UNIVERSUM. Технические науки. -Россия. - 2018. - № 9 (54). - С. 41-45.
3. Ильин В.А. Разработка технологии сложного азотно-фосфатного удобрения на основе сплава аммиачной селитры: Автореф. дис. ... канд. техн. наук, Ивановский Гос. химико-технол. ун-т. - Иваново. - 2006. - 17 с.
4. Копейкина А.Н. Значение вторичных элементов питания для сельскохозяйственных культур // Химическая промышленность за рубежом - М.: НИИТЭХИМ. - 1984. - № 1. - С. 26-44.
5. Курбаниязов Р.К. Технология сложного азотнофосфорного удобрения на основе плава аммиачной селитры и фосфоритов Центральных Кызылкумов; Автореферат диссертации канд. техн. наук, ИОНХ АН РУз, Ташкент. - 2011. - 28 с.
6. Лавров В.В., Шведов К.К. О взрывоопасности аммиачной селитры и удобрений на её основе // Научно-технические новости: ЗАО «ИНФОХИМ». - Спецвыпуск. - 2004. - № 4.- С. 44-49.
7. Левин Б.В., Соколов А.Н. Проблемы и технические решения в производстве комплексных удобрений на основе аммиачной селитры // Мир серы, N, P и K. - 2004.-№ 2. - С. 13-21.
8. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов / М.М. Винник, Л.Н. Ербанова, П.М. Зайцев и др. - М.: Химия. - 1975. - С. 213.
9. Милащенко Н.З. Сульфат аммония - перспективная форма азотного удобрения // Агрохимический вестник. -2004. - № 2. - С. 3.
10. Москаленко Л.В. Разработка технологии получения термостабильного удобрения на основе аммиачной селитры : Автореф. дис. ... канд. техн. наук, Невинномысский технологический институт, Москва, 2007.- 16 с.
№ 12 (81)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2020 г.
11. Набиев А.А., Реймов А.М., Намазов Ш.С., Маматалиев А.А. Физико-химические и товарные свойства магний-содержащий известковой аммиачной селитры. // UNIVERSUM, технические науки, электронный научный журнал. - Россия. - 2017. - № 5 (38). - С. 40-45.
12. Патент № 2154620 Россия. Кл. С 05 С 1/02, С 05 D 1/00, С 05 G 1/06, С 05 D 5/00. Способ получения азотно-калийного удобрения / В.Ф. Духанин, А.И. Серебряков - 20.08.2000. - Б.И. - № 23.
13. Пак Д.Г., Маматалиев А.А., Намазов Ш.С., Сейтназаров А.Р., Беглов Б.М. Фосфатизированная аммиачная селитра на основе плава аммиачной селитры и некондиционных фосфоритов Центральных Кызылкумов. // UNIVERSUM, технические науки, электронный научный журнал. - Россия. - 2016. - № 8 (29). - С. 57-62.
14. Mamataliyev A.A., Namazov Sh.S. Nitrogen-sulphuric fertilizers based on ammonium nitrate melt and phosphogypsum // XXXVII International scientific and practical conference «International scientific review of the problems and prospects of modern science and education. Boston, USA. 27-28 August 2017. - № 8 (39) - РР. 11-13.
