CC BY
32
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH
International journal of theoretical and practical research
Scientific Journal
Year: 2022 Issue: 10 Volume: 2 Published: 31.10.2022
http://alferganus.uz
ISSN 2181-2357
T. 2 №10. 2022
ISJIF 2022:5.962 QR-Article
Usmаnov, Botirjon
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
PROCESSING OF PHOSPHORITES OF THE CENTRAL KYZYLKUM FOR SINGLE AND COMPLEX FERTILIZERS
Citation:
Usmanov, B., Amanbayeva, G. (2022). Processing of phosphorites of the Central Kyzylkum for single and complex fertilizers. SJ International journal of theoretical and practical research, 2 (10), 175-183.
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.
Doi: https://dx.doi.org/10.5281/zenodo.7243958
Abstract. This article describes the technology of processing phosphorites with concentrated sulfuric acid. The process of decomposition, drying and granulation takes place in one apparatus. The main advantages of the developed technology are the absence of units for diluting concentrated sulfuric acid and storage aging of acid superphosphate.
Keywords: sulfuric acid, phosphorites, technology, drying, granulation, apparatus, superphosphate.
Усманов Ботиржон
Кандидат технических наук, доцент, Заведующий кафедрой «Технология пищевых продуктов», Ферганский политехнический институт
Аманбаева Гулзода
ассистент кафедры «Химия и химческая технология», Ферганский политехнический институт
ПЕРЕРАБОТКА ФОСФОРИТОВ ЦЕНТРАЛЬНЫХ КЫЗЫЛКУМОВ НА ОДИНАРНЫЕ И КОМПЛЕКСНЫЕ УДОБРЕНИЯ
175
Аннотация. В данной статье приведена технология обработки фосфоритов концентрированной серной кислотой. Процесс разложения, сушки и грануляции происходит в одном аппарате. Основными достоинствами разработанной технологии являются: отсутствие узлов разбавления концентрированной серной кислоты и складского вызревания кислого суперфосфата.
Ключевые слова: серная кислота, фосфорит, технология, сушка, грануляция, аппарат, суперфосфат.
Усманов Ботиржон
техника фанлари номзоди, доцент, «Озиц-овцат технологияси» кафедраси мудири, Фарзона политехника институти
Аманбаева Гулзода
«Кимё ва кимёвий технология» кафедра ассистенти,
Фарзона политехника институти
MARKAZIY QIZILQUM FOSFORITLARINI QAYTA ISHLAB ODDIY VA
KOMPLEKS O'G'ITLAR OLISH
Annotatsiya. Ushbu maqolada fosforitlarni konsentrlangan sulfat kislota bilan qayta ishlash texnologiyasi tasvirlangan. Bunda parchalanish, quritish va granulyatsiya jarayoni bitta apparatda amalga oshiriladi. Ishlab chiqilgan texnologiyaning asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat: konsentrlangan sulfat kislotani suyultirish uchun aralashmasligi va nordon superfosfatining hosil bo'lmasligi.
Kalit so'zlar: sulfat kislota, fosforit, texnologiya, quritish, granulyatsiya, apparat, superfosfat.
Введение
Республика Узбекистан - развитая агропромышленная страна. В сельском хозяйстве занято 40% трудоспособного населения. Более 97% всей сельхозпродукции получают из 4,3 млн. га орошаемых земель. Хлопок и зерно, колосовые являются основными выращиваемыми культурами. На нынешнем этапе экономического развития в Узбекистане большое внимание уделяется обеспечению населения разнообразной сельскохозяйственной продукцией. Важную роль в решении этой проблемы отводится производству и эффективному применению минеральных удобрений [1].
Обеспечить более 35 млн. населения Республики можно осуществить за счет интенсификации, в частности химизации сельскохозяйственного производства.
Известно, что 40-50% урожая сельскохозяйственных культур получают от применения минеральных удобрений. За последние годы обеспечение сельского хозяйства республике минеральными удобрениями, в частности, по фосфору и калию, значительно сократилось. Это привело к снижению эффектности
176
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACT
RESEARCH
применяемых удобрений за счет нарушения соотношения питательных компонентов в почвенном растворе [2].
Так, заявленная потребность в фосфорных удобрениях, определенная на основе научно обоснованной оптимальной нормы различных сельскохозяйственных культур выращиваемые в республики.
Организация производства удобрений с низкой себестоимостью, соответствующих требованиям сельского хозяйства и международным стандартам, расширение ассортиментов, улучшение их физико-химических, агрохимических и механических свойств, реализация современных высокоинтенсивных технологий, а также вовлечение в переработку новых видов сырья являются главными рычагами развития крупномасштабного производства минеральных удобрений [3].
В настоящее время ограниченный объем обожженного фосконцентрата и необогащенной фосфоритной муки Кызылкумского фосфоритового комбината перерабатывается, соответственно на аммофос и простой суперфосфат. Огромное количество необогащенной фосмуки, отходы КФК, бедные фосфориты из -за отсутствия рациональной технологии не перерабатываются, складируются и накапливаются в отвалах [4].
Многолетнее применение в качестве фосфорного удобрения аммофос привело к обеднению почвы кальцием и серой, ухудшению ее структуры, снижению плодородия. Многие расположенные близ аммофосных заводов хозяйства стали закупать отход производства аммофоса - фосфогипс и вносить его на поля [5]. Среди фосфорсодержащих удобрений для получения аммофоса требуется наибольший расход серной кислоты, и сам продукт является наиболее дорогостоящим удобрением. Огромные отвалы фосфогипса занимают плодородные земли, загрязняют окружающую среду.
Учитывая, что фосфориты Центральных Кызылкумов являются основной сырьевой базой туковой промышленности Узбекистана, разработка научных основ и технологии переработки низкосортных фосфоритов в сложные высокоэффективные удобрения с наилучшими технико-экономическими показателями является актуальной проблемой в удовлетворении потребности Республики в фосфорных удобрениях [6].
Обсуждения и результаты
Основная суть технологии заключается в обработке фосфоритов с высоким содержанием карбонатов высококонцентрированной серной кислотой. Процесс разложения, сушки и грануляции происходит в одном аппарате - шнек-смеситель-грануляторе в течение 15-20 мин. Основными достоинствами разработанной технологии по сравнению с действующей камерной технологией являются: отсутствие узлов разбавления концентрированной серной кислоты, складского вызревания кислого суперфосфата, аммонизации, сушки и грануляции. За счет упрощения технологической схемы и интенсификации процесса себестоимость суперфосфата снижается на 20-25%.
Лучшие результаты были получены в вариантах с фосфорной кислотой; эффективность продуктов неполного разложения фосмуки соляной и азотной
ISSN 2181-2357
Т. 2 №10. 2022
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH _
SJIF 2022:5.962
кислотами была ниже [7,8]. Урожай по некоторым вариантам опыта в результате активации фосфорита увеличивался более чем в два раза сравнительно с урожаем по необработанному фосфориту. Оптимальная доза фосфорной кислоты для обработки оказалась равной 7-8 % от веса фосмуки. В результате обработки фосфорита фосфорной кислотой из него было только дополнительно поглощено почти в два раза больше фосфора, чем из фосфорита, не подвергавшегося обработке. При этом коэффициент полезного действия реагента, использованного для неполного разложения, оказывается в 5-8 раз более высоким, чем для водорастворимого фосфата.
Таким образом, в результате взаимодействия с почвой водорастворимый фосфат уменьшает свою доступность растениям, тогда как обработанный малыми количествами кислот фосфорит при этих условиях становится как абсолютно, так и относительно более эффективным. В работе также изучался частично разложенный фосфорной кислотой фосфорит. Количество фосфорной кислоты брали из расчета 12,5, 25; 37,5 и 50 % от стехиометрической нормы по Р2О5, необходимой для производства двойного суперфосфата [9,10]. Оптимальной оказалась норма в 25 %. Показано, что повышение содержания «доступного» фосфора в частично разложенном фосфорите происходит за счет водорастворимой Р2О5. Коэффициент использования «доступной» Р2О5 при 25 %-ном уровне разложения фосфорита значительно превосходил коэффициент использования Р2О5 в варианте с суперфосфатом. Внесение продуктов частичного разложения фосфорита оказывает одинаковое с суперфосфатом положительное влияние на накопление в почве подвижных фосфатов. При внесении суперфосфата в почве образуются преимущественно фосфаты полуторных окислов. Внесение фосфоритной муки способствует накоплению в почве фосфатов кальция. Продукты неполного разложения занимали между ними промежуточное положение. Фосфорит с 25 %-ным уровнем разложения фосфорной кислотой оказывает практически такое же действие на изменение фосфатного потенциала, как и суперфосфат [11,12].
Из фосфоритов зернистого типа перспективны следующие площади, характеристика которых приведена в таблице.
Характеристика площадей месторождения Зернистых фосфоритов в
Центральных Кызылкумах
Таблица 1.
Наименование площади Территория, 2 км 2 Категория ресурсов Прогнозные ресурсы Р2О5 до глубины 200 м, млн.т.
Северо-Джетымтауская 960 Р(3) 400
Южно-Джетымтауская 388 Р(2) 200
Утемуратская 250 Рз 50
Джерой-Сардаринская 250 С2 167
Восточно-Сардаринская 100 Р2 20
Ташкуринская 275 Р2 60
Каракатинская 650 Р2 160
178
Чимбайская
425
60
Кульджуктауская
325
50
Кенимех-Агитменская
300
50
Навои-Каттакурганская
50
Бухарская
50
Общие запасы зернистых фосфоритов оцениваются в 10 млрд. тонн руды. В Кызылкумском бассейне наиболее полно разведаны Джеройское, Сардаринское, Ташкуринское, Каракагенское, Джетымтауское месторождения. Запасы руды на самом крупном местрождении бассейна-Джерой-Сардаринском уже утверждены и составляют 240 млн. тонн (47 млн. тонн Р2О5). Прогнозные запасы до глубины 100 м составляют более 100 млн. тонн Р2О5. В фосфоритовых рудах (с учетом 20%-ного разубоживания вмещающими мергелями) содержится 16% Р2О5. По составу они очень близки к фосфоритам крупнейших месторождений Северной Африки (Хурибга, Джебель - Онк, Гафса, Абу-Тартур).
Известно, что Кизылкумский Центральный фосфорит очень бедный, то есть усвояемость Р2О5 очень низка. Но Центральный Кизылкумский фосфорит быстро разлагается.
Целью обогащения является экономии дорогостоящего Н2304 кислоты и потребительских качеств местного сырья. По ходу лабораторных данных если обогощать 95% суперфосфата 5% кислый фосфорит то будет 10,94 общ, 9,35 усв, 7,41 вод.
90% суперфосфатная мука, 10% кислый фосфорит то, 11,25 общ, 8,86 усв, 7,02 вод.
85% суперфосфатная мука, 15% кислый фосфорит то, 11,56 общ, 8,37 усв, 6,63 вод.
80% суперфосфатная мука, 20% кислый фосфорит то, 11,87 общ, 7,88 усв, 6,24 вод.
60% суперфосфатная мука, 40% кислый фосфорит то, 13,1 общ, 5,91 усв, 4,68 вод.
Существенными недостатками известных термохимических способом обогащения фосфоритов Центральных Кызылкумов а также действующих промышленных установок.
В Заравшане по производству обогащенного фосконцентрата являются сложность технологической схемы применяемость довольно высокой температуры и высокая себестоимость термоконцентрата. Кроме того, при обжиге содержание в конечном продукте соответственно возрастает и достигает 0,120,18% при ее предельной концентрации в сырье 0,04%.
Фосфоритная мука Ташкура, необогащенная представляет собой негигроскопичный порошок; угол естественного откоса - 42°; насыпная плотность -0,874 т/м3.
Суперфосфат после складской доработки очень сильно слеживающийся; угол естественного откоса - 45°; предельная влагоемкость при относительной влажности воздуха 61-63% - 9,4%; насыпная плотность 1,02 -1,08 т/м3.
ISSN 2181-2357
Т. 2 №10. 2022
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH _
SJIF 2022:5.962
Гранулированный суперфосфат представляет собой негигроскопичный гранулированный продукт, несколько слеживающийся; рассеиваемость 8 баллов (хорошо рассеивается); прочность гранул
1,5-1,8 МПа; угол естественного откоса - 35°; предельная влагоемкость при восительной влажности воздуха 61 -63% 3,1%; насыпная плотность 1,1 т/м3.
Предельно-допустимая концентрация пыли простого и аммонизированного суперфосфата в воздухе рабочей зоны 5 мг/м3, 3 класс опастности.
Перечисленые выше продукты термически стабильны и негорючи.
схема взаимодеиствия жидкости с частичками может быть представлена следующим образом: при содержании в сыпучем материале мелких фракций между крупными зернами остатка практически Поэтому сравнительно высокое среднеэффективное между частицами обусловливает пониженную прочность
Общая материала небольшом зазоры свободны. расстояние сцепления.
При увеличении содержания мелких фракций структура материала становится более плотной, прочность гранул возрастает. Положительная роль крупных фракций заключается в том, что они создают своеобразный скелет образца, обладающий значительным сопротивлением воздействию статических и динамических нагрузок, а определенное количество мелких частичек уменьшает среднее расстояние между крупными зернами, и возникает сила, обеспечивщая сцепление последних и препятствующая изменению жесткой структуры слоя. Только при определенном соогногаснии крупных и мелких частиц получается наиболее плотная упаковка и достигается наиболее высокая сила сцепления их в увлажненном материале.
Порошок, подаваемый на гранулирование, как правило, имеет однородный гранулометрический состав. Крупные частицы поступают с ретуром, отсеянным от продукта, прошедшего обкатку и сушку. Имея разную структуру, частицы ретура и порошка по-разному смачиваются связующим. В общем случае скорость капиллярного всасывания определяется свойствами жидкости (вязкостью, плотностью, повсрхностным натяжением) и материала (радиусом капилляров, природной вещества, состоянием его поверхности).
Процесс образования зародыша и формирования гранулы при подаче в гранулятор жидкости можно представить следующим образом. Капля связующая попавшая в слой материала, под воздействием капиллярных сил сразу же начинает распространяться по все стороны, заполняя поры между отдельными частицами. Предельный размер образующихся комочков прямо пропорционален величине капли и обратно пропорционален пористости слоя материала. Связующий раствор перестает распространяться в сыпучем материале как только комочек достигает максимальной капиллярной влагоемкости. Это время измеряется несколькими секундами.
Для увлажнения частиц ретура требуется значительно больше времени. Скорость приращения влагосодержания в грануле тем больше, чем выше
180
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACT
RESEARCH
влагосодержание порошка и меньше прочность гранул, характеризующая их плотность. Изменение характера влагопоглощания с течением времени объясняется тем, что в начале жидкость из водно-аммиачного раствора поглощастся поверхностным слоем гранул под воздействием капиллярных сил. По мере насыщения этого слоя жвдкость продвигается внутрь гранулы, где имеются не только открытые, но и закрытые поры, заполненные воздухом. Дальнейшее поглощение раствора резко замедляется и лимитируется растворением воздуха в жидкой фазе. Чем выше влагосодержание порошка, тем быстрее насыщается поверхностный слой гранул и тем быстрее наступает переход от одного характера влагопоглощения к другому. Поэтому, именно время увлажнения ретура является определяющем при расчете времени гранулирования.
Содержание ретура в гранулируемом материале также как и распыление водно-аммиачного раствора влияет на размер гранул. При высоком содержании ретура и недостатке порошковидного продукта частицы не достигают требуемой величины, и материал выходит га гранулятора неокатанным.
Влажность гранул на выходе из гранулятора составляет 14 -18%, поэтому гранулы обладают низкой механичсской прочностьо. При сушке гранул по мере удаления влаги происходит дополнительная кристаллизация солей и цементирование гранул и также снижается содержание свободной Н3РО4.
Таким образом, только при точной дозировке сырья, ретура и водно-аммиачного раствора, правилном ведений процессов гранулирования и сушки можно достичь хорошего выхода товарного продукта.
Сушка гранул аммонизированного суперфосфата производится в существующем сушильном барабане топочными газами, образующимися в результате сжигания природного газа в бесфутеровочном теплогенераторе, тепловой мощностью 7000 кВт. Воздух для сжигания природного газа и разбавления продуктов сгорания подается вентилятором через кожух теплогенератора, что позволяет охлаждать поверхность стенок камеры сгорания, повысить к.п.д. использования теплоты сгорания природного газа и обойтись без футеровочных материалов.
Гранулы аммонизированого суперфосфата поступают в сушильный барабан из барабана-аммонизатора-гранулятора через точку. По мере движения гранул к разгрузочной печке происходит удаление влаги и повышение механической прочности гранул. Расход природного газа составляет 600-700 нм3/ч, что обеспечивает подсушку гранул до влажности 3-5 % масс. Температура газов на входе в сушильный барабан 600 - 700°С, на выходе не болсе 120 °С.
Отходящие из сушильного барабана газы, содержащие пыль аммонизированного суперфосфата, посгупают в существующую систему газоочистки и после очистки вентилятором выбрасываются в атмосферу.
Высушенные гранулы из барабана подаются на участок классификации элеватором и ленточным конвейером. Температура гранул на выходе их сушильного барабана 90-95 °С.
ISSN 2181-2357
T. 2 №10. 2022
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH _
SJIF 2022:5.962
Высушенные гранулы классифицируются на грохоте ГИЛ-52 на три фракции. Крупная фракция (размеры частиц более 4 мм) поступает в валковую дробилку и после измельчения возвращается элеватором на грохот.
Средняя фракция представляет собой готовый продукт (размеры гранул 14 мм) и подается ленточным конвейером на охлаждение в аппарат КС. Охлажденные гранулы подаются существующей транспортной схемой на склад готовой продукции.
Мелкая фракция из бункера, а также уловленная пыль из систем газоочистки подается в качестве ретура транспортным конвейером в промежуточный бункер.
Количество готового продукта и ретура регистрируются в ЦПУ с помощью весоизмерителей, установленных соответственно под конвейером и конвейером.
Заключение
В результате проведенных исследований обоснован научные основы получения сложных удобрений путем обогащения апатитового сырья кислым фосфоритом. Был изучен процесс действия кислого суперфосфата на качеству сырья и на создание технологий дающих экономию ресурсов. Основная цель обогащения суперфосфата с кислым фосфоритом экономит дорогостоящую H2SO4 серную кислоту. В результате получаем обогащенный суперфосфат, которого можно сравнит с суперфосфатом обогащенной с H2SO4 серной кислотой.
Этот способ обогащения уменьшает затраты, и обновляет способ обогащения низкосортного фосфоритного удобрения. Новинка технологии проста и удобно.
Изучен материальный баланс. В этом процессе мы экономим дорогостоящую H2SO4 серную кислоту.
Список использованной литературы:
1. Самадов М.С., Намазов Ш.С., Таджиев С.М., Абдуллаев Б Д. Фосфорные удобрения из местного сырья // Сельское хозяйство Узбекистана. - 1996.-№5.-с. 3435.
2. 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.
3. Таджиев С.М., Беглов Б.М. Разработка технологии простого аммонизированного суперфосфата из фосфоритов Ташкура камерным способом // Хим. пром. -2002.-№7.- с. 7-10.
4. Таджиев С.М. Равционалиьная технология перероботки фосфоритов Центральных Кызылкумов в простой суперфосфат // Узб. хим. ж. - 2003. - №1.- с. 119-122.
5. Ivanovich, K. K. (2020). About some questions of classification of institutional conditions determining the structure of doing business in Uzbekistan. South Asian Journal of Marketing & Management Research, 10(5), 17-28. Doi: https://doi.org/10.5958/2249-877X.2020.00029.6
1S2
ISSN 2181-2357
T. 2 №10. 2022
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH _
SJIF 2022:5.962
6. Kurpayanidí K.I., Mamurov D.E. Management of innovative activity of business entities in industry: monograph / Kurpayanidi K.I., Mamurov D.E.; edited by M.A.Ikramov. - Fergana polytechnic institute. AL-FERGANUS, 2022. - 200 c.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. Абдурахимов С. А., Усманов Б. С., Мамажанова И. Р. Зараженность семян хлопчатника афлатоксином В1 //Universum: технические науки. - 2020. - №. 6-2 (75). - С. 70-72.
11. Usmanov В., 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.
12. Усманов Б. С., Эргашев А. А. У. Исследование процесса разложения низкосортных фосфоритов при непольной норме серной кислоты //Interdisciplinary Conference of Young Scholars in Social Sciences. - 2021. - С. 297-300.
13. 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.
14. Мамажанова И. Р., Медатов Р. Х. Преимущества местных адсорбентов при рафинации хлопкового масла //Universum: технические науки. - 2020. - №. 11-2 (80). - С. 78-81.
15. 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.
16. Медатов Р. Х. и др. Экспериментальные установки для исследования теплоотдачи при конвективном теплообмене //Universum: технические науки. -2019. - №. 11-2 (68). - С. 28-31.
183
