CC BY
52
УДК 661.152.5
А. В. Янков, Х. Э. Харлампиди ПОЛУЧЕНИЕ НИТРОФОСКИ, ОБОГАЩЕННОЙ МИКРОЭЛЕМЕНТАМИ,
В КАЧЕСТВЕ ТОВАРА НАРОДНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ (РОСТ-1)
Ключевые слова: нитрофоска, физико-механические свойства.
В статье приводятся результаты исследований получения нитрофоски, обогащенной микроэлементами, с торговым названием РОСТ-1. Рассмотрено влияние некоторых элементов на рост и развитие растений, в процессах обмена веществ. В процессе отработки схемы получения нитрофоски с микроэлементами приведены некоторые физико-механические свойства удобрений и намечены задачи дальнейших исследований.
Keywords: nitrophos, physicomechanical properties.
In article results of researches of reception nitrophos, by the enriched microcells, with trading name ROST-1 are resulted. Influence of some elements on growth and development of plants, in metabolism processes is considered. In the course of working off of the scheme of reception nitrophos with microcells some physicomechanical properties offertilizers are resulted and problems of the further researches are planned.
Улучшение физико-механических и химических свойств удобрений - лишь одна проблема, которую ставят перед учеными сельхозпроизводители. Вторая, не менее важная проблема, - повышение коэффициента использования питательных веществ, входящих в состав сложных удобрений. Одним из наиболее перспективных и экономически целесообразных способов решения второй является введение в состав сложных удобрений микроэлементов. Дефицит микроэлементов является одной из причин снижения эффективности применения азотных, фосфорных и калийных удобрений.
Все растения усваивают в большом количестве азот, фосфор и калий, поэтому эти элементы объединены общим понятием макроэлементы. Серу, кальций и магний относят к вторичным элементам. Потребность растений в боре, меди, железе, марганце, цинке, кобальте и др. элементах невелика, обычно она исчисляется десятками или сотнями граммов на гектар, поэтому их называют микроэлементами. Они очень важны для протекания реакций обмена веществ в растениях, играя роль катализаторов непосредственно или в составе ферментов. Недостаток микроэлементов приводит к нарушению минерального питания, уменьшению интенсивного роста растений, снижению урожайности и ухудшению качества растениеводческой продукции [1].
Магний оказывает существенное влияние на процесс фотосинтеза в растениях, являясь обязательным компонентом хлорофилла. Он имеет большое влияние в энергетическом обмене и в других процессах обмена веществ, повышает сопротивляемость растений внешним воздействием и болезням.
Железо входит в состав дыхательных ферментов, играет важную роль в окислительновосстановительных процессах, необходимых для синтеза хлорофилла. Необходимость сельскохозяйственных культур в железе весьма велика на карбонатных черноземах, каштановых и сероземных почвах.
Медь имеет большое значение для нормального прохождения реакций окисления-восстановления. Потребность в меди особенно велика на торфяниках и торфянистых почвах.
Бор улучшает образование репродуктивных органов, влияет на развитие проводящих тканей растений, на поступление кальция и магния.
Марганец входит в состав ферментов, ответственных за окислительновосстановительные процессы. Необходимость в марганце особенно велика на высоко гумусных почвах с реакцией, приближающейся к нейтральной.
Цинк участвует в функционировании ряда ферментов, необходимых для нормального прохождения многих фаз роста. Потребность в дополнительном внесении цинка обнаруживается на кислых дерновопозолистых, песчанных и супесчаных почвах. На карбонатных почвах дефицит цинка резко возрастает при внесении высоких доз фосфора.
Молибден входит в состав фермента нитраредуктозы, определяющей восстановление нитратов в растениях. Важную роль играет молибден в биологической фиксации атмосферного азота. Как правило, особенно нуждаются в молибдене растения, растущие на кислой почве [2].
Обеспечение сельского хозяйства микроудобрениями осуществляется двумя путями:
- в форме односторонних микроудобрений, технических солей или отходов промышленности, содержащих один или несколько микроэлементов;
- в составе комплексных или односторонних минеральных удобрений.
Роль удобрений, содержащих микроэлементы, имеет огромное значение в аграрном секторе сельского хозяйства. При недостатке микроэлементов в почве введение их в состав минеральных удобрений приводит к повышению урожайности сельскохозяйственных культур, улучшению качества растениеводческой продукции и предохранения растений от ряда заболеваний.
Начиная с 1971 года, на базе цеха сложных удобрений Новомосковского ПО «Азот» проводились научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по выпуску нитрофоски, обогащенной микроэлементами, которые позволили выпустить две промышленные партии данного удобрения в количестве 2698 и 3070 тонн. В последующие годы работа по данной теме была продолжена. Конечным результатом стал промышленный выпуск в 1985 году нитрофоски, обогащенной микроэлементами, предназначенной для розничной торговли в качестве товара народного потребления с торговым названием «РОСТ-1». Выпуск этого удобрения, содержащего в качестве микроэлементов цинк, бор, молибден и марганец, составлял 22000 тонн в год.
При разработке технологической схемы производства нитрофоски с микроэлементами за основу было взято существующее производство нитрофоски на Новомосковском ПО «Азот» по азотносернокислотной схеме разложения апатитового концентрата.
Выпуск опытно-промышленной партии нитрофоски с микроэлементами был осуществлен в 1971-1972 годах. Дозировка магния в виде порошка магнезита каустического марки ПМК-75 осуществлялась в реактор разложения. Для введения микроэлементов готовился 30-% водный раствор солей цинка, меди, кобальта и молибдена в мернике-растворителе при температуре 50-60 °С. На первом этапе раствор солей микроэлементов насосом подавался на форсунки, расположенные в охлаждающем барабане. Расход составлял 300-400 л/ч, имел плотность около 1,4 г/см3 и следующий состав Zn -119,0 г/л, Си -60,2 г/л, Со -2,9 г/л и Мо -5,4 г/л.
Введение микроэлементов в удобрение путем нанесения раствора на гранулы готового продукта диктовалось способностью к дефлаграции - самопроизвольному сигарообразному горению нитрофоски, имеющей в составе соли меди и кобальта, которые оказывают каталитическое действие на горение. К недостаткам этого метода нанесения микроэлементов следует отнести: неравномерность покрытия гранул, значительный унос раствора
микроэлементов с охлаждающим воздухом, гранулы имели голубовато-зеленоватый цвет.
При разработке технологической схемы получения нитрофоски с микроэлементами (РОСТ-1) на втором этапе был учтен опыт наработки в 1971-1972 годах. Учитывая дефицит медь и кобальт содержащего сырья, а также их отрицательное влияние на термическую стабильность нитрофоски было принято решение о выпуске нитрофоски, обогащенной солями цинка, бора, молибдена и магния. Для введения микроэлементов готовился водный раствор ZnSO4,H3BO3,(NH4)2MoO4 в мернике-растворителе вместимостью 5м3 при температуре 80-90°С. Процесс растворения проводился 1 час, полученный раствор, имеющий состав 14-21 %
Н3В03; 30-40 % ZnSO4; 0,8-1,6 % (NH4)2MoO4, с расходом 600 л/ч подавался в 20-ый
реактор. Введение магния в виде ПМК-75 осталось прежним.
Однако введение раствора микроэлементов в последний реактор также имело важный недостаток. Поскольку концентрация микроэлементов не высока, то пульпа, подаваемая на сферодайзеры разбавляется водой, что приводит к перегрузке стадии гранулирования и сушки, создает опасность получения продукта с повышенным влагосодержанием.
Учитывая, что в пятый реактор вводится вода, было принято решение о введении раствора микроэлементов в данный реактор при одновременном сокращении подачи воды на величину, соответствующую количеству воды, вводимой с раствором микроэлементов. Полученный продукт полностью соответствовал действующим техническим условиям [3]. Распределение микроэлементов в продукте равномерное.
Полученные партии нитрофоски с микроэлементами были направлены в ОТК и проанализированы на содержание всех форм фосфора; азота и калия, а также микроэлементов. В (табл. 1, 2) приведены данные прочности и слеживаемости нитрофоски с микроэлементами в сравнении с товарной нитрофоской.
Таблица 1 - Прочность гранул товарной и обогащенной микроэлементами нитрофоски
№ п/п Товарная С микроэлементами
Се] эия 1 Серия 2 Серия 1 Серия 2
Усилие в, г/гран Ошибка, % Усилие в, г/гран Ошибка, % Усилие вм, г/гран. Ошибка, % Усилие вм, г/гран Ошибка, %
1 1830 2,46 1990 0,66 1750 17,9 2150 1,7
2 1470 17,70 1770 10,47 2150 0,8 2550 16,7
3 1890 5,82 1790 9,46 1650 22,6 2250 3,4
4 1460 18,25 1890 4,40 2050 3,9 1770 19,0
5 1950 9,18 1770 10,47 1790 16,1 1760 19,5
6 2190 22,62 2150 8,75 2700 26,6 1830 16,3
7 1920 7,50 2170 9,76 2100 1,6 2500 14,4
8 1710 4,25 2190 10,77 2900 35,9 1870 14,4
9 1650 7,61 2190 10,77 2040 4,3 2280 4,3
10 1790 0,22 1860 5,92 2200 3,1 2900 32,2
Ср 1786 9,56 1977 8,14 2133 13,28 2186 14,19
Таким образом, в промышленном масштабе в 1986-1987 годах отработан метод получения нитрофоски, обогащенной микроэлементами, пользующейся повышенным спросом у населения. Технологическая схема получения удобрения отработана в нескольких вариантах и выбран оптимальный.
Среднее разрушающее усилие гранул товарной нитрофоски составило 1881,5 г/гранулу, нитрофоски с микроэлементами 2159,5 г/гранулу. Учитывая, что диаметр гранул отобранных
для анализа равен 2 мм, то прочность нитрофоски с микроэлементами почти на 13 % выше, чем у товарной.
Таблица 2 - Слеживаемость товарной и обогащенной микроэлементами нитрофоски
№ п/п Товарная С микроэлементами
Слеживаемость С, кПа Слеживаемость См, кПа
Серия 1 Серия 2 Серия 3 Серия 1 Серия 2 Серия 3
1 23,91 8,11 13,25 26,40 24,14 15,71
2 27,04 48,44 38,22 1,68 13,21 16,99
3 20,95 6,76 9,20 27,04 25,38 14,32
Ср. 23,97 21,10 20,22 18,37 20,91 15,67
Результаты анализов показали, что слеживаемость товарной нитрофоски составила 21,76 кПа, а слеживаемость нитрофоски с микроэлементами почти в 1,6 раза меньше, и составила 18,32 кПа.
Литература
1. Овчинников, В.Н. Минеральное питание и урожайность / В.Н. Овчинников, Ф.В. Ярошенко. - М.: Знание. 1985. № 6. 44 с.
2. Копейкина, А.Н. Журн. Хим. пром. Зарубежом / А.Н. Копейкина. - 1984. № 1. С. 26-44.
3. ТУ 113-03012022084.
© А. В. Янков - канд. техн. наук, доц. каф. неорганической химии Новомосковского ин-тута РХТУ им. Д.И. Менделеева, planeta1571@rambler.ru; Х. Э. Харлампиди - д-р хим. наук, проф., зав. каф. общей химической технологии КНИТУ.
