CC BY
7
№ 12 (105)
Л
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2022 г.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕРМОФОСФАТОВ ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ФОСФОРИТОВ ЦЕНТРАЛЬНЫХ КЫЗЫЛКУМОВ
Ахтамова Мафтуна Зайнитдин кизи
канд. техн. наук (PhD), ассистент, Навоийский государственный горный институт, Республика Узбекистан, г. Навои E-mail: akhtamova. 17@gmail.com
Шукуров Азимжон Рахимжон угли
ассистент,
Навоийский государственный горно-технологический университет,
Республика Узбекистан, г. Навои
RESULTS OF RESEARCHING THERMOPHOSPHATES OBTAINED FROM PHOSPHORITES CENTRAL KYZYLKUMS
Maftuna Akhtamova
PhD, assistant, Navoi State Mining Institute, Republic of Uzbekistan, Navoi
Azimjon Shukurov
Assistant,
Navoi state university of mining and technology, Republic of Uzbekistan, Navoi
АННОТАЦИЯ
Данная работа направлена на получение термофосфатного удобрения, эффективность которого будет высокой при внесении неразбавленной фосфоритовой руды под осеннюю вспашку, которая нерастворима в воде при разных температурах и времени в оптимальных пропорциях с хлоридом натрия, сульфатом, карбонатом калия, хлоридом, сульфатными солями, сильвинитом и оксидом кремния/углем, которые более активны.
ABSTRACT
This work is aimed at obtaining a thermophosphate fertilizer, the effectiveness of which will be high when making undiluted phosphorite ore for autumn plowing, which is insoluble in water at different temperatures and times in optimal proportions with sodium chloride, sulfate, potassium carbonate, chloride, sulfate salts, sylvinite and oxide silicon / carbon, which are more active.
Ключевые слова: термофосфаты, фосфорит, сильвинит, термообработка, кальцинированная сода, рентгено-фазовый анализ, ИК-спектры.
Keywords: thermophosphates, phosphorite, sylvinite, thermal treatment, X-Ray analysis, IR-spectrum.
Эффективное использование химических средств, в том числе минеральных удобрений, которые являются одним из основных факторов при выращивании высоких и качественных урожаев из сельскохозяйственных культур, является одной из актуальных задач. В связи с этим необходимо увеличить объем и ассортимент производства удобрений, не вымывающихся атмосферными водами при внесении культур перед посадкой, но содержат фосфор и фосфорно -калиевые питательные компоненты, которые действуют на растение нормальным и медленным образом на протяжении всего его вегетационного периода.
Для определения химического и минералогического состава фосфатного сырья нами были проведены рентгенографический, ИК- спектроскопический и дифференциально-термический анализы.
Рентгенофазовый анализ исходного фосфорита (рис. 1), показал, что дифракционные полосы 3,43; 3,16; 2,79; 2,71; 1,936; 1,877; 1,837; 1,780 А принадлежат к фторкарбонатапатиту, межплоскостные расстояния 3,03; 2,29; 1,908 А характеризуют присутствие в фосфоритах кальцита. Дифракционная полоса 3,32 А по всей видимости принадлежит кварцу.
Библиографическое описание: Ахтамова М.З., Шукуров А.Р. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕРМОФОСФАТОВ ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ФОСФОРИТОВ ЦЕНТРАЛЬНЫХ КЫЗЫЛКУМОВ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 12(105). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/14813
№ 12 (105)
A UNI
/ш. те;
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2022 г.
Рисунок 1. Рентгенограмма исходного фосфатного сырья Центральных Кызылкумов
В ИК-спектрах фосфо-рита проявляются явные полосы (рис. 2) поглощения, соответствующие антисимметричным валентным и деформационным колебаниям иона РО43-. Понижение симметрии правильного тетраэдра РО43- до С2 приводит к расщеплению трижды вырожденного колебания на три в области частот 566-600 см-1 и 1026-1066 см-1. В спектрах фосфорита частоты колебаний 880; 1430 см-1 относятся к кальциту
О замещении иона РО43- в молекуле фторапатита на СО32- группу, вероятно, можно судить по смещению максимумов полосы колебания РО 43- в высокочастотную область за счет наложения карбонатной полосы поглощения в составе фосфатного минерала. Слабо и средней интенсивности частоты 2500 и 3320 см-1 принадлежат колебаниям кристаллизационной, а также физически адсорбированной на поверхности зерен минералов воды.
Дериватограммы образцов (рис. 3) были отсняты на дериватографе Паулик-Эрдей до 900оС. Потеря
массы при нагреве исследуемого образца фосфорита до 900оС, составляет 20,61%. Эндоэффекты в области 90-160оС соответствуют удалению адсорбированной воды на внутренней поверхности межкристальных минералов, входящих в состав фосфорита и нерастворимой части удобрений.
Эндоэффекты в интервале 160-330 оС отвечают началу удалению конституционной воды из состава образцов. Дальнейшее увеличение температуры сопровождается выгоранием органических веществ, обезвоживанием минералов - примесей. Широкий неглубокий эндотермический эффект при 330-775оС обусловлен наложением эффектов полиморфного превращения кварца, началом декарбонизации кальциевых минералов. Скорость потери массы значительно возрастает в области разложения карбонатных минералов при 775-935 оС, при этом сопровождающаяся потеря массы образцов 13,11% отвечает в основном, интенсивному разложению кальцита [3].
Wavenumbers [1/cm]
Рисунок 2. ИК-спектры исходного фосфатного сырья Центральных Кызылкумов
№ 12 (105)
Л
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2022 г.
Анализ данных электронно-микроскопического исследо-вания показывает, что в двух образцах всего обнаружено присутствие 15 химических (С, O, №,
К, Mg, М, Si, P, S, а, Са, Ti, Fe, УЪ, W) элементов -в первом и 13 - во втором (отсутствуют Т и УЪ) в различных количественных соотношениях.
Рисунок 3. Дериватограмма исходного фосфатного сырья
Содержания элементов (№, К, Mg, С1), образующих более водорастворимые составные части фосфоритов, заметно больше во втором, чем в первом пласте образце. Количество серы, вероятно, в форме сульфатов, также имеет эту же тенденцию, составляя 0,396-1,227% во втором и 0,202-1,018% в первом образце.
Для проведения экспериментов использовали рядовую фосфоритовую муку Центрального Кызыл-кума следующего состава (вес., %): 16,53 Р2О2; 46,65 СаО; 15,3% СО2 и кальцинированную соду
производства УП Кунградского содового завода, а так же Si02xН20 химический чистый [2].
Высушенные лабораторные образцы подвер -гались термической обработке в лабораторной печи с выдержкой 2 часа при различных температурах (от 900 до 12500С). После выдержки термообрабо-танные образцы подвергались к резкому охлаждению и высушивались при температуре 60-80 0С в термостате. Результаты экспериментов приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1.
Термическая обработка Кызылкумских фосфоритов в присутствии ^2СОз и 8Ю2хШО
при различных температурах
№ t,oC Химический состав обожженного продукта, %
Р2О5 общ. Р2О5усв. по лим. кис-те Р2О5усв. по трилону Б СаОобщ. СаОусв. Р2О5 усв. Р2О5 общ. по лим. кис-те Р2О5 усв. Р2О5 общ. по трилону Б СаОусв. СаОобщ.
1 900 17.88 11.78 10.52 48.09 33.06 65.89 58.85 68.75
2 1000 17.92 12.24 10.81 48.20 34.63 68.29 60.31 71.84
3 1100 18.45 11.54 11.54 49.63 36.54 72.76 62.57 73.62
4 1200 18.59 11.93 11.93 50.0 38.27 76.28 64.18 76.54
5 1250 18.94 12.51 12.51 50.95 40.33 78.86 66.03 79.16
№ 12 (105)
A UNI
/ш. те;
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2022 г.
Таблица 2.
Влияние добавок Na2SO4 и Si02xН20 на термическую обработку Кызылкумских фосфоритов
при температуре 9000С
Химический состав обожженного продукта, %
№ t,oC Р2О5усв. по лим. кис-те Р2О5усв. по лим. кис-те Р2О5усв. по лим. кис-те Р2О5усв. по лим. кис-те Р2О5усв. по лим. кис-те Р2О5усв. по лим. кис-те Р2О5усв. по лим. кис-те СаOусв. СаOобщ.
1 900 18.82 12.40 11.56 49.91 32.45 65.88 61.42 65.02
2 1000 18.90 12.52 11.67 49.97 33.30 66.24 61.75 66.64
3 1100 18.91 12.64 11.89 49.98 35.65 67.55 62.88 71.33
4 1200 18.92 12.78 11.97 50.20 37.0 67.55 63.27 73.71
5 1250 18.92 12.77 12.68 50.93 38.73 67.50 67.0 76.05
Из представленных данных, следует что, в результате обжига смеси компонентов (фосфорит, №2соз и 8ю2хшо) при температуре 9000С происходит активация (перевод неусвояемых форм Р2О5 в усвояемые растениями формы) фосфатного сырья (табл. 1). При этом получается продукт 17,88-18,94% Р205общ., 48,09-50,95% СаОобщ., из них относительное содержание усвояемой формы Р2О5 и Са составляет 50,76-72,45% и 70,7-85,0% соответственно. А повышение температуры обжига от 900 до 1250 оС также способствует значительному увеличению усвояемых форм фосфора и кальция (табл. 2). Например, если при температуре обжиге 9000С относительное содержание фосфора в готовом продукте достигает до 65,58% по 2%-ному раствору лимонной кислоты, а при температуре 12500С эта величина достигается до 86,94%. Аналогичные картины повторяются при наблюдении относительного содержания фосфора по 0,2 М Трилону Б и кальция.
Таким образом, проведенные исследования показали возможность термощелочной переработки фосфоритов Центральных Кызылкумов на фосфорсодержащие удобрения типа термофосфата. Удобрения не гигроскопичны, не слеживаются.
Изучены процесс получения термофосфатных удобрений на основе фосфоритов Центральных Кызылкумов калийных солей и кварцевого песка. Эксперименты проводили следующим образом -
в определенном количестве взвешивали исходных веществ (фосфоритовая мука Центрального Кызыл-кума, карбонат калия и кварцевый песок) и приготовили шихты. Образцы высушивали в сушильном шкафу при температуре 105-1100С в течении 2 ч.
Высушенные лабораторные образцы подвергались термической обработке в лабораторной печи с выдержкой 2 часа при различных температурах (от 900 до 1250 оС). После выдержки термообра-ботанные образцы подвергались к резкому охлаждению. Для этого образцы с температурой вынимали из печи с помощью щипцов и резко опускались в металлический сосуд с холодной водой. После процесса резкого охлаждения образцы высушивались при температуре 60-80 оС в термостате [3].
Из представленных данных, следует что, в результате обжига смеси компонентов (фосфорит, К2СО3 и 8Ю2) при температуре 900 оС происходит активация (перевод неусвояемых форм Р2О5 в усвояемые растениями формы) фосфатного сырья (таблица 3). При этом получается продукт 17,88-18,94% Р205общ., 48,09-50,95% СаОобщ., из них относительное содержание усвояемой формы Р2О5 по 2%-ной лимонной кислоте и 0,2М трилону Б составляет 75,89-88,86% и 68,85-76,03% соответственно. При этом относительное содержание усвояемого кальция колеблется в пределах 78,75-89,16%.
Таблица 3.
Термическая обработка Кызылкумских фосфоритов в присутствии К2СО3 и SiO2
при различных температурах
№ п.п. Вес ФС, г Вес К2СО3,г SiO2, г СС Химический состав обожженного продукта, %
Р2О5 общ. Р2О5усв. (лим.к) Р2О5усв. по трилону Б СaOобщ. СaOусв. Р2О5 усв. Р2О5 общ. (лим. К.) Р2О5 усв. Р2О5 общ. По тр. Б СaOусв. СaOобщ.
1 100 16,0 10,0 900 17,88 13,57 12,31 48,09 37,87 75,89 68,85 78,75
2 100 16,0 10,0 1000 17,92 14,03 12,60 48,20 39,45 78,29 70,31 81,84
3 100 16,0 10,0 1100 18,45 15,27 13,39 49,63 41,5 82,76 72,57 83,62
4 100 16,0 10,0 1200 18,59 16,04 13,79 50,0 43,27 86,28 74,18 86,54
5 100 16,0 10,0 1250 18,94 16,83 14,4 50,95 45,43 88,86 76,03 89,16
№ 12 (105)
Л
ДА
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2022 г.
Как видно из представленных данных повышение температуры обжига от 900 до 12500С способствует значительному увеличению усвояемых форм фосфора и кальция. Например, если при температуре обжиге 9000С относительное содержание фосфора в готовом продукте достигает до 75,89% по 2%-ному раствору лимонной кислоты, а при температуре 12500С эта величина достигается до 88,86%.
Аналогичные картины повторяются при наблюдении относительного содержания фосфора по 0,2 М Трилону Б и кальция.
Как показалось в результаты масс-спектрального анализа содержание из тяжёлых металлов железо 5400 - 9500 мкг/л а хром 44-100 мкг/л.
Рисунок 5. Энергодисперсионный спектр и количественный состав элементов термофосфатных удобрений (а) и фосфогипса (б) на сканирующем электронном микроскопе
Электронно-микроскопи-ческие (SEM) исследования также показали (рис. 5 а), что осадки фосфогипса в основном состоят из Ca, S и P в количестве 20,3; 17,5 и 1,2 %, соответственно. Как показывают микроскопические анализы, в составе осадков встречались отдельные тонкие кристаллы небольшой толщины.
Электронно-микроскопи-ческие (SEM) исследования показали образование кристаллов гипса -
СаS04•2Н20, которые образовались вблизи зерен фосфорита и имело место максимальное пресыщение по сульфату кальция (рис. 5б).
Следует обратить внимание на то, что в некоторых точках исследованных образцов отмечено наименьшее содержание Са - 22,6, серы - 19,8 и кислорода -57,3, P - 0,3%, обнаруженных в различных точках, как показано на снимках SEM фосфоритов.
Список литературы:
1. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов // М.М. Вин-ник, Л.Н. Ербанова, П.М. Зайцев, Л.А. Ионова и др. - М.: Химия, 1974, 218 с.
2. Нурмуродов Т.И., Ахтамова М.З., Турдиева О.Дж., Каримов О.А. Переработка фосфоритов солями щелочных металлов для обогащения. Universum: технические науки. №12/81. Россия 2020 г.
3. Nurmurodov T.I., Akhtamova M.Z., Karimov O.A., Umarov S.S.. Full Describing Of Microstructural Analysis of Low Grade Central Kyzylkum Phosphorites. Solid State technology. USA. Vol. 63 No. 5(2020)
4. Akhtamova M.Z. Study of the solubility of fertilizers obtained from low-grade phosphorites by heat treatment // Journal NX/ India. Vol 8№3 (2022) / https://repo.journalnx.com/index.php/nx/article/view/3940
5. Беглов Б.М. Намазов Ш.С. Фосфориты Центральных Кызылкумов и их переработка. -Ташкент, Институт общей и неорганической химии, 2013 г. - 460 с.
6. Nikita V.Chukanov, Alexandr D.Chervonnyi. Infrared Specroscopy of Minerals and Related Compounds. Springer International Publishing Switzerland 2016.
