CC BY
8
Для описания поверхности отклика уравнением второго порядка использовали математическую теорию планирования трехфакторного эксперимента D- оптимального плана (Бокса на кубе). В результате расчета получена адекватная модель рабочего процесса поворота вешки лука-матки в ложечках высаживающего аппарата, которая в раскодированном виде запишется:
a=-80,000+141,500vln+6,975t+6,875e-2,750vlnt+2,250vlne-0,138te-62,5006vln2-
- 0,281 t 2-0,156 e 2 .
С целью изучения поверхности отклика строились двумерные сечения с контурными линиями, соответствующие определенным значениям параметра оптимизации [3].
Анализируя графическое изображение двумерных сечений можно сделать вывод что, оптимальные значения исследуемых факторов находятся в интервалах: vm =1,99 м/с, t=7,00 мм, e=39,46 мм, при этом параметр оптимизации (a) будет составлять 2,46...2,98°.
Экономические расчеты подтверждают эффективность применения предлагаемой сажалки с цепочно-ложечным высаживающим аппаратом и ориентирующим устройством. Эксплуатационные издержки на посадке лука-матки снизились на 6,25 руб./га., при этом годовая экономия благодаря полученной дополнительной продукции (рост урожайности) составляет 22625 руб./га. Сажалка с предлагаемым цепочно-ложечным высаживающим аппаратом и ориентирующим устройством окупится после посадки 0,91 га.
Список литературы/ References
1. Ларюшин Н.П., Кухарев О.Н., Хорев П.Н., Ларюшин С.Н., Барцев В.А., Голивец В.А. Устройство для ориентированной посадки лука // Патент России № 2201663. 2003. Бюл. № 10.
2. Проблемы и перспективы развития агропромышленного производства / РИО ПГСХА [под ред. Л.Б. Винничек, А.А. Галиуллина]. Пенза: РИО ПГСХА, 2014. - 220с.
3. Кухарев О.Н. Организационно-экономические основы НИОКР: учебное пособие. / О.Н Кухарев, Е.В. Фудина, И.Н. Сёмов / Пенза: РИО ПГСХА, 2016. - 88 с.
Список литературы на английском языке / References in English
1. Larjushin N.P., Kukharev O.N., Horev P.N., Larjushin S.N., Barcev V.A., Golivec V.A. Ustrojstvo dlja orientirovannoj posadki luka [Device-oriented onion planting] // Patent Rossii [Russian Patent] № 2201663. 2003. bulletin. № 10. [in Russian]
2. Problemy i perspektivy razvitija agropromyshlennogo proizvodstva [Problems and prospects of development of agricultural production] / RIO PGSHA [pod red. L.B. Vinnichek, A.A. Galiullina]. Penza: RIO PGSHA, 2014. - 220 p. [in Russian]
3. Kuharev, O.N. Organizacionno-jekonomicheskie osnovy NIOKR: uchebnoe posobie. [Organizational-economic bases of R & D: a tutorial] / O.N Kukharev, E.V. Fudina, I.N. Semov / Penza: RIO PGSHA, 2016. - 88 p. [in Russian]
DOI: 10.18454/IRJ.2016.53.116
Хузиахметов Р.Х.1, Хузиахметова А.Р.2 кандидат химических наук, доцент; 2ассистент Казанский национальный исследовательский технологический университет ТЕХНОЛОГИЯ ЩЕЛОЧНОГО ФОСФОРНОГО УДОБРЕНИЯ НА ОСНОВЕ РАЗЛИЧНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ
Аннотация
Представлены результаты опытов по переработке низкокачественного Вятско-Камского фосфорита (ФВК) на щелочное фосфорное удобрение с использованием различных промышленных отходов. Установлено, что на основе сульфатно-содовой смеси - ССС (отход глиноземного производства) и органического шлама (отход некоторых производств нефтехимического синтеза) возможно получение термофосфата (ТФ) с содержанием 15-18 % усвояемого Р2О5 рО^усв]
Ключевые слова: фосфорит, сульфатно-содовая смесь, шлам, продукт переработки шлама (ППШ), термофосфат.
Khuziakhmetov RKh.1, Khuziakhmetova A.R.2
1PhD in Chemistry, Associate Professor; 2Assistant
Kazan National Research Technological University THE TECHNOLOGY OF ALKALINE FHOSPHORUS FERTILIZER ON THE BASIS OF VARIOUS INDUSTRIAL WASTE
Abstract
The results of experiments on the processing of low-grade Vyatka-Kama phosphate (VKP) for alkaline phosphoric fertilizer using different industrial wastes are presented in this paper. It was found that it was available to get the thermal phosphate (TP) with the content of 15-18 % of the digestible P2O5 [P205(dig^ on the basis of sulfate-soda mixture - SSM (waste alumina production) and organic sludge (waste of some of the industries ofpetrochemical synthesis).
Keywords: phosphate, sulfate-soda mixture, sludge, sludge recycling product (SRP), thermal phosphate.
Introduction
Despite the fact that Russia is one of the world leaders in the production of fertilizers (19,6 million tone NPK- the 4th place after China, USA, India) and cereals (116 million tons of grain), the country's agricultural sector is relatively poorly developed (low yield, high cost production). One of the reasons of low yields (in 2016 - 26,3 centner/ha) is a small quantity of fertilizers applied to the soil - 40 kg/ha (1,9 million tons NPK), because approx.80% oft hem are exported.
The least produced fertilizers are phosphate fertilizers - 3 million tons of P205 (N - 8,2 million tons, K20 - 8,4 million
tons). The raw material for their production are apatites (the largest deposits of apatite are located in the United States, Brazil, Russia) and sedimentary phosphates (mainly in Morocco - about 64 billion tons). The main problems of production and application of phosphoric fertilizers are the following: monopolization of apatite deposits; continuous price increase for domestic consumers; high transport costs for the transport of concentrate to processing enterprises.
As per above, low cost low-quality phosphates of fields, which are located in agricultural regions, must be involved in the processing. Primarily it is VKP (approx. 50% of the reserves of phosphate, ~ 325 million tons P205) [1, P.169].
The most perspective possible way of processing of low-grade phosphate materials is the thermal alkaline processing method, which is suitable for processing of low quality phosphate raw material with high content of Fe203 and Al203. Special attention is paid for the option of combined thermal alkaline processing with simultaneous utilization of alkaline industrial wastes (e.g., soda-sulfate mixture of alumina production, alkaline liquid combustible organic sludge from some production of petrochemical synthesis, as well as SRP [2].
The aim of this research is to develop the methods for producing alkaline phosphorous fertilizers based on the Vyatka-Kama's phosphate by using some industrial waste-additives mentioned above (WA).
Material and methods
Vyatka-Kama's phosphate has been chosen as a phosphorus raw material due to the following main factors: low cost, ease of concentrating the ore by washing (in P205 ore~10-18%, in the concentrate - 20-24%); the impossibility of it's processing by classic acid method (the value of MFe-P = Fe203/P205 = 0,2 at the maximum allowable value MFe-P = 0,14).
Used additives-wastes predominantly contain Na2C03 and Na2S04 in their composition. Average composition of sulfatesoda mixture (SSM) - the waste of Bogoslavskih aluminum factory (Sverdlovsk region) - is the following: Na2C03- 20 %, Na2S04 - 70 %, Al2O3 - 3 %; the sludge of «Nizhnekamskneftehim»: NaOH -10 %, organic combustibles ~ 10 %, SRP: Na2C03 - 90 %, others are impurities.
Experiments of the TP receiving using the different waste were conducted as per scheme shown in fig. 1, the method of thermal phosphate producing was identical to method of thermal phosphate producing using Na2C03 [3].
Phosphorite
Waste-additives (SSM, SRP)
D > 0.2 mm
—*■ Cm shins Crushing <—
1
Classification Mix Classification
D >1 mm
Hardening <^Roastmg^>
Grinding
D>lmm
> Classification
Thermophosphate
Fig. 1 - Scheme of thermal phosphate obtaining
Input parameters were varied in the following range: temperature - 900-1100 degrees; x =15-60 minutes; the ratio of WA:VKP = 0,2^1,5 weight; Na2C03 concentration in the SSM and SRP (and also conditional Na2C03 in the sludge) - 10-98 %. Output parameters in the experiments were the following: content of total phosphorus (P205) and digestible phosphorus [
P205(dig)].
The optimization criteria is: K(dig) = (P205(dig) / P205)100, %.
Results
Calculation of the mixture of raw materials composition in the studied systems («VKP-sludge», «VKP-Na2CO3», «VKP-SRP», «VKP-SSM») were conducted depending on the state of aggregation of additives (suspension or solid), the content of the reactants (Na2CO3, Na2SO4) in them, the excessive amounts of coal. It was found that at the usage of an initial sludge the ratio of components is:
VKP : sludge = 41 % : 59 % = 1 : 1,45 wt. (NaOH sludge ~11 %).
Thermal phosphate obtaining in the «VKP-Na2CO3» («VKP-SRP») system is based on the assimilable CaNaPO4 formation by the reaction:
Ca5F(PO4)3 + 2Na2CO3 + SiO2 = [3CaNaPO4 + Ca2SiO4 + NaF] +2C02.
Thermal phosphate obtaining in the «VKP-sludge» system during it's disposal process (by burning «phosphate + sludge» suspension) allows to obtain a finished fertilizer in one step. The burning process of an organic part of the sludge with the formation of Na2CO3 and its interaction with the phosphate occurs simultaneously (SiO2 required as part of VKP):
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O, AHP= - 126 kJ;
2NaOH + CO + 0,502 = Na2CO3 + H2O, AHP= - 410kJ;
Ca5F(PO4)3 + 2Na2CO3 + SiO2 = [3 CaNaPO4+Ca2SiO4+NaF] + 2CO2.
Thermal phosphate obtaining in the «VKP-SSM» system is distinguished by the usage of additional coal (for Na2SO4 rehabilitation to Na2O):
Na2SO4 + 2C + 1,5O2 = Na2O + 2CO2 + SO2;
Ca5F(PO4)3 + 2Na2O + SiO2 = [3CaNaPO4 + Ca2SiO4 + NaF]
The experiments' results for obtaining alkaline phosphorous fertilizers based on VPK using the above industrial wastes are presented in table. 1.
Table 1 - Obtaining conditions and the composition of thermal phosphates, obtained using various waste-additives (WA)
Waste-additives (WA) The firing conditions TP Composition, % K(dig), %
type WA:VKP excess, % Т,0С x, min P2O5 P205(dig)
Na2CO3 0,2 0 1000 30 22,2 15,3 69
0,3 44 1000 30 20,9 20,2 97
SRP 0,22 0 1075 30 22,8 10,8 47
0,3 44 1075 30 21,6 17,4 80
0,33 58 1000 20 20 20 100
0,35 68 1000 40 19,7 16,7 85
SSM+CAbs 0,4 52 900 40 18,6 10,9 59
0,6 128 900 40 16,9 14,1 84
0,5 90 1000 30 22,2 21,6 97
SSM+СтееЬ 0,4 53 1000 30 19,8 13 66
0,5 90 1000 30 17,9 15 84
0,6 130 1000 30 20,2 12 59
Discussion
A method of producing thermal phosphate in the «VKP-sludge» system, despite the reduction of energy consumption is quite difficult because of the low concentration of NaOH and the necessity of evaporating large volume of water (the amount of K(dig) does not exceed 40-50 %).
In the «VKP-SRP» system with a stoichiometric ratio SRP:VKP = 0,22, the experimental degree of K(dig) is very small (due to the occurrence of different reactions with impurities). Digestible form of P205(dig) becomes optimally acceptable (K(dig) > 90 %) only with a considerable excess of additives up to 60 %.
Usage of SSM system in the experiments with the absorbent carbon (CAbs) under substantially identical optimal firing conditions (1100 degrees, 30 min) the fertilizer with the content of P205(dig)~ 20 % has been received (as in the case of Na2C03). However, when the absorbent carbon is replaced by the technical coal (CTech) the decrease in the content of P205(dig) ~ 16 % can be observed (due to the large amount of ash in the coal ~ 10 %).
Data taken by the X-ray diffraction analyses shows (fig. 2) that thermal phosphates compositions derived on basis of
Fertilizers derived by thermal method, which is based on VKP and mentioned waste, meet the requirements for simple superphosphate, in terms of P205(dig) content. [4].
Conclusion
Thus, based on the provided research the following conclusion can be made: usage of sulfate-soda mixture and product disposal of organic sludge (waste of some of the industries of petrochemical synthesis) at the optimum firing conditions provides a phosphorus fertilizer with 20-21 % content of P205(dig) .
Список литературы/ References
1. Андреев М. В. Технология фосфорных и комплексных удобрений/ М. В. Андреев, А А.Бродский, Ю.А. Забелешинский и др.; под ред.С.Д. Эвенчика и А.А.Бродского, M.:,Химия, 1987. 464 с.
2. Способ получения термофосфата / Р.Х. Хузиахметов, Н.П. Мирошкин. Заявка №2015126585 от 02.07.2015 г. Решение о выдачи патента РФ от 07.09.2016 г.
3. Хузиахметов Р.Х. Технология фосфорных и комплексных удобрений из низкокачественных фосфоритов различных месторождений / Р.Х. Хузиахметов, A.M. Губайдуллина, И.П. Бреус // Вестник Казанского технологического университета. - 2009. - Т.12, № 6. - С. 52-56.
4. ГОСТ Р 5956-78. Суперфосфат простой гранулированный. Технические условия. - Введ. 1979-0101. - М.: Изд-во стандартов, 1978. - 31с
Список литературы на английском языке / References in English
1. Andreev M. V. Technologija fosfornyh i kompleksnyh udobrenij [Technology of phosphoric and complex fertilizers] / М. V. Andreev, А.А.Brodskiy, UA.Zabeleshenskiy and others; / edited by S. D. Evenchik and A. A. Brodskiy, -M.; Khimiya, 1987. - 464 р. [in Russian]
2. Sposob polucheniya termofosfata [A method of thermophosphate producing] /R. Kh. Khuziakhmetov, N. P. Miroshkin // Zajavka №2015126585 ot 02.07.2015. Reshenie o vydachi patenta RF ot 07.09.2016 [Request №2015126585 from 02.07.2015. The decision on the patent RF issuance from 07.09.2016] [in Russian]
3. Khuziakhmetov R. Kh. Technologija fosfornyh i kompleksnyh udobreniy iz nizkokachestvennyh fosforitov razlichnyh mestorozhdenij [Technology of phosphoric and complex fertilizers from low quality phosphate rock of different fields] / R. Kh. Khuziakhmetov, A.M. Gubaydullina, I.P. Breus // Vestnik Kazanskogo tehnologicheskogo universiteta [Bulletin of Kazan Technological University]. - 2009. - Vol. 12, № 6. - P. 52-56 [in Russian]
4. GOST R 5956-78. Superfosfat prostoy granulirovanniy. Tehnicheskie uslovija [The simple superphosphate granular. Technical conditions]. - Vved. 1979-01-01. - M. : Izd-vo standartov, 1978. - 31 p. [in Russian]
DOI: 10.18454/IRJ.2016.53.156
Шевчук Е.В.
Аспирант,
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет ХРАНЕНИЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА И ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Аннотация
Сжиженный природный газ является достаточно перспективным энергоносителем, который прекрасно подходит для газоснабжения удаленных районов. Хранение сжиженного природного газа является важным процессом, в котором требуется обеспечение промышленной безопасности. В данной работе рассмотрены вопросы безопасности хранения сжиженного природного газа в резервуарах. Обеспечение безопасности эксплуатации резервуаров хранения СПГ необходимо рассматривать как систему, поэтому необходимо проводить постоянный контроль параметров их эксплуатации.
Ключевые слова: сжиженный природный газ, хранение, безопасность, энергетика.
Shevchuk E.V.
Postgraduate,
Saint-Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering LIQUIFIED NATURAL GAS STORAGE AND PROBLEMS OF INDUSTRIAL SAFETY
Abstract
Liquefied natural gas is quite promising energy source, which is suitable for gas supply in remote areas. Storage of liquefied natural gas is an important process in which it is important to ensure industrial safety. This paper discusses the safety of storage of liquefied natural gas in the tanks. Ensuring safe operation of liquefied natural gas storage in tanks should be considered as a system; therefore it is necessary to carry out the continuous monitoring of the parameters of their operation.
Keywords: liquefied natural gas, storage, safety, power engineering.
Сжиженный природный газ (СПГ) является достаточно перспективным энергоносителем, который прекрасно подходит для газоснабжения удаленных районов, куда доставка энергоносителя по трубопроводам является невозможной (в силу особенностей географического положения) или нерентабельной. Хранение СПГ проводится при криогенных температурах, поэтому соблюдение температурных параметров оказывает непосредственное влияние на промышленную безопасность. Разгерметизация резервуаров для хранения СПГ может привести к возникновению пожаров и взрывов, поэтому обеспечение безопасности на объектах его хранения является ключевой задачей. В данной работе рассмотрены вопросы безопасности хранения сжиженного природного газа в резервуарах.
Основными опасными факторами при эксплуатации резервуаров для хранения СПГ являются:
• Пролив;
• Возникновение пожара в результате пролива;
• Взрыв паров СПГ в ограниченном объеме;
• Выброс паров СПГ с воспламенением или без воспламенения.
Резервуары для хранения СПГ можно разделить на три основных группы:
• Стационарные. Резервуары входят в систему выдачи, газификации и хранения СПГ. Служат для долговременного хранения СПГ под давлением 0,2-6 атм [1]. Объем резервуаров достигает величины более 50 м3.
• Транспортные. Служат для доставки СПГ потребителю. Предельное давление, под которым находится продукт, достигает 16 атм.
• Технологические. Предназначены для СПГ, который производится на комплексе, и осуществляют функцию обеспечения потребителя сжиженным газом по определенному графику. Объем таких резервуаров составляет менее 50 м3 [2].
Для каждой из групп резервуаров характерны свои требования безопасности, которые устанавливаются нормативными документами Ростехнадзора (Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», ПБ 08-342-00 Правила безопасности при производстве, хранении и выдаче сжиженного природного газа (СПГ) на газораспределительных станциях магистральных газопроводов (ГРС МГ) и автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС).).
Если рассматривать опасности, которые могут приводить к возникновению аварий резервуаров для хранения СПГ, то можно выделить две основные группы, связанные с воздействиями на внутренний корпус резервуаров и с воздействиями на внешний корпус. Обе группы данных воздействий могут приводить к широкому спектру аварий и инцидентов на опасных производственных объектах. Воздействия с внешней стороны могут возникать в результате сейсмической активности, воздействия ветровой нагрузки и ударных волн; воздействия высоких температур, а также
