100** 40 ********* ********** 60:40 ************* ************ 100**, 75

ПОЛУЧЕНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТСОДЕРЖАЩИХ УДОБРЕНИЙ
Уктамов Д. А., Икрамов М.Х.,Таджиев С.М
Институт общей и неорганической химии АН РУз. г. Ташкент, Узбекистан
[email protected]
Содержание компонентов, масс. %
отход :
фосфорит
N
80:20
60:40
40:60
3,76
2,84
1,91
P2O5общ
P2O5усв
CaОобщ
CaОусв
3,16
6,37
9,65
3,06
2,94
2,03
8,86
17,86
27,05
7,56
9,65
12,68
∑микро
элемент
Разработка интенсивных быстрореализуемых технологий получения удобрений
с вовлечением в переработку отходов гидрометаллургических производств при
существующем дефиците минеральных ресурсов является актуальной задачей
сегодняшнего дня. Многолетними исследованиями, проведенными в нашей стране и за
рубежом, установлено, что при применении удобрений, содержащих микроэлементы
(цинк, медь, молибден, бор, марганец, кобальт), повышается урожайность растений и
улучшается
качество
сельскохозяйственной
продукции.
При
недостатке
микропитательных веществ наблюдается торможение или нарушение нормального
роста и обмена веществ, уменьшение продуктивности растений, повышение
склонности к различным заболеваниям. Применение микроэлементов совместно с
основными удобрениями способствует увеличению усвояемости растениями азота,
фосфора, калия, что приведёт к повышению урожайности растений.
Успешное решение проблемы производства микроэлемент содержащих
удобрений связано с использованием рациональных источников сырья, содержащих
микроэлементы. При производстве микроудобрений использование в качестве
источника микроэлементов отходов производств (шлаков, кеков, отработанных
катализаторов, вторичных продуктов цветной металлургии) является одним из
эффективных и экономически выгодных приемов.
Для синтеза микроэлемент содержащих сложных азотно-фосфорных удобрений
в
качестве
источников
сырья
предлагается
использование
отхода
гидрометаллургических производств и высококарбонатных фосфоритов Центральных
Кызылкумов. Микроэлемент содержащий отход находится в жидком состоянии,
зеленого цвета, имеет кислую среду(pH=2,3-3,5) и содержит N-3-6%, микроэлементы –
0,02-0,04%.
С целью получения новых видов удобрений были проведены исследования
процесса активации фосфоритной муки, содержащей P2O5 – 16-19%, CaO – 43-45%, CO2
– 14-18%, кислым отходом гидрометаллургии. В процессе активации происходит
взаимодействие компонентов. В таблице1 приведены результаты химического анализа
продуктов активации, полученных при различных соотношениях веществ.
Таблица 1
Изменение химического состава микроэлемент содержащей суспензии в
зависимости от соотношения компонентов
CO2
H2O
рН
0,027
0,020
0,014
0,11
4,35
8,87
67,54
51,11
34,39
6,11
6,57
6,73
В суспензии, содержащей 80% микроэлемент содержащего отхода и 20%
необогащенного фосфорита, степень разложения фоссырья составляет 96,83%. При
этом 3,16 % из общего содержания Р2О5, 3,06% находится в усвояемом состоянии и
среда данного раствора изменяется от рН 2,35 до 6,11. Степень декарбонизации
фосфорита составляет 96,65%, а содержание микроэлементов 0,027%. С увеличением
содержания фосфорита в суспензии понижаются степени разложения и декарбонизации
фосфорита. Данную микроэлемент содержащую суспензию (МЭС) рекомендуется
использовать для получения микроудобрений.
Известно, что азотнокислотный способ переработки фосфатного сырья позволяет
комплексно использовать компоненты сырья. Суть разработанной интенсивной
технологии заключается в использовании неполной стехиометрической нормы азотной
кислоты для разложения фосмуки. При этом не происходит полное разложение
фосфатного минерала сырья с образованием усвояемых форм фосфатов. После
экстракции карбонатных минералов, т.е. СО2-групп из структуры сырья полученный
фосфатный комплекс становится более активным. При недостатке азотной кислоты
полного разложения фосфорита с выделением свободной Н3РО4 не происходит.
Следовательно, при разложении фосмуки азотной кислотой, преимущественно
протекает реакция образования дикальцийфосфата, а в полученных продуктах
монокальцийфосфат содержится в виде примеси. Значительная часть фосфата в
продукте также представлена в качестве неполностью разложенного сырья, фосфатный
комплекс которого активизирован и обладает растворимостью в почвенных растворах.
Активизация фосфатного комплекса фосфатного сырья под действием азотной кислоты
объясняется выщелачиванием из узлов их кристаллических решеток, изоморфно
замещенных СО2-групп, что придает им неустойчивость за счет ослабления
межатомных связей в уже деформированных кристаллических решетках.
Для определения степени разложения фоссырья в зависимости от нормы азотной
кислоты (40-80% от стехиометрии) расчетное количество фосфорита при интенсивном
и тщательном перемешивании в течение 10-20 мин обрабатывали кислотой.
Взаимодействие компонентов сырья с кислотой протекает очень легко и практически
без пенообразования и завершается за 5-10 мин. Процесс является экзотермическим,
температура в зависимости от концентрации и нормы кислоты поднимается до 40оС.
Таблица -2
Химический состав продуктов азотнокислотного разложения фосмуки в
зависимости от нормы кислоты
Норма HNO3
Содержание компонентов, масс. %
%
N
P2O5общ. P2O5усв. CaОобщ. CaОусв. СО2
H2O
40
4,97
10,65
7,49
29,88
14,64
7,01
17,78
60
6,34
9,07
6,90
25,44
18,11
3,92
22,72
80
7,35
7,89
6,85
22,12
20,11
1,75
26,34
При интенсивном перемешивании и норме азотной кислоты 40-60% практически
пенообразование не наблюдается. Проведенные опыты (табл.2) показывают, что
взаимодействие высококарбонатного фосфатного сырья и азотной кислоты протекает
очень бурно и установлено, что с повышением нормы азотной кислоты увеличивается
степень разложения фосфорита. При норме азотной кислоты 40% от стехиометрии, из
10,65% общего содержания Р2О5, 70,33% находится в усвояемом состоянии, а также
49,00% СаО переходит в усвояемое состояние. С изменением нормы азотной кислоты,
от 60% до 80% от стехиометрии, содержание усвояемого растениями Р2О5
увеличивается от 76,07% до 86,82%. Увеличение нормы кислоты, также приводит к
увеличению значения степени декарбонизации фосфатного сырья, при
этом
содержание СО2, уменьшается от 7,01% до 1,75%.
Азотнокислотную массу (АКМ), полученную интенсивным способом при норме
азотной кислоты 40% от стехиометрии, смешивали с МЭС, полученной из отхода и
необогащенного фосфорита
в соотношении 80:20, в соотношениях 1:(0,3-1).
Полученную сложную смесь перемешивали в течение 10-15 минут, гранулировали в
присутствии ретура на тарельчатом грануляторе при влажности 10-15% Н2О и сушили
при температуре 100-1050С. Гранулированное микроэлемент содержащее сложное
удобрение, полученное при соотношении АКМ:МЭС 1:0,3 содержит 6-7% азота, 1112% общего фосфора, из них 75-77% находится в усвояемой растениями форме, 31-33%
общего кальция и 0,006-0,008% микроэлементов. Установлено, что МЭС практически
не влияет на степень разложения фосмуки. С увеличением содержания суспензии
повышается содержание в продукте микроэлементов. Например, при АКМ:МЭС=1:1
содержание микроэлементов в продукте составляет 0,02-0,03%.
Нами также проведены исследования по получению микроэлемент содержащих
азотно-кальциевых удобрений типа нитрата кальция на основе азотнокислотной
переработки твердого отхода гидрометаллургического производства. На основании
химического анализа установлено, что технологические образцы отхода практически
не растворими в воде. Процесс растворения - разложения отхода в растворе азотной
кислоты сопровождается бурным пенообразованием. Отход в основном состоит из
карбоната кальция – 60-65%, карбоната магния 3-6%. Нерастворимый остаток в азотной
кислоте составляет – 25-30%.
В лабораторных условиях по классической технологии наработана опытная
партия МЭ содержащего азотно-кальциевого удобрения состава: 10,5-11,8% азота, 21,023,6% окись кальция и 0,10-0,15% МЭ. Данное удобрение в основном состоит из
98,02% тетрагидрата нитрата кальция – Сa(NO3)24H2O. Для улучшения товарных
свойств и качества данного удобрения нами наработана опытная партия
карбамидсодержащего азотно-кальциевого удобрения – «Калуреа МЭ» на основе
нитрата кальция и карбамида. Оно содержит 11-12% окись кальция, 28-30% азота в
нитратной и амидной формах, 0,07-0,08% МЭ.
Товарные свойства новых видов удобрений отвечают требованиям сельского
хозяйства. Составлен материальный баланс и предложена рациональная
технологическая схема получения новых видов микроэлемент содержащих сложных
азотно-фосфорно-кальциевых и азотно-кальциевых удобрений на основе отходов
гидрометаллургического производства.