CC BY
0
A UNIVERSUM:
№ 1 (130)_¿Л ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_январь. 2025 г.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРО-КАЛИЕВЫХ УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ ФОСФОКОНЦЕНТРАТА И СУЛЬФАТА КАЛИЯ
Таваккалова Дилрабо
Докторант
Наманганского инженерно-строительного института,
Узбекистан, г. Наманган E-mail: [email protected]
Собиров Мухтарджон
Доцент
Наманганского инженерно-строительного института,
Узбекистан, г. Наманган E-mail: _ fcb_m_2011 @ mail.ru
Султанов Боходир
Профессор
Наманганского государственного университета, Узбекистан, г. Наманган
STUDY OF PROCESSES OF OBTAINING PHOSPHORUS-POTASSIUM FERTILIZERS BASED ON PHOSPHATE CONCENTRATE AND POTASSIUM SULFATE
Dilrabo Tavakkalova
Doctoral student of Namangan Civil Engineering Institute, Uzbekistan, Namangan
Mukhtarjon Sobirov
Associate professor of Namangan Civil Engineering Institute, Uzbekistan, Namangan
Bokhodir Sultanov
Professor, Namangan State University, Uzbekistan, Namangan
АННОТАЦИЯ
В данной статье рассмотрены процессы производства фосфорно-калийных удобрений на основе фосфоконцентрата и сульфата калия. В ходе исследования изучены химический состав этих веществ, механизмы их взаимодействия и технологии получения высокоэффективных удобрений. В статье освещены следующие направления:
• Характеристики состава фосфоконцентрата и сульфата калия;
• Производственные процессы смешивания и химических реакций для получения удобрений;
• Оценка агрохимической эффективности полученных продуктов.
Кроме того, проанализированы методы повышения эффективности производственных процессов, включая кислотную обработку, влияние температуры и давления на реакции. Особое внимание уделено экологической чистоте процессов и минимизации отходов.
Статья служит основой для изучения современных тенденций в производстве фосфорно-калийных удобрений и разработки подходов к рациональному использованию ресурсов в аграрной сфере.
ABCTRACT
This article examines the processes of producing phosphorus-potassium fertilizers based on Phosphoconcentrate and potassium sulfate. The study explores the chemical composition of these materials, the mechanisms of their interaction, and the technologies for obtaining highly efficient fertilizers. The article addresses the following aspects:
Библиографическое описание: Таваккалова Д., Собиров М., Султанов Б. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРО-КАЛИЕВЫХ УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ ФОСФОКОНЦЕНТРАТА И СУЛЬФАТА КАЛИЯ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2025. 1(130). URL:
https://7universum.com/ru/tech/archive/item/19170
A UNÎVERSUM:
№ 1 (130)_¿Л ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_январь. 2025 г.
• Characteristics of the composition of Phosphoconcentrate and potassium sulfate;
• Production processes involving mixing and chemical reactions to obtain fertilizers;
• Evaluation of the agrochemical efficiency of the resulting products.
Additionally, methods to enhance the efficiency of production processes, such as acid treatment and the effects of temperature and pressure on reactions, are analyzed. Special attention is given to ecological sustainability and waste minimization.
This article serves as a foundation for studying modern trends in phosphorus-potassium fertilizer production and developing approaches to the rational use of resources in the agricultural sector.
Ключевые слова: Фосфор концентрат, сульфат калия, фосфорно-калийные удобрения, агрохимия, производство удобрений, химическая реакция, питательные вещества, Агро промышленность, экологическая устойчивость, рациональное использование ресурсов, гранулирование, кислотная обработка, температурный режим, давление в реакциях, эффективность удобрений, удобрения для сельского хозяйства
Keywords: Phosphoconcentrate, potassium sulfate, phosphorus-potassium fertilizers, agro chemistry, fertilizer production, chemical reaction, nutrients, agro-industrial complex. environmental sustainability, rational resource utilization, granulation, acid treatment, temperature regime, pressure in reactions, fertilizer efficiency, agricultural fertilizers.
Введение. В условиях, когда население планеты растет высокими темпами, ресурсы пахотных земель и запасы воды сокращаются, необходимо обеспечить население достаточным количеством продуктов питания. В этом случае необходимо эффективно использовать химические средства, в том числе новые виды минеральных удобрений и дефолиантов, которые являются одним из важных факторов выращивания высокого и качественного урожая сельскохозяйственных культур в короткие сроки. Важно эффективное использование минеральных удобрений и своевременные меры по дефолиации. В этом направлении важно увеличить объемы и виды производства эффективных азотных, фосфорных и калийных удобрений и дефолиантов, разработать технологию их производства.
Методы и объекты исследования.
Фосфоконцентрат (термоконцентрат), полученный промывкой и сжиганием фосфоритов Центральных Кызылкумов, и фосфатно-азотнокислую кашу, разложенную азотной кислотой, дважды фильтровали. Для проведения процесса фильтрации фосфатно-азотнокислую кашу разбавляли добавлением воды в соотношении 1:1 и проводили 1-й процесс фильтрации в фильтр-прессе. После первой фильтрации влажный остаток, оставшийся на фильтре, разбавляли водой в соотношении 1:1 и фильтровали второй раз. Количества различных форм элементов и питательных веществ в сырье, промежуточных и готовых продуктах, полученных при 1-й и 2-й фильтрации: азот, фосфор, кальций, магний, сера, алюминий, железо, фтор, карбонаты, нерастворимый остаток, вода и др. был проанализирован.
Суммарное значение азота [1; 218 стр., 2; 8 стр.] определяли по методике, приведенной в литературе. Этот метод основан на восстановлении нитратного азота до аммиачного с помощью сплава Деварда с последующим удалением аммиака и его титрометрическим определением. Аммиачный азот [3; 218 стр., 4; 6 стр.] определяют по методике,
приведенной в литературе. Этот метод основан на окислении аммиачного азота до элементарного азота хлорамином в присутствии бромистого калия и фосфатного буферного раствора с рН 6,7; Количество избытка хлорамина определяют йодометрическим методом.
Азот в форме нитрата [5; 6 стр.] определяли по методике, приведенной в литературе. Метод основан на восстановлении нитратного азота в кислой среде молибдатом аммония в качестве катализатора с использованием раствора сернокислого железа (II) с последующим титрованием избыточного количества сернокислого железа (II) раствором перманганата калия.
Определение фосфатов проводили
дифференциально-фотометрическим методом [ 1 ; 218 с. ]. Метод основан на образовании комплекса фосфора, ванадия и молибдена, имеющего желтый цвет , и фотометрическом измерении оптической плотности этого комплекса при длине волны X = 440 нм по сравнению с эталонным раствором, содержащим определенное количество Я. 2 О 5 в его составе. Общие фосфаты экстрагировали азотной кислотой, растворимые фосфаты экстрагировали лимонной кислотой и раствором Трилона Б, водорастворимые фосфаты экстрагировали водой.
Кальций и магний в полученных продуктах и сырье определяли комплексонометрическим методом [1; 218 стр., 6; 3 стр.]. Метод основан на изменении цвета индикатора в результате взаимодействия ионов кальция и магния с раствором трилона Б. Сульфаты определяли вытяжным (весовым) методом [7; 4 стр.] . Этот метод основан на осаждении сульфатов хлоридом бария в кислой среде и взвешивании осадка. Содержание железа и алюминия определяли комплексонометрическим методом [1; 218 стр., 8; 18 с.].
Содержание хлора в веществах определяли методом Мора. В экспериментальных работах процесс фильтрования каши хлорфосфорной кислоты проводился в вакуум-насосе КСЛ-1206-5.
№ 1(130)
январь, 2025 г.
Содержание калия в полученном образце и сырье определяли методом пламенной фотометрии [5; 13 стр.].
Количество фтора определяли ионометрически после разложения проб азотной кислотой. [1; 218 стр., 9; 5 стр.]. Этот метод основан на измерении концентрации фтора в растворе с помощью фторселективного электрода без предварительного удаления фтора.
Количество воды во всех образцах определяли путем сушки до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре 100-105°С [10; 5 стр.].
С целью удовлетворения потребности сельского хозяйства в комплексных фосфорно-калийных удобрениях, увеличения ассортимента удобрений и расширения состава сырья, используемого для
производства, были изучены процессы получения комплексных гранулированных фосфорно-калийных удобрений по действию сульфата калия. получают переработкой в фосфоконцентрат, полученный на основе термоконцентрата и азотной кислоты. Полученные образцы удобрений прошли химический анализ.
Полученные результаты и их анализ. Результаты лабораторных опытов показали, что при уровне кислотности 70% и соотношении фосфора и калия P 2 O 5 :K 2 0=1:1 комплексное ПК-удобрение содержит общий n. - 2,64%, P 2 O 5 всего. 21,16%, Р 2 О 5озл. 16,71%, K 2 O - 21,16%, общее SaO. 20,17% и владеют SaO. - 13,48% и сумма питательных веществ собственных. =43,24% (табл. 1).
Таблица 1.
Состав ПК-удобрений, полученных на основе фосфоконцентрата и сернокислого калия, дважды профильтрованной фосфатно-азотной каши, разложенного термоконцентрата в различных стандартах
азотной кислоты , %
Р 2 О 5 : К 2 О Н П 2 О 5 К 2 О СаО ТАК 2 Н 2 О
общий хмм селитра. общий собственный вода муж общий собственный вода муж
при содержании азотной кислоты 60%
0,5:1 1,70 1,58 0,12 14.71 9,93 - 29.43 16,68 8.05 0,24 0,67 1,45
0,7:1 1,95 1,81 0,14 17.52 11.88 - 25.02 19.85 9,62 0,29 0,79 1,49
1:1 2.22 2.06 0,17 20.44 13.91 - 20.44 23,16 11.24 0,34 0,92 1,52
1:0,7 2.47 2.28 0,19 23,14 15,79 - 16,20 26,22 12,74 0,39 1.04 1,56
1:0,5 2,67 2,46 0,22 25,36 17.36 - 12.69 28,76 13.99 0,43 1.14 1,62
при содержании азотной кислоты 70%
0,5:1 1,98 1,86 0,13 15.08 11.84 - 30,16 14.36 9.56 0,26 0,50 1,55
0,7:1 2.30 2.15 0,14 18.04 14,21 - 25,78 17,18 11.47 0,31 0,60 1,59
1:1 2,64 2,46 0,18 21.16 16.71 - 21.16 20,17 13.48 0,36 0,70 1,61
1:0,7 2,95 2,76 0,19 24.07 19.06 - 16,86 22.94 15.35 0,41 0,80 1,64
1:0,5 3.21 2,99 0,22 26.50 21.03 - 13,26 25.25 16.91 0,46 0,89 1,67
когда доля азотной кислоты составляет 80%
0,5:1 2.34 2.21 0,13 15.47 13.52 0,12 30.94 11.94 11.01 0,31 0,35 1,69
0,7:1 2.34 2,59 0,15 18.61 16.33 0,15 26.58 14.37 13.27 0,37 0,41 1,72
1:1 3.16 3.00 0,18 21.95 19.30 0,18 21.95 16.95 15,67 0,45 0,48 1,76
1:0,7 3,57 3.37 0,2 25.10 22.12 0,20 17.57 19.38 17.94 0,51 0,56 1,80
1:0,5 3,90 3,69 0,22 27,76 24.50 0,23 13,88 21.44 19.86 0,56 0,62 1,81
когда доля азотной кислоты составляет 90%
0,5:1 2,71 2,58 0,13 15.88 15.32 0,18 31,75 9.39 8.03 0,36 0,17 1,81
0,7:1 3.20 3.04 0,15 19,21 18.59 0,22 27.44 11.35 9,74 0,43 0,21 1,87
1:1 3,72 3.54 0,18 22,78 22.10 0,27 22.79 13.47 11.57 0,52 0,24 1,90
1:0,7 4.23 4.03 0,2 26,21 25.45 0,31 18.35 15.49 13.33 0,60 0,28 1,93
1:0,5 4,66 4.43 0,23 29.13 28,33 0,34 14.57 17,23 14.83 0,66 0,32 1,99
При доле азотной кислоты 60% степень разложения фосфоконцентрата увеличивается с увеличением количества сульфата калия
в удобрении, т. е. при соотношении фосфора и калия ^ 2 O 5 X 2 О) изменяется от 0,5:1 до 1:0,5 67 от 0,51 до 68,45%. Напротив, при уменьшении содержания
№ 1(130)
январь, 2025 г.
сернокислого калия в удобрении количество общего азота и всех его форм, фосфорных и кальциевых элементов питания, усваиваемых растением, а также водорастворимых форм в его составе увеличивается.
При уровне кислоты, равном 80%, Р 2 О 5 :К 2 0=1:0,5, содержание калия составляет 13,88%. При
изменении соотношения фосфора и калия от Р 2 О 5 :К 2 0=1:0,5 до 0,5:1 количество калия в его составе увеличивается в 2,23 раза при большом изменении (рис. 1). Эту закономерность можно также увидеть в других стандартах кислот.
Рисунок 1. Зависимость изменения количества К 2 о в ПК-удобрениях от уровня кислоты
и соотношения Р 2 О 5 :К 2 О.
При производстве фосфоконцентрата доля азотной кислоты увеличивается с 60% до 90%, а степень разложения термоконцентрата увеличивается с 67,51% до 97,25%. С другой стороны, количество общего кальция снижается с 28,76% до 9,39%. Это показало, что по мере увеличения уровня кислоты фторапатит, кальцит и свободный кальций в фосфатном сырье вступали
в реакцию с азотной кислотой с образованием большего количества нитрата кальция.
Краткое содержание. Результаты эксперимента показали, что чем больше количество нитрата кальция в фосфатно-нитратной каше, тем больше фосфора (уровень обогащения) в получаемом фосфоконцентрате при его фильтровании с добавлением воды.
Список литературы:
1. Методы анализа фосфатного спектра, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов. // Вин-ник М.М., Ербанова Л.Н. я доктор. М.: Химия. 1975г. 218 с.
2. ГОСТ 30181.4-94. Удобрения минеральные. // Метод определения общей массы азота, содержащегося в слойных удобрениях и селитраксе в аммонии и нитратной формаксе (метод Деварда ). - М.: ИПК // Издательство стандартов, 1996г. 8 с.
3. ГОСТ 30181.8-94. Удобрения минеральные. // Метод определения массового содержания аммонийного азота в слоистой почве ( хлораминовый метод). М.: ИПК Издательство стандартов, 1996г. 6 с.
4. ГОСТ 30181.3-94. Удобрения минеральные. //Метод определения массовой концентрации азота и азота, содержащих азот и нитратную форму. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1996г. 6 с.
5. Стифатов Б.М., Рублинецкая Ю.В. Пламенная фотометрия // Метод. заказ к губа. работа. Самара; Эффективный . Мистер. технология . ун-т, 2013. - 13 с.
6. ГОСТ 24596.4-81. Фосфатный корм. // Метод определения кальция. М.: ИПК Издательство стандартов, 2004г. 3 с.
7. ГОСТ 24024.12-81. Фосфор и неорганические соединения фосфора. // Методы определения сульфатов. М.: Издательство стандартов, 1981г. 4 с.
8. ГОСТ 22275-90. Апатитовый концентрат. // Технические условия. М.: Издательство стандартов, 1991г. 18 с.
9. ГОСТ 24596.7-81. Фосфатный корм. // Определение метода. М.: ИПК Издательство стандартов, 2004г. 5 с.
10. ГОСТ 20851.4-75 Лицензии на добычу полезных ископаемых. // Методы определения воды. М.: ИПК Издательство стандартов, 2000г. 5 с.
