CC BY
60
ПОЛУЧЕНИЕ NPK-УДОБРЕНИЯ ИЗ МЫТОГО СУШЕНОГО ФОСФОРИТОВОГО
КОНЦЕНТРАТА
Назирова Рахнамохон Мухтаровна
старший преподаватель кафедры «Химическая технология», Ферганский политехнический институт,
100170, Узбекистан, г. Фергана, ул. Ферганская, 86 «А»
E-mail: [email protected]
Таджиев Сайфиддин Мухиддинович
канд. техн. наук, канд. хим. наук, заведующий лабораторией комплексных удобрений, старший научный сотрудник, Институт общей и неорганической химии АНРУз, 100170, Узбекистан, Ташкент, ул. Мирзо Улугбека, 77 «А»
E-mail: [email protected]
Закиров Бахтияр Сабиржанович
д-р хим. наук, директор института Институт общей и неорганической химии АН РУз,
100170, Узбекистан, Ташкент, ул. Мирзо Улугбека, 77 «А»
E-mail: ionxanruz@mail. ru
Тухтаев Сайдиахрал
д-р хим. наук, профессор, академик АН РУз, Институт общей и неорганической химии АН РУз,
100170, Узбекистан, Ташкент, ул. Мирзо Улугбека, 77 «А»
E-mail: [email protected]
PRODUCTION OF NPK-FERTILIZER FROM WASHED AND DRIED FLOAT
Rahnamohon Nazirova
Ferghana Polytechnic Institute, Senior Lecturer of "Industrial Chemistry " Chair, 100170, Uzbekistan, Ferghana, Ferghanskaya Street, 86"A"
Sayfiddin Tadjiyev
Institute of General and Inorganic Chemistry of Academy of Sciences Republic of Uzbekistan, Candidate of Technical Sciences, Head of Complex Fertilizer Laboratory, Candidate of Chemical Sciences, Senior Research Scientist,
100170, Uzbekistan, Tashkent, Mirzo UlugbekStreet, 77"A"
Bakhtiyar Zakirov
Institute of General and Inorganic Chemistry of Academy of Sciences Republic of Uzbekistan,
Doctor of Chemistry, Director of the Institute, 100170, Uzbekistan, Tashkent, Mirzo Ulugbek Street, 77"A"
Saydiahral Tukhtayev
Institute of General and Inorganic Chemistry of Academy of Sciences Republic of Uzbekistan, Doctor of Chemistry, Professor, Member of Academy of Sciences Republic of Uzbekistan,
100170, Uzbekistan, Tashkent, Mirzo Ulugbek Street, 77"A"
АННОТАЦИЯ
В последние годы на мировом рынке минеральных удобрений наблюдается высокий спрос на различные виды комплексных NPK-удобрений. Подобное положение вызвано, в первую очередь, их высокой агрохимической ценностью, так как такие удобрения позволяют вносить в почву одновременно все три наиболее ценных питательных элемента - азот, фосфор и калий.
Преимущество азотнокислотной переработки фосфатов заключается в том, что в ней азотная кислота используется двусторонне: как источник активного иона водорода и в качестве носителя азота - полезной составной части удобрений. Она не предъявляет высоких требований к фосфатному сырью, как это делает сернокислотная переработка. Разработана высокоинтенсивная и ресурсосберегающая технология получения нитрокальцийфос-фатного удобрения путем разложения рядовой фосмуки ЦК неполной нормой азотной кислоты.
Показана принципиальная возможность гибкой технологии получения NPK-удобрений с различными соотношениями питательных веществ на основе азотнокислотного разложения мытого сушеного фосфоритового концентрата из фосфоритов Центральных Кызылкумов, хлорида калия и нитрата аммония.
Библиографическое описание: Получение NPK-удобрения из мытого сушеного фосфоритового концентрата // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. Назирова Р.М. [и др.]. 2016. № 10(31). URL: http://7universum. com/ru/tech/archive/item/3 774
А'
7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Изучено влияние нормы азотной кислоты и соотношение N:P2O5:K20 на коэффициент разложения Краз. мытого сушеного фосконцентрата. Определены оптимальные условия получения NPK-удобрения. Содержание питательных веществ в зависимости от соотношения NPK находятся в пределах от 38,69 до 50,53 %.
ABSTRACT
In recent years at the global fertilizer market a high demand for various types of complex NPK-fertilizers has been observed. Such a situation is caused, primarily, by their high agrochemical value because such fertilizers allow simultaneously bringing to the soil all three and the most valuable nutritional elements - nitrogen, phosphorus and potassium.
The advantage of phosphates nitric-acid processing is that nitric acid is used bilaterally there: as a source of active hydrogen ion and as a nitrogen carrier - the useful part of fertilizers. It does not impose high requirements to phosphate raw materials, as the sulfuric acid refining does. A high-intensity and resource-saving technology for producing nitrocal-ciumphosphate fertilizers is developed by expanding the ordinary ground phosphate of the cyanuric acid by the incomplete norm of the nitric acid.
The principal possibility of the flexible technology of producing NPK-fertilizers with different ratios of nutrients is shown based on nitric acid decomposition of washed and dried phosphorite concentrate from phosphorites of Central Kyzylkum, potassium chloride and ammonium nitrate.
The effect of the nitric acid norm and the ratio N:P2O5:K20 on decomposition value K^mes of washed and dried phos-concentrate is under study. Optimal conditions to produce NPK-fertilizers are determined. Nutrient content depending on the ratio of NPK is in the range of 38,69 to 50,53%.
Ключевые слова: Мытый сушеный фосконцентрат; азотная кислота; нитрат аммония; хлорид калия; NPK-удобрение.
Keywords: washed and dried phosconcentrate; nitric acid; ammonium nitrate; potassium chloride; NPK-fertilizer.
Введение. Анализ научно-технической литературы показывает, что проблеме переработки Кызылкумских фосфоритов на различные виды фосфорсодержащих комплексных удобрений посвящено очень много работ. Большинство из них направлено на изучение процессов получения простого и двойного суперфосфата, азотнофосфорнокальциевого удобрения и активированных фосфорсодержащих удобрений.
Преимущество азотнокислотной переработки фосфатов заключается в том, что в ней азотная кислота используется двусторонне: как источник активного иона водорода и в качестве носителя азота - полезной составной части удобрений. Она не предъявляет высоких требований к фосфатному сырью, как это делает сернокислотная переработка. Разработана и внедрена на АО «Самаркандкимё» высокоинтенсивная и ресурсосберегающая технология получения нитрокальцийфосфатного удобрения путем разложения рядовой фосмуки ЦК неполной нормой азотной кислоты [2-5]. Ее недостатки: потери окислов азота в газовую фазу; обильное пенообразование при разложении карбонатных фосфоритов; энергоемкость процесса выделения нитрата кальция; повышение гигроскопичности продукта при наличии в нем нитрата кальция.
В последние годы на мировом рынке минеральных удобрений наблюдается высокий спрос на различные виды комплексных ^^удобрений. Подобное положение вызвано, в первую очередь, их высокой агрохимической ценностью, так как такие удобрения позволяют вносить в почву одновременно все три наиболее ценных питательных элемента - азот, фосфор и калий.
Из вышеизложенного следует, что весьма актуальной задачей является разработка технологии комплексных ОТ^удобрений с улучшенными качествами из мытого сушеного фосконцентрата.
Объекты и методы исследования. При получении новых видов комплексных ОТ^удобрений использовали мытый сушеный фосфоритовый концентрат (МСФК) состава (вес. %): Р2О5 - 22,74; СаО -42,90; СО2 - 9,04; MgO - 2,26; R2Oз - 2,76; SОз - 2,24; F - 1,71; H2O - 1,04; н.о. - 8,23; хлорид калия Дехкана-бадского завода калийных удобрений (К2О-60 %), нитрат аммония (34,5 % N и карбамид, производимые на АО «Чирчик-Максам» и 58,50%-ную азотную кислоту. Стехиометрическую норму азотной кислоты рассчитывали на разложение фосфатных и карбонатных минералов фосфорита до образования мо-нокальцийфосфата и нитрата кальция. Норму азотной кислоты брали 40 и 60 % от стехиометрии.
Полученные образцы ОТ^удобрений проанализировали по общеизвестным методикам [1].
Коэффициент разложения подсчитывали по формуле Кр = (Р2О5усв /Р2О3общ) • 100%, где Р2ОзуСв. -
усвояемая форма по 2%-ной лимонной кислоте, Р2О5общ. - общее содержание фосфора в анализируемых образцах удобрений.
Результаты и их обсуждение. Для определения степени разложения и декарбонизации МСФК в зависимости от нормы азотной кислоты расчетное количество фосфорита при интенсивном и тщательном перемешивании в течение 10-20 минут обрабатывали кислотой. Взаимодействие МСФК с азотной кислотой протекает очень легко и практически без пенообразования и завершается за 5-10 мин. Процесс является экзотермическим, температура в зависимости от концентрации и нормы азотной кислоты поднимается до 40оС. Полученную массу после охлаждения подвергали химическому анализу.
Таблица 1.
Химический состав продуктов азотнокислотного разложения мытого концентрата, %
Норма N P2O5 CaO Ш2 H2O Кр, Кд,
НNOз общ. усв. водн. общ. усв. водн. % %
20 2,63 18,49 5,11 - 34,38 9,30 5,27 5,88 8,84 27,64 34,88
40 4,47 15,48 8,26 0,41 29,60 15,79 8,95 3,74 14,80 53,35 58,80
60 5,79 13,53 10,42 0,83 25,17 20,44 11,58 1,80 19,42 77,01 80,07
80 6,79 11,91 11,36 0,92 22,47 21,72 13,95 0,94 22,76 95,38 96,01
На основе результатов анализа (таб. 1) установлено, что с повышением нормы азотной кислоты увеличивается степень разложения Кр фосфорита. При изменении нормы кислоты от 20 до 80 % Кр. увеличивается от 27,64 до 95,38 %. Азотнокислотный продукт, полученный при 20%-ной норме кислоты, содержит 2,6 3% азота виде нитрата кальция, 18,49 % общего фосфора, из них 27,64 % находится в усвояемой растения форме, в основном в виде дикальций-фосфата и активированного фосфата, 8,84 % влаги. В продукте водорастворимая форма Р2О5 практически отсутствует. Степень декарбонизации МСФК составляет 34,88 %. В продукте азот находится в виде сильно гигроскопичного нитрата кальция. С увеличением нормы азотной кислоты повышается коэффициент разложения МСФК. Например, при норме 40 % от стехиометрии коэффициент разложения составляет 53,37%, при норме 60% - 79,91%, при 80% -95,38%, т.е. соответственно в 1,75, 2,63 и 3,16 раза. Одновременно с повышением нормы кислоты увеличивается содержание усвояемой формы фосфора. При норме 40 % продукт содержит 15,48 % общего фосфора, из них 53,35 % находится в усвояемой форме. Дальнейшее повышение нормы азотной кислоты приводит к образованию вначале мажущейся массы, далее трудно транспортабельной густой пульпы. При интенсивном перемешивании и норме азотной кислоты 20-60 % пенообразование практически не наблюдается. При 80%-ной норме кислоты процесс разложения МСФК необходимо проводить в присутствии ретура.
Для получения комплексного ^^удобрения с различными соотношениями питательных веществ продукты азотнокислотного разложения МСФК при тщательном перемешивании обрабатывали нитратом аммония. Полученную массу гранулировали при влажности 15-18 % H2O на лабораторном тарельчатом грануляторе в присутствии мелкозернистого хлорида калия и ретура. Готовый продукт сушили при температуре 80—90оС.После охлаждения сложное тройное удобрение подвергали химическому анализу.
Результаты химического анализа высушенных сложных удобрений (таб. 2) показывают, что с увеличением нормы нитрата аммония повышается степень разложения (Кр) МСФК, т.е. происходит химическая активация неразложенного фоссырья. Например, при
соотношении N:P2O5 0,25:1 (или 1:4) Кр составляет 60,59 %, а с возрастанием соотношения от 0,5:1 до 3:1 Кр повышается от 61,09 до 68,66 %. Исследованиями установлено, что введение хлористого калия в систему практически не влияет на Кр.
Комплексное удобрение с соотношением N:P2O5:K2O=1:4:1, полученное при 40%-ной нормы азотной кислоты, содержит 4,22 % общего азота в виде нитрата кальция, 16,84 % общего фосфора, из них 63,00 % находится в усвояемой и 7,13 % водорастворимой формах, 4,21 % калия, 31,79 % кальция, их них 72,22 % в усвояемой и 41,27 % водорастворимой формах. Сумма питательных веществ удобрения составляет 48,23 %. А удобрение с соотношением N:P2O5:K2O=1:2:1, содержит 6,66% общего азота в виде нитратов кальция и аммония, 13,31 % общего фосфора, из них 63,18 % находится в усвояемой и 6,46% водорастворимой формах, 6,68% калия, 26,65 % кальция, из них 53,36 % в усвояемой и 30,24 % водорастворимой формах. Сумма питательных веществ составляет 48,88 %. Удобрение, полученное при соотношении N:P2O5:K2O=1:3:3, содержит 4,38 % общего азота в виде нитратов кальция и аммония, 13,15 % общего фосфора, из них 63,68 % находится в усвояемой и 6,46 % водорастворимой формах, 13,18 % калия, 25,71 % кальция, из них 53,33 % в усвояемой и 30,22 % водорастворимой формах. Сумма питательных веществ составляет 44,42 %. Для удобрения с соотношением 1:1,5:1 эти показатели соответственно равны 7,36 %, 11,02 %, 64,33 %, 7,62 %, 7,38 %, 24,25 %, 53,32 % и 30,23 %.
Таким образом, в полученных удобрениях при норме азотной кислоты 40 % в зависимости от соотношения N:P2O5:K2O сумма питательных веществ колеблется от 38,45 до 48,88 %.
Аналогичная зависимость наблюдается при получении ОТ^удобрения, синтезируемого при 60%-ной норме азотной кислоты. Например, комплексное удобрение с соотношением N:P2O5:K2O=1:4:1, которое содержит 4,24 % общего азота в виде нитратов кальция, 16,97 % общего фосфора, из них 85,03 % находится в усвояемой и 7,7 6% водорастворимой формах, 4,27 % калия, 29,20% кальция, их них 79,96 % в усвояемой и 45,31 % водорастворимой формах. Сумма питательных веществ составляет 48,83 %.
А'
7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Таблица 2.
Химический состав NPK-удобрения на основе продуктов АКР мытого сушеного фосконцентрата, нитрата аммония и хлорида калия в зависимости от соотношений N:P2O5:K2O и нормы азотной
кислоты, %
N:P2O5:K2O N P2O5 К2О CaO Кр. ZNPKCa
общ. усв. общ. усв.
Норма азотной кислоты - 40%
1:4:1 4,22 16,84 10,61 4,21 31,79 22,96 63,00 48,23
1:2:1 6,66 13,31 8,41 6,68 26,65 14,22 63,18 48,88
1:3:3 4,38 13,15 8,37 13,18 25,71 13,71 63,68 44,42
1:1,5:1 7,36 11,02 7,09 7,38 24,25 12,93 64,33 38,69
1:2:2 5,99 11,96 7,76 12,00 23,87 12,74 64,85 42,69
1:1,5:1,5 7,39 11,07 7,19 11,05 22,71 12,10 64,97 41,61
1:1:1 10,80 10,83 7,13 10,85 20,44 10,9 65,88 43,38
1:1:1,5 9,78 9,72 6,44 14,57 18,33 9,95 66,27 44,02
1:0,5:0,5 16,16 8,09 5,44 8,03 14,50 7,73 67,22 40,01
3:1:1 19,09 6,33 4,35 6,35 12,55 6,68 68,66 38,45
Норма азотной кислоты - 60%
1:4:1 4,24 16,97 14,43 4,27 29,20 23,35 85,03 48,83
1:2:1 7,02 14,07 12,04 7,01 26,49 21,19 85,57 49,29
1:3:3 4,32 12,91 11,07 12,92 24,38 19,45 85,75 49,60
1:1,5:1 8,42 12,62 10,83 8,40 24,11 19,28 85,82 48,72
1:2:2 6,20 12,38 10,65 12,41 23,71 18,96 86,03 49,95
1:1,5:1,5 7,83 11,73 10,11 11,71 22,47 17,97 86,19 49,24
1:1:1 11,09 11,11 9,58 11,1 20,15 16,12 86,25 49,42
1:1:1,5 9,58 9,56 8,29 14,32 18,42 14,73 86,72 48,19
1:0,5:0,5 16,12 8,07 7,05 8,05 15,38 12,31 87,32 44,55
3:1:1 21,01 7,02 6,16 7,01 12,44 9,95 87,75 44,99
Удобрение, полученное при соотношении N^05^0=1:2:1, содержит 7,02 % общего азота в виде нитратов кальция и аммония, 14,07 % общего фосфора, из них 85,57 % находится в усвояемой и 8,38 % водорастворимой формах, 7,01 % калия, 26,49 % кальция, из них 79,99 % в усвояемой и 45,34 % водорастворимой формах.
Сумма питательных веществ в №К-удобрениях в зависимости от соотношения питательных веществ изменяется от 44,99 до 49,95 %.
Из полученных результатов видно, что на степень разложения МСФК в основном влияет норма азотной кислоты и количество нитрата аммония.
Несмотря на повышенное содержание усвояемых форм Р2О5, СаО и питательных веществ, товарные свойства полученных образцов №К-удобрений значительно хуже, так как при введении хлорида калия в азотно-фосфорную пульпу происходит его частичное взаимодействие с нитратом кальция с образованием нитрата калия и очень гигроскопического веще-
ства - хлорида кальция. Определение физико-механических и товарных свойства полученных азотно-фосфорно-калийных удобрений показывает, что при относительной высокой температуре и влажности воздуха и длительном хранении наблюдается слеживание, так как одновременное присутствие в системе гигроскопичных солей (а именно нитрата кальция и нитрата аммония) повышает влагоемкость готовой продукции. Поэтому необходимо хранить продукт в плотно закрытых полиэтиленовых мешках.
Нами также изучено изменение содержания Р2О5усв. и СаОусв. (рис. 1) в зависимости от нормы азотной кислоты и соотношения №Р2О5:К2О. Установлено, что с увеличением нормы кислоты содержание Р2О5усв. и СаОусв. в полученных образцах удобрений повышается.
Например, при норме кислоты 40 % и при N^05:^0=1,0:1,0:1,0 содержание Р2О5усв. и СаОусв. соответственно равно 7,13 %, а при норме кислоты 60 % - 9,58 %.
Рисунок 1. Изменение содержания Р2О5усв.(а) и СаОусв(б) в зависимости от соотношения М:Р2О5:К2О и
нормы Швз. Норма Швз: 1 - 40 %; 2 - 60 %
Заключение. Показана принципиальная возможность гибкой технологии получения ОТ^удобрений с различными соотношениями питательных веществ на основе азотнокислотного разложения мытого сушеного фосфоритового концентрата из фосфоритов Центральных Кызылкумов, хлорида калия и нитрата аммония.
Изучено влияние нормы азотной кислоты и соотношение №Р^5:К2О на коэффициент разложения Краз. мытого сушеного фосконцентрата. Определены оптимальные условия получения КРК-удобрения. Содержание питательных веществ в зависимости от соотношения №К находится в пределах от 38,69 до 50,53 %.
Список литературы:
1. Винник М.М., Ербанова Л.Н., Зайцев П.М. и др. // Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов. - М.: Химия. - 1975. - 218 с.
2. Реймов А.М., Эркаев А.У., Намозов Ш.С., Мирзакулов Х.Ч. О процессе разложения фосфоритов Центральных Кызылкумов неполной нормой азотной кислоты. // Узб. хим. журнал. - 2001. № 3. - С. 64- 66.
3. Реймов А.М., Эркаев А.У., Намозов Ш.С., Беглов Б.М. Физико-химическая свойства нитрокальцийфосфат-ных пульп. // Узб. хим. журнал. - 2001. № 6. - С.6-11.
4. Реймов А.М., Эркаев А.У., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Азотнокислотная переработка рядовой фосмуки Центрально--Кызылкумского месторождения. // Вестник ККО АН РУз. - 2001. № 5. - С. 37-39.
5. Реймов А.М. Разработка технологии получения нитрокальцийфосфатных и нитрокальцийсульфофосфатных удобрений на основе разложения Кызылкумских фосфоритов при неполной норме азотной кислоты. Авто-реф. дис... канд. техн. наук. - Ташкент, 2004. - С. 24.
References:
1. Vinnik M.M., Erbanova L.N., Zaitsev P.M. Methods for analysis of phosphate rock, phosphate and compound fertilizers, feed phosphates. Moscow, Khimiia Publ., 1975, 218 p. (In Russian).
2. Reimov A.M., Erkaev A.U., Namozov Sh.S., Mirzakulov Kh.Ch. On the process of decomposition of the Central Kyzylkum phosphorite by incomplete norm of nitric acid. Uzb. khim. zhurnal [Uzbekistan Journal of Chemistry], 2001, no. 3, pp. 64- 66 (In Russian).
3. Reimov A.M., Erkaev A.U., Namozov Sh.S., Beglov B.M. Physico-chemical properties of nitro calcium phosphate pulps. Uzb. khim. zhurnal [Uzbekistan Journal of Chemistry], 2001, no. 6, pp. 6-11 (In Russian).
4. Reimov A.M., Erkaev A.U., Namazov Sh.S., Beglov B.M. Nitric acid processing of ordinary ground phosphate of Central Kyzylkum field. Vestnik KKO ANRUz [Bulletin of the Academy of Sciences of Uzbekistan], 2001, no. 5, pp. 37-39 (In Russian).
5. Reimov A.M. Development of technology for nitrocalciumphosphate and calciumsulfitenitrophosphate fertilizers based on the decomposition of phosphate rock with incomplete Kyzyl Kum normal nitric acid. Cand. tech. sci. diss. Tashkent, 2004. p. 24. (In Russian).
