В настоящее время на мировом рынке пользуются растущим спросом комплексные удобрения, содержащие азот, фосфор и калий. Преимуществом комплексных удобрений является их высокая агрохимическая эффективность, а также резкое сокращение расходов горюче-смазочных материалов (в 2,5 раза) за счет одновременного внесения основных питательных веществ в почву, что обеспечивает снижение себестоимости сельхозкультур.
Природные органические соединения издавна играли особую роль в развитии химической науки. Изучение веществ, входящих в состав различных природных объектов, приобретают ныне еще большее значение ввиду их особого строения, полифункционального состава, разнообразных физических и химических свойств. Извлечение продуктов из природного сырья дешевле и проще, нежели их синтез.
Представителями природных органических веществ, которые в большом количестве можно извлекать из различного природного сырья, являются гуминовые кислоты.
Полифункциональный характер гуминовых кислот и их солей определяет широкое применение их в качестве регуляторов структурно-механических свойств и устойчивости дисперсных систем, биологически активных веществ, ионообменников и комплексообразователей. Наиболее важно и распространено применение гуматов в качестве удобрений, оно рекомендовано на всех видах почв и для всех видов растений [1, 2].
Содержание гуминовых веществ в различных твердых горючих ископаемых не одинаково. Их состав и количество находятся в зависимости от стадии углефикации, степени окисленности торфа или угля, петрографического состава [3].
Выпускаемое в Узбекистане сложное удобрение — аммофос характеризуется неблагоприятным соотношением питательных компонентов (N:P 2 O 5 <1:4), а нитрокальцийфосфатное удобрение (НКФУ) (N:P 2 O 5 <1:4) из необогащенной фосфоритной муки Ташкура (16–18 % P 2 O 5 ), производимое на ОАО «Samarqandkimyo» с 2005 года, представляет собой весьма сложную систему, состоящую из твердой и жидкой фазы, в которых происходит ряд изменений: разложение, созревание, ретроградация, испарение, поглощение влаги, кристаллизация солей и т. д.
НКФУ из фосфоритов Ташкура обладает весьма плохими физическими свойствами: сильно гигроскопичен, мажется, плохо рассеивается и не пригоден для механизированного внесения в почву и тукосмешения. Для улучшения физико-химических свойств НКФУ необходимо совершенствовать технологический процесс получения и исследовать различные варианты его кондиционирования. Разработанная технология азотнокислотной переработки карбонизированных фосфоритов с добавлением ретура или воды позволяет значительно улучшить физико-химические свойства НКФУ, но это является недостаточной мерой. Поэтому необходимо дополнительно покрывать его гранулы эффективными и доступными неорганическими солями. В качестве модифицирующих добавок можно применять неорганические соли и их смеси с органическими веществами. Они ингибируют кристаллизацию или растворение при хранении, изменяют его гигроскопичность или затрудняют полиморфные превращения.
Аммонизированный суперфосфат (АС), производимый Кокандским суперфосфатным заводом (КСЗ), характеризуется низким содержанием питательных компонентов (N, P 2 O 5 ), нестандартным гранулометрическим составом и низкими товарными свойствами.
Исходя из вышеизложенного следует, что разработка технологии получения новых качественных видов и улучшение физико-химических и товарных свойств существующих комплексных (NPK) удобрений является весьма актуальной задачей.
Как показал анализ производства КСЗ, при применения термического фосфоконцентрата с содержанием 27–28 % P 2 O 5 при норме H 2 SO 4 66–69 % получается камерный суперфосфат с содержанием, масс %: P 2 O 5обш - 15,25–16,84; P 2 O 5вод - 12,44–16 %; P 2 O 5усв - 4,86–6,40 %. При этом коэффициент выхода продукта составляет 1,6–1,83 с нормой расхода серной кислоты 4,11–5,0 кг на кг P 2 O 5 .
Недостатком данной технологии является дефицит и дороговизна термоконцентрата. Поэтому КСЗ необходимо переходить на переработку не обогащенного фосфатного сырья. Имеющийся опыт работы КСЗ показал, что, при применении необогащенного сырья с содержанием P 2 O 5обш — 16,1–20,6 %; СО 2– 14,13–14,64 % , кальциевым модулем -2,3–2,4, нормой H 2 SO 4 - 64,7–70 % получается камерный суперфосфат с содержанием P 2 O 5обш — 9,0–12,0 %; P 2 O 5вод -7,35–10,9; P 2 O 5усв. - 4,81–7,0 %. Коэффициент выхода продукции в этом случае такой же, как и при применении термоконцентрата, но коэффициент расхода серной кислоты в 1,2–1,5 раза больше и составляет 5,44–9,1 кг на 1кг P 2 O 5.
Эти данные показывают, что со снижением соотношения СаО/Р 2 О 5 от 2,8 до 2,4 расход термоконцентрата уменьшается почти в четыре раза (от 57 до 14 %).
Для улучшения технологичности процессов из серной кислоты и угольной мелочи был приготовлен сульфоуголь в виде коллоидной суспензии. Для рассмотрения вопросов, связанных с аппаратурным технологическим оформлением отдельных стадий конкретных процессов, необходимы данные, обосновывающие выбор параметров их осуществления. В связи с этим нами были определены данные изменения плотности суспензии сульфоугля в зависимости от концентрации H 2 SO 4 , температуры и соотношения H 2 SO 4 :С. Концентрацию H 2 SO 4 изменяли от 55 до 75 %, а соотношение H 2 SO 4 :C- от 70:30 до 55:45.
Измерения плотности суспензии проводили при температурах 20,40,60 о С путём охлаждения исходных суспензий до заданных температур.
Результаты экспериментов показали, что с увеличением концентрации H 2 SO 4 в суспензии сульфоугля плотность увеличивается до 1,78 г/см 3 , а с увеличением температуры и соотношения H 2 SO 4 :C она уменьшается (табл. 1).
Таблица 1
Влияние концентрации Н 2 SO 4 , соотношения Н 2 SO 4 :С и температуры на плотность суспензии сульфоугля
|
Концентрация серной кислоты |
Соотношение H 2 SO 4 : C |
Плотность, г/см 3 |
Примечание консистенция суспензии |
||
|
20 0 С |
40 0 С |
60 0 С |
|||
|
55 % |
70:30 |
1,55 |
1,50 |
1,45 |
текучая |
|
65:35 |
1,50 |
1,47 |
1,43 |
текучая |
|
|
60:40 |
1,47 |
1,42 |
1,39 |
текучая |
|
|
55:45 |
1,45 |
1,38 |
1,36 |
текучая |
|
|
65 % |
70:30 |
1,65 |
1,60 |
1,55 |
текучая |
|
65:35 |
1,62 |
1,55 |
1,50 |
текучая |
|
|
60:40 |
1,59 |
1,52 |
1,47 |
текучая |
|
|
55:45 |
1,56 |
1,48 |
1,43 |
текучая |
|
|
75 % |
70:30 |
1,78 |
1,72 |
1,68 |
густая |
|
65:35 |
1,75 |
1,70 |
1,65 |
густая |
|
|
60:40 |
1,70 |
1,65 |
1,60 |
текучая |
|
|
55:45 |
1,63 |
1,58 |
1,53 |
текучая |
|
Так, при температуре 20 o С, концентрациях H 2 SO 4 :55, 65, 75 % и соотношении H 2 SO 4 :C=70:30 плотность суспензии составляла 1,55; 1,65; 1,78 г/см 3 , а при H 2 SO 4 :C = 60:40–1,47; 1,59 и 1,70 г/см 3 соответственно. Аналогичные закономерности наблюдались и при температурах 40 и 60 о и тех же соотношениях H 2 SO 4 :С с практически одинаковыми абсолютными значениями плотности суспензии сульфоугля. Необходимо отметить, что в исследованных интервалах концентраций H 2 SO 4 55–65 % и соотношений H 2 SO 4 :C от 70:30 до 55:45 образующаяся суспензия является хорошо текучей, а при концентрации H 2 SO 4 75 % и более и соотношении H 2 SO 4 :C = 70:30 и 65:35 суспензия загустевает.
Таким образом, для производства фосфорных удобрений из низкосортных фосфоритов ЦК вполне можно использовать суспензию сульфоугля, приготовленную на основе H 2 SO 4 с концентрацией 55–75 % при соотношении H 2 SO 4 :C=70:30–60:40 и температуре 20–60 о С.
Литература:
- Комиссаров И. Д., Логинов Л. Ф. Молекулярная структура и реакционная способность гуминовых кислот/ В сб.: Гуминовые вещества в биосфере. — М.: Наука,1993.- С36–45.
- Тишкович А. В., Наумова Г. В. Использование продуктов переработки бурых углей и торфа в сельском хозяйстве// Химия и переработка угля.- Киев: Наукова думка.- 1987.-С.26–36.
- Москаленко Т. В., Михеев В. А. Искусственно полученные гуминовые вещества для восстановления почв // Успехи современного естествознания. — 2018.- № 1, С.109–114.
