Международный
научный журнал

Суспендированное сложное NPK-удобрение на основе кальцийсодержащего шлама


Suspended complex NPK-fertilizer based on calcium-containing sludge

Цитировать:
Икрамов М.Х., Собиров М.М., Таджиев С.М. Суспендированное сложное NPK-удобрение на основе кальцийсодержащего шлама // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2019. № 1(55). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/6737 (дата обращения: 14.10.2019).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

Определен химический состав сложных суспендированных NPK-удобрений, полученных из продуктов азотнокислотного разложения кальцийсодержащих отходов АО «Farg’onaazot», карбамида, хлорида калия. Определены реологические и товарные свойства сложных суспендированных удобрений в зависимости от температуры и соотношения питательных веществ. Установлены оптимальные технологические параметры получения этих удобрений.

ABSTRACT

This article describes how to obtain new effective forms of suspended compound fertilizers (SСF) based on the products of nitric acid decomposition of calcium-containing sludge, ammophos, urea and potassium chloride, UP of the Dekhkanabad potash fertilizer plant. On the basis of the conducted research, the optimal technological parameters and conditions for obtaining new forms of suspended complex NPK-fertilizers were established.

 

Ключевые слова: кальцийсодержащий шлам, хлорид калия, карбамид, аммофос, базисный раствор.

Keywords: calcium sludge, potassium chloride, urea, ammophos, basic solution.

 

Введение. Динамичное развитие Республики Узбекистан невозможно без оживления реального сектора экономики, создания условий для стабилизации и последующего роста производства в промышленности и сельском хозяйстве. Опыт многих стран свидетельствует о том, что подъем в национальной экономике начинается с сельского хозяйства.

Значительная часть земель сельскохозяйст­венного назначения Республики Узбекистан имеет низкое естественное плодородие и находится в зоне рискованного земледелия. Только систематическое внесение удобрений, и в первую очередь минеральных, позволяет повысить продуктивность сельскохозяйственных угодий.

Сегодня, как и раньше, существует задача совершенствования способов производств и повышения эффективности применения удобрений, а также повышения эффективности мер по охране природы, внедрения научно обоснованных систем ведения сельского хозяйства, прогрессивных технологий. Одним из наиболее эффективных приемов производства минеральных удобрений является в суспендированным виде. В связи с сокращением ряда операций при их производстве в сравнении с твердыми значительно сокращают затраты на их производство, а высокая плотность растворов удобрений повышает их транспор­табельность. Высокая экономическая и агрономическая эффективность, возможность механизации всех приемов по транспортировке и внесению позволяют считать этот вид удобрений весьма перспективными. Суспендированные удобрения взаимодействуют с почвой полнее по сравнению с гранулированными. Экономическая эффективность применения таких удобрений выше твердых из-за более равномерного внесения установленной дозы и соблюдения необходимого соотношения питательных элементов. Кроме того, суспендированые удобрения можно использовать совместно со средствами защиты растений, что позволяет сократить внесение химических препа­ратов на 15-35 % без снижения агрономического эффекта и уменьшить загрязнения окружающей среды.

На сегодняшний день в мире особое внимание уделяется разработке новых способов получения комплексных препаратов универсального действия. В этом аспекте наиболее важной задачей является разработка рациональной технологии получения высокоэффективных суспендированных сложных удобрений (ССУ) из местного сырье. При разработке технологии суспендированных удобрений необхо­димо обосновать ряд соответствующих научных решений, в том числе по следующим направлениям: разработка интенсивного способа разложения шлама при неполной норме азотной кислоты; определение оптимальных условий получения суспендированных удобрений из нитрата кальция шлама, аммофоса, хлорида калия и азотсодержащих компонентов.

Методология. Для проведения лабораторных экспериментов использовали кальцийсодержащий шлама цеха водоподготовки АО «Farg’onaazot» состава (вес., %): СаО – 44,95; MgO – 2,00; СО2 – 37,51; H2O – 15,01; н.о. – 0,85, хлористый калий УП Дехканабадского завода калийных удобрений (К2О-60%), карбамид (N-46%), аммофоса (N-10%; Р2О5- 45%), 57 %-ную азотную кислоту. Для синтеза суспендированных сложных NPK-удобрений, необходимо приготовить базисную суспензию. Для этого расчетное количество кальцийсодержащего шлама разлагали при температуре 35-45 оС азотной кислотой, взятой в количестве 85-100% от стехиометрии в течение 20-25 минут. Полученный раствор нитрата кальция шлама (НКШ) смешивали при температуре 70-80 оС и постоянном переме­шивании с гранулами аммофоса. Соотношение раствора НКШ и аммофоса составляло 1:1, 1:0,75, 2:1 и 4:1. Для синтеза новых видов более концентрированных суспендированных сложных NPК-удобрений в базисной суспензии аммофоса при постоянном перемешивании растворяли расчетное количество карбамида, хлорида калия. Содержание всех форм Р2О5 (общей, усвояемой, водорастворимой) в исходном сырье и полученных продуктах определяли фотокалориметрическим методом в виде желтого фосфорнованадиевомолибденового комплекса на фотокалориметре КФК-3 (l=440 нм) [1; С.16-22, 2; 22с.]. Содержание азота – методом отгонки аммиака по Кьельдалю и хлораминовым методом [3; 7с.]. Содержание калия в полученных образцах определяли по методике [4; С.11-18].

Вязкость образцов жидких и суспендированных удобрений измеряли с помощью стеклянного капиллярного вискозиметра марки ВПЖ-2 с диаметром 0,77 мм в интервале температур 10–50 ºС. Плотность определяли пикнометрическим методом.

Температуру кристаллизации жидких суспен­дированных удобрений определяли визуально-политермическим методом [5; 94с]. При этом использовали осветленную часть удобрений, так как при использовании суспендированных жидких удобрений невозможно определить температуру замерзания за счет по мутнения растворов.

Результаты. Для получения тройных суспен­дированных сложных удобрений в суспендированном сложном NP-удобрении, полученном из базисной суспензии аммофоса и карбамида, при температуре 70-80 оС и постоянном перемешивании растворяли расчетное количество хлорида калия. После получения однородной суспензии готовой продукции массу при постоянном перемешивании охлаждали до температуры 20-25 оС. В таблицах 1-3 приведены результаты химического анализа и реологические свойства суспендированного сложного NPК- удобрения в зависимости от соотношения питательных компонентов и нормы базисной суспензии и хлорида калия.

Таблица 1.

Химический состав сложного суспендированного NPК-удобрения на основе базисной суспензии аммофоса, карбамида и хлорида калия, %

N: Р2О52О

N

Р2О5

СаО

К2О

MgO

H2O

При соотношении НКШ:Аммофос=4:1

1:1:1

7,85

7,20

11,70

7,2

0,51

35,2

2:1:1

11,64

5,82

9,47

5,82

0,42

36,12

3:1:1

14,43

4,80

7,82

4,80

0,34

36,8

При соотношении НКШ:Аммофос=2:1

1:1:1

9,16

9,17

7,46

9,17

0,32

33,89

2:1:1

13,76

6,88

5,60

6,88

0,24

35,41

3:1:1

16,52

5,50

4,48

5,50

0,19

36,33

При соотношении НКШ:Аммофос=1:0,75

1:1:1

9,97

9,98

5,41

9,98

0,24

33,35

2:1:1

14,66

7,33

3,97

7,33

0,18

35,11

3:1:1

17,37

5,79

3,14

5,79

0,14

36,14

При соотношении НКШ:Аммофос=1:1

1:1:1

10,44

10,41

4,25

10,40

0,19

33,04

2:1:1

15,15

7,58

3,08

7,58

0,14

34,95

3:1:1

17,83

5,95

2,41

5,95

0,11

36,04

1:2:1

6,45

12,91

5,24

6.45

0,23

31,40

 

Установлено, что только в ССУ, полученном из базисной суспензии аммофоса 4:1 с соотношением N:P2O5:K2O = 1:1:1, 7,85 % азот находится в нитратной форме, т.е. в виде нитратов кальция и магния. Оно в основном состоит из 34,33% Ca(NO3)2, 1,91% Mg(NO3)2, 16,37% аммофоса и 12,00% KCI. А ССУ с соотношением N:P2O5:K2O = 2:1:1 и 3:1:1 содержит 11,64 и 14,43% азота в аммонийной, амидной и нитратной формах, 5,82 и 4,80% фосфора, 5,82 и 4,80% калия (К2О), 9,47 и 7,82% кальция и 0,42 и 0,34% магния соответственно.

ССУ, полученные из базисной суспензии аммофоса 2:1, в зависимости от соотношения питательных компонентов содержит 9,16-16,52 % азота в виде 21,85- 13,12 % Ca(NO3)2, 1,21-0,73 % Mg(NO3)2, 6,78-28,02 % (NH2)2СO, 10,42-12,52 % аммофоса и 15,28-9,17 % KCI.

Суспендированные сложные NКP-удобрения из базисной суспензии 1:0,75 и 1:1 в зависимости от соотношения питательных компонентов в основном состоит из 15,86-9,19 % и 12,44-7,08 % нитрата кальция, 0,88-0,51 % и 0,69-0,40% нитрата магния, 10,51-31,28 % и 12,62-33,03 % карбамида, 22,68-13,16 % и 23,73-13,51 % аммофоса и 16,63-9,65 % и 17,40-9,91 % хлорида калия соответственно.

Таблица 2.

Солевой состав сложного суспендированного NPК-удобрения на основе базисной суспензии аммофоса, карбамида и хлорида калия, %

N:Р2О52О

H2O

Ca(NO3)2

Mg(NO3)2

(NH2)2СO

Аммофос

KCI

 

При соотношении НКШ:Аммофос=4:1

1:1:1

35,20

34,33

1,91

-

16,37

12,00

2:1:1

36,12

27,74

1,54

11,49

13,23

9,69

3:1:1

36,80

22,92

1,27

19,94

10,93

8,00

 

При соотношении НКШ:Аммофос=2:1

1:1:1

33,89

21,85

1,21

6,78

10,42

15,28

2:1:1

35,41

16,40

0,91

20,05

15,64

11,47

3:1:1

36,33

13,12

0,73

28,02

12,52

9,17

 

При соотношении НКШ:Аммофос=1:0,75

1:1:1

33,35

15,86

0,88

10,51

22,68

16,63

2:1:1

35,11

11,64

0,65

23,64

16,66

12,22

3:1:1

36,14

9,19

0,51

31,28

13,16

9,65

 

При соотношении НКШ:Аммофос=1:1

1:1:1

33,04

12,44

0,69

12,62

23,73

17,40

2:1:1

34,95

9,02

0,5

25,63

17,21

12,63

3:1:1

36,04

7,08

0,4

33,03

13,51

9,91

1:2:1

31,40

15,37

0,86

1,58

29,31

21,51

 

Суспендированные удобрения являются наиболее перспективным видами удобрений. Основными характеристиками суспендированных удобрений являются кроме химического и солевого состава их реологические свойства (вязкость и плотность), температура кристаллизации раствора и рН среды, так как эти показатели предопределяют условие получения, хранения, транспортировки и внесения их в почву. Для установления оптимальных параметров получения ССУ изучено изменение реологических свойств NPК-удобрений в зависимости от соотношения питательных веществ и температуры.

На основе полученных результатов установлено, что повышение количества карбамида способствует снижению вязкости получаемых суспендированных NPК-удобрений. Например, при температуре 200С и соотношении НКШ:Аммофос=2:1 с изменением соотношения N:P2О52О от 1:1:1 до 3:1:1 в суспендированных NPК-удобрениях вязкость их снижается от 18,25 до 17,91 сПз. Температура кристаллизации снижается от 2,4 до 1,5 0С. В таких условиях плотность суспендированных NPК-удобрений равна 1,301-1,287 г/см3. С повышением температуры наблюдается пропорциональное уменьшение вязкости и плотности суспендированных NPК-удобрений. Изменением соотношении НКШ:Аммофос от 4:1 до 1:1 наблюдается значительное повышение вязкости и плотности суспендированных NPК-удобрений.

Таблица 3.

Реологические свойства сложного суспендированного NPК-удобрения на основе базисной суспензии аммофоса, карбамида и хлорида калия

N:P2О52О

Температура, оС

Т.к., оС

рН

Вязкость, сПз

Плотность, г/см3

10

20

30

40

50

10

20

30

40

50

При соотношении НКШ:Аммофос=4:1

1:1:1

18,57

17,62

15,07

11,51

9,98

1,284

1,279

1,262

1,232

1,203

0,6

6,4

2:1:1

18,29

17,33

14,45

11,21

9,58

1,274

1,269

1,249

1,217

1,189

0,2

6,3

3:1:1

18,05

17,08

14,53

10,99

9,46

1,267

1,262

1,241

1,209

1,179

-0,1

6,2

При соотношении НКШ:Аммофос=2:1

1:1:1

19,31

18,25

16,05

12,23

10,74

1,307

1,301

1,276

1,24

1,206

2,4

6,4

2:1:1

19,16

18,16

16,52

12,18

10,95

1,299

1,292

1,268

1,232

1,198

1,8

6,4

3:1:1

18,92

17,91

16,27

11,93

10,71

1,294

1,287

1,263

1,227

1,192

1,5

6,3

При соотношении НКШ:Аммофос=1:0,75

1:1:1

21,76

20,45

17,11

12,78

11,55

1,327

1,318

1,294

1,258

1,223

2,7

6,6

2:1:1

21,51

20,12

17,83

15,25

13,95

1,327

1,316

1,288

1,246

1,205

2,6

6,6

3:1:1

21,24

19,82

17,87

15,63

14,26

1,314

1,303

1,276

1,236

1,196

2,4

6,5

При соотношении НКШ:Аммофос=1:1

1:1:1

22,69

21,24

19,62

17,68

16,29

1,358

1,343

1,308

1,255

1,202

3,2

6,7

2:1:1

22,55

21,04

20,08

18,79

17,31

1,352

1,343

1,315

1,273

1,231

2,9

6,6

3:1:1

22,32

20,93

19,98

18,71

17,26

1,339

1,328

1,296

1,249

1,201

2,7

6,6

1:2:1

25,87

24,66

23,8

22,55

21,13

1,394

1,375

1,34

1,288

1,234

3,3

6,7


Заключение. При применении таких удобрений основным требованием является температура кристаллизации раствора и размерность суспензии, а также рН среды, так как они предопределяют условия получения, хранения, транспортировки и внесения их в почву.

Таким образом, на основе результатов исследования показано принципиальную возможность получения по рациональной технологии суспендированных сложных удобрений на основе местного сырья эффективных при выращивании всех культур в закрытых грунтах (теплицах), а также для корневой и внекорневой подкормки плодовых деревьев (в интенсивных садах).

 

Список литературы:
1. Методические инструкции выполнения испытаний экстракционной пульпы и экстракционной фосфорной кислоты // ОАО «Аммофос – Максам», г.Алмалык, –2010. С. 16-22.
2. ГОСТ 20851.2.75. Методы определения содержания фосфора. –Минск : Издательство стандартов, 1983,– 22 с.
3. ГОСТ 30181.4-94 Методы определения суммарной массовой доли азота, содержащегося в сложных удобрениях и селитрах в аммонийной и нитратной формах (метод деварда).//Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации – Минск: - 1996. –7 с.
4. Стифатов Б.М., Рублинецкая Ю.В. Пламенная фотометрия // Метод. указ. к лаб. работе. Самара; Самар. гос. техн. ун-т, 2013. - 13 с.
5. Трунин А.С., Петрова Д.Г. Визуально-политермический метод /Куйбышевский политехнический Институт. – Куйбышев, 1977. – 94 с. -Деп.в ВИНИТИ № 584-78 .

 

Информация об авторах:

Икрамов Мубошир Хамидович Muboshir Ikramov

младший научный сотрудник, Институт общей и неорганической химии АНРУз, Узбекистан, г.Ташкент

Junior researcher, Institute of General and Inorganic Chemistry ASRUz, Uzbekistan, Tashkent


Собиров Мухторжон Махаммаджанович Mukhtorjon Sobirov

старший научный сотрудник, Институт общей и неорганической химии АНРУз, Узбекистан, г. Ташкент

Senior Researcher, Institute of General and Inorganic Chemistry ASRUz, Uzbekistan, Tashkent


Таджиев Сайфиддин Мухиддинович Sayfiddin Tajiev

главный научный сотрудник, Институт общей и неорганической химии АНРУз, Узбекистан, г. Ташкент

Chief researcher, Institute of General and Inorganic Chemistry ASRUz, Uzbekistan, Tashkent


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5459

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66239 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в:

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

ROAR

OpenAirediscovery

CiteFactor

 

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.