Международный
научный журнал

Товарные свойства сложных карбамидсодержащих удобрений


Product characteristics of complex carbamide containg fertilizers

Цитировать:
Йулбарсова М.В., Таджиев С.М., Тухтаев С. Товарные свойства сложных карбамидсодержащих удобрений // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2017. № 9(42) . URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/5130 (дата обращения: 14.10.2019).
 
Прочитать статью:

Keywords: Kyzylkum phosphorites; nitric acid; carbamide; hygroscopicity; caking ability; water capacity; fluctuation; granulo-metric composition; stability; original angle of slope and bulk weight

АННОТАЦИЯ

Минеральные удобрения играют важную роль в повышении урожайности сельскохозяйственных растений. Среди них особое место отводится фосфорным удобрениям. В настоящее время в Республике Узбекистан для производства фосфорных удобрений в качестве основного сырья используются фосфориты месторождения Джерой-Сардара Центральных Кызылкумов. На химических предприятиях образцы фосфоритов подвергают сульфатному и нитратному разложению с получением суперфосфатов, аммофоса, супрефоса, нитрофоса и других одинарных и сложных фосфорных удобрений. Несмотря на это, потребность сельского хозяйства в фосфорных удобрениях не удовлетворяется полностью, поэтому разработка технологии и изучение физико-химических, физико-механических и товарных свойств сложного азотно-фосфорного удобрения на основе продуктов разложения Кызылкумских фосфоритов при неполной норме азотной кислоты (20-80% от стехиометрии на СаО) и карбамида весьма актуальны.

В статье приведены экспериментальные результаты по получению сложного азотно-фосфорного удобрения на основе продуктов разложения Кызылкумского фосфорита при неполной норме азотной кислоты и карбамида. Впервые изучен процесс разложения Кызылкумских фосфоритов при неполной норме расхода азотной кислоты в присутствии карбамида, а также определены физико-химические, физико-механические и товарные свойства полученного сложного азотно-фосфорного удобрения. Исследование по определению насыпного веса готового удобрения показало, что при изученных условиях ни один из образцов не слеживается, то есть продукт на 100% обладает сыпучестью.

ABSTRACT

Mineral fertilizers play an important role in increasing the yield of agricultural plants. A special place belongs to phosphorus fertilizers among them. Nowadays phosphorites of the Jeroy-Sardar deposit of the Central KyzylKum are used as the main raw material in our republic to produce phosphorus fertilizers. In chemical plants samples of phosphorites are subjected to sulfate and nitrate decomposition obtaining superphosphates, ammophos, suprephos, nitrophos and other single and complex phosphorus fertilizers. However, the agriculture requirement of phosphorus fertilizers is not fully satisfied. Therefore, the development of technology and the study of physical-chemical, physical-mechanical and commercial characteristics of a complex nitrogen-phosphorus fertilizer based on the decomposition products of the Kyzylkum phosphorites with an incomplete norm of nitric acid (20-80% of stoichiometry on CaO) and carbamide is relevant.

Experimental results on obtaining a complex nitrogen-phosphorus fertilizer based on products of decomposition of the Kyzylkum phosphorite with an incomplete norm of nitric acid and carbamide are presented in the article. The process of decomposition of the Kyzylkum phosphorites with an incomplete rate of nitric acid consumption in the presence of carbamide has been studied for the first time, and physical-chemical, physical-mechanical and commercial caharacteristics of the obtained complex nitrogen-phosphorus fertilizer have been identified. The research of determining the bulk density of the finished fertilizer has showed that all samples are not set up under the studied conditions, that is, the product has 100% flowability.

 

Введение. Сложные удобрения играют важную роль в повышении плодородия почвы и урожайности растений в сельском хозяйстве. В настоящее время в республике основным сырьем для производства фосфорных удобрений являются фосфориты Центральных Кызылкумов [1]. Одним из перспективных способов получения фосфорсодержащих удобрений считается азотнокислотная переработка фосфатного сырья. В отличие от классических способов при переработке фосфорита неполной нормой азотной кислоты образующийся нитрат кальция из системы не выводится [2-4]. Гигроскопичный нитрат кальция ухудшает товарные свойства сложного удобрения, что затрудняет его транспортировку, хранение и применение на сельскохозяйственных угодьях.

Данная работа посвящена именно способам улучшения физико-химических и товарных свойств сложных удобрений из Кызылкумских фосфоритов.

Объекты и методы исследований. Ранее авторами был изучен процесс разложения Кызылкумского фосфорита неполной нормой азотной кислоты (20-80% от стехиометрии на СаО) в присутствии карбамида, и в лабораторных условиях получены гранулированные сложные азотно-фосфорные удобрения. Удобрение марки А, содержащее Ca(NO3)2·CO(NH2)2, в своем составе имеет (мас. %) 6,16-15,06 азота, 13,21-8,08 Р2О5общ. и 37,05-22,65 СаОобщ.; марки Б, содержащее Ca(NO3)2·4CO(NH2)2, состоит из 13,01-26,59 азота, 11,17-5,70 Р2О5общ. и 31,31-15,99 СаОобщ. [6].

Разработанной П.Е. Пестовым методикой [5] определяли товарные свойства сложных удобрений.

Для этого были выбраны образцы размером от 0,5 до 5 мм с помощью сита Ротапа. Гигроскопичностью называют способность вещества поглощать влагу из воздуха. Существует несколько методов оценки гигроскопичности веществ. С ростом относительной влажности воздуха растет и влажность вещества. Отношение давления водяного пара над содержащим влагу веществом к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре, или, что то же самое, относительная влажность воздуха, при которой вещество не поглощает и не теряет воду, называется гигроскопической точкой вещества. Чем выше гигроскопическая точка, тем меньше гигроскопичность вещества. В водорастворимых солях влага содержится в виде насыщенных растворов, поэтому для характеристики гигроскопичности влажных водорастворимых солей практически можно пользоваться гигроскопическими точками их насыщенных растворов. Однако гигроскопическая точка не дает информацию о его фактической влажности, зависящей от скорости поглощения влаги. Скорость поглощения влаги подсчитывали по формуле:

Q = а×180×100/t×S,

где Q – количество поглощенной влаги, в г/100 см2 за 3 часа (180 минут);

а – привес бюкса, г;

t – время бюкса в эксикаторе, мин.;

S – площадь поперечного сечения бюкса, см2.

Гигроскопические точки удобрений определяли по формуле:

h=(Q2×ha1 – Q1×ha2) / (Q2-Q1),

где ha1 , ha2 – относительная влажность воздуха, %.

Эксикаторным методом определяли также сорбционную влагоемкость образцов при указанной относительной влажности воздуха. Значение сорбционной влагоемкости указывает на то максимальное количество поглощенной влаги, при котором удобрения сохраняют свой внешний вид и рассыпчатость. Влагоемкость удобрений выявляли при 40, 60 и 85% относительной влажности воздуха.

Слеживаемость образцов минеральных продуктов устанавливали следующим образом: массу продукта определенного веса помещали в цилиндр и оставляли под грузом ( 20 кг) в течение 24 часов. Затем исследуемый образец с осторожностью вынимали из цилиндра и проверяли на рассыпчатость.

Гранулометрический состав – одна из важнейших характеристик удобрений. Гранулометрический состав – процентное содержание отдельных фракций, во многом определяет слеживаемость и рассеиваемость удобрений.

Изменение физической формы удобрения путем гранулирования положительно отражается на его агрономической эффективности, снижает физические потери, улучшает физико-механические свойства, а также состояние производственной среды при работе с ним благодаря уменьшению пыления продуктов. Поэтому главным требованием потребителя к качеству удобрений является выпуск всего объема туков в гранулированном виде. Улучшение гранулометрического состава удобрений путем выравнивания гранул по размерам позволяет получить значительную прибавку урожая за счет более равномерного внесения удобрений в почву.

Обсуждение результатов исследований. Результаты анализа гранулометрического состава карбамидсодержащих азотно-фосфорных удобрений (таблица 1) показывают, что с увеличением нормы кислоты от 20 до 80% содержание товарной фракции (от -5 до + 1 мм) повышается до 99, 96-99, 98%. Для марки А наблюдается заметное увеличение фракции -5 ÷ +3 и -3 ÷ + 2 мм от 7,03 до 17,48 и от 45,02 до 49,33% соответственно. А для марки Б наблюдается увеличение содержание фракции -3 ÷ +2 и -2 ÷ + 1 мм.

Таблица 1.

Гранулометрический состав карбамидсодержащих сложных удобрений в зависимости от нормы азотной кислоты

Норма

НNO3,

%

Количество фракции, мм, %

-5 +3

-3 +2

-2 +1

-1 +0,5

0,5 и менее

марка А

20

7,03

45,02

47,28

0,48

0,19

40

11,36

46,79

41,45

0,25

0,15

60

14,87

48,64

36,23

0,19

0,07

80

17,48

49,33

33,06

0,09

0,04

марка Б

20

16,32

55,37

27,84

0,29

0,18

40

14,16

63,47

22,01

0,23

0,13

60

11,63

69,88

18,28

0,15

0,06

80

8,27

75,02

16,61

0,08

0,02

 

Гигроскопические точки образцов удобрений были определены при относительной влажности воздуха 40, 60, 85 и 100% на эксикаторах. Гигроскопическая точка удобрений марок А и Б в зависимости от нормы азотной кислоты составляет 58-50% и 73-66% соответственно. Влажность удобрений марки А при этом не превышает 5,0-6,0%. Выявлено, что у продукта марки Б с влажностью 0,5-1,0 % при различной исследуемой относительной влажности равновесие достигается через 3-4 суток.

Значение объемной массы необходимо для проектирования складов, бункеров и перевозочных устройств. На объемную массу образцов удобрений (таблица 2) влияют влажность, размер гранул и уплотненность продуктов. Изменение объемной массы зависит от нормы азотной кислоты и влаги исследуемого образца. Удобрения марки А с влажностью 1,29-2,50% имеют объемную массу 1,04-1,16 г/см3, а объемная масса удобрений марки Б с влажностью 1,21-2,42% равна 0,91-1,09г/см3.

Определение слёживаемости карбамидсодержащих сложных удобрений показывает, что все образцы практически не слеживаются, т. е. они имеют 100%-ную рассыпчатость.

Для обеспечения сохранности гранулометрического состава важное значение имеет показатель прочности гранул. Он характеризует способность минерального удобрения сохранять свой гранулометрический состав в процессах транспортирования, погрузочно-разгрузочных работ, хранения, подготовки к внесению и внесения в почву. В настоящее время физико-механические свойства оцениваются динамической и статической прочностью. Однако в большинстве случаев для характеристики физических свойств продукта достаточно определить статическую прочность гранул – предел их прочности при сжатии. Определение истирания практически не применяется, за исключением отдельных продуктов для экспорта.

Значение прочности удобрений является основным физико-механическим свойством при их транспортировке и хранении. На прочность гранул удобрений решающее влияние оказывает способ гранулирования. Статическая прочность существенно зависит от влажности фосфорсодержащего удобрения. Изменение прочности удобрений зависит соответственно от их влажности и технологических показателей. По результатам исследований выявлено, что прочность гранул удобрений марки А равна 2,24-2,36 МПа, а в марке Б она составляет 2,38-2,89 МПа. Это вполне отвечает требованиям потребителей к качеству удобрений (по требованиям потребителя к качеству удобрений статическая прочность гранул должна быть на уровне не менее 2,0-3,0 МПа).

Угол естественного откоса представляет собой угол между горизонтальной плоскостью, на которой насыпью размещается удобрение, и плоскостью насыпи. Его величину надо учитывать при закладке удобрений на хранение насыпью, при проектировании бункеров, транспортных средств.

Знание величины этого угла необходимо при расчете и проектировании складов, бункеров, транспортных механизмов (ленты, элеваторы), некоторых конструкций питателей и т. п. Чем меньше угол откоса, тем большей подвижностью обладают частицы сыпучей среды. Продукты марки А и Б с размерами гранул 1 мм и 3 мм с влажностью соответственно 1,29-2,50% и 1,21-2,42% имеют угол откоса 300. Это говорит о том, что способность этих удобрений к рассеву равномерная, они без всяких затруднений будут рассеваться при высушенном состоянии.

Текучесть удобрений является одним из самых важных физических свойств. В настоящее время существует несколько методов определения текучести. Опыты по определению текучести состояли в установлении времени истечения 500 граммов навески через воронку Меринга, которая имеет диаметр трубки 15 мм и угол конуса 600. Выявлено, что на основе результатов исследований удобрения марки А и Б имеют текучесть по шкале 8-9 баллов.

 Таблица 2.

Товарные свойства образцов удобрений

 

Заключение. Таким образом, определены товарные свойства карбамидсодержащих азотно-фосфорных удобрений, полученных путем разложения фосмуки 40-60%  нормы азотной кислоты. Установлено, что товарные свойства удовлетворяют требованиям сельского хозяйства и в условиях Средней Азии вполне пригодны для перевозки на дальние расстояния.


Список литературы:

1. Геология месторождений фосфоритов, методика их прогнозирования поисков. М.: Недра (ВНИИгеолнеруд).-1980.-247с.
2. 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.
3. Реймов А.М., Эркаев А.У., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Физико-химические свойства нитрокальцийфосфатных пульп. // Узбекский химический журнал. 2001. №6. С. 6-11.
4. Реймов А.М., Намазов Ш.С., Мирзакулов Х.Ч., Беглов Б.М. Азотно-фосфорно-кальциевые удобрения на основе разложения рядовой фосмуки Центральных Кызылкумов неполной нормой азотной кислоты. // Доклады АН РУз. 2002. №5. С.50-52.
5. Пестов Н.Е. Физико-химические свойства зернистых и порошкообразных химических продуктов. М.-Л., Изд. АН СССР, 1947.-239.с
6. Йўлбарсова М.В., Таджиев С.М. Получение сложного удобрения на основе Кызылкумского фосфорита и карбамида // Узбекский химический журнал. -2012. –№6. –С. 38-41.

Информация об авторах:

Йулбарсова Машхурахон Вахобовна Yulbarsova Mashkhurakhon

младший научный сотрудник, Институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан, 100170, Узбекистан, Ташкент, улица Мирзо Улугбека, 77 «А»

junior scientific researcher, Institute of General and Inorganic Chemistry of Academy of Sciences Republic of Uzbekistan 100170, Uzbekistan, Tashkent, Mirzo Ulugbek str., 77 «A»


Таджиев Сайфиддин Мухиддинович Tadjiyev Sayfiddin

Институт общей и неорганической химии АН РУз, к.т.н., заведующий лабораторией комплексных удобрений, к.х.н., старший научный сотрудник, 100170, Узбекистан, Ташкент, ул. Мирзо Улугбека, 77 «А»;

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 Ulugbek Street, 77”A”


Тухтаев Сайдиахрал Tukhtayev Saydiahrol

доктор химических наук, академик, Институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан, 100170, Узбекистан, г. Ташкент, ул. Мирзо Улугбека, 77-а

Doctor of Chemical Sciences, academician, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, 100170, Uzbekistan, Tashkent, Mirzo Ulugbek str., 77-а


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5122

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66236 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

 

OpenAirediscovery

CiteFactor

Поделиться

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