Physico-chemical properties of ammonium nitrate with ash addition

DOI: 10.32743/UniTech.2021.85.4-4.68-70

АННОТАЦИЯ

В статье определен химический состав азотно-калийных удобрений, полученных введением в плав аммиачной селитры  ясень при массовых соотношениях аммиачная селитра : зола = 100 : (3-25) и температуре 180°С. Определены также плотность и вязкость плава аммиачной селитры с добавкой зола в интервале температур 160-185°С и определен прочность гранул при вышеприведенных соотношениях аммиачная селитра : ясень.

ABSTRACT

The article defines the chemical composition of nitrogen-potassium fertilizers obtained by introducing ash into the melt of ammonium nitrate at mass ratios of ammonium nitrate: ash = 100 : (3-25) and a temperature of 180°C. The density and viscosity of the ammonium nitrate melt with the addition of ash in the temperature range 160-185°C were also determined, and the strength of the granules was determined at the above ratios of ammonium nitrate : ash.

Ключевые слова: аммиачная селитра, ясень, плав, азотно-калийное удобрение, плотность, вязкость, прочность гранул

Keywords: ammonium nitrate, ash, melt, nitrogen-potassium fertilizer, density, viscosity, strength of granules

Введение. Аммиачная селитра является самым распространенным в мире и эффективным азотным удобрением. В Узбекистане совокупные мощности трёх заводов, производящих аммиачную селитру (АО «Максам-Чирчик», «Навоиазот» и «Ферганаазот»), превысили 1 млн. 750 тыс. т в год. Она используется в сельском хозяйстве под все виды культур и на любых типах почв. Но ей присущи два серьёзных недостатка: это её слёживаемость при хранении и взрывоопасность [1, 2]. Для устранения слёживаемости селитры в неё вводят сульфатную, сульфатно-фосфатную, сульфатно-фосфатно-боратную добавки, каустический магнезит, брусит [1]. Наилучшими из них являются две последние добавки. Каустический магнезит (MgO) получается при обжиге природного минерала – магнезита (MgCO₃), добываемого на Урале (Саткинское месторождение). Он раньше поступал на наши заводы. В настоящее время АО «Навоиазот» использует брусит – Mg(OH)₂, закупаемый в России из Вятской области. Затрачивается при этом большое количество валютных средств.

Задачей в Узбекистане является снижения уровня потенциальной опасности аммиачной селитры. Для этого ведутся исследования по подбору высокоэффективных добавок, улучшающих прочность гранул, повышающих термостабильность удобрения [3].

Объекты и методы исследования. В работе мы использовали золь подсолнечника Республики Узбекистана состав. Аммиачная селитра с добавкой золь прочность гранул продуктов определяли на приборе МИП-10-1 согласно ГОСТу 21560.2-82. Плотность расплавов определяли пикнометрическим методом [4], а вязкость на вискозиметре ВПЖ-2 диаметром 1.77 мм.

Опыты проводили следующим образом. Гранулированную аммиачную селитру производства АО «Фаргонаазот» (34,5% N) расплавляли в металлическом реакторе, находящемся в термостате, залитом глицерином [5]. В расплав АС при 180°С добавляли при перемешивании фосфатного сырья в таком количестве, чтобы весовое соотношение плав АС : Зола было равным 100 : (3-25). Температура поддерживалась с помощью контактного термометра. Плав выдерживали в течение 20 мин, после чего переливали в гранулятор, представляющий собой металлический стакан с перфорированным дном, диаметр отверстий в котором равнялся 1.2 мм. В верхней части стакана создавалось давление с помощью насоса, затем плав распыляли с девятый этажа здания на полиэтиленовую плёнку, лежащую на земле. Капли расплава, падая с высоты, застывали и превращались в гранулы.

Результаты и их обсуждение. В данном сообщении мы приводим результаты определения прочности гранул аммиачная селитра, полученной добавками ясень при вышеуказанных весовых соотношениях АС : Зола. Прочность гранул – это один из важнейших показателей, характеризующий стабилизированную аммиачную селитру.

После этого производился замер прочности гранул. При этом получались гранулы азотно-калийный удобрений, по внешнему виду похожие на гранулы чистой АС. Прочность гранул размером 2-3 мм. Экспериментальные данные приведены табл.

Как видно из таблиц, чем больше вводится добавки зола в состав АС, тем выше прочность гранул. Так, добавление в плав АС ясень в количестве 100:22 увеличивает прочность гранул с 5,62 МПа содержания азота 26,38%. А прочность гранул стандартной АС составляет всего 1,6 МПа. Это говорит о том, что введение в плав АС зола приводит к уплотнению структуры гранул и повышению её прочности к раздавливанию и истираемости, что в конечном итоге оказывает воздействие на снижение слёживаемости продукта при хранении.

Таблица 1.

Прочность гранул удобрений, полученных введением в расплав нитрата аммония зола

На основе лабораторных опытов показано, что введение в плав аммиачной селитры зола позволяет получить новые азотно-калийные удобрения с высоким относительным содержанием усвояемой формой К₂О. Изучены реологические свойства расплавов селитры с зола в диапазоне температур 160-185°С. При этом показано, во всех соотношениях АС : Зола нитратнокалийные плавы обладают достаточно хорошей текучестью, что позволяют их гранулировать в грануляционной башне методом приллирования без особых технологических трудностей.

Выводы: Таким образом, зола подсолнечника можно считать весьма перспективной добавкой, для получения аммиачной селитры, обладающей меньшей детонационной стабильностью.   

Список литературы:

1. Аммиачная селитра. Свойства, производство, применение / А.К.Чернышев, Б.В.Левин, А.В.Туголуков, А.А.Огарков, В.А.Ильин. М. ЗАО «ИНФОХИМ», 2009. – 544 с.
2. Глаголев О.Л. Практический опыт работы агрегата АС-72 на ОАО «Череповецкий азот» на гибкой схеме производства аммиачной селитры и продуктов на её основе // Мир серы, N, P и K. – 2004, № 2, с. 21-23.
3. Пестов Н.Е. Физико-химические свойства зернистых и порошкообразных химических продуктов. – М.: Изд-во АН СССР, 1947г, 239 с.
4. Руководство к практическим занятиям по технологии неорганических веществ / М.Е. Позин., Б.А. Копылёв., Е.С. Тумаркина., Г.В. Бельченко – Л.: Госхимиздат, 1963, 376 с.
5. O.A. Uzakov, Z.K. Dehkanov, X.Sh. Aripov. Obtaining Potassium Nitrate by the Conversion Method / Annals of the Romanian Society for Cell Biology, ISSN:1583-6258, Vol. 25, Issue 2, 2021, Pages. 3164-3170. http://annalsofrscb.ro/index.php/journal/article/view/1295