Получение NPK-удобрений на основе термоконцентрата месторождения Кызылкум, карбамид-аммиачной селитры и хлорида калия

Production of NPK fertilizers based on thermo concentrate of the Kyzylkum deposit, carbamide ammonium nitrate and potassium chloride
Цитировать:
Получение NPK-удобрений на основе термоконцентрата месторождения Кызылкум, карбамид-аммиачной селитры и хлорида калия // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Розикова Д.А. [и др.]. 2020. № 8 (74). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/10594 (дата обращения: 19.06.2021).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

Представлены результаты исследований по получению азотно-фосфорно-калийных (NPK) удобрений способом воздействия на мытый обожжённый фосфоконцентрат месторождения Центральных Кызылкумов соляной кислотой с последующей обработкой мытого фосфоконцентрата раствором карбамидно-аммиачнойселитрыи хлорида калия.

ABSTRACT

The results of studies on the production of nitrogen-phosphorus-potassium (NPK) fertilizers by the method of influencing the washed calcined phosphoconcentrate of the Central Kyzylkum deposit with hydrochloric acid, followed by treatment of the washed phosphoconcentrate with a solution of urea-ammonium nitrate and potassium chloride.

 

Ключевые слова: мытый обожжённый фосфоконцентрат Центральных Кызылкумов, соляно-фосфатно-кислотная пульпа, карбамидно-аммиачная селитра (КАС), соляная кислота, рН.

Keywords: washed calcined phosphoconcentrate of Central Kyzylkum, hydrochloric-phosphate-acid pulp, urea-ammonium nitrate (UAN), hydrochloric acid, pH.

 

Введение. Сокращение посевных земельных ресуросв и запасов воды в масштабах всей планеты всё более обостряет проблему разработки технологии получения новых видов удобрений. Одной из важнейших задач сельского хозяйства  и отрасли производства удобрений является всё более полное удовлетворение потребностей населения в качественных продуктах питания. Насущной задачей при этом является обеспечение сельского хозяйства эффективными минеральными удобрениями.

Одним из эффективных способов производства является использование безотходной технологии. При производстве минеральных удобрений использование отходов приводит к ощутимой экономии расходов сырья и ряда процессов. Кроме того, создаётся возможность дешёвой поставки единицы питательных веществ, в частности, появляется возможность эффективного использования соединений кальция, образующихся в качестве отходов при переработке фосфоритов. Исходя из всего вышеизложенного, целью настоящей работы являлось создание научных основ разработки безотходной технологии получения азот-фосфорных и азот-фосфор-калийных удобрений. В статье изучены процессы получения удобрений нового типа на основе хлорно-фосфорнокислотной пульпы, образующейся при солянокислотном разложении фосфоритов месторождения Центральных Кызылкумов Республики Узбекистан, карбамидно-аммиачной селитры (КАС) и хлорида калия.

Объекты и методы исследования. В лабораторных условиях эксперименты проводились на опытной установке, состоящей из стеклянного трубчатого реактора, снабжённого винтовой мешалкой, приводимой в движение электромотором. В качестве объекта исследований использован мытый обожжённый фосфоконцентрат (МОФК) Центральных Кызылкумов следующего состава: Р2О5 – 25,71%; СаО – 55,68%; СО2 – 2,83%; MgO – 1,19%; R2O3 – 3,79%; SО3 – 5,01%. Полученный фософконцентрат в дальнейшем был обработан 31,4%-ным раствором HCl при неполной норме в течение 1-2 час. При оптимизации нормы используемой соляной кислоты исходили из расчёта, что это количество, будучи достаточным для разложения фосфатов, свободного оксида кальция и минералов кальцита, содержащихся в составе образцов фосфоритов, приведёт к образованию монокальцийфосфата и хлорида кальция. Норма кислоты в опытах составляла45, 55, 65 va 75%. В зависимости от нормы кислоты, температура в опытах варьировалась в интервале 55-75 оС. С целью предотвращения потери оксида фосфора при отделении хлорида кальция из полученной хлорфосфокислотной пульпы произведена нейтрализация смеси аммиаком  до достижения рН=5,0-5,5[1-3]. Для отделения хлорида кальция от нейтрализованной хлорфосфокислотной пульпы произведено разбавление водой при соотношении 1:1 и последующая её фильтрация. Фильтрат, образующийся в процессе первой фильтрации, может быть использован при получении дефолиантов на основе хлоратов. В ходе второй фильтрации для более полного удаления хлорида кальция из состава фосфоконцентрата последний был подвергнут репульпации водой при соотношении 1:1. Фильтрат, образовавшийся в процессе второй фильтрации,использован для отделения хлорида кальция от хлорфосфокислотной пульпы [4]. С целью получения NPK-удобрений в лабораторных условиях к фосфоконцентрату, полученному после второй фильтрации, добавлен раствор КАС, а также в определённом количестве хлорид калия, произведённый на ГУП «Дехканабадский завод калийных удобрений».

Количество общего, усвояемого и водорастворимого содержания Р2О5  в составе полученного NPK-удобрения определяли фотоколориметрическим методом с помощью КФК-3 при длине волны l=440 нм, содержание азота – методом Кьелдаля путём перегонки аммиака и последующим определением с помощью хлорамина [5,6]. Содержание различных форм кальция определяли комплексометрическим методом путём титрования трилоном Б в присутствии индикатора флуорексона или хром тёмно-синего, содержание хлора – методом Мора [7,8]. Содержание калия в составе удобрения расчитывали по методике[9]. Процесс фильтрации разбавленной хлорфосфоркислотной пульпы осуществляли с помощью насоса марки KSL-252.

Полученные результаты и их обсуждение. В ходе реакций, происходящих при обработке обожжённого мытого концентрата, частично образуются монокальцийфосфаты ва дикальцийфосфаты:

В процессе нейтрализациимеждуCa(H2PO4)2, хлоридом кальция и аммиаком происходит следующая реакция:

В результате последней реакции резко уменьшается содержание фосфора, вымываемого в процессе фильтрации [4].

Как видно из полученных данных, при норме кислоты 45% и соотношении питательных компонентов N:P2O52О=1:1:1 содержание общего азота, фосфора и калия составляет 13,85%, количество общего кальция соответствует 19,03% (табл. 1). 

Таблица 1.

Химический состав NPK-удобрений, полученных на основе хлорфосфоркислотной пульпы, КАС и хлорида калия

N:P2O5:

К2О

N, %

P2O5, %

CaO, %

K2О, %

Н2О,

%

общ.

амм.

амид.

нитр.

общ.

усв.

в.р.

общ.

усв.

в.р.

Cтехиометрическая норма кислоты - 45%

1:2:1

9,82

2,36

4,69

2,75

19,63

10,21

-

26,97

8,16

0,11

9,82

1,09

1:1:2

11,24

2,76

5,49

2,98

11,24

6,01

-

15,44

4,83

0,09

22,48

1,22

1:1:1

13,85

3,40

6,76

3,67

13,85

7,34

-

19,03

5,87

0,08

13,85

1,36

1:0,7:0,5

18,22

4,51

8,95

4,76

12,76

6,89

-

17,52

5,49

0,06

9,11

1,53

2:1:1

20,43

5,07

10,08

5,27

10,21

5,61

-

14,03

5,75

1,33

10,21

1,68

Cтехиометрическая норма кислоты - 55%

1:2:1

9,87

2,38

4,73

2,76

20,2

12,52

-

24,17

9,99

0,11

9,87

1,31

1:1:2

11,31

2,78

5,52

3,00

11,43

7,26

-

13,68

5,81

0,09

22,62

1,44

1:1:1

13,96

3,44

6,82

3,70

14,12

8,89

-

16,89

7,09

0,08

13,96

1,59

1:0,7:0,5

18,38

4,55

9,03

4,79

12,97

8,30

-

15,51

6,60

0,06

9,189

1,77

2:1:1

20,57

5,11

10,16

5,30

10,34

6,72

-

12,38

6,81

1,51

10,28

1,92

Cтехиометрическая норма кислоты - 65%

1:2:1

9,99

2,42

4,79

2,79

21,18

15,25

1,27

21,52

12,14

0,61

9,99

1,42

1:1:2

11,45

2,82

5,60

3,03

11,78

8,66

0,71

11,96

6,91

0,37

22,89

1,55

1:1:1

14,18

3,49

6,93

3,75

14,59

10,65

0,88

14,81

8,14

0,43

14,18

1,70

1:0,7:0,5

18,67

4,62

9,18

4,86

13,33

9,86

0,8

13,55

7,57

0,42

9,34

1,89

2:1:1

20,85

5,18

10,29

5,37

10,57

3,88

0,63

11,94

6,12

0,37

10,42

2,04

Cтехиометрическая норма кислоты - 75%

1:2:1

10,10

2,44

4,85

2,82

22,00

18,04

1,76

17,55

14,46

0,92

10,1

1,53

1:1:2

11,56

2,85

5,66

3,06

12,05

10,06

0,96

9,616

8,102

0,55

23,12

1,66

1:1:1

14,36

3,54

7,02

3,80

14,97

12,43

1,20

11,94

9,493

0,64

14,36

1,81

1:0,7:0,5

18,91

4,69

9,31

4,92

13,63

11,45

1,09

10,87

8,742

0,57

9,454

2,01

2:1:1

21,07

5,24

10,41

5,42

10,76

9,14

0,86

8,58

6,993

0,46

10,53

2,16

 

Содержание усвояемого растениями общего фосфора при этом составляет 52,99%, общего кальция 30,84%, содержание аммиачной, амидной и нитратных форм аммиака соответствует 3,40, 6,76 и 3,67%, содержание питательных веществ – 47,42%. С увеличением стехиометрической нормы кислоты от 55 до 75% содержание усвояемых растениями форм фосфора и калия изменялось в пределах 1,02-1,08, содержание питательных веществ увеличилось от 48,97 до 52,57%, количество общего кальция понизилось до значений 1,13-1,59. В результате обработки фосфоконцентрата Центральных Кызылкумов соляной кислотой при высоких стехиометрических нормах и последующей фильтрации содержащийся в концентрате кальций переходит в состав фильтрата в форме раствора хлорида кальция, что способствует повышению содержания общего фосфора в составе фосфоконцентрата

Выводы. Показана возможность получения минеральных удобрений  способом разложения обожжённого мытого фосфоконцентрата Центральных Кызылкумов соляной кислотой с последующей промывкой и дальнейшей обработкой растворами карбамидно-аммиачной селитры (КАС) и хлорида калия. Предложено использование фильтрата, образующегося в результате первой промывки водой хлорфосфосфоркислотной пульпы, в качестве сырья при производстве дефолиантов на основе хлоратов.

 

Список литературы:

  1. Султонов Б.Э., Сапаров А.А., Намазов Ш.С. Азотнокислотное получение преципитата на основе минерализованной массы из фосфоритов Центральных Кызылкумов // Universum: технические науки. – 2018. – №11(56). – С. 15-19.
  2. Намазов Ш.С., Каймакова Д.А., ШамуратоваМ.Р.,Султонов Б.Э. Получение преципитата на основе мытого обожженного фосфоритового концентрата // Universum: технические науки. 2017. – №7(40). – С. 21-27.
  3. Султонов Б.Э., СейтназаровА.Р.,Намазов Ш.С., Реймов А.М. Солянокислотная переработка высококарбонатной фосфоритовой муки Центральных Кызылкумов на удобрительный преципитат. // Химическая промышленность. – 2015. –  №4.– С.163-168.
  4. Розикова Д.А., Собиров М.М., Хамдамова Ш.Ш., Рахимов Х.Разложение и промывка мытого обоженного фосфоконцентрата Центрального Кызылкума // Universum: химия и биология. – 2020. – №2(68). – С.72-75.
  5. ГОСТ 20851.2.75. Методы определения содержания фосфора. –М.: Изд. Стандартов. – 1983.– 22 с.
  6. 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.
  7. Винник М.М., Ербакова Л.И., Зайцев Г.И. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов. – М: Химия, 1975.– 218 с.
  8. Климова В.А. Основныемикрометоды анализа органических соединений. – М.: Химия, 1975. – 224 с.
  9. Стифатов Б.М., РублинецкаяЮ.В. Пламенная фотометрия // Метод. указания к лаб. работе. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2013. – 13 с.
Информация об авторах

докторант Наманганского инженерно-технологического института, Узбекистан, г. Наманган

Doctoral student of the Namangan Engineering and Technology Institute, Uzbekistan, Namangan

канд. хим. наук, доцент, Наманганский инженерно-строительный институт, Республика Узбекистан, г.Наманган

Candidate of chemical Sciences, associate Professor Namangan Institute of Engineering and Construction, Uzbekistan, Namangan

д-р техн. наук, декан Химико-технологического факультета, Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана

DSc in technics, dean of the Chemico-technological faculty Fergana Polytechnic Institute, Uzbekistan, Fergana

канд. хим. наук, доцент кафедры химической технологии Наманганского инженерно-технологического института, Республика Узбекистан, г. Наманган

candidate of Science, associate Professor of the Department of Chemical technology, Namangan Engineering and Texnology Institute, Republic of Uzbekistan, Namangan

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top