Суспендированное сложное NPK-удобрение на основе кальцийсодержащего шлама

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, %

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, %

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:P₂О₅:К₂О 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

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 .