Суспендированное сложное NPK-удобрение из местного сырья

Введение. Главная трудность в производстве жидких удобрений - необходимость освобождения продукта от твердых веществ, поскольку суспензии содержат кристаллы водорастворимых солей и нерастворимые или плохо растворимые примеси. Концентрация питательных веществ вследствие этого может значительно превышать их растворимость. Для суспендирования жидких удобрений подобные примеси не имеют отрицательного значения, так как суспензии готовят с добавлением коллоидной глины (примерно до получения 2 %-ных ее взвесей). Все марки суспензий имеют более высокое содержание питательных веществ, чем подобные им прозрачные жидкости, и вполне сравнимы с твердыми смесями. Для предотвращения роста кристаллов и осаждения твердых частиц, а также с целью повышения концентрации питательных веществ в ССУ добавляют стабилизирующие вещества - коллоидные глины, предохраняющие пересыщенный раствор от выпадения твердой фазы.

В настоящее время в мире имеются задачи повышения эффективности использования мине­ральных удобрений и усовершенствование способов их производства, также внедрение передовых технологий, повышение мер научно-обоснованных систем ведения сельского хозяйства и охрана окружающей среды. Одним из эффективных способов производства минеральных удобрений является получение их в жидком или суспен­дированном виде. При производстве таких удобрений приводит к сокращению ряд процессов и по сравнению твердыми удобрениями к заметному снижению затрат. В них высокая концентрация питательных веществ повышает эффективность их доставки к потребителям.

Исследование и разработка технологий полу­чения комплексных удобрений с высоким содержанием основных питательных веществ являются весьма актуальными. Решением этой проблемы может стать создание сложных суспен­дированных удобрений, на основе азотнокислотного разложения кальцийсодержащего шлама АО «Farg’onaazot».

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 Дехканабадского завода калийных удобрений (К₂О-60%), карбамид (N-46%), кормовой фосфат аммония (КФА – N-12%; Р₂О₅- 52%), 57 %-ную азотную кислоту. Для синтеза суспендированных сложных NPK-удобрений, необходимо приготовить базисную суспензию. При этом, расчетное количество кальцийсодержащего шлама разлагали при температуре 35-45 ^оС азотной кислотой, взятой в количестве 85-100% от стехиометрии в течение 20-25 минут. Стехиометрическую норму азотной кислоты рассчитывали на разложение карбонатных минералов шлама до образования нитрата кальция и магния. Полученный раствор нитрата кальция шлама (НКШ) смешивали при температуре 70-80 ^оС и постоянном перемешивании гранул КФА. Соотношение раствора НКШ и КФА составляет 1:1, 0,75:1, 1:2 и 1:4. Для синтеза новых видов более концентрированных суспендированных сложных NPК-удобрений в базисной суспензии КФА 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].

Результаты. Результаты химического анализа суспензии нитрата кальция шлама показывают, что с увеличением нормы азотной кислоты, повышается степень разложения кальцийсодержащего щлама. В таблице 1 приведены результаты химического анализа раствора нитрата кальция шлама (НКШ), т.е. полученных азотнокислотных пульп кальций­содержащего шлама.

Таблица 1.

Химический состав суспензии нитрата кальция шлама в зависимости от нормы азотной кислоты, %

Установлено, что при 100 % нормы азотной кислоты получается суспензия нитрата кальция, содержащая 9,51 % азота, 17,90 % кальция (СаО), 0,79 % магния (MgO), 44,38 % воды. Суспензия нитрата кальция шлама в основном состоит из 52,42 % нитрата кальция, 2,92 % нитрата магния и 44,38 % воды.

Базисная суспензия при соотношении НКШ:КФА 1:4 содержит 9,31 % азота, 9,86 % фосфора (Р₂О₅), 13,32 % кальция (СаО) и 0,59 % магния (MgO). С увеличением содержания КФА в растворе НКШ повышается содержание фосфора. Базисная суспензия КФА при соотношении исходного компонента 1:1 содержит 8,29 % азота, 20,43 % фосфора, 6,90 % кальция и 0,30 % магния (таблица 2). 

Таблица 2.

Химический состав базисной суспензии из НКШ и КФА, %

Для получения тройных суспендированных сложных удобрений в базисной суспензии КФА, полученной при различных соотношениях НКШ:КФА, при постоянном перемешивании растворяли расчетное количество карбамида и хлорид калия. После получения однородной суспензии готовой продукции (таблица 3) при постоянном перемешивании охлаждали до температуры 20-25 ^оС.

Установлено, что только в ССУ, полученном из базисной суспензии КФА 4:1 с соотношением N : P₂O₅ : K₂O = 1:1:1, 7,99 % азот находится в нитратной форме, т.е. в виде нитратов кальция и магния и аммонийной форме в виде КФА. Оно в основном состоит из 33,50 % Ca(NO₃)₂, 1,86 % Mg(NO₃)₂, 15,97 % КФА и 14,11 % KCI. А ССУ с соотношением N:P₂O₅:K₂O=2:1:1 и 3:1:1 содержит 12,79 и 15,58 % азота в аммонийной, амидной и нитратной формах, 6,40 и 5,19 % фосфора, 6,40 и 5,19 % калия (К₂О), 8,64 и 7,02 % кальция и 0,38 и 0,31 % магния соответственно. Сумма питательных веществ колеблется в пределах 33-37 %.

Таблица 3.

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

ССУ, полученные из базисной суспензии аммофоса 2:1, в зависимости от соотношения питательных компонентов содержит 10,19-17,58 % азота в виде 20,16-11,59 % Ca(NO₃)₂, 1,12-0,65 % Mg(NO₃)₂, 9,18-30,76 % (NH₂)₂СO, 19,23-11,06 % КФА и 16,99-9,77 % KCI. Сумма питательных веществ составляет 33,44-37,78 %.

Суспендированные сложные NКP-удобрения из базисной суспензии 4:3 и 1:1 в зависимости от соотношения питательных компонентов в основном состоит из 14,52-8,08% и 11,35-4,51 % нитрата кальция, 0,82-0,45 % и 0,59-0,25 % нитрата магния, 12,79-33,75 % и 2,46-35,34 % карбамида, 20,78-11,56 % и 11,82-34,47 % КФА и 18,36-10,21 % и 13,48-30,44 % хлорида калия соответственно. Сумма питательных веществ составляет 33,51-38,16% и 28,56-35,21 % соответственно.

На основе проведенных исследований установлены оптимальные условия получения новых форм жидких суспендированных сложных удобрений: норма азотной кислоты для разложения кальцийсодержащий шлама – 100% от стехиометрии; время разложения – 20-25 минут; количество карбамида и хлорида калия – в зависимости от требуемого соотношения N:P₂О₅:К₂О продукта.

Осуществление данной технологии позволит организовать опытно-промышленное производство эффективного комплексного удобрительного препарата, позволяющего целенаправленно обеспечить растения питательными элементами в нужное время, стимулировать, рост и развитие растений, повысить их устойчивость к заболеваниям, повысить урожайность растений и качество продукции.

Заключение. Экспериментальным путем доказана возможность получения эффективных новых форм суспендированных сложных удобрений на основе смешивания продуктов азотнокислотного разложения кальцийсодержащая шлама, кормововго фосфата аммония, карбамида и хлорида калия. Данное сложное суспендированное удобрение по составу и свойства отвечает требованиям сельского хозяйства и рекомендуется применять при корневой и внекорневой подкормке всех видов сельскохозяйственных культур методом опрыскивания или внесением на почву в период активной вегетации. Эти способы применения стимулируют рост и развитие культур.