Исследование водонерастворимой части аммофосфата на основе фосфорнокислотной переработки забалансовой фосфоритной руды Центральных Кызылкумов

АННОТАЦИЯ

В статье приведены результаты лабораторных исследований  по изучению водонерастворимой части аммофосфата на основе фосфорнокислотной переработки забалансовой фосфоритной руды Центральных Кызылкумов Установлено, что в водонерастворимой части удобрения фосфор на 40-54 % находится в усвояемой для растений форме по отношению к общему его содержанию. В свою очередь, данное явление подтверждает активацию фосфатного минерала. Фосфор, находящийся в аммофосфате, будет подвергаться меньшему вымыванию из почвы, по сравнению с традиционными удобрениями.

ABSTRACT

The article deals with results of laboratory research on studies of the water-insoluble part of ammophosphate based on phosphoric acid processing of off-balance phosphorite ore of the Central Kyzyl Kum. It is established that phosphorus in the water-insoluble part of fertilizer is 40-54% in the assimilable form for plants relative to its total content. In turn, this phenomenon confirms the activation of the phosphate mineral. The phosphorus in the ammophosphate will be less leached out of the soil compared to traditional fertilizers.

Ключевые слова: забалансовая руда (минерализованная масса),  разложение, аммофосфат, активация, сушка, водонерастворимая часть, аммофосфат.

Keywords: off-balance ore (mineralized mass); decomposition; ammophosphate; activation; drying; water-insoluble part; ammophosphate.

В настоящее время в Республике Узбекистан основным сырьём при производстве фосфорсодержащих удобрений являются фосфориты Центральных Кызылкумов (ЦК). По содержанию основного компонента фосфора эти фосфориты относятся к бедным. Они не пригодны для производства концентрированных фосфорсодержащих удобрений. В связи с этим в Навоийской области была построена промышленная установка по обогащению фосфоритов ЦК методом обжига при 850-900°С. Основными стадиями технологии обогащения фосфоритовых руд является сухое грохочение, обеспыливание и обжиг. В результате процесса обжига содержание Р₂О₅ в фосфоконцентрате достигается 26-28% Р₂О₅ за счет удаления конституционной воды, декарбонизации (удаление СО₂ из кальцита) и выгорания органических веществ. Опытно-промышленные испытания обожженного фосфоконцентрата на АО «Аммофос-Максам» показали, что из-за высокого содержания хлора в сырье оборудование цеха экстракционной фосфорной кислоты подвергалось  интенсивной коррозии.

С целью исключения этого серьёзного негативного явления согласно Постановлению Президента Республики Узбекистан № ПП-420 от 18 июля 2005 года на Кызылкумском фосфоритовом комбинате (КФК) была построена промышленная установка по отмывке фосфоритной руды от хлора. Начиная с 2007 по 2014 годы, КФК производил три вида фосфоритовой продукции: 400 тыс. т в год мытого обожженного концентрата (МОК) с содержанием 27-28% Р₂О₅; 200 тыс. т в год мытого сушеного концентрата (МСК) с содержанием 18-19% Р₂О₅ и 200 тыс. т в год рядовой фосфоритовой муки с содержанием 16-17% Р₂О₅. МСК служил сырьем при производстве простого аммонизированного суперфосфата на АО «Кокандский суперфосфатный завод», а из рядовой фосфоритовой муки на АО «Самаркандкимё» производили нитрокальцийфосфатное удобрение. Только МОК является пригодным фосфатным сырьем для производства аммофоса и Супрефоса на АО «Аммофос-Максам». Но из-за недостаточного объёма МОК производственные мощности АО «Аммофос-Максам» загружены не полностью.

На последующих стадиях, согласно новой технологической схеме, увеличена мощность производства МОК с 400 тыс. т до 716 тыс. т в год со средним содержанием Р₂О₅ не менее 26%. При переработке такого объёма МОК (186160 т Р₂О₅) обеспечивается потребность сельского хозяйства республики в фосфорных удобрениях всего лишь на 35%. Кроме того, ныне функционирующая технологическая схема обогащения на КФК, не является рациональной, так как не предусматривает попутное производство МСК и рядовой фосфоритовой муки. А повышение концентрации Р₂О₅ в МОК (26 % Р₂О₅) по сравнению с его концентрацией в исходной сырьевой руде (17,58%) всего на 8,42% происходят на фоне значительной потери Р₂О₅ (134,77 тыс. т Р₂О₅ или 42% от исходного Р₂О₅ в руде) с хвостами обогащения со статусом «забалансовая руда». На сегодняшний день уже накоплено около 10 млн. т минерализованной массы и более 3 млн. т шламового фосфорита. Пока отсутствует эффективная и ресурсосберегающая переработка вышеуказанных отходных фосфоритов, поэтому решение проблемы утилизации некондиционных фосфоритов ЦК, являющаяся одним из путей увеличения объёма фосфорсодержащих удобрений, должно быть в центре внимания ученых и производственников.

Более реальным и целесообразным способом использования отходных фосфоритов является вовлечение их в технологию производства аммофосфата. В отличие от аммофоса, расход серной кислоты на производство 1 т P₂O₅ в виде аммофосфата на 10-15 % ниже, а степень использования фосфатного сырья на 1,0-1,5 % выше. Процесс его получения основан на разложении природных фосфатов высокой нормой (150-200%) фосфорной кислоты с последующей нейтрализацией оставшейся кислотности аммиаком, гранулировании и сушке продукта [5,6]. Широкие агрохимические испытания показали, что аммофосфат для всех основных культур и различных почв по эффективности не уступает аммофосу и двойному суперфосфату, а при поливном режиме даже несколько выше, что объясняется меньшим вымыванием фосфора из аммофосфата [7].

В работах [2,3] были получены образцы аммофосфата, отвечающие требованиям сельского хозяйства, а также были изучены их реологические свойства [4].

Анализируя химический состав  готовых продуктов целью настоящего исследования явилось  изучение  водонерастворимой части аммофосфатных удобрений, а именно её химического состава потому, что разница между общей и водорастворимой формами Р₂О₅ в продуктах была значительной.

Объекты и методы исследования. В качестве сырья использовалась минерализованная масса (состав, вес. %: 14,33 Р₂О₅; 43,66 СаО; 1,19 MgO; 1,38 Fe₂O₃; 1,18 Al₂O₃ ; 2,22 SO₃; 14,70 CO₂; 1,75 F; 13,23 н.о.) – отход производства мытого обожженного фосфоконцентрата и экстракционная фосфорная кислота (ЭФК)  Алмалыкского АО «Аммофос-Максам» состава (вес. %): 18,43 Р₂О₅; 0,21 СаО; 0,30 MgO; 0,44 Fe₂O₃; 0,79 Al₂O₃; 1,71 F; 1,47 SO₃. Количество исходных компонентов брали исходя из массовых соотношений ЭФК : ФС от 100 : 15 до 100 : 30.

С целью достижения поставленной цели после взаимодействия экстракционной фосфорной кислоты с минерализованной массой при условиях [2] пульпу быстро расфильтровывали под вакуумом 550- 600 мм рт. ст. на воронке Бюхнера, применяя один слой фильтровальной бумаги. Оставшийся на фильтре осадок промывали горячей водой до нейтральной реакции по индикаторной бумаге. Промытый осадок высушивали с фильтровальной бумагой в сушильном шкафу при 105^оС. Высушенный осадок взвешивали и анализировали на содержание общей, усвояемой и водорастворимой форм Р₂О₅ [1].

Результаты и их обсуждение. Результаты исследований приведены в таблице 1. Из данных таблицы  можно наблюдать  наличие следовых количеств водорастворимой Р₂О₅ , но это говорит о недостаточной промывке осадка.

Таблица 1.

Состав водонерастворимой части аммофосфатных удобрений

Главный результат исследования заключается в том, что в водонерастворимой части удобрения фосфор на 40-54 % находится в усвояемой для растений форме по отношению к общему его содержанию. Это говорит о том, что при взаимодействии фосфорной кислоты с минерализованной массой происходит активация фосфатного минерала. Активации способствует интенсивное выделение СО₂ из фосфатного минерала, разрушающее его структуру. При активации непрореагировавшие фосфаты существенно отличаются по строению от исходных. Их зерна протравлены кислотой, имеют пористую структуру и по размеру в 15-30 раз меньше первоначальной. Поэтому, хотя они и являются водонерастворимыми, но их Р₂О₅ является доступной для растений. Именно поэтому аммофосфаты и относятся к, так называемым, «частично разложенным фосфатам».

Заключение. Результаты лабораторных исследований подтвердили пригодность минерализованной массы для производства высококонцентрированных фосфорсодержащих удобрений. Их водонерастворимая часть также содержит усвояемые для растений формы Р₂О₅, а это доказывает то, что удобрения будут пролонгированно воздействовать на корневую систему, способствуя благоприятному развитию и росту.

Список литературы:
1. Винник М.М. и др. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов / М.М.Винник, Л.Н.Ербанова, П.М.Зайцев и др. – М.: Химия, 1975. – 218 с.
2. Ортикова С.С., Алимов У.К. Намазов Ш.С., РеймовА.М., Каймакова Д.А. Рациональный способ решения проблемы переработки забалансовой руды фосфоритов Центральных Кызылкумов на аммофосфатное удобрение. Узбекский химический журнал. -Ташкент, 2015. - № 5. -С.56-60.
3. Ортикова С.С., Алимов У.К., Намазов Ш.С., Сейтназаров А.Р., Беглов Б.М. Фосфорные и азотнофосфорнокальциевые удобрения, получаемые путем фосфорнокислотной переработки забалансовой фосфоритной руды Центральных Кызылкумов Химическая промышленность сегодня.- Москва,2016.-№11.- С.13-21.
4. Ортикова С.С., Ибрагимов А.А., Мирсалимова С.Р. Реологические показатели аммофосфатных пульп на основе фосфорсодержащей минерализованной массы Центрально-Кызылкумского месторождения // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2019. № 11(65). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8102. Дата обращения: 25.11.2019 год.
5. Суетинов А.А. и др. Исследования, разработка и освоение технологии нового сложного удобрения – аммофосфата // Обз.инф. НИИТЭХИМ. Сер.: Минерал. удобр. и сер. к-та. М.: НИИТЭХИМ, 1987. – 56 с.
6. Суетинов А.А., Новиков А.А., Янишевский Ф.В. и др. Новые разработки в технологии аммофосфата // Обз. инф. НИИТЭХИМ. Серия: Минерал. удобр. и сер. к-та. М.: НИИТЭХИМ. 1990. 51 с.
7. Янишевский Ф.В., Новикова З.М., Подколзина Г.В., Суетинов А.А., Новиков А.А. Агрохимическая эффективность аммофосфата в полевых опытах на различных почвах // Агрохимия. – 1992. - № 8. - С. 50-56.