Состав суспендированных жидких комплексных удобрений на основе Кызылкумской аммофосной пульпы и нитрата аммония

DOI: 10.32743/UniTech.2021.83.2-3.14-18

АННОТАЦИЯ

Определены состав и степень осветления жидких комплексных NР-удобрений на основе аммонизации Кызылкумской экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК с содержанием 17,17% Р₂О₅) с получением аммофосной пульпы со значениями pH = 4,51; 5,53; 6,07; 6,56. Путем добавки аммиачной селитры к аммофосной пульпе были получены уравновешенные NP-удобрения при соотношениях N : Р₂О₅ от 1 : 0.5 до 1 : 1. Изучены состав и свойства (влажность, степень осветления и температуры кристаллизации) NP-удобрений. С целью устранения выпадения осадков в качестве суспендирующего агента применена 26 %-ная бентонитовая суспензия в количестве 3%. Таким образом, суспендированные NP-удобрения обладают малой летучестью и могут храниться длительное время без изменения своих физико-химических свойств.

ABSTRACT

The composition and lightness liquid complex NP-fertilizers on the basis of ammonization of Kyzylkum wet-process phosphoric acid (WPA content 17.17% P₂O₅) to obtain ammophos pulp with pH = 4.51; 5.53; 6.07; 6.56. The addition of ammonium nitrate to ammophos pulp was obtained balanced NP-fertilizers in the ratio of N : P₂O₅ from 1 : 0.5 to 1 : 1. The composition and properties (humidity, degree of clarification and crystallization temperature) of NP-fertilizers were studied. In order to eliminate precipitation, a 26% bentonite suspension in an amount of 3% was used as a suspending agent. Thus, suspended NP-fertilizers have low volatility and can be stored for a long time without changing their physicochemical properties.

Ключевые слова: экстракционная фосфорная кислота, аммонизация, глиняная суспензия, аммиачная селитра, суспендированные NP-удобрения, состав и свойства

Keywords: wet-process phosphoric acid, ammonification, clay suspension, ammonium nitrate, suspended NP-fertilizers, composition and properties.

Мировой опыт показывает, что минеральные удобрения играют ключевую роль при решении проблемы продовольственной безопасности любой страны. В 2016 году мировой рынок жидких удобрений был оценен в 11 108 млн. долл. США, а к 2023 году ожидается 13 530 млн. долл. США, при этом среднегодовой рост – 2,8%. На мировом рынке крупнейшими производителями жидких удобрений являются: Россия, Канада, Норвегия, США, Германия, Бельгия, Израиль, Турция, Австралия [1].

Жидкие удобрения по сравнению с твердыми туками обладают рядом преимуществ, главными из которых являются [2, 3]: возможность получения на их основе жидких тукосмесей широкого ассортимента с различным соотношением питательных веществ, резкое снижение потерь, высокая равномерность внесения и возможность использования с ним микроэлементов, пестицидов, гербицидов, инсектицидов и стимуляторов роста. На почвах Узбекистана с недостаточной влажностью и щелочной реакцией среды агрохимическая эффективность жидких форм, как правило, будет выше.

В зарубежных странах основной маркой жидких комплексных удобрений (ЖКУ) и суспендированных жидких комплексных удобрениях (СЖКУ) являются 11:27:0, 10:34:0 и 8:24:0, получаемые из полифосфорной или суперфосфорной кислоты. Это приводит к повышению себестоимости продукта. Одним из путей удешевления производства суспензий является замена суперфосфорной кислоты на стандартную экстракционную фосфорную кислоты (ЭФК), получаемую дигидратным способом.

В настоящее время АО «Аммофос-Максам» выпускает аммофос из слабой ЭФК с содержанием 16-18% Р₂О₅. Поэтому на наш взгляд необходимо изучить возможность получения ЖКУ и СЖКУ на базе данной ЭФК. Для этого необходимо решить следующие задачи: изучение процесса аммонизации ЭФК в зависимости от рН, определение состава образцов аммофосной пульпы, добавление аммиачной селитры с целью получения уравновешенных NP-удобрений, использование глиняной суспензии для стабилизации их состава, определение состава уравновешенных NP-удобрений, степени осветления и температуры кристаллизации новых композиций.

Методы и материалы. В опытах использовали ЭФК состава: 17,17% Р₂О₅, 2,2% SO₃, 0,16% CaО, 0,22% MgО, 0,39% Fe₂О₃ и 0,53% Al₂О₃. Процесс нейтрализации ЭФК осуществляли газообразным аммиаком (100% NH₃) в специальном реакторе при интенсивном перемешивании до значения рН = 4,51; 5,53; 6,07 и 6,56. Измерение величины рН аммонизированных пульп проводили с помощью иономера марки И-130М с электродной системой из электродов ЭСЛ 63-07, ЭВЛ-1М3.1 и ТКА-7 с точностью до 0,05 единиц рН.

Для получение уравновешенных NP-удобрений марок 1:0,5; 1:0,6; 1:0,7; 1:0,8; 1:0,9 и 1:1 в аммофосную пульпу добавлена аммиачная селитра (34,5% N). После добавления азотного компонента в аммофосную пульпу, полученные суспендированные, уравновешенные NP-удобрения анализировали на содержание различных компонентов. Состав ЭФК и образцов Р₂О₅, CaO, MgO, SO₃, А1₂О₃ и Fe₂O₃ по известным методикам [4].

Различные формы фосфора определялись фотометрическим методом по желтому ванадиево-молибденовому комплексу с использованием фотоколориметра КФК-3 при длине волны 440 нм. Определение кальция и магния проводили комплексонометрическим методом путем титрования трилоном Б в присутствии индикаторов флуорексона и хром темно-синего, соответственно. Содержание азота в продуктах определяли по Къельдалю – отгонкой аммиака в щелочной среде со сплавом Деварда с последующим титрованием [5], SO₃^2--ион весовым - осаждением в виде сульфата бария. Анализ на AI₂O₃ и Fe₂O₃ проводили комплексонометрическим методом.

Результаты и обсуждение. Результаты показывают, что при аммонизации ЭФК при рН с 4,51 до 6,56 содержание N увеличивается с 3,32 до 6,29%, при этом содержание Р₂О_5общ. снижается с 16,22 до 16,06%. Тогда как Р₂О_5водн. : Р₂О_5общ. находится в пределах 91,31-97,10%, Р₂О_5усв. : Р₂О_5общ. – 98,43-99,44. Такая аммофосная пульпа использована базовым раствором для получения различных марок ЖКУ и СЖКУ. Для этого как сказано выше применена аммиачная селитра.

Составы образцов жидких NP-удобрений приведены в табл. 1. Из неё видно, что чем больше массовая доля аммофосной пульпы в смеси, чем выше влажность в последнем.

Повышение рН аммофосной пульпы незначительно снижает её влажность. В зависимости от рН пульп и соотношения N:Р₂О₅ с применением аммиачной селитры в жидких NР-удобрениях содержания влаги, N и Р₂О_5общ. колеблются в пределах от 30,11 до 44,51%, от 12,54 до 19,21% и от 9,20 до 13,05% соответственно. В них имеются Р₂О_5водн. : Р₂О_5общ.= 91,36-94,31%, Р₂О_5усв. : Р₂О_5общ.= 98,62-99,57%. В зависимости от рН аммофосной пульпы и массового соотношения N : P₂O₅, температура кристаллизации в них колеблется в пределах от +16 до - -18ºС.

Таблица 1.

Состав жидких уравновешенных NР-удобрений на основе аммофосной пульпы и аммиачной селитры

Изучена степень осветления ЖКУ при комнатной температуре в зависимости от продолжительности хранения. Степень осветления ЖКУ образцов приведены в табл. 2. Из неё следует, что в зависимости от рН исходной аммофосной пульпы степень осветления уравновешенных NР-пульп в течение 72 часов составляет 35,42-57,84%. А это требует дополнительных затрат энергии в процессе их применения в сельском хозяйстве.

Таблица 2.

Степень осветления (%) жидких NР-удобрений на основе аммофосной пульпы и аммиачной селитры в зависимости от времени выдержки

С целью устранения выпадения осадков из NР-пульп в качестве стабилизатора использовалась 26 %-ная глиняная суспензия в количестве 3% для рН=6,56 и получено уравновешенное суспендированное NР-удобрение.

Определен химический состав и температура кристаллизации полученных образцов. Из табл. 3 видно, что при рН = 6,56 общее содержание питательных веществ в СЖКУ варьируется 25,2-27,8%, из них N _общ. – 12,6-18,54%, Р₂О_5общ. - 9,26-12,6%, а содержание влаги составляет 32,24-42,79%. А температура кристаллизации образцов находится от -3 до -20 ^оС. По показателям температурных значений всех марок СЖКУ можно считать сезонными (весенне-осенний) препаратами для питания сельхозкультур.

Таблица 3.

Состав суспендированных NP- удобрений на основе аммофосной пульпы (рН=6,56) с добавкой 26%-ной бентонитовой суспензии и аммиачной селитры

Изучена степень осветления СЖКУ в течение 72 часов при комнатной температуре. Данные сведены в табл. 4. Из неё видно, что степень осветления образцов СЖКУ резко повышается в первые 8 суток, затем при 22 и 24 сутках наблюдается линейный подъем достигая 29,31-22,98% при 72 суток. То есть 26 %-ная бентонитовая суспензия снижает степень осветления образцов в 2 раза.

Таблица 4.

Степень осветления суспендированных NP- удобрений на основе аммофосной пульпы (рН=6,56) с добавкой 26%-ной бентонитовой суспензии и аммиачной селитры

Из результатов исследований можно сделать вывод, что найденные значения СЖКУ по степени осветления находятся на уровне ниже 50% и они вполне приемлемы для их использования в сельхозугодиях.

Список литературы:

1. Лыжин Д.Н. Современные тенденции мирового рынка минеральных удобрений и средств защиты растений: конкурентные позиции России // Проблема Национальной Стратегии. – 2016. - №3(36). – C. 123-141.
2. Кочетков В.Н. Производства жидких комплексных удобрений. – Москва: Химия, 1978. - 240 с.
3.  Лембриков В.М., Малахова Н.Н. Жидкие комплексные удобрения // Труды НИУИФ (85 лет). – Москва, 2004. – С. 211-220.
4. 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.
5. ГОСТ 30181.4-94. Mинеральные удобрения. Метод определения суммарной массовой доли азота, содержащегося в сложных удобрениях и селитрах в аммонийной и нитратной формах (метод Деварда).