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

Composition suspended liquid complex fertilizer based on Kyzylkum ammophose pulp and ammonium nitrate
Цитировать:
Состав суспендированных жидких комплексных удобрений на основе Кызылкумской аммофосной пульпы и нитрата аммония // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Ганиева Н.М. [и др.]. 2021. 2(83). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11276 (дата обращения: 16.05.2021).
Прочитать статью:

 

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], SO32--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 Р2О5общ. снижается с 16,22 до 16,06%. Тогда как Р2О5водн. : Р2О5общ. находится в пределах 91,31-97,10%, Р2О5усв. : Р2О5общ. – 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 Р2О5общ. 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 Р2О5водн. : Р2О5общ.= 91,36-94,31%, Р2О5усв. : Р2О5общ.= 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

Массовое соотношение

N : P2O5

Содержание воды в пульпе, %

Содержание компонентов, вес. %

Р2О5усв.

Р2О5общ.

%

Р2О5водн.

Р2О5общ.

 %

Ткрист.

ºС

Nобщ.

Р2О5общ.

Аммофосная пульпа со значением рН = 4,51

1 : 0,5

32,05

19,21

9,61

98,62

94,19

+16

1 : 0,6

35,49

17,14

10,19

98,64

94,21

+12

1 : 0,7

38,29

15,61

10,87

98,66

94,23

+9

1 : 0,8

40,62

14,39

11,26

98,68

94,25

+7

1 : 0,9

42,26

13,52

11,82

98,71

94,28

+6

1 : 1

44,51

12,64

12,62

98,73

94,31

+5

Аммофосная пульпа со значением рН = 5,53

1 : 0,5

31,76

18,53

9,25

99,47

91,36

2

1 : 0,6

34,21

16,86

9,96

99,49

91,38

-5

1 : 0,7

37,65

15,41

10,76

99,51

91,41

-10

1 : 0,8

38,93

14,23

11,41

99,53

91,43

-12

1 : 0,9

41,28

13,36

11,94

99,55

91,45

-14

1 : 1

42,97

12,54

12,54

99,57

91,47

-15

Аммофосная пульпа со значением рН = 6,07

1 : 0,5

31,61

18,42

9,2

98,84

93,84

0

1 : 0,6

33,82

16,9

9,9

98,86

93,86

-6

1 : 0,7

36,5

15,4

10,9

98,88

93,88

-11

1 : 0,8

38,54

14,43

11,5

98,9

93,89

-13

1 : 0,9

40,61

13,45

12,1

98,91

93,91

-15

1 : 1

42,15

12,61

12,61

98,92

93,92

-16

Аммофосная пульпа со значением рН = 6,56

1 : 0,5

30,11

18,86

9,36

99,15

92,19

-1

1 : 0,6

32,47

17,45

10,24

99,18

92,23

-7

1 : 0,7

34,71

16,06

11,24

99,21

92,26

-13

1 : 0,8

36,54

15,07

11,97

99,23

92,28

-15

1 : 0,9

38,63

14,03

12,53

99,25

92,3

-17

1 : 1

40,95

13,05

13,05

99,27

92,32

-18

 

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

Массовое соотношение

N:Р2О5

Продолжительность выдерживания пульпы, час

1

2

3

4

5

8

23

24

28

48

72

Аммонизированная ЭФК со значением рН = 4,51

1 : 0,5

13,96

36,67

39,16

40,21

41,04

41,45

42,91

43,54

43,75

46,67

46,67

1 : 0,6

12,42

35,73

38,06

39,67

40,63

41,38

43,19

43,84

44,70

47,25

47,25

1 : 0,7

10,87

34,78

36,95

39,13

40,21

41,30

43,47

44,13

45,65

47,82

47,82

1 : 0,8

9,52

30,76

32,97

35,18

36,65

38,14

40,04

40,63

42,02

44,00

44,00

1 : 0,9

8,16

26,74

28,98

31,22

33,10

34,97

36,61

37,13

38,40

40,18

40,18

1 : 1

6,81

22,72

25,00

27,27

29,54

31,81

33,18

33,63

34,77

36,36

36,36

Аммонизированная ЭФК со значением рН = 5,53

1 : 0,5

14,34

22,14

26,00

29,70

32,80

34,50

53,14

56,80

57,40

57,84

57,84

1 : 0,6

11,17

17,07

21,00

24,85

28,40

31,25

52,47

54,50

55,63

56,03

56,03

1 : 0,7

8,00

12,00

16,00

20,00

24,00

28,00

51,80

52,20

53,85

54,21

54,21

1 : 0,8

6,03

10,78

14,83

18,89

22,94

26,30

49,81

50,20

51,51

51,83

51,83

1 : 0,9

4,05

9,55

13,67

17,78

21,89

24,61

47,82

48,21

49,17

49,46

49,46

1 : 1

2,08

8,33

12,50

16,67

20,83

22,91

45,83

46,21

46,83

47,08

47,08

Аммонизированная ЭФК со значением рН = 6,07

1 : 0,5

0,42

1,04

2,08

6,25

8,33

8,96

25,00

25,42

41,67

47,08

47,08

1 : 0,6

1,77

4,69

8,33

14,59

19,79

22,19

37,50

38,34

48,65

52,08

52,08

1 : 0,7

3,12

8,33

14,58

22,92

31,25

35,42

50,00

51,25

55,62

57,08

57,08

1 : 0,8

2,29

5,64

10,41

16,32

22,22

25,35

38,19

39,44

46,11

48,47

49,86

1 : 0,9

1,46

2,94

6,25

9,73

13,20

15,28

26,39

27,64

36,59

39,86

42,64

1 : 1

0,63

0,25

2,08

3,13

4,17

5,21

14,58

15,83

27,08

31,25

35,42

Аммонизированная ЭФК со значением рН = 6,56

1 : 0,5

8,16

18,36

26,53

28,57

32,65

38,77

51,83

53,06

54,08

54,90

54,90

1 : 0,6

5,33

13,35

22,64

26,79

30,91

36,05

49,88

50,70

53,08

54,22

54,22

1 : 0,7

2,50

8,33

18,75

25,00

29,17

33,33

47,92

48,33

52,08

53,54

53,54

1 : 0,8

1,82

5,95

14,09

18,57

21,43

24,60

38,93

39,25

49,00

50,04

50,04

1 : 0,9

1,15

3,57

9,42

12,14

13,69

15,87

29,94

30,17

45,93

46,54

46,54

1 : 1

0,47

1,19

4,76

5,71

5,95

7,14

20,95

21,09

42,85

43,04

43,04

 

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%, Р2О5общ. - 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

Соотношение

N : P2O5

Содержа-ние воды в пульпе, %

Содержание компонентов, вес.%

Р2О5усв.

Р2О5общ.

%

Р2О5водн.

Р2О5общ.

 %

Ткрист.

ºС

Nобщ.

Р2О5общ.

1 : 0.5

32,24

18,54

9,26

99,19

92,25

-3

1 : 0.6

34,57

17,01

9,98

99,23

92,29

-9

1 : 0.7

36,82

15,6

10,91

99,26

92,32

-15

1 : 0.8

38,69

14,38

11,46

99,28

92,34

-17

1 : 0.9

40,29

13,42

11,98

99,3

92,36

-19

1 : 1

42,79

12,6

12,6

99,32

92,37

-20

 

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

Массовое соотношение

N:Р2О5

Продолжительность выдерживания пульпы, час

1

8

24

28

48

72

1 : 0.5

2,27

16,37

21,61

22,55

29,46

29,31

1 : 0.6

1,48

15,22

20,65

22,13

29,10

28,95

1 : 0.7

0,69

14,07

19,68

21,71

28,73

28,58

1 : 0.8

0,50

10,38

15,98

20,43

26,85

26,71

1 : 0.9

0,32

6,70

12,29

19,14

24,98

24,85

1 : 1

0,13

3,01

8,59

17,86

23,1

22,98

 

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).
Информация об авторах

магистрант, Наманганский инженерно-технологический институт, Узбекистан, г. Наманган

Master's degree, Namangan Institute of Engineering and Technology, Uzbekistan, Namangan

Заведующий лабораторией «Фосфорных удобрений», доктор технических наук, профессор, академик, Институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан, г. Ташкент, Узбекистан

doct. tech. sciences, prof. acad. Institute of General and Inorganic Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent

Главный научный сотрудник, доктор технических наук, Институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан. 100170, г. Ташкент, Узбекистан, ул. Мирзо Улугбека, 77-а.

Chief researcher scientist, Doctor of science, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, 100170, Uzbekistan, Tashkent, Mirzo Ulugbek str., 77-a

д-р. техн. наук, ведущий научный сотрудник, Институт общей и неорганической химии АН РУз, Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of technical sciences, leading researcher, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent

д-р. техн. наук. PhD, старший научный сотрудник, Институт общей и неорганической химии АН РУз, Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of technical sciences PhD, senior researcher, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top