ВЛИЯНИЕ ИСХОДНОЙ ДИСПЕРСНОСНОСТИ БЕНТОНИТОВЫХ ГЛИН НА СВОЙСТВА АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ

INFLUENCE OF THE INITIAL DISPERSION OF BENTONITE CLAYS ON THE PROPERTIES OF AMMONIUM NITRATE
Цитировать:
Мухаммедов С.Б. ВЛИЯНИЕ ИСХОДНОЙ ДИСПЕРСНОСНОСТИ БЕНТОНИТОВЫХ ГЛИН НА СВОЙСТВА АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 10(91). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12329 (дата обращения: 18.08.2022).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

Определены химический состав и свойства (дисперсный состав, влажность, насыпная плотность, угол откоса, текучесть, рН, гигроскопичность, влагоемкость) бентонитовых глин Азкамарского, Каттакурганского, Лагонского и Навбахорского месторождений. Основными глинистыми минералами бентонитовых глин являются монтмориллонит, каолинит, палыгорскит, гидрослюда и хлорит. Кроме них присутствуют кальцит, кварц, калиевый полевой шпат, барит и др. Химический состав и свойства бентонитовых глин Узбекистана позволяют возможность их применения в качестве добавки к NH4NO3.

ABSTRACT

The chemical composition and properties (dispersed composition, moisture content, bulk density, slope angle, fluidity, pH, hygroscopicity, moisture capacity) of bentonite clays of the Azkamar, Kattakurgan, Lagon and Navbakhor deposits have been determined. The main clay minerals of bentonite clays are montmorillonite, kaolinite, palygorskite, hydromica and chlorite. In addition to them, there are calcite, quartz, potassium feldspar, barite, etc. Uzbekistan allow the possibility of their use as an additive to NH4NO3.

 

Ключевые слова: аммиачная селитра, бентонитовая глина, модификатор, слёживаемость, cтабилизация, полиморф, термоцикл, грануляция, дисперсностъ, влажностъ, бентонитно-нитратный расплав

Keywords: amonium nitrate, bentonite clay, modificator, packing, stabilization, polymorph, thermal cycle, granulation, dispersion, humidity, bentonine-nitrate melt.

 

В данном этапе работы изучено влияние дисперсного состава бентонитовых глин вышеуказанных месторождений на свойства гранул АС. Размер частиц исходного бентонита варьировалась от 0,02 до 0,25 мм или от 20 до 250 мк [1]. Прежде чем ввести бентонитовый порошок в плав селитры, он подсушивался при 200°С до влажности 1-1,5%. Гранулы образцов получены по вышеприведенной методике. частиц 0,25 мм. Чем  меньше  растворимость  в  воде  гранул  селитры,  тем  медленнее  высвобождается  азот  из удобрения,  что  проявляет  пролонгированное  его действие на растение. Так, если полное растворение гранул производственной АС с добавкой 0,28% MgO составляет в среднем 46,8 сек., то введение в её состав тонкодисперсного (0,02 мм) бентонитового порошка[2].

Предполагаемый механизм действия бентонита как добавки, повышающей прочность гранул АС и одновременно уменьшающей её слеживаемость, основан на создании множества центров кристаллизации, что ускоряет процесс кристаллизации и вызывает образование мелких кристаллов, которые делают гранулы более плотными и прочными. Кроме того, высокая гидрофильность бентонита позволяет предположить, что его частицы будут интенсивно поглощать влагу, содержащуюся в селитре, и тем самым удалять из гранул насыщенный маточный раствор, присутствие которого способствует разрушению и слёживанию гранул при хранении[3]

Из таблицы 1 видно, что чем больше количества и дисперсность бентонитового порошка, тем ниже слёживаемость гранул селитры. Так, с увеличением массовой доли бентонита 0,5 до 2,5г по отношению 100г селитры слёживаемость гранул последнего резко снижается. Дальнейшее увеличение бентонита (до 3,0г) приводит к некоторому ухудшению данного показателя. Хотя с уменьшением размера частиц бентонита с 0,25 до 0,02 мм слёживаемость гранул селитры неуклонно падает, позволяющий получит максимально прочные гранулы с наименьшей пористостью и внутренней поверхностью и положительно воздействующих на полиморфные превращения NH4NO3. Наименьшая слёживаемость (1,28 кг/см2) наблюдается при размере частиц 0,02 мм Азкамарской бентонитовой глины и весовом соотношении селитры к глине 100 : 2,0, а наивысшая (3,15 кг/см2) при размере частиц 0,25 мм Каттакурганской бентонитовой глины и соотношении селитры к глине 100 : 0,5. Гранулы с низкой слёживаемостью обладают также продукты, полученные на основе плава NH4NO3 и Лагонской бентонитовой глины (1,31-2,06 кг/см2).

Таблица 1.

Влияние тонины помола бентонитовой глины и её количества на слёживаемость (кг/см2) гранулированной аммиачной селитры

Массовое соотношение

АС : БГ

Тонина помола исходной бентонитовой глины, мм

0,02

0,04

0,08

0,1

0,25

с добавкой бентонита Навбахорского месторождения

100 : 0,5

2,35

2,47

2,61

2,69

2,80

100 : 1,0

2,14

2,28

2,45

2,56

2,64

100 : 1,5

1,94

2,04

2,18

2,30

2,44

100 : 2,0

1,53

1,67

1,82

1,90

2,01

100 : 2,5

1,39

1,58

1,74

1,81

1,91

100 : 3,0

1,64

1,80

1,96

2,06

2,15

с добавкой бентонита Азкамарского месторождения

100 : 0,5

1,90

2,05

2,18

2,26

2,37

100 : 1,0

1,69

1,80

1,94

2,05

2,13

100 : 1,5

1,56

1,69

1,80

1,92

2,06

100 : 2,0

1,39

1,50

1,66

1,74

1,85

100 : 2,5

1,28

1,43

1,55

1,62

1,72

100 : 3,0

1,41

1,57

1,70

1,80

1,89

с добавкой бентонита Лагонского месторождения

100 : 0,5

2,06

2,18

2,32

2,40

2,51

100 : 1,0

1,75

1,89

2,06

2,17

2,25

100 : 1,5

1,66

1,76

1,90

2,02

2,16

100 : 2,0

1,43

1,57

1,72

1,80

1,91

100 : 2,5

1,31

1,5

1,66

1,73

1,83

100 : 3,0

1,52

1,68

1,84

1,94

2,03

с добавкой бентонита Каттакурганского месторождения

100 : 0,5

2,73

2,85

2,96

3,04

3,15

100 : 1,0

2,19

2,33

2,52

2,63

2,71

100 : 1,5

1,93

2,10

2,31

2,43

2,57

100 : 2,0

1,73

1,87

2,12

2,20

2,31

100 : 2,5

1,51

1,68

1,88

1,95

2,05

100 : 3,0

1,88

2,03

2,15

2,25

2,34

 

Из таблицы 2 видно, что изменение прочности гранул АС в зависимости от дисперсности помола бентонита и её количества аналогично для всех четырёх месторождений бентонитов. Так, с уменьшением исходной дисперсности бентонита от 0,25 до 0,02 мм прочность гранул повышается, но монотонно. А с увеличением массовой доли бентонита от 0,5 до 3,0г по отношению 100г АС прочность гранул повышается постоянно.

Исходя из вышеизложенных, нами исследовано свойства  образцов  АС  с  добавкой  бентонитовых глин с влажностью 1,0% Н2О и дисперсной 0,04 мм. Известно, что наиболее прочные гранулы будут получаться  в  случае  протекания  модификационных превращений аммиачной селитры с минимальными объемными и структурными изменениями, т.е. без существенной деформации её кристаллов.[4]

Таблица 2.

 Влияние тонины помола бентонитовой глины и её количества на прочность гранул (МПа) аммиачной селитры

Массовое соотношение

АС : БГ

Тонина помола исходной бентонитовой глины, мм

0,02

0,04

0,08

0,1

0,25

с добавкой бентонита Навбахорского месторождения

100 : 0,5

2,07

1,99

1,85

1,81

1,72

100 : 1,0

2,61

2,50

2,36

2,23

1,85

100 : 1,5

3,08

2,94

2,57

2,41

1,96

100 : 2,0

3,29

3,15

2,94

2,77

2,12

100 : 2,5

3,42

3,30

3,19

2,93

2,33

100 : 3,0

3,59

3,50

3,28

3,09

2,48

с добавкой бентонита Азкамарского месторождения

100 : 0,5

1,98

1,89

1,78

1,70

1,58

100 : 1,0

2,40

2,28

2,19

2,07

1,79

100 : 1,5

2,64

2,51

2,42

2,31

1,91

100 : 2,0

2,83

2,71

2,66

2,57

2,07

100 : 2,5

3,04

2,93

2,81

2,70

2,19

100 : 3,0

3,20

3,11

3,02

2,91

2,40

с добавкой бентонита Лагонского месторождения

100 : 0,5

2,09

2,02

1,93

1,85

1,72

100 : 1,0

2,31

2,20

2,11

2,01

1,80

100 : 1,5

2,61

2,53

2,42

2,32

1,94

100 : 2,0

2,89

2,80

2,69

2,57

2,12

100 : 2,5

3,41

3,33

3,20

3,10

2,62

100 : 3,0

3,90

3,84

3,75

3,65

3,16

с добавкой бентонита Каттакурганского месторождения

100 : 0,5

2,01

1,95

1,87

1,78

1,66

100 : 1,0

2,28

2,19

2,12

2,03

1,81

100 : 1,5

2,59

2,49

2,39

2,3

1,91

100 : 2,0

2,84

2,74

2,62

2,53

2,05

100 : 2,5

3,28

3,2

3,12

3,03

2,54

100 : 3,0

3,69

3,6

3,49

3,4

2,9

 

Для исходной Навбахорской бентонитовой глины с размером частиц 0,02 мм увеличивается до 2,07 МПа, при 100 : 1,5 до 3,08 МПа, при 100 : 2,5 до 3,42 МПа и при 100 : 3 до 3,59, то есть в 1,29, 1,93, 2,13 и 2,25 раза выше. Наибольший эффект прочности гранул – 3,9 МПа имеет селитра, в которую ввели 3,0 весовых долей Лагонского бентонита с частицами 0,02 мм. Все это гарантирует 100 %-ную рассыпчатость в течение срока хранения (6 мес.).

Одним из показателей, характеризующим качество АС, является пористость её гранул. Пористость гранул чистого NH4NO3 составляет 22%, а у АС с магнезиальной добавкой – 9,1%. Из таблицы 3 видно, что добавление в плав NH4NO3 бентонитовых глин, наименьших размеров частиц приводит к снижению пористости и внутренной удельной поверхности гранул продукта. Так, при АС : БГ = 100 : 3 уменьшение размера частиц Навбахорского бентонита с 0,25 до 0,02 мм снижает пористости гранул селитры с 7,43 до 6,87%, Азкамарского бентонита с 7,29 до 6,72%, Лагонского бентонита с 7,32 до 6,77% и Каттакурганского бентонита с 7,28 до 6,73%. Это подтверждает причины повышения прочности гранул.

Таблица 3.

Влияние тонины помола бентонитовой глины и её количества на пористость (%) гранул аммиачной селитры

Массовое соотношение

АС : БГ

Тонина помола исходной бентонитовой глины, мм

0,02

0,04

0,08

0,1

0,25

с добавкой бентонита Навбахорского месторождения

100 : 1,0

7,79

7,92

8,08

8,23

8,36

100 : 2,0

7,26

7,44

7,59

7,75

7,96

100 : 3,0

6,87

7,01

7,13

7,29

7,43

с добавкой бентонита Азкамарского месторождения

100 : 1,0

7,57

7,71

7,86

8,04

8,16

100 : 2,0

7,16

7,28

7,4

7,55

7,7

100 : 3,0

6,72

6,85

7,01

7,13

7,29

с добавкой бентонита Лагонского месторождения

100 : 1,0

7,69

7,84

8,02

8,18

8,3

100 : 2,0

7,28

7,4

7,58

7,73

7,88

100 : 3,0

6,77

6,93

7,04

7,16

7,32

с добавкой бентонита Каттакурганского месторождения

100 : 1,0

7,58

7,73

7,89

8,07

8,19

100 : 2,0

7,18

7,3

7,48

7,63

7,78

100 : 3,0

6,73

6,89

7,06

7,12

7,28

 

Показателем, характеризующим качество гранулированной АС является также адсорбционная способность гранул к жидкому топливу. В зависимости от дисперсности и количества бентонитовых глин: Навбахорского, Азкамарского, Лагонского и Каттакурганского месторождений впитываемость гранул колеблется в пределах соответственно 2,9-4,36; 2,76-4,21; 2,86-4,33 и 2,85-4,2г солярового масла по отношению к 100г продукта (таблица 3). Азкамарский бентонит проявляет себя наиболее эффективно в плане снижения впитываемости гранул АС (до 2,76г). Она у NH4NO3 равна 4,82г, а у АС с 0,28% MgO – 4,33г. Чем меньше пористость гранул, чем ниже должна быть их впитываемость по отношению жидкому топливу. Это действительности подтвердил реальность данного явления, то есть они увязываются между собой.

Таблица 4.

Влияние тонины помола бентонитовой глины и её количества на впитываемость (гр.) гранул аммиачной селитры

Массовое соотношение

АС : БГ

Тонина помола исходной бентонитовой глины, мм

0,02

0,04

0,08

0,1

0,25

с добавкой бентонита Навбахорского месторождения

100 : 1,0

3,75

3,9

4,06

4,24

4,36

100 : 2,0

3,1

3,22

3,4

3,55

3,7

100 : 3,0

2,9

3,06

3,17

3,29

3,45

с добавкой бентонита Азкамарского месторождения

100 : 1,0

3,58

3,77

3,91

4,09

4,21

100 : 2,0

2,94

3,09

3,24

3,39

3,54

100 : 3,0

2,76

2,88

3,01

3,13

3,29

с добавкой бентонита Лагонского месторождения

100 : 1,0

3,77

3,92

4,06

4,21

4,33

100 : 2,0

3,15

3,26

3,41

3,57

3,72

100 : 3,0

2,86

3,02

3,15

3,31

3,47

с добавкой бентонита Каттакурганского месторождения

100 : 1,0

3,65

3,81

3,95

4,08

4,2

100 : 2,0

3,02

3,17

3,32

3,44

3,59

100 : 3,0

2,85

2,97

3,1

3,29

3,45

 

Таким образом, для получения гранул АС, не слёживающейся при хранении и транспортировке, к тому же без разрушения выдерживающее большое число температурных колебаний, сохраняющий при этом свой гранулометрический состав и форму исходная влажность бентонитовой глины должен быть не более 1-1,5%, а её дисперсность не должно превышать 0,08 мм.

 

Список литературы:

  1. Турдиалиев У.М., Намазов Ш.С., Сейтназаров А.Р., Ахмедов У.К. Влияние дисперсности бентонитовых глин на основные свойства гранул аммиачной селитры. // Узбекский химический журнал. – Ташкент, 2018. - №3. – С. 71-74
  2. Мухаммедов С.Б., Турдалиев У.М. Состав и свойства термостабильной аммиачной селитры с пониженным содержанием азота на основе плава нитрата аммония и бентонитовых глин // Universum: технические науки : электрон.научн.журн.2020.12(81). URL:https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11037(дата обращения: 25.12.2020).
  3. Мухаммедов С.Б., Турдалиев У.М. Неслёживающаяся аммиачная селитра с добавкой лагонских бентонитовых глин Узбекистана // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 11(68). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/8180
  4. Мухаммедов С.Б. Исследование полиморфных превращений нитрата аммония и структуры неслёживающейся аммиачной селитры с добавкой бентонитовых глин // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. 12(81). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11075 (дата обращения: 25.12.2020).
Информация об авторах

ассистент кафедры «Химическая технология» Ферганского политехнического института, Узбекистан, г. Фергана

Assistant of the Chemical-technological department of the Fergana polytechnic institute, Uzbekistan, Fergana

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