РАЗРАБОТКА СОСТАВА АНТИСЛЕЖИВАТЕЛЯ ДЛЯ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ НА ОСНОВЕ ОТРАБОТАННОГО ИНДУСТРИАЛЬНОГО МАСЛА

АННОТАЦИЯ

Аммиачная селитра широко применяется в сельском хозяйстве и промышленности, однако её высокая гигроскопичность и склонность к слёживаемости затрудняют хранение и транспортировку. Цель исследования – разработать экономически эффективный антислеживатель на основе отработанного индустриального масла местного производства. Методика включала в себя подбор компонентов состава, лабораторные испытания на слёживаемость, пылимость и влажность гранул аммиачной селитры после обработки разработанным антислеживателем. Полученные результаты показали, что применение предложенного состава полностью устраняет слёживаемость, уменьшает влажность на 56 %, снижает пылимость на 93,3 %, повышая механическую прочность гранул. Таким образом, разработанный состав обладает высоким потенциалом для промышленного использования, обеспечивает снижение затрат и сокращает зависимость от импортных добавок.

ABSTRACT

Ammonium nitrate is widely used in agriculture and industry; however, its high hygroscopicity and tendency to cake complicate storage and transportation. This study aims to develop an economically efficient anti-caking agent based on locally sourced used industrial oil. The methodology included selection of optimal components, followed by laboratory tests assessing caking, dust formation, and moisture content of ammonium nitrate granules treated with the developed anti-caking agent. Experimental results demonstrated that the proposed composition completely eliminated caking, reduced granule moisture by 56%, and lowered dust formation by 93.3%, significantly enhancing granule mechanical strength. Therefore, the developed anti-caking agent holds high industrial potential, ensures reduced production costs, and minimizes dependence on imported additives.

Ключевые слова: аммиачная селитра, антислеживатель, гигроскопичность, агломерация, пылимость.

Keywords: ammonium nitrate, anti-caking agent, hygroscopicity, agglomeration, dusting.

Введение

Аммиачная селитра является одним из наиболее востребованных азотных удобрений в сельском хозяйстве и активно применяется в различных промышленных отраслях, включая производство взрывчатых веществ. В то же время, это вещество обладает значительным недостатком – высокой гигроскопичностью, что приводит к снижению механической прочности гранул, образованию агломератов и деградации гранул при хранении и транспортировке [4].

В настоящее время для предотвращения слёживаемости используются импортные антислеживающие добавки, которые обеспечивают стабильность гранулированной формы селитры. Однако их высокая стоимость и зависимость от поставок из-за рубежа создают определённые экономические и логистические риски. В связи с этим актуальной задачей является разработка доступного и эффективного антислеживателя на основе местного сырья, который по своим характеристикам не уступал бы зарубежным аналогам [5].

В данной работе рассматривается возможность разработки антислеживающей добавки, изготовленной из отработанного масла, обладающего необходимыми гидрофобными и антиадгезионными свойствами. Использование местного сырья и отходов позволит снизить себестоимость производства, обеспечить стабильные поставки и повысить конкурентоспособность отечественных удобрений [2].

Таким образом, актуальность проблемы, связанной с повышенной гигроскопичностью аммиачной селитры и необходимостью импортозамещения антислеживающих добавок, обусловила необходимость проведения настоящего исследования. Его целью является разработка эффективного и экономически целесообразного антислеживателя на основе отработанного индустриального масла, обладающего гидрофобными и антиадгезионными свойствами, с учётом условий промышленного применения. В рамках поставленной цели в ходе работы был осуществлён подбор оптимального состава добавки, проведены лабораторные испытания, направленные на оценку её эффективности в условиях, приближённых к реальной эксплуатации, а также изучено влияние предложенного антислеживателя на физико-механические характеристики гранулированной аммиачной селитры.

Материалы и методы

Для разработки доступного антислеживателя проводился тщательный подбор базового сырья, которое должно было обладать необходимыми физико-химическими свойствами, обеспечивающими снижение слёживаемости аммиачной селитры. Особое внимание уделялось маслам местного производства, поскольку их использование позволяло бы заменить импортные аналоги, снизив зависимость от зарубежных поставок и обеспечив более стабильное производство антислеживающих добавок. При выборе подходящего сырья учитывались несколько важных факторов. Одним из ключевых критериев являлась доступность, поскольку для промышленного применения требовалось сырьё, которое можно было бы поставлять в достаточном объёме и на постоянной основе без значительных логистических затрат.

Немаловажным аспектом при выборе масел была их химическая инертность по отношению к аммиачной селитре, поскольку взаимодействие компонентов антислеживателя с удобрением могло привести к нежелательным изменениям его свойств. Масло не должно вступать в реакцию с основным веществом, а его применение должно быть безопасным с точки зрения возможных побочных эффектов. Ещё одним критерием выступали гидрофобные свойства, поскольку главная задача антислеживающей добавки заключалась в предотвращении поглощения влаги гранулами аммиачной селитры. Важным фактором также являлась способность образовывать равномерную защитную плёнку на поверхности гранул, которая снижала их склонность к агломерации и обеспечивала защиту от внешнего воздействия [1].

В ходе анализа рассматривалось несколько типов масел, каждое из которых обладало своими преимуществами и недостатками. Минеральные масла, включая отработанные моторные, индустриальные и трансформаторные масла, показали высокие гидрофобные свойства, что делало их перспективными для использования в качестве основы антислеживателя. Однако для применения в данной технологии требовалась предварительная очистка, что могло усложнить производственный процесс. Рассматривались также растительные масла, такие как хлопковое, подсолнечное и соевое. Их основное преимущество заключалось в натуральном происхождении и потенциальной биосовместимости, однако при этом требовалась дополнительная модификация для улучшения антиадгезионных характеристик. Кроме того, эти масла могли окисляться со временем, что снижало их долговечность в качестве антислеживающей добавки. Синтетические масла, включающие в себя соединения на основе силиконов и полиальфаолефинов, также рассматривались в качестве возможного варианта, однако их высокая стоимость делала применение экономически нецелесообразным, особенно с учётом необходимости масштабирования производства антислеживателя [6].

После анализа литературных источников и практических испытаний в качестве базового компонента антислеживателя было выбрано отработанное индустриальное масло подгруппы А, соответствующее ГОСТ 20799-88. Рассматривались масла марок И-20А, И-30А, И-40А и И-50А, получаемые как отходы на Ферганском нефтеперерабатывающем заводе, АО «Навоиазот» и АО «MAXAM-CHIRCHIQ» [2].

Основное преимущество данного сырья – низкая стоимость. Если цена свежего индустриального масла достигает 25–50 млн сумов за тонну, то отработанное масло стоит всего около 1 млн сумов. Экономическая эффективность такого выбора очевидна, особенно при разработке технологий, направленных на снижение себестоимости продукции.

Помимо доступности, масло обладает благоприятными вязкостно-температурными характеристиками, что критично для его равномерного распределения по поверхности гранул аммиачной селитры. Вязкость при 20 °C составляет 31,7 мм²/с, что способствует формированию устойчивой гидрофобной пленки, уменьшающей слёживаемость и влагонакопление.

Выбранное масло подверглось лабораторным испытаниям, в ходе которых модифицировалось специальными добавками для улучшения распределяемости и адгезии к гранулам. Отбирались компоненты, не только повышающие антиадгезионные свойства, но и обеспечивающие стабильность состава при хранении [1].

Для оценки эффективности антислеживателя проводился комплекс испытаний, имитирующих реальные условия эксплуатации. Анализировалась степень слёживаемости при различных концентрациях добавки, поглощение влаги в условиях повышенной влажности, механическая прочность обработанных гранул и их гранулометрический состав. Дополнительно тестировалась пылимость при механическом воздействии, поскольку избыточное образование мелких частиц могло отрицательно сказаться на транспортировке и применении удобрений.

Для оценки эффективности антислеживателя были проведены испытания на слёживаемость и пылимость обработанных образцов аммиачной селитры. Исследование включало в себя сравнение четырёх образцов, контрольного и 3 обработанных разным составом образцов, состав которых приведен в таблице 1.

Таблица 1.

Экспериментальные составы антислеживателя

Таблица 2.

Результаты исспытаний на антислеживаемость и пылимость аммиачной селитрой

Антислеживающий состав наносился методом распыления в количестве 1 кг на тонну аммиачной селитры. После обработки гранулы выдерживались в климатической камере при температуре 30 °C и относительной влажности 60 %. Исходная влажность селитры составляла 0,41 % (по методу Фишера).

Результаты и обсуждение

Результаты испытаний (табл.  2) продемонстрировали значительное снижение слёживаемости удобрения после обработки. Контрольный образец имел показатель слёживаемости 9,62 кг/см², тогда как обработанный составом по примеру 2 полностью исключал этот эффект (0 кг/см²) при снижении влажности гранул до 0,18 %. Такой результат свидетельствует о высокой эффективности антислеживателя не только в предотвращении агломерации частиц, но и в снижении гигроскопичности удобрения, что критично для его длительного хранения.

Дополнительно было зафиксировано значительное уменьшение пылевидных частиц при обработке. Например, применение состава по примеру 2 позволило снизить пылимость до 15 % при увеличении статической прочности гранул до 8,4 МПа. Таким образом, разработанный состав не только повышает удобство хранения и транспортировки аммиачной селитры, но и улучшает её физико-механические характеристики, обеспечивая сохранение качества продукта на длительный срок.

Испытания подтвердили, что гидрофобные покрытия эффективно предотвращают впитывание влаги, а добавление силикатов способствует снижению пылевидных частиц, улучшая эксплуатационные свойства аммиачной селитры. Применение полимерных антислеживающих добавок позволяет сохранить прочность гранул, предотвращая их разрушение в процессе хранения и транспортировки.

Заключение

Разработанный антислеживатель на основе отработанного индустриального масла продемонстрировал высокую эффективность в предотвращении слёживаемости, снижении гигроскопичности и уменьшении пылеобразования, а также способствовал укреплению гранул. Оптимальное сочетание гидрофобных и антиадгезионных компонентов значительно улучшило физико-механические свойства удобрения, обеспечив его стабильность при хранении и перевозке. Перспективы дальнейших исследований связаны с адаптацией состава антислеживателя к различным климатическим условиям для повышения его эффективности в широком диапазоне эксплуатационных сред.

Список литературы:

1. Игамбердиев Б.Г., Юлякшиев Р.С., Каримова С.А. Изучение влияния модифицирующих добавок на физико-механические характеристики гипсоволокнистых материалов // Проблемы современной науки и образования. – 2018. – № 13 (133). –  С. 34-38.
2. Кадыров Н.А., Исмаилов Р.И., Кадыров А.А. Поверхностно активное вещество для предотвращения слеживания аммиачной селитры // Universum: технические науки. – 2020. – №10-2 (79).
3. Кадыров Н.А., Исмаилов Р.И., Кадыров А.А., Тараян К.Л. Использование отработанного моноэтаноламина аммиачного производства // Universum: технические науки. – 2020. – №10-2 (79).
4. Москаленко Л.В., Василенко Е.З. Влияние поверхностных модификаторов на качество гранул удобрения // МНИЖ. – 2014. – №5-1 (24).
5. Потебенко В.Ю., Янков А.В., Харлампиди Х.Э. Физико-механические исследования свойств аммонийной селитры, обработанной различными ПАВ // Вестник Казанского технологического университета. – 2011. – №13.
6. Hamdamova Sh.Sh., Igamberdiyev B.G. Physicochemical studies of water systems based sodium chlorate and diethanolamine // The First European Conference on Chemical Sciences. – 2015. – С. 55–59.