Органоминеральные удобрения на основе куриного помёта и шламовых фосфоритов Центральных Кызылкумов

Узбекистан является одной из стран, имеющих крупный аграрный сектор. В 2015 году в сельском хозяйстве республики собрано более 7 млн. 500 тыс. т зерна и свыше 3 млн. 350 тыс. т хлопка-сырца. Наряду с хлопком и зерном выращен богатый урожай других сельскохозяйственных культур. В частности, заготовлено 12 млн. 592 тыс. т овощей и картофеля, 1 млн. 850 тыс. т бахчевых культур, 1 млн. 556 тыс. т винограда и 2 млн. 731 тыс. т фруктов. При этом часть продукции экспортировалась.

Одна из проблем сельскохозяйственного производства связана с почвенным гумусом, являющегося основой плодородия любых почв. В почвах ежегодно происходит минерализация и потеря гумуса. Уменьшение содержания гумуса в почве на 1% приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур примерно на 5 центнеров зерновых единиц с гектара. Предотвратить потери гумуса и даже увеличить его содержание в почве можно путём совершенствования севооборотов и широким использованием органических удобрений. Лучшим органическим удобрением является навоз – отходы животноводческих ферм и птицеводства.

Проблема усугубляется ещё и тем, что остро ощущается дефицит фосфорных удобрений. В настоящее время три наших АО: «Аммофос-Максам», «Самаркандкимё» и «Кокандский суперфосфатный завод» производят в среднем 150 тыс. т фосфорных удобрений (в пересчете на 100% Р₂О₅), при потребности сельского хозяйства 525,3 тыс. т Р₂О₅. Основной проблемой, с которой сталкиваются производители фосфорных удобрений – это нехватка качественного фосфатного сырья. Основным фосфатным сырьем для производства фосфорных удобрений являются бедное, к тому же высококарбонатные фосфориты Центральных Кызылкумов. Чтобы получить качественные фосфорсодержащие удобрения из такого сырья Кызылкумский фосфоритовый комбинат осуществил многостадийное его обогащение: добыча, дробление, грохочение с получением рядовой фосмуки, отмывка от хлора, сушка и обжиг для удаления СО₂. С 2014 года комбинат ежегодно выпускает 716 тыс. т мытого обожженного фосфоконцентрата с содержанием не менее 26% Р₂О₅. При этом добываемость фосфатной руды составляет 1 млн. 875 тыс. т фосфоритной руды при среднем содержании 17,12% Р₂О₅. Однако выпускаемый объем не хватает для обеспечения мощностей химических предприятий, производящих фосфорсодержащие удобрения. В то же время действующая схема термического обогащения является неэффективной. Так, повышение концентрации P₂O₅ в фосфоконцентрате (26%) по сравнению с его концентрацией в исходной руде (17%) происходят на фоне значительной потери P₂O₅ (134,77 тыс. т P₂O₅ или 42% от исходного Р₂О₅ в руде) с хвостами обогащения со статусом «Забалансовая руда». Из них 9,6% происходит при сухой сортировке на площадке рудоконтрольной станции, 28,3% при гидросортировке и 4,1% на стадиях сушки и обжига. Это соответственно минерализованная масса (12-14% P₂O₅), шламовый фосфорит (8-12% P₂O₅) и пылевидная фракция (18-20% P₂O₅). В этих отходах мы видим резерв для увеличения производства фосфорсодержащих удобрений. Традиционные методы переработки фосфатного сырья, такие как азотно-, соляно- и сернокислотные, для них не приемлемы. Как быть с такими отходными фосфоритами при нынешнем острейшем дефиците фосфорных удобрений?

Мировая практика свидетельствует о том, что некондиционное фосфатное сырье могут успешно вовлечены в сельскохозяйственное производство в виде компостов – смесей фосфоритов с органическими удобрениями. Органические удобрения повышают содержание гумуса в почве. При повышении содержания гумуса в пахотном горизонте от 1,5 до 5% коэффициент использования фосфора почвы увеличивается более чем в 10 раз. Органическое вещество оказывает влияние на доступность фосфора. В результате связывания железа и алюминия органическим веществом уменьшаются процессы осаждения нерастворимых фосфорных соединений. Повышается растворимость фосфатов кальция за счет высвобождаемых при разложении органического вещества органических кислот. При большом количестве органического вещества в почве или совместном внесении органических и минеральных удобрений количество доступного фосфора возрастает [1,2,4].

Ранее нами [5] были проведены исследования по получению органоминеральных удобрений на основе навоза крупного рогатого скота и шламовых фосфоритов Центральных Кызылкумов. Было показано, что при взаимодействии от 15 до 90 дней навоза крупного рогатого скота и шламовых фосфоритов обменная реакция, приводящая к изменению фазового состава продукта. Определены выход на органическую массу и относительное содержание Р₂О₅ усвояемое по тр. Б и в 2 %-ном растворе лим. к-ты продуктов. Так, при весовом соотношении навоз : фосфорит 100 : 3 в период компостирования потеря органических веществ в газовую фазу составляет 7,9 %, относительное содержание Р₂О_5усв. по тр. Б и в 2 %-ном растворе лим. к-ты составляет 81,58 и 72,22 %, а при соотношении 100 : 67 потеря органических веществ составляет 4,65 %, относительное содержание Р₂О_5усв. по тр. Б и в 2 %-ном растворе лим. к-ты составляет 53,62 и 41,81% соответственно.

В данном сообщении приводятся результаты лабораторных исследований по получению органоминеральных удобрений на основе куриного помёта и шламовых фосфоритов Центральных Кызылкумов.

Целью настоящей работы является определение компонентного состава органоминеральных удобрений получаемой путём компостирования куриного помёта с добавкой фосфоритного шлама в зависимости от массовых соотношений и продолжительности выдержки.

Для проведения лабораторных опытов по приготовлению органоминеральных удобрений в качестве исходных компонентов были взяты куриный помет следующего состава (масс.%): влага – 64,78; зола – 11,29; органические вещества – 23,93; гуминовые кислоты – 1,04; фульвокислоты – 7,27; водорастворимые органические вещества – 1,28; Р₂О₅ – 1,25; N – 0,95; К₂О – 0,74; СаО – 1,55. Шламовый фосфорит состава (вес. %): 7,75 Р₂О₅; 41,03 СаО; 2,59 Al₂O₃; 1,58 Fe₂O₃; 0,15 MgO; 21,63 CO₂. Компосты подготовили при весовых соотношениях помёт : фосфорит 100 : 3; 100 : 4; 100 : 8; 100 : 14; 100 : 19; 100 : 25; 100 : 37; 100 : 54 и 100 : 69.

В подготовленную смесь добавили воду исходя из расчета для достижения влажности 60-65 %. Полученные смеси помещали в банки емкостью 0,5 л. Условие приготовления компостов было близко к естественному условию: сверху смеси насыпали тонкий слой почвы. Затем банки помещались в термостат и выдерживались при 25°С в течение трех месяцев. Через каждые 15 дней образцы компостов анализировались на содержание Р₂О_5общ., Р₂О_5усв., СаО_общ. и СаО_усв. по методикам [3]. Усвояемую форму Р₂О₅ определяли по растворимости как в 2 %-ной лимонной кислоте, так и в 0,2 М растворе трилона Б. Усвояемую форму СаО – только по лимонной кислоте.

Результаты экспериментов приведены в рисунках 1, 2 и таблицах 1-2. Из неё видно, что увеличение содержания фосфоритного шлама в компостах ведет к снижению относительной усвояемой формы фосфора. Так, при массовом соотношении навоз : ФС = 100 : 3 трёх месячной выдержке в компосте имеем: относительное содержание Р₂О_5усв. по тр. Б и в 2 %-ном растворе лимонной кислоте составляет соответственно 84,44 и 76,3 %, при 100 : 14 – 73,41 и 67,63 %, а при 100 : 54 – 59,83 и 52,99 % (рис. 1 и 2).

При изучаемых соотношениях куриный помёт : ФС после 3-х месячной выдержки получены фосфоритные компосты, характеризующимися следующими показателями (вес. %): Р₂О_5общ. – 1.35-2.47; Р₂О_5усв. по трилону Б – 1,14-1,43; Р₂О_5усв. по лимонной кислоте – 1,03-1,26; СаО_общ. – 2,49-11,17; СаО_усв. – 2,38-8,97. Если, взять эти показатели в пересчете на сухую массу, то содержание питательных компонентов повышается в 2,5-4,0 раза (табл. 1 и 2).

Таким образом, полученные результаты показывают, что при компостировании куриного помёта со шламовым фосфоритом за счет взаимодействия органических кислот с фосфоритом увеличиваются подвижные формы фосфора и кальция.

Рисунок 1. Изменение усвояемой формы (2% лим.к-те.) фосфора компостов приготовленных на основе фосфоритных шламов Центральных Кызылкумов и ПП зависимости от времени выдержки

Рисунок 2. Изменение усвояемой формы Р₂О₅ (0,2м р-р Тр.Б)  фосфора компостов приготовленных на основе фосфоритных шламов Центральных Кызылкумов и ПП в зависимости от времени выдержки