Производство термостабильной аммиачной селитры с добавкой бентонитов

АННОТАЦИЯ

В статье приводятся результаты выявления возможности получения не слёживающегося карбамида с помощью бентонита, и оказание его ингибирующего действия на разложение селитры. Модифицирование аммиачной селитры бентонитом либо глауконитом, устраняющее её взрывоопасность, позволяет создать бентонитовое либо глауконитовое азотное удобрение, которые благодаря своему пролонгированному действию позволит снизить норму азотного удобрения.

ABSTRACT

The article presents the results of identifying the possibility of obtaining non-caking urea with bentonite, and its inhibitory effect on the decomposition of nitrate. Modification of ammonium nitrate with bentonite or glauconite, eliminating its explosiveness, allows you to create bentonite or glauconite nitrogen fertilizer, which due to its prolonged action will reduce the rate of nitrogen fertilizer.

Ключевые слова: бентонит, неорганические добавки, слёживаемость, детонационные свойства, фосфатизированный, силикаты, тальк, силикагель, диатомит, аэросил.

Keywords: bentonite, inorganic additives, caking, detonation properties, phosphatized, silicates, talc, silica gel, diatomite, aerosol.

На сегодняшний день в мире при организации производства на базе аммиачной селитры – нового удобрения с существенно большей устойчивостью к внешним воздействиям и, соответственно, пониженными детонационными свойствами, сохраняющего при этом агрохимическую эффективность, необходимо обосновать ряд существующих предложений, направленных на поиск неорганических добавок (кальциевых, калийных, фосфатных и других), позволяющих получать максимально прочные гранулы с наименьшей пористостью и внутренней поверхностью, умеренной слёживаемостью, положительно воздействующих на полиморфные превращения нитрата аммония и повышение температуры его разложения, а также разработать технологию получения термостабильной аммиачной селитры путем добавки оптимальных количеств неорганических соединений в плав нитрата аммония с последуюшим гранулированием методом приллирования.

В Республике благодаря осуществлению широких мер достигаются существенные результаты по производству фосфатизированной, бентонитовой и известковой аммиачной селитры на Акционерном Обществе «Navoiyazot», «Farg’onaazot» и «Maxam-Chirchiq» на основе переработки местных сырьевых материалов. В третьем направлении Стратегии действий Республики Узбекистан, предусмотренной в 2017-2021гг., отмечены задачи, направленные на «…развитие промышленности, глубокую переработку местных сырьевых ресурсов, модернизацию и интенсивное развитие сельского хозяйства…»¹. В том аспекте при решении проблемы производства термостабильной аммиачной селитры с улучшенными товарными и агрохимическими свойствами важное значение имеет применение фосфорсодержащих добавок и агрономических руд – фосфоритов, глауконитов и бентонитов.

В качестве таких веществ предложено также применять бентонитовые глины, различные силикаты, тальк, силикагель, диатомит и аэросил.

Бентониты в первую очередь относятся к агрономическим рудам. Накоплен большой опыт применения бентонитов в сельском хозяйстве [1, с.236-241; 2, с.251-257; 3, с.3-6; 4, с.9-15; 5, с.22-24; 6, с.597-601; 7, 18с., 8, 19с.; 9, 21с.]. За рубежом бентониты и препараты из них применяют в земледелии: как наполнители пестицидов для борьбы с вредителями сельхозрастений; добавки в песчаные и другие малоплодородные почвы для улучшения их агрохимических свойств; разбавители и аккумуляторы минеральных удобрений – для уменьшения их вредного воздействия на почвенные биоценозы, для предупреждения заражения грунтовых вод минеральными солями; при производстве жидких комплексных удобрений в качестве суспензирующих и стабилизующих средств [10, с.46-48]. При этом улучшаются водно-физические и тепловые свойства, повышается максимальная влагоемкость, понижается водопроницаемость песчаных почв. В результате улучшаются условия жизнедеятельности почвенных микроорганизмов и питания культурных растений. Экологические исследования американских ученых показали что, бентонит препятствует распространению в почве фитопатогенных микроорганизмов [11, с.41-44]. В сельском хозяйстве США уже сейчас ежегодно используют около 800 тысяч тонн бентонитов [12, с.75-77].

С помощью бентонита выявлена возможность получения неслеживающегося карбамида [1, с.236-241]. Известен опыт использования щелочноземельных бентонитов Татарии вместе с органическими и минеральными удобрениями для повышения плодородия дерново-подзолистой почвы. Благодаря бентониту урожайность картофеля повысилась в полтора раза [13, с.47-48].

На территории Узбекистана также выявлено около 200 месторождений и проявлений бентонитовых глин с прогнозными запасами более 2 млрд. тонн [14, с.23].

В работах [15, с.4-7; 16, с.60-63; 17, с.653-661; 18, 18с.] представлены результаты модифицирования аммиачной селитры путем введения в её расплав бентонита, морденита, фосфорита Кызылкумского месторождения и синтетического цеолита марки NaX. Количество вводимой добавки изменяли в пределах от 0,5 до 20% масс. Наилучшей признана аммиачная селитра с 1,5 %-ной добавкой бентонита. Она имела влагосодержание 0,14%, гигроскопичность - 61% при 20°С, прочность гранул 8,70 МПа, температура разложения 272°С и разрушенных гранул после 10 циклов нагрев-охлаждение (20-55°С) – 21%. Увеличение количества бентонита с 2-х % уже не приводит к повышению прочности. Увеличение добавки до 20% приводит к уменьшению гигроскопической точки аммиачной селитры с 66,9% до 43-54%, что ведет к потере положительного эффекта модифицирования. Следовательно, введение добавки в количестве, превышающим 1,5% является нецелесообразным, т.к. приводит к ухудшению качества продукта. Но с этим утверждением авторов можно поспорить. Ведь главное в селитре не гигроскопичность, а взрывоопасность. Добавка бентонита в количестве 1,5% не может разубожить селитру до взрывобезопасного содержания в ней азота 26-28%. Главное – сохранит ли селитра свою агрохимическую эффективность с 20 %-ной добавкой бентонита? Что касается термостабильности аммиачной селитры с добавкой бентонита, то в анализируемых работах есть противоречивые данные. Так, в [18, 18с.] температура начала разложения селитры с 1,5 %-ной добавкой бентонита равняется 272°С. С увеличением добавки до 5% она падает до 210°С.

В работах [19, с.119-127; 20, с.16-25; 21, с.280-288; 22, рр.85-97; 23, с.1-14] получены образцы термостабильной аммиачной селитры путем добавления бентонитовых глин Узбекистана в плав нитрата аммония перед его грануляцией. Количество глины изменяли от 0.5 до 30 г по отношению к 100 г плава нитрата аммония. Основываясь на известном факте о том, что при разубоживании селитры с содержанием в ней азота с 34,5 до 28% снижаются её взрывоопасные свойства, считается оптимальным соотношением аммиачной селитры к бентониту 100 : 22. В этом случае продукт содержит 28,40; 28,25; 28,41 и 28,32% N, а прочность его гранул составляет 8,65; 6,28; 8,04 и 8,87 МПа соответственно, для бентонитов Навбахорского (марки ППД), Азкамарского, Каттакурганского и Лагонского месторождений, в то время как прочность гранул чистого NH₄NO₃ всего – 1,32 МПа. В этом случае пористость гранул не превышает 4,5% вместо 22%. Введение бентонитовых глин в плав NH₄NO₃ приводит к уменьшению её температуры плавления на 3,9-14^оС по сравнению аммиачной селитры с добавкой 0,28% MgO (ГОСТ 2-85), что открывает возможность некоторой экономии энергоресурсов при его грануляции. Добавка бентонита оказывает ингибирующее действие на разложение селитры, повышая температуру деструкции от 211 до 245^оС, что позволяет повысить безопасность при её производстве и применении. При нагревании аммиачной селитры бентонит оказывает благоприятное буферное действие и стабилизирует её рН. Наработана опытная партия термостабильного удобрения для агрохимических испытаний под хлопчатник, результаты которых показали, что достоверная прибавка урожая хлопка-сырца составляет в среднем 6,45% (в пересчете на 1 га дополнительный урожай хлопка-сырца – 3,5 ц).

Модифицирование аммиачной селитры бентонитом либо глауконитом, устраняющее её взрывоопасность, позволяет создать бентонитовое либо глауконитовое азотное удобрение, которые благодаря своему пролонгированному действию позволит согласно [24, с.15] снизить норму азотного удобрения на гектар. Кроме того получить кремниевое удобрение, целесообразность широкого использования которого в сельском хозяйстве (особенно при выращивании риса) обусловлено следующими причинами: 1) ежегодно с урожаем из пахотного горизонта выносится 210-224 млн. тонн кремния, что приводит к возникновению дефицита биогеохимически активного кремния в почве, снижению урожайности сельскохозяйственных культур, ухудшению почвенного плодородия; 2) улучшение кремниевого питания способствует повышению жизнеспособности растений и их устойчивости к неблагоприятным погодным условиям (засухе, ветрам, морозу), болезням и насекомым – вредителям; 3) кремниевые удобрения позволяют повысить эффективность традиционных минеральных удобрений путём мобилизации питательных элементов, а также снижения их вымывания из пахотного горизонта [25, с.397-400; 26, с.9-14; 27, 103с.]. Внесение бентонитовых глин нормами 750 кг/га в период вегетации и 3000 кг/га один раз в год увеличивает урожай хлопка-сырца на 110,7 и 110,1 % при сниженном фоне – до 50% норм традиционных фосфорных и калийных удобрений [24, с.15].

За счет усвояемых компонентов калия и микроэлементов глаукониты и бентониты можно применять в качестве местных дешевых удобрений.

Список литературы:
1. Кацитадзе Б.В., Мерабишвили М.С. Из опыта использования бентонитовых глин в сельском хозяйстве Грузинской ССР // Бентониты. – М.: Наука, 1980. – С.236-241.
2. Шарафеева Ф.Г. Применение бентонитов глин для повышения плодородия лёгких дерного-подзолистых почв // Бентониты. - М: Наука, 1980. - С.251-257.
3. Агафонов Е.В., Хованский М.В. Изменение агрохимических свойств чернозёма обыкновенного и урожайности сорго под влиянием бентонита // Проблемы агрохимии и экологии. – 2010. - №3. - С.3-6.
4. Агафонов Е.В., Герасименко П.С. Применение бентонита под кукурузу на чернозёме южном // Агрохимия. – Москва, 2012. - №5. - С.9-15.
5. Агафонов Е.В., Цыганков А.В., Турчин В.В., Громаков А.А. Применение бентонитовой глины под озимую пшеницу на тёмно-каштановой почве // Агрохимический вестник. – 2013. - №3. - С.22-24.
6. Агафонов Е.В., Хованский М.В. Влияние бентонита на повышение плодородия чернозёма обыкновенного // Почвоведение. – 2014. - №5. - С.597-601.
7. Ленточкина Л.А. Эффективность бентонитовой глины в улучшении свойств дерного-подзолистых почв, в повышении урожайности и качества сельскохозяйственных культур: Автореф. дисс. … канд. сельхоз. наук, Уфа. – 1999. - 18с.
8. Тунгушова Д.А. Разработать научно-обаснованную технологию применения нетрадиционных агроруд месторождения Болгалы для повышения плодородия орошаемых почв и продуктивности культур хлопкового комплекса: Автореф. дисс. … канд. сельхоз. наук, Ташкент, 2006. - 19с.
9. Герасименко П.С. Влияние бентонитовой глины на агрохимические и агрофизические свойства чернозема южного, урожайность ярового ячменя и кукурузы: Автореф. дисс. … канд. сельхоз. наук, п. Персиановский, 2008. - 21с.
10. Сабитов А.А., Кисилёв Г.И., Тетерин А.Н. Бентониты – для сельского хозяйства // Химизация сельского хозяйства. – 1990. - №5. - С.46-48.
11. Бобоходжаев И.И. Эффективно использовать богатство недр // Химизация сельского хозяйства. – 1989. - №12. - С.41-44.
12. Беспятых Н.С. Нетрадиционные минеральное сырьё для селького хозяйства // Химизация сельского хозяйства. – 1990. - №5. - С.75-77.
13. Гораев А.Г., Шарафеева Ф.Г. Глинование песчаных дерново-подзолистых почв // Земледелие. – 1980. - №7. - С.47-48.
14. Тунгушова Д., Слесарёв Л., Белоусов Е. Применение нетрадиционных агроруд // Сельское хозяйство Узбекистана. – Ташкент, 2004. - №3. - С.23.
15. Почиталкина И.А., Петропавловский И.А., Усмонов К.П., Кондаков Д.ф. Влияние неорганических добавок на свойства аммиачной селитры // Химическая промышленность сегодня. – Москва, 2012. - №3. - С.4-7.
16. Усмонов К.П., Маматкулов А.М., Почиталкина И.А., Петропавловский, Петропавловская Н.Н. Кремнийсодержащие природные модификаторы // Успехи в химии и химической технологии. – 2012, т.26. - №8. - С.60-63.
17. Почиталкина И.А., Усмонов К.П., Петропавловский И.А. Кремнийсодержащие модификаторы аммиачной селитры // Химическая технология. – 2012, т.13. - №11. - С.653-661.
18. Усмонов К.П. Модифицирование аммиачной селитры неорганическими кремнийсодержащими соединениями: Автор. дисс. ... канд. техн. наук. - Москва, 2013. - 18с.
19. Турдиалиев У.М., Намазов Ш.С., Реймов А.М., Каймакова Д.А., Беглов Б.М. Аммиачная селитра с добавкой бентонита Лагонского месторождения. // Химическая промышленность. – Санкт-Петербург, 2013. – т.90, №2. - С. 119-127.
20. Турдиалиев У.М., Намазов Ш.С., Реймов А.М., Сейтназаров А.Р., Беглов Б.М. Аммиачная селитра с добавкой бентонитовых глин Навбахорского месторождения. // Химическая промышленность сегодня. – Москва, 2014. - №6. – С. 16-25.
21. У.М.Турдиалиев, Ш.С.Намазов, А.М.Реймов, С.Р.Мирсалимова, Б.М.Беглов Влияние исходной влажности бентонита на свойства аммиачной селитры, содержащей его в качестве добавки // Химическая промышленность. – Санкт-Петербург, 2015. - №6. - С. 280-288.
22. Turdaliev U.M., Namazov Sh.S., Reymov A.M., Beglov B.M., Mirsalimova S.R. Modificated ammonium nitrate based on its melt and bentonic clay // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. – 2016. - №1-2 January-February. - p.85-97.
23. Намазов Ш.С, Турдиалиев У.М., Ортикова С.С., Реймов А.М., Беглов Б.М. Получение термостабильной аммиачной селитры на основе её плава и бентонитовых глин Узбекистана // Химическая промышленность. – Санкт-Петербург, 2016. - №1. - С.1-14
24. Авлиякулов А., Тунгушова Д., Слесарёва Л. Применение агроруд под хлопчатник // Сельское хозяйство Узбекистана. – Ташкент, 2003. - № 9. - С. 15.
25. Бочарникова Е.А., Матыченков В.В. Кремниевые удобрения: прошлое, настоящее и будущее // Труды 2-ой Национальной конф. С международным участием «Проблемы истории, методологии и философии почвоведения», Пущино, 5-9 нояб. 2007 г. Том 2. – Пущино: Фотон-век, 2007. - С. 397-400.
26. Алёшин Н.Е. Кремниевое питание риса // Сельское хозяйство за рубежом. – 1982. - № 6. - С. 9-14.
27. Дадаходжаев А. Т., Маматалиев Н. Н. Способы извлечения никеля из отходов производств и его применение //Universum: технические науки. – 2019. – №. 4 (61).
28. Хамракулова М. Х., Кадиров Ю. Совершенствование процесса адсорбционной рафинации хлопкового масла сорбентами местного происхождения //international scientific review of the problems and prospects of modern science and education. – 2018. – С. 13-16.
29. Нарзиев М. С., Абдуллаева М. А., Шарипов Н. З. Определение оптимальной начальной концентрации этилового спирта для проведения процесса дезодорации хлопкового масла //Технологии производства пищевых продуктов питания и экспертиза товаров. – 2015. – С. 138-140.