УДК 661.631.85


СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ УДОБРЕНИЙ ИЗ ФОСФОРИТОВ ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ


Ларионова О.И., Пацко Е.К., Дашко Н.С.

Учреждение образования

«Белорусский государственный технологический университет»,

г. Минск, Республика Беларусь


Обеспечение народного хозяйства фосфорсодержащими продуктами, потребности в которых до настоящего времени удовлетворяются недостаточно, во многом зависит от состояния и расположения сырьевой базы. Но запасы фосфорсодержащего сырья, для производства фосфорных удобрений ограничены и быстро истощаются. Вместе с тем, коэффициент усвоения растениями, в частности, фосфорных удобрений не достигает 30% от внесенного количества. При длительном применении удобрений происходит накопление в почве фосфатов, которые постепенно переходят в малодоступные для растений формы. Это приводит к значительным потерям удобрения и ухудшению агрохимических свойств почвы.

Вариантом частичного решения вопроса обеспечения хозяйств фосфорными удобрениями может явиться производство комплексных удобрений на основе низкосортной фосфоритной муки, агрохимическая эффективность которой после обработки в механическом активаторе возрастает в несколько раз, причем фосфоритная мука способна сохранять эффективность содержащихся в ней фосфатов в течение длительного времени. Кроме того, ее получение  не требует затрат кислоты и большого количества энергии как в случае производства основных форм фосфорных удобрений и не сопровождается образованием экологически опасных отходов производства типа фосфогипса.

Целью работы явилось изучение зависимости активируемости (степени перехода Р2О5 фосфорита в усвояемую форму) низкосортных фосфоритов Верхнекамского месторождения от вида (химического состава) и агрегатного состояния  калийсодержащих и азотсодержащих компонентов в процессах получения NPK-удобрений. Поставленная цель требует решения следующих задач:

– изучить влияние состава различных минеральных азот- и калийсодержащих добавок на содержание усвояемой формы Р2О5 в фосфоритах желвакового типа;

изучить физико-механические свойства комплексных удобрений.

В качестве фосфатного сырья для исследований был выбран фосфорит желвакового типа Верхнекамского месторождения (Россия), а минеральные добавки были представлены солями – (NH4)2SO4, CO(NH2)2, KCl и (NH4)Cl.

Содержание Р2О5 в обогащенном Верхнекамском фосфорите – 22±0,5%. Содержание лимоннорастворимой формы Р2О5 (Р2О5ЛР) 7,1 % масс. (32,2% отн.).

Степень активации фосфатной составляющей оценивали по изменению содержания усвояемой (лимоннорастворимой) формы P2O5, а критерием оценки степени активации являлось относительное содержание усвояемой формы P2O5 в композиции.

Выполнена серия экспериментов по исследованию совместного влияния калийсодержащих (KCl), и азотсодержащих (CO(NH2)2, (NH4)2SO4)) солевых добавок на увеличение лимоннорастворимой формы Р2О5 в композициях на основе неактивированных и механически активированных фосфоритов.

При получении трехкомпонентных комплексных удобрений путем смешения низкосортных фосфоритов с минеральными добавками с последующей механохимической активацией смеси в вибрационной мельнице, полученные результаты экспериментов позволяют сделать вывод о том, что исследуемые добавки обладают активирующей способностью и повышают растворимость природных фосфоритов в 2%-ном растворе лимонной кислоты. Анализ влияния внесенных добавок на степень активации Верхнекамского фосфорита показывает, что при использовании добавки (NH4)2SO4 + KCl степень активации повышается в 2,2 раза (относительное содержание усвояемой формы Р2О5 увеличивается до 68,1%), при использовании добавки CO(NH2)2 + KCl степень активации фосфорита увеличилась в 1,5 раза (относительное содержание усвояемой формы Р2О5 увеличивается до 45,7%).

Из двух исследованных комбинаций добавок, наибольшей активирующей способностью обладает смесь (NH4)2SO4 + KCl.

Был изучен способ приготовления комплексных удобрений путем обработки фосфоритной муки (механически активированной и неактивированной) водными растворами солей – 40%-ным раствором (NH4)2SO4, 50%-ым раствором NH4NO3-ым раствором, 20%-ым раствором NH4Cl, 50%-ым раствором CO(NH2)2, 20%-ым раствором KCl с получением трёхкомпонентных минеральных удобрений. Так как промышленностью в наибольших масштабах производятся уравновешенные марки удобрений, то в качестве модельной композиции принимали смеси компонентов из расчета массового соотношения N:Р:K  = 1:1:1 и N:P:K = 0,8:1:1,2.

Исследования показали, что при использовании активированных фосфоритов степень перехода Р2О5 в усвояемую форму выше, чем при использовании неактивированного фосфорита. Наибольшее активирующее воздействие на Верхнекамский фосфорит оказывает раствор сульфата аммония (увеличение содержания усвояемой формы Р2О5 до 66,7 отн.%).

Гранулирование полученных удобрительных смесей осуществлялось методом прессования. Исследована зависимость физико-механических свойств гранулированных удобрений от состава композиции, ее влажности и усилия прессования.

При анализе полученных значений прочности гранул комплексных удобрений установлено, что наименьшие значения прочности гранул – от 1,17до 3,09 МПа получены при усилии прессования – 50 кН. При усилии прессования 200 кН прочность гранул достигает своего максимального значения – 4,61-10,19 МПа. Дальнейший рост давления нецелесообразен, так как приводит к росту энергозатрат на прессование. Прочность гранул со средним диаметром 3-4 мм при влажности смеси 1, 2 и 3% находится в пределах 1,93-4,01; 2,27-5,85 и 3,02-7,07 МПа, соответственно.

В ходе выполненных экспериментов установлено, что вид минеральной добавки не оказывает существенного влияния на процесс прессования и прочность получаемых гранул.

Приведенные данные по гигроскопичности смесей указывают на то, что полученные удобрения являются гигроскопичными. Гигроскопичность комплексных  удобрений на основе Верхнекамского фосфорита составила 54,85-62,02% относительной влажности воздуха.

Выполненный комплекс исследований является предпосылкой для разработки малоэнергоемкой, экологически безопасной технологии получения комплексных удобрений долговременного действия.


Список литературы:

1. О.И. Ларионова, А.Ф. Минаковский. Бескислотная переработка фосфатных руд Вятско-Камского месторождения в комплексные удобрения. // V   международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по химии и химической технологии 9-11 июня 2014 г., Сборник тезисов докладов. –  г. Киев: 2014. – с. 40

2. О.И. Ларионова, А.С. Орел. Безотходная технология производства комплексных удобрений.// Проблемы экологии и экологической безопасности 12 июня 2014 г.,  Сборник материалов международной заочной научно-практической конференции. – г. Минск : КИИ, 2014. – с. 20-21.