АННОТАЦИЯ
Производство фосфора - продукта широко востребованного как в Казахстане, так и за рубежом обусловлено образованием многотоннажных техногенных отходов в виде фосфорного шлама и коттрельной пыли. Данные виды техногенных отходов представляют собой достаточно ценное вторичное сырье для производства фосфорсодержащих сложных и смешанных удобрений. На сегодня полноценно обоснованных технологий переработки фосфорсодержащих отходов в товарные продукции удобрительного назначения все еще не разработаны. В этой связи поиск новых возможностей утилизации многотоннажного фосфорсодержащего вторич- ного сырья является актуальной задачей.
Практически повсеместно сельскохозяй- ственные структуры, занятые выращиванием плодоовощных культур, остро нуждаются в сложных азот- , фосфор- и калий содержащих удобрениях. Среди них особое место занимает аммофос.
В работе, в отличие от традиционного способа производства аммофоса из фосфорной кислоты и аммиака, для этих целей была использована смесь фосфорного шлама, коттрельной пыли, сульфата аммония и гуминовой кислоты.
Ключевые слова:фосфорный шлам, коттрельная пыль, гуминовая кислота, сульфат аммония, комплексные минеральные удобрения, аммофос, суперфосфат.
Ведение: Сельскохозяйственные структуры страны остро нуждаются в сложных азот-, фосфор- и калий содержащих удобрениях. Среди подобных, наиболее востребованных сложных удобрений, особое место занимает аммофос, представляющий собой концентрированное безбаластное удобрение с двумя питательными элементами в растворимой форме - азот и фосфор.
Производство фосфора обусловлено образованием техногенных отходов в виде фосфорного шлама и коттрельной пыли. Данные виды техногенных отходов представляют собой вторичное сырье для производства фосфор и сложных фосфор-калий содержащих смешанных удобрений. Разработаны ряд способов и технологии получения на их основе комплексных минеральных удобрений - суперфосфат, двойной суперфосфат, карбамидо-аммиачное удобрение (КАС), моноаммонийфосфат (МАФ) и аммофос (Алдашов Б.А., и соавторы, 2007).
Однако, на сегодняшний день, полноценно обоснованных технологий переработки фосфорсодержащих отходов в востребованную фосфор, азот, калий содержащую продукцию все еще отсутствуют. И поэтому известные технологические решения не нашли полномасштабного практического применения. В этой связи поиск новых возможностей переработки фосфорного шлама и котрельной пыли на целевые продукты удобрительного назначения представляют собой актуальную задачу.
Материалы и методы исследования: Для проведения лабораторных исследований по установлению физико-химических особенностей получения комплексного фосфор-азот содержащего удобрения фосфорный шлам отбирали из разных уровней шламонакопителей ТОО «Кайнар». Коттрельную пыль отбирали из сборников коттрельного молока Ново Джамбульского Фосфорного завода. Отобранные пробы были высушены при температуре 60-80°С и просеяны через вибросито согласно ГОСТ 21560.-82 «Удобрения минеральные. Метод определения гранулометрического состава» с использованием вибрационного ситового грохота «Анализетте 3» модели PRO.
Вещественный состав фосфорного шлама и коттрельного молока был установлен химическим методом согласна ГОСТов: 3760-79, 9264-79, 9336-75, и др.
В ходе проведенных исследований изучены минералогический состав и микроструктура образцов фосфорного шлама и котрельной пыли на растровом электронном микроскопе JEOl марки JSM6490 LV.
В экспериментальных условиях смесь фосфорного шлама и коттрельной пыли, взятая в массовом соотношении 2/1 подвергалась разложению в кислотной среде, образованной из водного раствора сульфата аммония и гуминовой кислоты. Продолжительность процесса разложения, при оптимальной температуре 60°С, составила 60 минут.
Результаты и их обсуждение: В отличие от традиционного способа нами для производства аммофоса была использована смесь фосфорного шлама, коттрельной пыли, сульфата аммония и гуминовой кислоты при различных их соотношениях. При этом сульфат аммония использовался для увеличения азотной компоненты в составе получаемого аммофоса, а гуминовая кислота с рН = 0,760 использовалась в качестве заменителя серной, азотной или фосфорной кислот.
Далее разложили смесь фосфорного шлама и коттрельной пыли в кислой среде водной смесью сульфата аммония и гуминовой кислоты. Продукты процесса разложения подвергались фильтрации. Установлено, что получаемая при этом жидкая фаза - фильтрат имеет плотность 1,08, рН = 3,5 и представляет собой фосфорную кислоту концентрации 14,60%. Данная фосфорная кислота аммонизировалась 25% аммиачной водой до рН=6,0. Полученный нейтрализованный раствор подвергался сушке в сушильном шкафу при 105°С до полной кристаллизации смеси монноаммонийфосфата и диаммонийфосфата.
Экспериментаьно установлена, что соотношение фосфорного шлама к котрельной пыли, температурный режим процесса их разложения в кислой среде, расходные показатели 30% -ного раствора сульфата аммония и гуминовой кислоты, условия проведения процесса аммонизации.
Анализ результатов показывает, что наибольшее содержание азота в готовом продуктев Р2О5 усв , Р2О5 в/р наблюдаются при удельном расходе гуминовой кислоты 0,20 литра на килограмм смеси фосфорного шлама и коттрельной пыли.
Изучены физико-химические особенностикомплексного азот-фосфорсодержащего минерального удобрения, полученного на основе фосфорного шлама и котрельной пыли. Результаты микроскопических исследованийдали возможность получить изображение поверхности исследуемых образцов и спектров отдельных точек.
Основными составными минералами полученного продукта являются соединения P2O5 в комплексе с нитросоединениями. В качестве примесных включений присутствуют K2O (до 7,03%), NaNO3 (до 2,59%), сульфаты магния и кальция в пределах 2,57-2,65%. Таким образом, полученный продукт по содержанию фосфорного ангидрида (53,56%) и азота (11,68%) соответствует аммофосу ГОСТ 18918-85 марки А с примесями цинка.
Поэлементный состав сухого остатка, полученного после фильтрации, содержит: углерод - 12,73%, кремний-16,18% (в пересчете на SiO2 -34,60%), фтор - 5,30%, кальций - 8,73% (в пересчете на СаО - 12,21%) и фосфор - 5,81% (в пересчете на P2O5 - 13,31%).
Результаты, полученные на растровом электронном микроскопе, показали, что в фосфорном шламе и коттрельной пыли преобладают минералы - силикаты кальция, диопсид и алюмосиликаты калия, с включениями фосфатных соединений кальция.
Выводы: Таким образомвышеприведенные сведения позволяют судить о возможности использования сухого остатка, полученного после процесса фильтрации, в качестве аммонизированного суперфосфата. Исходная гуминовая кислота, используемая в процессе разложения фосфатного вторичного сырья, представляет собой высокоэффективный заменитель дорогих и агресивных минеральных кислот - серной и азотной. Остаточная в составе аммофоса и аммонизированного суперфосфата гуминовая кислота будет выполнять роль ограно-минеральной добавки, способствующей улучшению структуры почвы, а также проявит качества защитной композиции растений от вредителей и болезней.
ЛИТЕРАТУРА
1. Назарбек У.Б., Бестереков У., Петропавловский И.А., Бейсенбаев О.К., Назарбекова С.П. «Features of technogenic wastes microstructure of phosphorus production, applicable for obtaining compound fertilizers»/ Сборник научных трудов Международной научной конференций «International Conference of Industrial Technologies and Engineering» от 30 августа 2014г, г.Шымкент. С. 97-104
2. Алдашов Б.А., Лисица В.И. - «Утилизация отходов фосфоритов Каратау - путь к конкурентоспособной экономике и оздоровлению экологии» - Алматы: Ғылым, 2007. - 428с.
3. Рид С.Дж.Б. - «Электронно-зондовый микроанализ и растровая электронная микроскопия в геологии», М.: Изд. «Техносфера», 2008. - 232с.
4. Удобрения минеральные. Методы испытаний: Сб. ГОСТов. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003.