Новые возможности переработки фосфорного шлама и котрельной пыли на целевые продукты удобрительного назначения 1



жүктеу 90.03 Kb.
Дата21.06.2016
өлшемі90.03 Kb.
НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ФОСФОРНОГО ШЛАМА И КОТРЕЛЬНОЙ ПЫЛИ НА ЦЕЛЕВЫЕ ПРОДУКТЫ УДОБРИТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
1Кыдыралиева А.Д, 2Назарбек У.Б., 3Назарбекова С.П., 4Ордабаева С.К., 5Турсубекова Б.И., 6Бестереков У.У.

Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауэзова, г. Шымкент, РК.

Южно-Казахстанская государственная фармацевтическая академия, г. Шымкент, РК.

1магистрант второго года обучения кафедры «химическая технология неорганических веществ» ЮКГУ; e-mail: aziza_kydyralieva@mail.ru;

2докторант рhD, второго года обучения кафедры «химическая технология неорганических веществ» ЮКГУ; e-mail: unazarbek@mail.ru;

3д.х.н., профессор, ЮКГУ; e-mail: s.p.nazarbek@mail.ru;

4зав. кафедрой фармацевтической и токсикологической химии ЮКГФА, д.фарм.н., профессор;

5преподаватель кафедры фармацевтической и токсикологической химии ЮКГФА, к.ф.н., доцент;

6д.т.н., профессор, ЮКГУ; e-mail: besterek_80@mail.ru.
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.
Фосфорлы шламды және котрельді шаңды қайта өңдеудің толық тыңайтқыштық өнім ретінде қолданылуының жаңа мүмкіншіліктері
1Кыдыралиева А.Д, 2Назарбек У.Б., 3Назарбекова С.П., 4Ордабаева С.К., 5Турсубекова Б.И., 6Бестереков У.У.

М. Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университеті, Қазақстан Республикасы, Шымкент қаласы.

Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік фармацевтика академиясы, Қазақстан Республикасы, Шымкент қаласы.

1ОҚМУ « бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы» кафедрасының екінші оқу жылының магистранты; e-mail: aziza_kydyralieva@mail.ru;

2ОҚМУ «бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы» кафедрасының екінші оқу жылының рhD докторанты; e-mail: unazarbek@mail.ru;

3 ОҚМУ, х.ғ.д профессор; e-mail: s.p.nazarbek@mail.ru;

4ОҚМФА фармацевтикалық және токсикологиялық химия кафедрасының меңгерушісі, фарм.ғ.д., профессор;

5ОҚМФА фармацевтикалық және токсикологиялық химия кафедрасының оқытушысы, фарм.ғ.к., доцент;

6 ОҚМУ, х.ғ.д профессор; e-mail: besterek_80@mail.ru.
Түйін

Қазақстанда және шет елдерде көп сұранысқа ие өнім-фосфорды өндіру кезінде фосфорлық шлам және коттрельдік шаң түрінде көп тонналық техногендік қалдықтар пайда болады. Аталған техногендік қалдықтар фосфорқұрамды күрделі және араласқан тыңайтқыш алу үшін жеткілікті дәрежеде бағалы екінші шикізат болып табылады. Осыған қарамай қазіргі кезде оларды тыңайтқыштық мақсатты тауарлық өнімдерге өңдеудің толықтама негізделген технологиясы дайындалмаған. Сондықтан фосфорқұрамды көптонналық екіншілей шикізатты пайдаға асырудың жаңа мүмкіндіктерін іздеу өзекті мәселе болып табылады.

Көкөністер өсірумен айналысатын ауылшаруашылық құрылымдар азот, фосфор, калий құрамдас күрделі тыңайтқыштарға аса мұхтаж екені белгілі. Олардың арасында аммофос ерекше орын алады.

Жұмыста, аммофосты фосфор қышқылы мен аммиактан алатын дәстүрлі тәсілден өзгеше, осы мақсатта коттрелдік шаң мен фосфорлық шлам қоспасы және гуминдік қышқыл, аммоний сульфаты пайдаланылды.


Кілт сөздер: фосфорлық шлам, коттрельдік шаң, гуминдік қышқыл, аммоний сульфаты, кешенді-минералды тыңайтқыш, аммофос, суперфосфат.
NEW POSSIBILITIES OF PROCESSING PHOSPHORIC SLUDGE AND TOXIC DUST ON TARGET PRODUCTS OF THE APPOINTMENT FERTILIZERS
1Kydyraliyeva A.D., 2Nazarbek U.B., 3Nazarbekova S.P., 4Ordabayeva S.K., 5Tursubekova B. I., 6Besterekov U.U.

South-Kazakhstan State University of M. Auezov, Shymkent, RK

South-Kazakhstan State Pharmaceutical Academy, Shymkent, RK

1 2-nd year master’s program student of the department of chemical technology of inorganic substances, SKSU; e-mail: aziza_kydyralieva@mail.ru;

2 2-nd year doctoral candidate of phD program student of the department of chemical technology of inorganic substances, SKSU; e-mail: unazarbek@mail.ru;

3 Dr.Sci. Ch., professor, SKSU; e-mail: s.p.nazarbek@mail.ru;

4 head of the department of pharmaceutical and toxicological chemistry, professor, SKSPhA;

5 C.Ph.Sci., associate professor, of pharmaceutical and toxicological chemistry, SKSPhA;

6 Dr.Sci.Tech., professor, e-mail: besterek_80@mail.ru.
Summary

Production of phosphorus, which is a product in widely demand both in Kazakhstan and abroad are caused by the formation of large-tonnage technogenic wastes in the form of phosphoric sludge and toxic dust. The given kinds of technogenic wastes are sufficiently valuable a secondary raw material for the production of complex and mixed fertilizers containing phosphorus.

At present, fully substantiated technologies for processing of wastes containing phosphorus into marketable products of fertilizing purpose is still not developed. In this regard, the search for new possibilities of recycling a large tonnage of secondary raw materials containing phosphorus is an urgent task.

Practically everywhere agricultural structures, involved by cultivation of fruit and vegetable crops, in great need of complex nitrogen-, phosphorus- and potassium-containing fertilizers. Ammophos has special place among them.

In this work, unlike traditional method of production of ammophos from phosphoric acid and ammonia, for this purpose, a mixture of phosphoric sludge, toxic dust, ammonium sulphate and humic acid was used.
Keywords: phosphoric sludge, toxic dust, humic acid, ammonium sulphate, complex mineral fertilizers, ammophos, superphosphate.
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 монноаммоний фосфата 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 продукте в 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 особенности комплексного азот-фосфорсодержащего минерального удобрения, полученного на основе фосфорного шлама и котрельной пыли. Результаты микроскопических исследований дали 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 образом вышеприведенные 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.
Список используемой литературы:

  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. Батькаев Р.И. Разработка технологии получения товарной продукции из техногенных отходов производства фосфора: автореферат доктора технических наук, Южно-Казахстанский государственный университет им. М,.Ауэзова, Шымкент 2010г.

  4. Отчет о научно-исследовательской работе “Разработка технологии получения комплексных удобрений, мелиорантов, структурообразователей почв на основе модифицированных полиамфолитов с регулируемыми свойствами, синтезированных с использованием вторичного акрилатсодержащего и углеводородного сырья» Шымкент 2013г

  5. Рид С.Дж.Б. - «Электронно-зондовый микроанализ и растровая электронная микроскопия в геологии», М.: Изд. «Техносфера», 2008 г., 232с.

  6. Удобрения минеральные. Методы испытаний: Сб. ГОСТов. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003г.


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет