УДК 661.632

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА АММОНИЗАЦИИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ

СЛОЖНЫХ УДОБРЕНИЙ

 

Байсеитова С. - студент, Якубова Р.Р. - доцент,  Суйгенбаева А.Ж. - доцент, Cарсенбаев Н. - студент

ЮКГУ им. М.Аузова, Шымкент, Казахстан

          Одним из основных направлений повышения плодородия и охраны окружающей среды является использование экологически чистых удобрений с минимальным содержанием канцерогенных примесей – AS, Cd, Pb, F, радиоактивных элементов и др. Сельское хозяйство не может обойтись без удобрения почвы фосфорными, калийными, азотными удобрениями. В то же время развитие фосфорной промышленности на Юге Казахстана, в частности термическая переработка агломерированного фосфатного сырья с получением элементарного желтого фосфора и его производных (НДФЗ) характеризуется значительными вредными выбросами в атмосферу, необходимостью складирования и захоронения токсичных веществ, твердых и жидких отходов, в частности коттрельного молока [1]. Причем в данных отходах содержится Р2О5 до 40 %, а фосфора в элементарном состоянии до 3-5 %. Из этих отходом могут быть получены обесфторенные сложные удобрения.

     При аммонизации азотнокислотной вытяжки только часть содержащегося в ней кальция связывается в ди- или монокальцийфосфат (отношение СаО : Р2О5 в дикальцийфосфате и монокальцийфосфате соответственно 0,79 и 0,395, а в апатите – 1,3, в фосфорите – 1,8). Если остальная часть кальция переходит в продукт в виде нитрата кальция, то вследствие его гигроскопичности  ухудшаются свойства готового продукта [2].  Однако, содержащийся в таком фосфорсодержащем отходе, как котрельное молоко, кальций при соотношении СаО : Р2О5 , равном 0,2 – 0,8, позволяет исключить  операцию связывания избыточного кальция.

  

    При аммонизации азотнокислотной пульпы происходит образование фторфосфатных  комплексов железа, алюминия, а также в присутствии кальция происходит более полное осаждение соединений фтора за счет образования труднорастворимого соединения СаF2, что дает возможность организовать производство обесфторенных удобрений, используя кальций, содержащийся в пульпе.

     Необходимо отметить, что предварительная частичная аммонизация азотнокислотной  вытяжки перед отделением нерастворимого остатка обеспечивает  связывание азотной кислоты, при этом уменьшается коррозионная активность  среды, а также изменяется структура осадка, что позволяет получить хорошо фильтруемые осадки.

     Аммонизацию азотнокислотной вытяжки проводили при температурах 40, 60, 80 0С, поддерживая рН суспензии от 1,0 до 3,0. Результаты экспериментов представлены в таблице 1 и на  рисунке 1 .

        Полученные результаты показывают, что соединения Р2О5 выделяются в осадок уже при нейтрализации до рН 1,0 – 1,5, что обусловлено осаждением фосфатов полуторных оксидов, которые достигают практически полного осаждения  при рН 2,0. В интервале рН 1,0 – 2,0 выделяется  в   осадок   монокальцийфосфат. Повышение рН пульпы более 2,0 приводит к выпадению в твердую  фазу дикальцийфосфата, что показывает уменьшение содержания кальция в жидкой фазе. Основное количество дикальцийфосфата выделяется при рН выше 2,5.

Содержание Р2О5 в осадке существенно зависит от рН нейтрализованного раствора. Оптимальным является рН, при котором основное количество фтора  переходит в осадок и в растворе содержание Р2О5 максимально. Увеличение  степени нейтрализации (рН 2,5) приводит к  значительному  росту  количества  Р2О5  в  осадке.


Рис.1. Зависимость остаточного содержания F (кривая 1) и  Р2О5 (кривая 2) в растворе от рН аммиачной обработки  азотнокислотной вытяжки  при температуре 60 0С.

            Состав твердого остатка, полученного после предварительной аммонизации, представлен в таблице 1.                   

Таблица 1

                                            Состав твердого остатка, % (масс.).

РН среды

SiO2

P2O5

MgO

Fe2O3

Al2O3

    F

  CaO

 K2O

  2,0

47,9

13,1

3,8

0,8

5,0

5,3

5,0

3,0

  2,5

44,7

18,2

4,0

0,8

4,8

5,6

6,1

2,6

          Соединения фтора при аммонизации азотнокислотной вытяжки до рН 2,0 переходят в осадок на 90 – 92 %, а при рН 2,5 – на 94 – 96 % от введенного с исходным  сырьем путем разрушения кремнефторид-иона SiF62- и образования SiO2 и фторид-иона, который связывает находящийся в вытяжке кальций в виде Ca(NO3)2 в CaF2  по реакции:

H2SiF6  +   4Ca(NO3)2 + 8NH3 + 3H2O = 3CaF2 + CaSiO3 + 8NH4NO3       

Степень осаждения Р2О5 в этих условиях составляла 25 – 28 % от исходного количества.

Summary

The process preliminary ammoniation nitric-acid pulp is investigated at processing phosphorus-containing (cottrel  a dust) on defluorinated complex difficult fertilizers..

 

Литература

1.     Бишимбаев В.К., Дмитриевский Б.А., Жекеев Р.М. Экологические проблемы Юга Казахстана.//Химическая промышленность, 2007, т.84, № 7,  с.367-370.

2.     Комплексная азотнокислотная переработка фосфатного сырья./Под ред. Гольдинова А.Л., Копылева Б.А., Абрамова О.Б., Дмитревского Б.А. Л.: Химия. 1982. 207 с.

3.     Якубова Р.Р., Зайцев В.А. Комплексная утилизация токсичных фосфорсодержащих отходов.//Тр.межд.науч.-практ. конф. «Проблемы науки, образов. и устойчивого соц.-экон. развития общества в начале ХХ1 века».- Шымкент, ЮКГУ, 2003. Т.3, с.123-125