Химия и химические технологии/5.Фундаментальные проблемы создания

новых материалов и технологий.

д.с.н., профессор Алдашов Б. А.; внс Синяева В. Т.

ТОО «Научно-исследовательский институт инновации и реинжиниринга»

Разработка инновационного способа получения нового сложного высокоэффективного удобрения – мелиоранта аммофосогипса калийного.

Сущность разработанного способа получения высокоэффективного удобрения в том, что открыт способ утилизации отходов химической промышленности, применение их не как отходов, а дешевого качественного сырья для производства высокоэффективных комплексных минеральных удобрений возможно с заданными величинами полезных веществ, по требованию потребителя.

Приведены результаты научно-исследовательской работы по апробированию разработанного способа на лабораторной мини- установке, а так же дана рекомендация по внедрению способа в производство

Успешное и положительное решение утилизации фосфогипса позволит в рамках выдвинутой концепции выйти на 100 %- ное использование фосфатного сырья и вовлечь в переработку любые фосфориты, включая забалансовые руды, отходы и, тем самым, в корне пересмотреть существующую политику производства и применения удобрений на основе фосфатного материала и других продуктов.

Одновременно с этим, проект, химической переработки и технологии удобрений на основе фосфогипса, является логическим продолжением по проблеме эффективности использования природных сырьевых ресурсов, отходов химических производств эффективности получаемых на их основе целевых продуктов.

Переход отрасли сельского хозяйства на рыночную основу, приватизация государственной собственности, привела к возникновению в Казахстане новых сельхозформирований, около 90 % которых были представлены мелкими товаропроизводителями.

Однако дороговизна удобрений не позволяют сельхозхозяйственникам приобретать их и вносить в землю, что привело к значительному снижению урожайности зерновых, хлопчатника, садовых культур, клубневых и кормовых трав, несомненно, сказалось на развитии животноводчества страны. Снижение кормовой базы повлекло за собой снижение выхода мясомолочной продукции.

От применения в прошлом минеральных удобрений без мелиоранта, привело к закислению посевных земель, в некоторых случаях часть земель были выведены из оборота.

Однако применение, предлагаемое по нашей технологии удобрения успешно можно применять для солонцовых земель и для улучшения мелиорации.

Данный проект является самостоятельным разделом, содержащим фундаментальные и прикладные исследования, реализация которых определит новую политику производства и применение удобрений. Это расширит многолетние изыскания в этой области и позволит сформулировать кредо: нет плохого сырья, нет отходов – есть несовершенная технология, которая и порождает – горы фосфогипса, забалансовых руд, зафосфачивание, засоление почв, загрязнение окружающей среды и биосферы.

Работы совместных ученых ИКАРДА и ученых Казахстана по международной программе «Интегрированное кормопроизводство и животноводство в степях Центральной Азии» показали, что только простое применение фосфогипса из отвалов химической промышленности принес положительные показатели уже на первом году испытаний.

В мировой практике химической и электротермической переработки фосфатного сырья из низкосортного магнийсодержащего фосфорита Каратау образуются отходы котрельной пыли. Впервые после предлагаемой технологии можно получить новое высокоэффективное сложное удобрение – мелиорант аммофосогипс калийный, содержащий все основные питательные для растений элементы – азот, фосфор, калий и все вспомогательные элементы – кальций, серу, магний, а также микроэлементы – железо, цинк, марганец и примесь углерода.

При предлагаемой технологии получение удобрения резко сокращаются затраты на:

· транспортировку фосфогипса в отвалы;

· значительное снижение экологической нагрузки;

· устранение угрозы загрязнения подземных и наземных водных бассейнов;

· загрязнение воздушного бассейна.

Под воздействием ветра образуются пылевые загрязнения атмосферного воздуха с выделением особо опасных токсических веществ. Поэтому пыль фосфогипса, содержащая соединения фтора, фосфора, вызывает заболевания глаз, дыхательных путей, способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний, поражения почек и желудка.

Предлагаемая нами технология по утилизации фосфогипса и котрельной пыли устраняет все имеющие вредные воздействия.

ТОО «Научно-исследовательский институт инновации и реинжиниринга» разработал и опробовал на мини установке новый инновационный способ переработки фосфатного сырья с возвращением фосфогипса не менее 50% в технологию получения мелиоранта аммофосогипса калийного. Отставшая часть фосфогипса из-за меньшего суммарного содержания Р₂О_{5 общ} от 1 до 2,5 в т.ч. Р₂О₅ водорастворимого до 1 %, можно применять в строительстве, для производства строительного цемента, строительства дорог, извести.

Новизна разработанного способа заключается в разложении фосфатного сырья серной кислотой в присутствии нитратно - фосфорного раствора (раствора нитрата аммония N₄ и NO₃ в фосфорной кислоте) в 2^х зонном сульфатном режиме с пониженным содержанием свободной SO₃ – 0,8 -1,2 % в первой сульфатной зоне и повышение свободной SO₃ – 3,75 -4,25 во 2^ой сульфатной зоне.

Способ основан на особых свойствах NH₄ NO₃:

- Во-первых, в растворах NH₄ NO₃ активизируется Р₂О₅ в фосфорите, повышается его растворимость, что улучшает разложение его кислотами.

- Во-вторых, применение пониженного содержания серной кислоты в первой зоне разложения фоссырья, способствует увеличению извлечению Р₂О₅ из фоссырья и формированию однородных по размеру кристаллов сульфата кальция.

Улучшение этих процессов способствует, и присутствие в растворе ионов NH₄₊ приводит к:

1. Повышению растворимости фосфорита и CaSO₄ · 2H₂O и созданию глубоких пор.

2. Стабилизации дигидрата сульфата кальция CaSO₄ · 2H₂O при более высоких температурах.

3. Улучшению кристаллизации CaSO₄ · 2H₂O. Присутствие в малой концентрации ионов аммония в фосфорно-кислом растворе размеры кристаллов возрастают примерно в 3 раза, до: 1=300-800 мкм, cl=50-200 мкм, исчезают кристаллы шламовых размеров ( < 20 мкм).

Поэтому в зернах фосфорита в присутствии ионов NH₄₊ нет образования непроницаемых пленок кристаллов CaSO₄ · 2H₂O, что интенсирует процесс его разложения в фосфогипсе.

4. Снизить удельный расход на 1т Р₂О₅ продукта фоссырья с 1,250т. до 1,046т Р₂О₅, серной кислоты с 3,5мнг до 3-2,76т.мнг

5. Утилизировать отход фосфорного производства котрельную пыль до 0,4т Р₂О₅, а также фосфогипс до 2,5-2,7т на 1тР₂О₅.

Технологический процесс получения аммофосогипса калийного с утилизацией 50 % фосфогипса и до 30 % котрельной пыли (отходы фосфорной промышленности) осуществляется по схеме (схема прилагается).

Таким образом, разработанный способ получения нового сложного удобрения - мелиоранта аммофосогипса калийного с утилизацией химических производств рекомендуется внедрить в производство на существующей системе получения аммофоса на ТФ ТОО «Казфосфат» «Минудобрения».

Литература:

1. Алдашов Б.А. ЛисицаВ.И. «Утилизация отходов переработки фосфоритов Каратау – путь к конкурентоспособной экономике и оздоровлению экологии». Монография. Алматы, «Ғылым» 2007г. 25п.л.

2. Алдашов Б.А. ЛисицаВ.И. «Инновационные технологии химической переработки фосфоритов Каратау и утилизации фосфорсодержащих отходов». Монография. Алматы, «Ғылым» 2006г. 16п.л. (в соавторстве Лисица В.И.)