автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Фосфорные удобрения, содержащие этан-, бутандиовые кислоты и их калиевые соли

-;б.\!укДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ИЙСГЯТУТ УДОБРЕНИЯ ; <

На правах рузопаса ИТАЛШЩЕВА Двданла Васильевна

аос-горнив удобрения, содержащие этан-,

бутанди0вы2 кислоты к нх кадиевн2 с01й. 05.17.01 - технология иеорганичаских гецзств

АВТОРЕЭБРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидат?! технических наук

Тапкент - 1995

Работе выполнена в Институте удобрений Академии наук Республики Усбекистгш.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: кандидат технических наук ЛБДУЛЛАЕВ Б.Д.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:"доктор технических наук,

профессор РИЗАЕВ Н.У. кандидат технических наук

уошов и.и.

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ: Узбекский научно исследовательский и

проектный институт хкиивдекой промис-леияосчи.

Зацита состоится игр-га 1925 года в часов на

заседании специализированного совета Д 015.60.21 при Институте удобрений Академии наук Республики Узбекистан.

Отзывы отправлять по адресу: 700000, ГСП, г.ТаЕкент, ул. О.Ахукбабаева, 18.

С диссертационной работой uotno ос накопиться в фундаментальной библиотеке АН Республики Узбекистан (г.Тавкент, уя.Иу-иинова, 13).

Автореферат разослан " 'fO" февраля 1935 года.

Ученый секретарь специализированного совета, лектор химических наук

§(гСк ОСИЧКИНА Р.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Основой развития промышленности фосфорных и слоеных удобрений является ресурсы фосфатных руд, дефицит которых в последнее время веб острее отдается как в отечественной, так и в мировой практике производства фосфорсодержащих удобрений. Фосфорные удобрения, вырабатываемые промышленностью Узбекистана, имеют относительно низкий коэффициент полезного действия, связанный, в основном, с закреплением фосфатов в почве вследствие ретро-градации водорастворимых и усвояемых форы.

Поэтому представляют больной научный и практический интерес исследования, направленные на создание новых и совершенствование существующих технологий фосфорсодержащих удобрений с повышенным коэффициентом использования питательных элементов, иыеощях в своды составе дополнительные хоипоненты, облздазяие физиологической активностью. В числе последних эффективно применение продуктов окислительной деструкции гуыуссодеркащкх веществ, в частности, органических и гуминовых кислот и их содей со щелочными металлами.

В качестве объектов исследований нами выбраны простейшие ди-карбоновые кислоты - этан- и бутандиовая и их калиевые соли, которые способствуют обогащению почвы гумусом, мобилизации почвенных фосфатов, ингибирсванию азота, вносимого с удобрениями. Кроме того органический остаток вносимых солей выполняет роль физиологически активных, рострегулирующих веществ.

Имеющиеся в научно-технической литературе материалы свидетельствуют о том, что, несмотря на обширный объём зарубежных и отечественных работ, посвященных изучению взаимодействия компонентов минеральных удобрений с карбоновыми кислотами и физико-химических свойств слоаных систем на их основе, практически отсутствует сведения о реологических характеристиках фосфорно- я фосфорносер-нояислотных растворов, содеряащих вышеуказанные дикарбоновые кислоты и их калиевые соли, о взаимном поведении а растворимости компонентов в фосфорнокальциевых системах, что является научной основой создания* монофосфорнокальциевых удобрения..

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы явилась разработка технологии фосфорных удобрений, содержащих в качестве основных полезных компонентов фосфаты кальция и аммония, этан-, бутаклковые кислоты и их калиевыз соли, на основе широких химических к технологических исследований процессов фосфорно- и фосфор-

носернокислотного разложения фосфоритов Каратау.

В соответствии с поставленное целью были сформулированы и ре-вены следующие задачи:

- определение физико-химических свойств фосфорно- и фосфорно-сернокислотных растворов, содераащих этан-, бутандиовые кислоты и их калиевые соли в области концентраций и соотношений Н^РО^ и Н^ВО^, характерных для производства фосфорнокальциевых удобрений;

- исследование растворимости компонентов изотермическим методом при 50,7 и 75°С в системах: СеО^О^-Н^-Н^О^К^О^ НбС404, К2С4Н404);

- теоретический анализ процессов фосфорнокислотного разлояе-ния фосфатного сырья Каратау по фазовый диаграммам СаО-Р^О^-Н^О-

Н2С2°4' Са0"Р205~К2С204"Н20' Са0"Р205'Н5С404"Н20, Са°-р2°5" применительно к процессам получения фосфорнокальциевых удобрений;

- изучение процесса взаимодействия фосфатного сырья Каратау с фосфорно- и фосфорносернохислотными растворами в присутствии втан- и бутавдиовой кислот, оксалага и суадината кализ;

- разработка технологии фосфорсодержащих удобрений с повышенным коэффициентом полезного действия, содержащих К2С204 и К^С^Н^О^;

- проведение агрохимических и микробиологических исследований синтезированных удобрений, определение физико-иеханических и товарных свойств.

Научная новизна работы. Впервые в широком диапазоне температур и концентраций Р^ определены плотность и вязкость фосфорно-и фосфорносернокислотных растворов, содераацих Н^С^О^, К2С204, Н6С4°4' К2^4С4°4 с обобчением их в виде номограмм.

Изотермическим методом, при температурах 50,7 и 75°С, изучена растворимость в четырех водных системах СаО^О^-Н;^!)^-^, Са0-Р205-К2С204-Н20, СаО-Р205-НбС404-Н20 и СаО-Рг05-К2Н4С404-Н20. Построена соответствующие изотериическиа диаграммы при концентрациях органических добавок 1*10 мае %.

Путем теоретического анализа изученных фазовых диаграмм определены оптимальные соотношения реагирующих компонентов в процессе разлоаения фосфатного сырья Каратау фосфорной кислотой, содеряа-цей этан-, бугавдиовую кислоту, окмшат и сукцинат калия, применительно к процессам производства различных фосфорных удобрений.

Практическая ценность работ».. На основа физико-химических, теоретических и прикладных исследований предложена технология производства фосфорного удобрения, содерзацего з споен составе физиологически активные добазга, с поаизешцга коэффициентом ас-пользования питательных элементов при поиипениси расходе кислотного реагента. В результате технологических исследований установлены оптимальные концентрационные и температурные пределы ведения процессов.

Определены фкзико-хииичесхиз, торзрцца, агрохимические я микробиологические свойства полученных удобрений.

По данным агрохимических испытаний разработанные удобрения покчпчлч вксокуп эффо.чтивпость: прибавка урожая хлопчатника составляет з средней 2*3 ц/га, а коэффициент использования фосфора повизается на 9*-123 оти.

Апробация работи. Содержание и основные результата работи докладывались на Всесоюзной научно-практической конференции "Учёные и специалисты в резении социально-экономических проблеа страны" (г.Тапкент, 13Э0г.), ВсесовзноЯ конференции по химической технологии неорганических веществ [г.Казань, 1991г.), Цезреспуб-ликанской научно-технической конференции "Интенсификация процессов химической и пицезой технологий "Процессы-93* (г.Тапкент,1993).

Публикации. -По теые диссертации опубликовано 6 научных работ.

Объём и структура диссертации. Диссертационная работа нзло-зена на ¡48 страницах иааикописного текста, содергит 14 таблиц и 21 рисунок. Состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, вклпчап^его 120 источников и прнлсзения.

С0Л2Р5АНИЗ РАБОТЫ.

В литературной обзоре излозенн сведения '-о' способах получения минеральных удобрений, содерзацях и своем составе органические добавки. Показано совреузнноэ состояние я перспективы развития производства таких удобрений. На основе анализа литературного обзора сформулированы цели к задачи исследования.

Физико-хииическиэ исследования э фосфорно- и фосфорносернокяслогннх системах, содераацих этан- и бутандисвыз кислоты и их калиевые соли.

Эффективность процессов производства фссфорсодерзасих удобрений определяется реологическими характеристиками растворов и суспензий образующихся на различных стадиях технологии.

В литературе имеется обширный материал о свойствах ортофос-форной кислоты и влияния различных добавок на плотность и вязкость фосфсрнокислотных растворов и систем. Однако, эти данные практически не затрагивают исследуемые нами объекты: фосфорно- и фосфорно-сорнокнслоткые растворы, содеркацке этак?, бутандиовые кислоты и их калиевые соли.

Измерение плотности и вязкости растворов фосфорной кислоты. содержащей этан- и бутандиовые кислоты и их калиевые соли проводили при температурах 20*80°С, концентрациях фосфорной кислоты 15*50Х PgOg и добавок 1+7Х мае.

Результаты исследований показали, что добавление этандиовой кислоты й'оксалата калия приводит к незначительному повышению как. плотности, так и вязкости растворов ионофосфорной кислоты. Этан-дирвая кислота практически прямолинейно увеличивает плотность

з

растворов фосфорной кислоты, в среднем, на 3*5 нг/м на 12 мае. добавки при всех температурах и содержаниях Pg05 в растворах. Вязкость расгворов фосфорной кислоты для всех температур и концентраций этандиовой кислоты, монотонно, практически линейно растет до 252 РзОб» По ыере дальнейшего концентрирования вязкость растворов начинает расти более интенсивно.

Добавление в фосфорную кислоту оксалата калия такве приводит

к незначительное повышению плотности и вязкости растворов (рис.1),

однако, уже при концентрации К2С20^ более 2% ыас. и температуре

40°С и низе из растворов кристаллизуются соли. Удельный прирост

3

плотности для оксалата калия составляет 6*8 кг/ы •%.

Основными факторами, определяющий вязкость растворов, является концентрация ионофосфорной кислоты и температура. Повышение концентрации KgCgO^ от 0 до 7% нас. при 60°С для фосфорной кислоты, содерЕацей, например, 30% Р205 приводит к увеличению вязкости от 1,6 до 1,95 i/Па-с, а в растворе с. 50%-ныы содержание« Р^Од от 4,С4 до 6,22 мПа-с. С ростов температуры влияние органической добавки ещё более нивелируется.

В отличие от этандиовой кислоты и ее калиевой соли бутандиовая кислота и сукцинат калия обладают болызей растворимостью, хотя влияние их на плотность и вязкость такве незначительно. При-

3

рос? платности расгворов составляет, в среднем, 3*5 кг/и на 1% «ас добавки дчя есьх. температур я содерканий Pg05 в растворах.

Zapaztep -изменения плоун&сги и вязкости фосфсрнокислотных растворов, содерзвгмх ат&к-, бутандиовую. кислоту, оксалат и сукци-

Н5 40 35" 30 _ £5 20 45 ^

Содержание йДДнас. .

Рис.1 Вязкость растворов в система ?2°5 " к2с2°4 * "2°

пат калия в эазисиыости от температуры и концентрации Po0¡- идеити-чен такоЕоиу для чистой ыонсфосфорной кислоты, что свидетельствует об отсутствии химического взаимодействия в исследуемом диапазоне изменения концентраций и температур.

В изученной интервале концзнтраций Р2С>5 15*50% иас и добавок 1*7Х при температурах выез 60°С раствора являются прозрачными и добавки не приводят е оцутииому кзыененка плотности и вязкости растворов.

При исследовании плотности и вязкости фосфорносернокислотных растворов, содеряацих этан-, бутандиовые кислоты и их калиевые соли растворы готовили с иолышм соотношением KgSOj,:HgPO^-1:1 и 1,5:1, фосфорная кислота использовалась с концентрацией 20» PgO^. чт0 " прибливено к проыыаленным условия« производства фосф-орных удобрений на основе дигидратной экстракционной фосфорной кислоты.

Анализ полученных данных по реологическим свойства« изученных систем показывает, что добавление калиевых солей в фосфорно-сернокислотные раствори, при прочих равных условиях, увеличивает их плотность сильнее, чей введение соответствующих кислот.

ч

Калиевые соли увеличивают плотность растворов на 4*6 кг/ц , этандиовал кислота увеличивает ка 2*4 кг/u , а бутандиовая лиаь

о

на 1т2 кг/u , несмотря на это динамическая вязкость систем PgQg-HrC04-к р2°5~Нге04"к2С2°4"{!20 практически одинакова.

Такая ее картина наблюдается и для зависииости вязкости фос-фораосернокислотных растворов от температура и концентрации добавки бутандиовой кислоты и сукцината калия.

Оптимальной температурой сыевения этандиовой кислоты и онса-лата калия с фосфсрносернокислотными растворами является температура выае 40°С до концентрации добавки 4*6Й иас, Бутандиовуп кислоту н сукцинат калия целесообразно вводить не более 2% от веса растворов и температурах не ниже 60°С.

Таким образом, введений органической добавки не будет сопря-кено с проблемами реологического плана.

Растворимость в системах, состоящих из ортофосфорной кислоты, фосфатоз кальция, этан-, бутандиовой кислот, оксалата и сукцината калия изучена при температурах 50,7 и 75°С с использованием базовой трехкошоненткой системы CaO-P^Og-HgO, данные о растворимости, которой широко оезецбна в литературе.

Каиш,ктр5ция добавки органических кислот « их калиевых солей варьировалась от I до _ЮХ иае, a P¿Ob _ от 15 д0 ьь% ыас.

Диализ изотеры растворимости показывает, что добавление органических кислот и их калиевых солей вызывает снивениа растворимости как гидро-, так и дигйдроионофосфата кальция.

При этой, HgCgO^ и HgC^O^ уцеиьаают растворимость на кавдый процэнт добавки по СаНРО^.на 0,24*0,40 абс.Х и по СаШ^РО^ - на 0,42*0,63 абсЛ, а их соответствующие калиевые соли: по СаНРО^,-на 0,5*0,9 абс.1 и по Са^Р^г " т абс.Х.

Звтоническне точки совместного существования СаНР04 и CaiHgPO^ придобавлении в фосфорно-кальциевую систему зтан- и бутандиовой кислот сыецаются в область .иеньшх содержаний PgOc, и СаО, те« самым расширяя поле кристаллизации дигидрофосфата..При добавлении оксалата или сукцината калия в систему звтоническне точки смецают-ся в область больших концентраций Р205 и меньших значений СаО, расвиряя поле существования СаНРО^. Смещение эвтектики идентично для температур 50,? и 75°С (рис.2).

Изотермы растворимости систеи с добавками этан-, бутандиовой кислот и их калиевых солей симбатны изотерма чистой системы. В системе, в изученной интервале добавок, кристаллизация новых солей не наблюдается, ввиду хорошей растворимости как саыих кислот, так и их калиевых солей в кислых растворах.

йосфорсодеркацие удобрения на основе фосфоритов Каратау и калиевых солей этан- и бутандиовой кислот.

Для того, чтобы оценить и наметить новые пути совершенствования технологических процессов нами выполнены теоретические расчеты по фазовый- диаграммам растворимости систеи CaO^Û^-HpO-HgCgO^ (К2С204, Н6С404, KgfLC^O^) при температурах 50,7 и 75°С.

На рис.3 приведена в качестве приыера диаграмма для определения теоретической степени разлокения фосфатной части фосфатного сырья Каратау различными количествами фосфорной кислоты в присутствии оксалата калия (4%) при 50,7°С-

Для проведения расчета коэффициента разлопения проводи» лучи растворения СФ и К5, соединяющие точку состава фосфатного сырья (£} и исходных растворов фосфорной кислоты С (20% PgO^) и К (152

В процессе разложения фосфата фигуративные точки состава сис-1-av.u .персм.ецалтса по луча:.! Cî к КФ. На участках СС0, KKQ, СС^» КК оудсу происходив рас'гвсрснкэ фссфата в чисто!) фосфорной кислоте Ч IX%0PV0ÏÏ J.-UC."OTf: Г- r.\-yy/iCli.-'îl добавки. В точках С„, К , С^ и

. учи эзс&мчр&яяг. '.вргоокалг ¡jsbhobuchjo л;ши» сосгзвоя pt-ство-

О 10 20 30 " ÏO

Рис.3 Диаграмма дли опродоления теоретической степени раэлоиеннл Фосфорита Каратау фосфорной кислотой 15 1! 20% РоОк, содержащей А.}С-,0,(лЛ) при Ь0,7 С применительно л услоэн/ш производства удобрения типа: аииофос^ат, кальцийсульфофос-

POL, Kcxir.c;;!:;-:;; л.у.:; в c;:crc.?.:sx Сз0-Р,,0 — ¡¡VC-

г, О с

¡; CüO-PgO^-JCgCjvO,.~Нг0 i: в система

преградасгол. Со.;-;-.г.е.;-: pnau;-;;;;;; ce;j01:.:;: <:о:лпле:1Сй1, n crcrsuc, oi-n psöy.-.iwe ем:: <.одс;\с-;'В1:л уос.^оркой с раслич-

цолдчогтЕг:;!: Сзссур!,:: Кдратау >;зсорз:.с.п:; тсчкег.к C^, C,,gf

C2b' Co2" % ;; '"i5' K20» ^ '\';Cr ь-ссоэи;.' ссэ;-

¡:спон;:п:< cclopu? о? (100:15) до (Iü0:o5) ссстзй?с:г£.кко.

Fc.:i>'-'-bici'T' р:.ечз:з icop-wi'.'-iccKo."; cäenu.;: разложения <;cc'ctüo; 'UiCr:; 4oci-5p;sifc Kspcier ¿ля с::с?слг Сь0-Р~0*-Кг,Со0, -Ho0, во соей

С v- С С tv

кгучогшея; гл/гарсслс дсйасп., прязодеки в гай-:;;^ i,

A:;ü.'.bs получоккшс не::,; дсюгах похвоь'сает, что с увзличзнле;! ¡.'онцс-ктрацгц добавок гоо^'лпеяг рсолоиспм фосфорита енвгазтед ' пропорционально уиы!ы.0й1:з> рйс?ЕО?:шоотк в соо1ьетстьу.сце?: cactc«: Поеигсзко Еснцецтрэдик иаьр»ир, оксал&та ка.-¿'.я до 102

нос. пркводк? в ср:адсм к сн::?.сн;л стеясня ргологеная ь 1,0-1,7 рдоа. ЛсЕоеч;;е тс^псрдтур»; 72°С i:e приводит noßuscmia кос£-.V;:s^;a>TE paejsezess»:, хо-;.-; онач:«': мюй ст&д:!:! рзе^оренпя ни^с npi: аО,7°С. С;с сг-.пмю с rev, что г;у;ро'.:сьзрсс;2а1 каи-U'"-- i;:--'эст ейр^гну-; уеллзрз. г; рпу:; sasKcnvoctb рзехзои^лое^'и. Поозо зу. ^озКуцзсузз рослоnpy 76°C

t/слеа ¡.сга'зугруузз'чз;:::; уззг зер.; г. пропссс Г-зду? в г;; рзезз^роз, г:с?.о;зз ;з:ск зизнк: зззаззчзско;- точ:::: ссш:сотп?гс

шдрс-- ;: д;.г'/дро;>*з:-:сЗоС'] ¿зов килигм. Однако, ног;с." соизплз когщзлтрзрзз^зшкз :с:сг.а' при розяозетш £есуг,ригог, возмог ;;с только пр,: ¡гсчеоасспю;: Sia.

F згультап: г.зеледоыаы'.я рсс'.-зсри^сси; ь cüctcs'D содгрзз^о;: ь ;:ачссзз^ доогш;;;; ьтьззпззу::, бутандко;;у,5 кг,слои:, о; с алы i; сузикказ и данзиз тесрзтичсскп;; paeveros по неучен-

nuv. фаеоз:::,: д:;агрс:.?г:аи посшлкл!: определить егшнл.льнне соззноие-кйя реагируй:-:;х ксупонслгое в процессе прсуэнодс; сд уд«

Срсн;:й с р55-1иадш« еоошосезяю^ CaOrPgO^, содгрг.ачих {¡.-о.юлогиче-екк с;:гнх;нь"-з дей-двк;;.

Д.-.д г;рзц9сса, s которое фос^ор;:г рсзлзгаегс.-: слабо;; фоо/ор;: «KCÄCioä? (13i20<u Р-,0~} cooiüossHV.e E5ü:iос-Хсрит кз делг.но поегл;-

с. О

m'ih 100Л з npou^cco, в котором Сос.'ор-/.г прздваратедию с. .> öBTUtsöver. oi\, а егтзц дораздагается исСользаи количеством с ери coovßocoiwc &1-К:фоефсрят ns дсляно провыаать 100:35.

)1лл оС'ХйсглкйЯ технология ijcclopco:;sp.;o

ип. улоС:>$}И-;~! с с.У) ду/бгйгг-«;?, нимн просздг,-;!; ;:сс;.едог

Taú-liiH'» 1.

ía¡ '!¡U¿ no рлечо ГУ îlCr;:^.',1 UÍCK Г 1 рту.пс ".о'Л:: ¡ J.^С 3T:i ; : ; ' '

ÎC.T-.VC pucii к пелСТОП У С И CT ;vi3 Со G -?. 0,- - ; С 0 2°2Ü4 * Í* , 7°C.

Содерван na a ::с;;сд- г.анио Б 1 1 Ui/iO Zíi)i-An n;jii : !f.Ccc3u;-: с с, 0-

i¡ ou pac? SOpQ, Г ^НгЮ pe. er иОрО« ы i c.-í, ГУ :

------- 1 K< Cr 0, i 2 2 4 P л ГГ СсО i [ ' ■ ' норм tCCKCii ! i 1 ICO; la j 100 :Й0 ] 100:25 ] 100:30 j 100 25

15 0 16, 2 3,5 5 СО ,7 43 l i - 41.3 35,0 31 û

1 1С, 3,25 4 G 53,6 6 • f< ■ < ^o, 22,5 ■ : j 3

2 16. 0 3,20 44 >G 5ü, 8 42 0 30,5 31,0 27, 3

D 16, 2 2,70 38 ,0 49,G 37 31,3 'J 7 ' 23, 9

« 4 .15, 0 2,45 35 » 3 44,9 .<:) 7 20,9 24,5 21, б

? 15, 6 1,90 27 > ^ S4,l 0 9 O "î <•< jy 1 -k 15,7 16, 5

» íf — 10 15, e 1,40 20 ,1 »iO s ,0 0 10,5 14,0 12, 3

20 0 21, *•> i.. 4, 10 4 S 70. ó 5S 3 51,3 43,5 38, 4

1 21, tí 4,10 45 73,5 55 9 47,9 40.G 35, 8

K. 21, 0 3,00 43 f ô ? 0,0 53 2 45,6 £8,7 34 2

3 21, 0 3,60 59 n 6b,2 48 a 41,0 35,5 31, 3

A ■i 21, 0 3,40 37 л 63, 5 40 2 39,5 33,6 - 6

? 20, 0 2,75 31 ,'À 50, 5 37 8 o2,4 27,5 3

10 20, 6 2,40 27 ,s 44,0 33 0 28,3 24,0 21, о yj

кия по влиянию кассового соотношения исходных реагентов в зависимости от концентрации добавок органических кислот или их калиевых солей на качастеэнныа характеристики и состав конечных продуктов.

Удобрения на основа ФосФорнокислотного разложения фосфатного сырья Каратау получали следующий образом: фосфатное сырье Карата/ разлагали ЭФК, содергацзй определённой количество органической добавки, при различных соотношениях Е£к:фосфорит, полученную пульпу аммонизировали до рК=3,0*3,3, супили а статических условиях при температуре не аыьа 70°С.

Исследованиа влияния иассового соотнсыения 84К:фосфорит:добавка показало, что с увеличенной количества вводимой этавдиовой кислоты заметно возрастает как коэффициент разложения Фоссырья» так и содержание водорастворншх фосфатов. Это свидетельствует о той,что Н2С£04 вступает во взатмдейстепе с фосфатами кальция к прншшаот непосредственное участие в реакции разлокения фосфорита.

Введение в систему К£>с2°4 (табл.2) приводит к незначительному снижению как коэффициента разлоаекия фосфорита, так и содержания водорастворимого Р^О^. Причем, при концентрации оксалата калия в ЭФК, равной ЗХ мае, для всех соочносений &5К:3/С наблюдается сни-аение относительного содергаиия Р20^ьсв. и РзО^водн по сравнении с чистой системой, а затеи, по мере увеличения концентрации добавки, наблюдаемся незначительный рост коэффициента разлогения фосфорита.

Таблица 2.

Характеристика удобрения, содержащего на осно-

ве фосфорнокислотного разлсаения фосфорита Каратау.

Массовое соотнесение компонентов о1К:Ф/С:К2С204 Содергание компонентов, 2 мае.

Р2°5 общ. Р2°5 уев. в 0л1н НС1 Р2°5 уев. в тд. Б Р2°5 води. Р205тр.В Р?_0&оодн.

Р20&О6Е;. Р205сбц.

100:15:0 45,3 43,7 41,8 37,6 92,2 83,4

97:15:3 40,8 39.0 37,2 29,9 91,1 73,3

95:15:5 29,4 38,8 35,8 30,3 91,0 76,9

100:20:0 44,5 42,1 39.5 37,4 88,9 84,2

97:20:3 39,7 39,4 33,2 29,2 83,6 73,6

95:20:5 38,7 37,6 32,6 30,9 84,2 80,0

100:25:0 42,8 38,3 35,9 31.8 83,9 74,4

57:25:3 37,4 29,5 20,1 25,3 80,5 70,3

95:25:5 •¡7 з ¿5,? 29,0 27,2 77,5 72.6

Полученная картина, очевидно, обусловлена катионообыенной способностью оксалата калия и частичный замещением калия кальцием водорастворимого нонокальцийфссфата в нейтрализованных аммиаком пульпах и в процессе сушки при повыпенных температурах, когда кислотность среды смотается в болео нейтральную сторону.

Подобная картина наблюдается и при добавлении в систему бутан-диовой кислоты и сукцината калия во всей диапазоне изменения концентрации органической добавки и соотношения 5ФК:фосфорит.

В зависимости от кассового соотношения ЭФК:Ф/С вида и концентрации органического компонента фосфорноазотнокальциевое удобрение содержит 44,2*36,716 нас Р2О5, в том числе 42,3*29,0* усвояемой в трилоне-Б, 36,8*26,3% мае в водкорастворимой формах. Массовое соотношение Са0/Р20д колеблется в интервале 0,41*0,26 и приближается к таковому в дигидроыонофосфате кальция.

Удобрения на основе фосфорносернскислотного разлояения получали следующий образом: фосфатное сырьё Каратау разлагали 0<2К,содержащей органическую добавку исходя из иассового соотповения 8гК:фосфорит, равного 100:30 и 100:35, затем полученную фосфатную пульпу деразлагали серной кислотой, аммонизировали до рН=2,8*3,0 и еуиили. Влияние оксалата калия на характеристику удобрения, образующегося в процессе фосфорнокислотного разлояения приведено а таблице 3.

Таблица 3;

Характеристика удобрения, содервацого К9С204, на основе фосфорносернокислотного рззлояения фосфорита Каратау.

Содеряание компонентов, % нас.

Массовое соотно-

пение компонентов

&5К:фоссырьё: :добавка

Р2°5 общ.

Р2°5 уев. в

Р2°5 уев. в

Р2°5 водн.

Р205гр.Б

Р205Сб!!!.

Р205водн. Р205обц.

100 :ЗЬ: 8:0 34,9 33,1 29,0 23,6 83,1 67,7

100 :35: 10:0 36,1 34,8 32,8 29,1 90,9 80,6

100 :35: 12:0 33,6 32,9 30,6 27,2 91,0 81,1

09 ; 35: 8:1 36,4 35,7 30,7 ' 29,2 84,2 80,0

99 :35: 10:1 34,2 33,9 30,0 27,7 87,7 81,1

99 :35: 12:1 32,9 32,3 29,7 27,5 90,3 33,5

97 :35: 8-.а 34,8 33,5 27,9 27,8 80,1 79,7

97 10:3 32,4 30,4 20,7 60,7

07 * О и • 12:3 32,3 31,8 20,5 2 и ,3 91,5 0 ,

Кэ таблица 3 ьидко, что з присутствия дсбавгл наглздаетс;: относительное увеличение содергания водораствсркиы;; сор^ и кеаиа-чатедьнос увеличение коэффициента раздогения фосфатного сырья. Влияние добзпкк чел сильнее, чем изньса доля фосфорита в больао нор:.:а серной кислоты. Зтавдиовая кислота к оксалат калия влияат более заметно на прирост еодорастворииоЗ P-jOg, ч-^

бутандковая кислота и сукцинат. Это, очзвкдно, саязако с тек,что во-первых, зтакд;;02ся кислота сильнее чек букздаоьая к со-зторил, oua саязавается с кальцисч: в оксслаг кальция, по&кьзй теы cüi'.'M nonmisHocsi» фосфора в продуктах, кассовое совткоигиа» СаО/Р.,С= 2 фосфораокальциевоа удобракпа колеблется г интервале 0,4SiÖ,33 г, близко к откеввнш CaO/PgO^ в длгздромонофосф-чте r.,v. ¡л;пя. stom, в удобрении ка основе фосфориосзркокислотного разлосония содержание оодорастворииах и усеоя.еигх фосфатов чзй в

реихи, на осноес фосфорпокксдотвсго разложения длгецрья Кар.г;;.:/.

Для того, чтобы установись б гид с кеклх еслсй г,ахс;;я:е.-. ::ои-понскты сингезнроаааных удобрений, ааки с помоги.» катодов химического п фискко-эашкчесЕого (рентгенография, КЯ-спектро^х-пн;-., ';ер!.:ограф:;1:етр:;к> анализса вроведака расс8:фровка фгзяового eeezi-г,а образцов фосфорных удобрешй, содсрхацпх K&sassisö если срг.-.-кичоских кислот.

В удо£Зрек;и:, uz осаоьс $-осф?рае:гдслог»ого раздогения Фос-сь'рьа Ксратау г пр«зухсгв«и, ягарккер, сукцкнага кглга, ссмои:>л-кн соля>"л являй«« ялп:дреуоцс&>гф&¥ кальцияt агония и uzrv'-ir, W60S от веса удобраапгЛ, гздроиогхфосфаг калш'л (11,изо), дпгидраг сульфата кальция {"IQZ), кзр&с?зор;а:нй осгагок {5,5«), 1,SS сн&иелогвчеокй активной добела: сукцвя2?с Кснцспгра-

1;ня остальных примесей, включая caaMrn zt^nti. сл фто-

рида я прочие, кг пргвкгаег 10S.

По KauscvBCsiaß: похас&?слгк со-сгой cocrac ^¿¿брззяз, содар-ьгадго ергевкчзекш дгЗазии» за соке;« фосфосяос^р^ек.ислстксгс раглегення фссфсра«а близко к таковок? для ккеаризеденхого образца. Однако, при стой ¿•когич.шьигсл дол;; ауд»£з?& кальи;:я, появляется небольасо количесгсо сульфата usrtms. Кроко того, кс-sa незначительного увеличения кодипгсгеа фосфорной каглоты сбозсусяей-ся при разложении фсеЗсрияа, sospscrass седзрхгшае ilrKH^FO,, и умокьсазтся кокцгвтрац'.ш CatH^PO^-KgO.

Технологическая схема получения фосфорсодераацих удобрений с повызенным коэффициентом полезного действия, в сочетании с калиевыми солями этан- и бутандиовой кислот.

Суцьность технологического процесса производства фосфорсодер-защих удобрений на основе фосфорно- и фосфорносернокислотяого разложения фоссырья Карагау в сочетании с органическими кислотами гумусовой природа и их калиевыми солями заключается в следующем:

- растворение дсбавок этан-, бутандиовой кислот или их калиевых солей а экстракционной фосфорной кислоте до их концентрации 1*5 мае %;

- разложение фосфатного сырья Каратау ЭФК, содержащей органические добавки;

- доразлоЕеиш фосфата серной я;и .XV.' .;

- аммоннзэция фосфатной или фосфатносульфагной пульпы;

- грануляция л сувка продукта в барабанном грануляторе-суиил-

п п. '

" - *

- охлаздание и классификация.

Процесс производства осуществляется а использованием реакторного оборудования цехов 35Я и оборудования производства аммофоса с небольшой реконструкцией реакторного узла.

Усовершенствованная технология позволяет, по сравнения с производством аммофоса, снизить удельный расход серной кислоты на 10*255», аммиака на 30*503! и фосфатного сырья на 6*72.

В качестве органических кислот и их калиевых солей мозно использовать продукты окислительной деструкция органических гуыуссо-дергавих веществ (уголь, лигнин, древесные опилки, гузапая и тд.) и их щелочной экстракции с помоцью потааа или гидрооксида калия.

ВЫВОДЫ

1. Впервые а аирокоа диапазоне изменения концентраций и темпо-.ратур получены новые научные данные о физико-химических свойствах фосфорно- и фосфорносернокислотних растворов, содернацих этан-, бутандиовые кислоты и их калиевые соли.

Установлено, что при температурах 20*80°С, концентрациях фосфорной кислоты 15*50% Р^О^ и органических добавок 1*7% мае последние на вступают в химическое взаимодействие и незначетелъно увеличивают плотность и вязкость растворов.

1. Изотермическим методом изучена растворимость при '60,7 и

75°С в системах СаО~Р205-Н2С204-Н20, СаО-Р205-Н6С404тН20, СаО-Р205-К2С204-Н20 и СаО-Р^-К^С^-^О при концентрациях органических добавок 1*10 мае!. Показано, что органические добавки сникают растворимость как гидромонофосфага, гак и дигидромоно-фосфата кальция. При атом органические кислота на каадый процент добавки сниаают растворимость СаНР04 на 0,24*0,4 абс.% и Са{Н2Р04)2

на 0,42*0,63 абс.%, а их калиевые соли ка 0,5*0,9 абс.5 и 0,81*1,1 абс.Х соответственно.

3. Теоретическим анализом изученных фазовых диаграмм определены оптимальные соотношения реагирующих компонентов в процессе разложения фосфатного сырья Каратау фосфорной кислотой, содержа-вей этан-, бутандиовув кислоту, оксалат и сукцинат калия с частичный использованием химической энергии экстракционной фосфорной кислоты,

4. На основании комплекса исследований, включающих изучение физико-химических свойств растворимости в системах, содерхацих органические добавки, получена Фосфорные удобрения с повызенньш коэффициентом полезного действия, снабженные физиологически активными веществами с рострегулируюцей способность» при пониженном,

по сравнению с производством аммофоса, расходом кислотного реагента. Удобрения на основе фосфорно- и фосфорносернокислотного разложения фоссырья Каратау содераат 36*442 Р2О5. 3*5ХВ и 1*5Ж органических добавок.

5. В лабораторных условиях отработаны оптимальные технологические параметры процесса. Разработана принципиальная технологическая схема производства удобрений с использованием действующего оборудования суцествувдих производств аммофоса и составлены технологический регламент и материальный баланс получения удобрений, содержащих органические кислоты гумусовой природы или их калиевые соли.

6. Агрохимические и микробиологические исследования удобрений, содераащих оксалат калия, в условиях вегетационного и полевого опита показали, что введение органической добавки способствует повышению урожая хлопка-сырца на 2,5 ц/га, они "обладают рост-активизирующими, фосфатиобилизущими и няграгингибируицики свойствами. Коэффициент использования фосфора по сравнению с чистыми удобрениями повышается на 9,7*12,6%.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах.

1. Итальянцева Л.В. Физико-химические исследования в фосфор-нокислотных системах, содеряащих органические кислоты и их калиевые соли //Тез,докл.Всесоюзной научно-практической конференции "Ученые и специалисты в решении социально-экономических проблем страны".-Ташкент, 1991.-С.214.

2. Итальянцева Л.В., Абдуллаев'Б.Д. Влияние этан- и бутандио-вой кислот и их калиевых солей на растворимость в системе СаО-Р205-Н20 //Тез.докл.Всесовэной конференции rio» химической технологии неорганических веществ.-Казань, 1991.-С.64. ;

3. Итальянцева Л.В., Иячина О.В., Побереяская С.К. Влияние оксалата калия, введённого з состав карбамида и аммофоса, на почвенные процессы //Тез,докл.Межреспубликанской научно-технической конференции "Интенсификация процессов химической и пищевой технологии "Процессы-93".-Ташкент, 1993.-С.305.

4. Итальянцева Л.В., Абдуллаев Б.Д., Беглов Б.Н. Реологические свойства фосфорносернокислотных растворов, содарзащих этан-, бутандиовые кислоты и их калиевые соли //Дел. в ГФНТИ РУз 14.07.33 «П8б3-Уз93.

5. Итальянцева л.В., Абдуллаев В.Д., Беглов S.U., Кожевников В.В. Плотность и вязкость растворов фосфорной кислоты с добавками этан- и бутандиовой кислот и их калиевых солей //Деп. в Г$НТИ РУз 14.07.93, Ш869-Уз93. .

6. Итальянцева Л.В., Абдуллаев Б.Д., Беглов Б.II. Фосфорные удобрения с повышенный коэффициенты использования питательных элементов //Деп. в ГФНТИ РУз 10.08.94, £2177-Уз94.

ОКСАЛАТ, ЦАдРАЕО КИСЛОТАЛАР ЕА УЛАРНИ.ЧГ КА-

лиияи тузларинй бириктирган «осйорли Уриглар

Итальянцева Лидмкла Васильевна РЕЗВЫЕ

Диссертация ипи органик ыоддалар тутган янга фосфорлп уритлер яраткЕига багивланган.

Биринчн иарозгаба оксалат ва к,а^рабо кисдоталар ва уларнинг пз-лийли тузларини бириктирган фосфат ва фосфат-сульфатли суспелоия-ларнинг реологик хусусиятлари хароратга ва Р^О^-нянг ипздорига бс-г-лицлиги аниядонгаи.

Натигалар пуни курсатдик:: 20*803С харораг оралнгвдс, 15*551 Р^О^-ли фосфор кислотасига 1*72 органик кома куппдганда хеч >;анда кимбвий реакция кетиайди вришанкнг зпглиги вз Спи^озугип; бир оз оаади.

СаО - Р205 - Н20 - Н2С204 Н6С404, К2Н4С4045 система

ринг зрувганлиги кзотермик усулда 50,7, 75°С ыиздорк хароратда, ор ганик цушшча 1*10% оралнгвда, ургакплди. Оаинган ньтигалар вунн курсатдики органик ^вимча гвдроиоко- вз'дкгкдромонофосфат кальций нинг эрувчанлигини кашйтирди, янгя туз хоспл булини куаатилкадк.

Урганилгак фазовий диаграшаларнк иазарий тахлил цилиб, ^оратор фосфориткни, о к салат, *;ах,рабо ккелотали ва уиипг калийли тузларини будгак фосфорккслотанвни ички онергиясидав ^исиак фойд&ла-няб паргалав гаробнвдаги реахцияга яириаувчи. коипоквйтларнннг цуяг нисбатлари аншушнди.

Таркибида органиа иодда булган скстемаларнн орувчанлигкни ва Физик-ккиовий хоссаларкни хар тарафлаш Урганиа катв^аскда, оз:ща алсиентларииииг фойдалк коэффициент аитфосге кясбатан 2-12%. юцо ри ва усисяй боз^арип хуеусиятига зга булган физподогиг фзол таъшклангав, фосфорди ^¡а олинди. Угиянинг тсрккбвда 36*44£ Р20 3*5 // ва 1*5£ органик цУпимчаси бор.

Органик иодда бириктирган фосфорли угт олик аарзенякг цула." сароитлври апюузакда ва унинг технологии схенаси таклпф этклдк.

THE HIOSPHOHIC FEHTILIZEES, COSHAlHIBO STHAHE SVTIKB DIACIO №) 7НБГЕ ЖТАБ81Ш SALTS.

Xtalianteewa budaila Yaslliovna

8ШЮВ1

The dissertation is dedicated to the elaboration of the new phosphoric fertilizers, containing the organic additions,

Уог the .first tiae la the large diapason of notification of temperature and PgO^ concentration there was recieved the information on the reologie of phosphoric and phosphorsulphuric aolu-tions containing ethane- butane diacids and their potaseiua salts.

It waa determined thet on the temperature 20-80°C the concentrations of the phosphoric acid 15-55$ organic additions 1-7$ ваза the last don't enter in the chemical interaction and insignificantly increase the density and the viocosity of the solutions.

It was determined bj isothermal nethod the solubility in the systems CaO-PgO^-HjO-HgCgO^CX-gCgO^, HgC^O^, K^C^O^) on the temperature 50,7 end ?5°C and the concentrations of the organic additions 1-10% mass. It was showed thet the organic additions reduce the solubility of the calciua hydroaonophosphate and di-hydroaonojhosphate. The net» salts were not found.

There sere determined the optisran correlations of the reacted components la the process of the decomposition of the phosphorate Karatau*s гая aaterial by the phosphoric acid, containing ethane- butane diacids, oxalate end succinate of the potas-oiua with the particle use of the chemical energy of the wet process phosphoric acid by the theoretical analyse of the studied phase diagraas.

There «ere recieved the phosphoric fertilisers containing the efficiency increased on the 9-1in comparison with aaaophoa supplying physiological active substances with the growth regulated copacity on the base of the conples investigations, including the study of the phisical-cheaical properties of the solubility in the aysteas, containing the organic additions.

The fertilizes contain 3&-W Р20?, Ъ-% Я and ft? .the .

organic additions.

It was elaborated the principal techological scheme detersi* sed the rates aad the parameters of the technological regime of the manufacture of the phosphoric fertilisers, containing potaa-aiua oxalat and succinate.