автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Кондиционирование гранулированных аммиачной селитры и карбамида поверхностно-активными веществами на основе промышленных отходов

гТ6 ОЛ

1 9 ноя 1ууз

академия нато республики узбекистан институт удобрений

11а правах рукописи

КРАХОТИНА Елена Ивановна

1 щищ01шрошiше гранулированных аммиачной (мнтрн и карнашща гои^рхносию-шшаш ввдс1шш на основе пнсгмылшаш отходов

<05.17.01 - Технология неорганических веществ)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Ташкент - 1993

Работа выполнена в Институте удобрений -Академии наук Республики Узбекистан.

Ш'ЙИЕ РУКОВОДИТЕЛИ: член-корреспондент АН РУз, профессор,

доктор технических наук БЕГЛОВ Б,М,» кандидат химических наук ЗАМЕРОВ Б.С.

ОФЩШЬНМЕ ОПГШЕШЫ: члек-корреспочдонт АН ГУз, профессор,

доктор химических кяук ТУХТАЕВ С., кандидат химических наук РАДМБОВ Р.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Чирчикский филиал Ташкентского химико-технологического института.

Защита состоится "16" декабря 1993 года в 15 часов на заседании Специализированного совета Д 015.60.21 при Институте удобрении Академии наук Республики Узбекистан.

Отзывы отправлять по адресу: 700047, г.Ташкент, ул. Ю.Ахун-бябаега, 1В,

С диссертацией мояно ознакомиться в фундаментальной библиотеке АН Республики Узбекистан (700170, ул.Каинова, 13.).

Автореферат разослан "15" октября 1993 года.

Змекый секретарь С: к'лтаз к го пл иного со кета,

доктор химических наук ' Р.Г.ОСИЧШША

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБСШ

Актуальность работы. Потребление азотных, фосфорных и калийных удобрений неуклонно растет. Наибольший прирост потребления имеют азотные удобрения, особенно в Азиатском регионе. Потребность же в них удовлетворяется лишь на 805?, Следовательно, тенденция к росту потребления аммиачной селитры и карбамида сохранится еще и в ближайшие годы.

Имеющие место потери азотных удобрений при транспортировали и хранении, составлявшие в настоящее время 103', могут быть снижены на 2-3% при повышении прочности гранул и уменьшении слеживзз-мости на 20-25$, Зти обстоятельства указывают на необходимости повышенил качества традиционных азотных удобрений. Эта проблема имеет исключительно большое значение с учетом больших объемов н сезонности применения туков в сельском хозяйстве.

Задача эта решается различными способами. Одним из эффективных методов повышения качества минеральных удобрений, наряду с интенсификацией и совершенствованием технологии их получения, является модифицирование поверхности гранул готового продукта поверхностно-активными веществами (ПАВ). Отличительной особенностью ПАВ как кондиционирующей добавки является то, что доже незначительные (до 0,5 масс.%) количества резко улучшавт физико-химические свойства удобрений. Однако следует отметить, что патентованные промышленностью добавки ПАВ практически не используются,- тек ипк это во многих случаях индивидуальные вещества, выделение и очистка которых являются самостоятельными стадиями производства. В связи с этим большой интерес представляет использование для кондиционирования аммиачной селитры и карбамида отходов проньет-ленных производств.

Как известно, вторичное использование массовых отходов промышленности является важной народнохозяйственной и апологической проблемой. Одновременно переработка отходов различных производств в ценные для сельского хозяйства вещества является важным резервом повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Решение этой комплексной задачи - улучшение товарных качеств азотных удобрений в совокупности с использованием вторичных ре--сурссь - лежит в применении поверхносгно-бктишых ве-щеста на ос-

нове промышленных отходов.

Цель работы - исследование возможности применения поверх-ностно-актиших веществ но основе отходов промышленного производства для улучшения товарных и агрохимических качеств аммиачной селитры и карбамида, я также физико-химическое обоснование применения различных ИАВ для кондиционирования промышленных гранулированных азотных удобрений. В отличие от ранее проводимых исследований в работе использовали отходы нефтехимического и электродного производства. Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

- определить эффективность исследуеуых ПАЕ! для улучшения товарных качеств этих удобрений;

- определить оптимальные концентрации нанесения повархностко-активиых веществ на гранулы прокышлснно выпускаемых аммиачной селитры и карбамида;

- изучить поверхностные свойства ПАБ, характер взаимодействия их с удобрениями, влияние их на микроструктуру гранул;

- исследовать гигроскопические свойства кондиционированных аммиачной селитры и карбш.(ида;

-изучить кинетику полиморфного превращения 1У-Ш нитрата аммония, стоГигооть обработанного удобрения к многократным термическим циклам;

- выяснить териическул устойчивость аммиачной селитры в присутствии добавок поверхностно-активного вещества, изучить ее вары-воопасность, т.е. гарантировать безопасность их применения;

- изучить влияние ПАЙ на развитие растений и их урожайность, установить токсикологические характеристики используемых поверхностно-активных веществ.

ЙЩВДйк^ошзна _ррбот(ь. В результате проведения экспериментальных исследований получены ноьые данные о том, что применение предлагаемых для кондиционирования удобрительных нитрата аммония н мочевины поверхностно-активных водеотг на основе сульфопродук-та отхода электродной промышленности возможно и целесообразно. Доказано, что полученные удобрения имеют лучшие показатели товарных свойств и повышения урожайности сельскохозяйственных культур, чем обычные удобрения. Определены индивидуальные кон-

центрации нанесения поверхностно-активных веществ на гранулы азотных удобрений для достижения максимального эффекта кондиционирования.

Дано теоретическое обоснование полученных результатов. На основании данных физико-химических исследований определен хярактер взаимодействия можду поверхностно-яктишыми веществами и поверхностью удобрений, дана характеристика уикрострошид гранул кондиционированных аммиачной селитры и карбамида, приведона математические расчеты к кинетики полиморфных превращений и термического разложения аммиачной селитра. Предложено новое толкование механизма воздействия поверхностно-активных веществ па устранение слетдваемости азотных удобрений.

22£ёШШ?£?Е58а основами» результатов комплексного исследования свойств ПАВ и их влияния ьа физико-химические и механические свойства аммиачной селитры и карбамида предложены для кондиционирования сульфопродукт отхода влоитрод-иой промышленности и трибутильминовая соль сульфопродукта отхода электродной промышленности.

Полученные в работе результате исследований послутшли осно.-ванием для подач"! заявки на предмет получения Временного датеата Республики Узбекистан (приоритет от 6 августа)

Разработанный при участии автора способ кондиционирования язотнйх удобрений поверхностно-актиьиыуи вещества:/;! ни основе промышленных отходов прошел проверку на осуществимость на опытной установке лаборатории технологических исследований Института удобрений ЛИ РУэ при ЧГЮ "Электрохт/пром", о чем составлен соответствующий акт,

А'1£о^уид_Елботы^ Материалы диссертационной работы догладывались и обсутдались на Всесоюзном симпозиуме "Биотехнологические и химические методы охраны окружающей среди" (Самарканд, 1988); на У11 Всесоюзном совещании по физико-хикпчесжому анализу (Фрунзе, 1988); на ХТУ йееделесвском сьеэде по общей и прикладной химии (Ташкент, 1989); на конференции молодых ученых и спе-ииялистоп, 'посвяценной 50-летию АН РУэ (Ташкент, 1993); на Межреспубликанской научно-технической конференции "Иитенсид'кшия процессов химической и пищевой технологии" (Тягкент, 1993). Публикации. По теме диссертационной роботы опубликовано й

работ и подана заявка на получение Временного патента Республики Узбекистан.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка цитируемой литературы из 153 наименований. Изложена на 129 страницах: машинописного текста, включает 20 таблиц и 21 рисунок, 4 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОШ

Экспериментальные методики

Приведены методы экспериментальных исследований и анализа, даны характеристики используемых ПАВ. Показано, что разработанные в Институте химии АН РУз поверхностно-активные вещества на основе отходов Ферганского нефтеперерабатывающего завода и Новосибирского электродного завода принадлежат к классам а;'ил сульфатов и высокомолекулярных ауинов, т.е. веществам, среди прочих применяемым в промышленности в качестве добавок, кондиционирующих азотные удобрения.

Показано, что для выяснения возможности применения поверхностно-активных веществ на основе промышленных отходов для улуч-ерния товарных качеств аммиачной селитры и> карбамида раствор ПАВ на гранулы 5 удобрения наносили методом эпи^амирования. Затем определяли гигроскопичность, слеживаемость и прочность гранул. Из семи ПАВ, предлагаемых в качестве кондиционирующих добавок, корен нкм образом улучаали товарные качества нитрата аммония и мочевины только два: сульфопродукт отхода электродней промышленности (СПОЭП) и трибутиламкновал соль сульфопродукта отвода электродной промышленности (ТБАС СПОЭП), поэтому дальнейшие исследования проводили только с ними.

Показано, что с целью научного обоснования рекомендаций по грименрнии изучаемых поверхностно-активных веществ для кондиционирования удобрительных солей проведен комплекс физико-химических исследований, включающий в себя: определение оптимальных концентраций ПАВ для нанесения на гранулы азогта удобрений; ИК-споктроскопическое, электронно-микроскопическое, термоаналити-чгское и теркогравимегрическоя исследование образцов аммиачной селитры и карбамида, обработанных ПАВ.

.РисЛ. Зависимость удельных седиментадионных объемов суспензий аммиачной селитры от концентрации ПАВ.

Физико-химические критерии оценки эффективности ПАВ

Для определения оптимальных концентраций добавок ПАВ, применяемых для кондиционирования азотных удобрений, применяли метод седиментации суспензий.

Сущность этого метода заключается в следующем. Если мелкодисперсные вещества с сильнополярной поверхностью поместить в нв-полярную среду, то почти любая встреча и контакт частиц этого вещества ведет к коагуляции и образовению рыхлого осадка с большим количеством иммобилизованной воды. В присутствии ПАЬ, блокирующих часть поверхностных сил сцепления, взаимодействие частиц друг с другом ослабляется, объем седименташонного осадка уменьшается. Концентрация поверхностно-активного вещества, соответствующая минимальному ¿предельномуЗначению удельного седиментационного объема, является оптимальной, тая как при этой концентрации ч&ои

8111ш111111§11

Ш-спектры сульфопродукта отхода электродной промышленности до нанесения на удобрение (а) и после отмывки с • гранул аммиачной селитры (б) и карбамида (в).

ш удобрения защищены наилучшим образом от взаимодействия друг с другом, и, следовательно, поверхностный слой ПАВ предельно заполнен (рис.1). lia основании полученных данных о величине минимального объема, занимаемого осадком, можно судить об эффективности ПАВ: чем меньще величина объема осадка, тем выше степень защитного действия ПАВ, Максимальное уплотнение осадка аммиачной селитры и карбамида обеспечивали СПОЭП (образец I) и ТБАС СГЮЭП (образец 4) в количестве 0,5 мясс.Й.

При подборе эффективных ПАВ важным является вопрос о сохранности действия гидрофобного покрытия при длительном хранении удобрения. Наиболее устойчивый по величине и во грегегш эффект гидрофобиэации поверхности минеральных частиц наблюдается при химической фиксации адсорбированного слоя ПАВ на поверхности гранул. На характер взаимодействия исследуемых поверхностно-актигных веществ (аммиачной селитры и карбамида) достаточно четко указывают ИгС-спектры этих молекул.

Для того, чтобы иметь возможность сравнивать ffiî-опектры ПАВ до и после взаимодействия их с удобрениями, расшифровывались ПК-спектры чист1с; ПАВ и ИК~спектры ПАВ', отмытых с поверхности удобрений. Отмывание ПАВ с поверхности удобрений заключалось в следующем. Навеску удобрения, обработанного ПАВ, растворяли в определенном объеме дистиллированной воды; водный раствор фильтровали через бумажный фильтр; осадок на фильтре промывали небольшим порциями воды, затем высушивали на воздухе и снимали спсктры поглощения в диапазоне 400-4000 см"*. Выяснилось, что в спектрах СПОЭП л ТБАС СП00П, отмытых с поверхности гранул А!НчА!0$ выщелачиванием соли водой, появляются полосы поглощения, характерные для нитрата аммония: очень интенсивная широкая полоса около 1370 см"1 относящаяся к валентному асимметричному колебании MOj ; узкая полоса при 820-Н40 см-1, относящаяся к деформационному колебанию иона "; широкое поглощение около 3300-3200 см"1, которое относится к валентным асимметричным колебаниям катиона . В спектрах ПАВ, отмытых с гранул карбамида, кромо полос, характерных для аниона , появляются полосы средней интенсивности при I7IQ см"1 и 1630 см-1, относящиеся к дватды вырожденным колебаниям СО (рис.2, 3).

Для выяснения силы взаимодействия азотных удобрений с ПАВ на

Рис.3. ИК-спектры трибутнламиновэй соли отхода сульфопродукта отходя электродной прог.тленнэсти до нанесения ив удобрение и после отмывки с гранул аммиачной селитры (б) и карбамида ¿в).

основ«! отхода электродной промышленности осадок на фильтрах промывали водой с увеличиваемой температурой.

С увеличением температуры промывной воды в ИК~спектрах СПОЭП нанесенного на гранулы Л'/Т^/К^ и СО/А'/!?)г, характеристические полосы этих удобрений теряют интенсивность и исчезают. Это дает возможность предположить, что взаимодействие СПОЭП с нитратом еммония и мочевиной носит характер физической адсорбции. Механизм этого взаимодействия, вероятно, включает в себя закрепление молекул органического ПАВ на обменных позициях в процессе ионообменной адсорбции и электростатического взаимодействия мевду положительно заряженным катионом соли и отрицательно заряженной активной группой СПОЭП.

В случае же отмывания большим количеством малых порций горячей воды аммиачной селитры и карбамида, кондиционированных ТБАС СПОЭП, полосы поглощения, по которым можно идентифипировять А^/уЛ^ и СО[А///дв различных смесях, не исчезали и не теряли своей интенсивности. Это позволило предположить, что в данном случае имеет место хемосрбционная связь между ПАВ и удобрительной солью. Вероятно, при взаимодействии аммиачной селитры с ТБАС СПОЭП протекает реакция:

ЩЩ ' +Щ (1)

Обнаруженная прививка ПАВ на поверхности гранул удобрения достаточно крепка. Это дало возможность предположить, что аффект кондиционирования азотных удобрений поверхностно-активными веществами на основе сульфопродукта отхода электродной промышленности можот сохраняться длительное время. Данное предположение подтвердили повторные испытания кондиционированных-удобрений на прочность гранул и слеживвемость, проведенные после 6 месяцев хранения.

С целью выяснения закономерностей изменения микроструктуры удобрительных ¡УН^//03 и СО/^Н^.^ проводили электронно-микроскопическое исследование поверхности и скола гранул. Анализ микрофотографий показал, что поверхность гранул аммиачной селитры и карбамида покрыта большим количеством пор и микротряцин. Поверхность же гранул, обработанная поверхностно-активными веществами, имеет другой вид, идентичный полимерным покрытиям. Поры и микротряцины практически не видны, т.о. образуется пргяти-

часки бездефектная структура кристаллов. Анализ микрофотографий скола гранул аммиачной селитры и карбамида свидетельствует о том, что исследуемые ПАВ не проникают внутрь гранул этого удобрения. Картина скола и обработанных, и необработанных гранул имеет практически одинаковый вид: в наличии множество пор диаметром до 3 мм. Таким образом, проведенное электронно-микроскопическое исследование влияния ПАБ на структуру гранул аммиачной селитры и карбамида позволило сделать заключение о том, что изученные ПАВ способствуют образованию более совершенной поверхности гранул удобрений.

Для выяснения влияния кондиционирующих добавок на кинетику полиморфного превращения Ш-1У нитрата аммония, играющего важную роль в процессе его слеживания, проводили термоаналитическое исследование образцов А^/уЛЮз , кондиционированного СПОЭП и ТБАС СПОЗП. Математические расчеты кинетических параметров полиморфных превращений производили на основании графических измерений ДТА-кривых, снятых на венгерском дериватографе Паулик-Паулик ЭрдеЯ (фирмы КОМ.

На рис.4 приведена ДТА-криввя фазового превращения 1У-Ш нитрата аммония, обработанного С!КШ и графические построения для определения кинетических параметров процесса. Кинетические характеристики полиморфного превращения определяли по уравнению Сако-внча Результаты расчетов показали, что превращение 1У-Ш для всех исследованных образцов протекает в 2 стадии, характеризующимися константами Л-^&цК/ и ^¿.¿¿.^ Определив и сравнив константы уравнения Саковича „ „

(2)

для полиморфного превращения обычной и кондиционированной аммиачной селитры, было выявлено небольшое ускоряющее воздействие этих добавок на протекание второго периода превращения 1У-Ш порошкообразной аммиачной селитры. Однако больший практический интерес представляло выяснение поведения гранул аммиачной селитры, обработанных ПАЬ, в условиях многократных температурных изменений. После проведения опыта выяснилось, что гранулы аммиачной селитры, обработанное ПАВ, проявляют большую устойчивость к многократным фазовым превращениям, чем гранулы необработанней А^НцА'О^ . Вероятно, механизм этого явления состоит в т,.м, что ПАБ, создавая поверхностную иидитнуы пленку, блокируют чисть потенциальных центров кристаллизации новой фазы на поверхности гранулы аммиачной

Рис.4. ЛТЛ-крир«п пол!1).«1р{> ного превращения 1У

10 A'tí^HUs , ortpn-

Щ

ботмтого ТБАС С1ЮЭП и графические построения для определения кинетических параметров процесса (Ó, в).

селитры. Следовательно, возможность объемного изменения кристаллов гранулы сокращается. Это позволяет, при прочих равных условиях, сохранить исходные физико-механические свойства гранул кондиционированной аммиачной селитры в большей степени, чем не-кондиционирвванной.

Известно, что присутствие в аммиачной селитре органических добавок может ускорять процесс ее термического разложения и повышать взрывоопасность. Поэтому изучение влияние добавок Г1ЛВ на термическое разложение аммиачной селитры является важной проблемой, положительное решение которой обеспечивает возмокность внедрения новых кондиционирующих добавок в промышленность.

Процесс термического разложения аммиачной селитры изучали с поуощью термогравиметрического исследования. На рис.5 представлена дериваторгрмма /У^А^ , обработанного СПОЭП. Метод динамической термогравиметрии особенно ценен в сравнительных испытаниях образцов, когда интересует вопрос не столько абсолютного значения цифровых характеристик, сколько их сравнительное изменение при введении той или иной добавки. Дериватограммы чистого АЩАЩ и АЩ/УОз » обработанного ТБАС СИОЭИ, имеют идентичный вид.

Одной из характеристик процесса термического разложения является температура начала разложения Т , Выяснилось, что при об-роботке аммиачной селитры исследуемыми ПЛВ.в количестве 0,5 масс. % температура начала термического разложения практически не снимется и составляет 218-220рС.

Процесс разложения вещества характеризуется анергией активации Б. Ь данном исследовании она математически определялась с помощью уравнения Горовица-Метцгера в интегральной форме.

степень протекания реакции.

Результаты расчетов и графических построений представлены на рис.6.

Энергия активации вычислялась по формуле (4)?

(4)

по н«ним расчетам, для обычного и кондиционированного А/ЬуЛа^ к,,г>па практически одинаковые значения.

Ировадезш.ие испытания на впрыпооппсность р,?л<иачн;>й селитры

Рис.5. Дериватограмма нитрата аммония, обработанного СЛООИ.

~в

/t A IAS

■Off 0,7

-25 -20 -Í5 40 2

O "o"

lili_I__I__I_I_1_1_1--1--1-1-1-!-1-1-1-1--L-

7.3

-0,7 +Q

-25 -20 -15 -10

5

V.c.G. Графическое определение кинстачсских пйряь'зтров

процес.т. термического разложения селитры:

1 - fi с" ПАЗ; 2-е добевкоп СНСЭП ; 3-е доОгикой СлС'С'П.

кондиционированной ПАВ, показали, что обработка последними практически не влияет на взрывные характеристики удобрения.

Изучение товарных качеств аммиачной селитры и карбамида, кондиционирозанннх ПАВ

При изучении гигроскопических характеристик сот2) /), кондиционированных ПАВ, выяснилось, что они имеют показатели гигроскопических точек и влагостойкости несколько худшие, чем у некондиционированных удобрений. В главе приводятся предположения о причинах этого явления. ,

Мехглические свойства удобрений (слеяиваемость и прочность гранул) имеют больное практическое значение, так как наряду с гигроскопичностью определяют возможность та длительного хранения. Эти свойства связаны самыми общими закономерностями с составом удобрения, строением его из элементарных частиц и характером молекулярных взаимодействий между этими частицами. Как было показано, применение ПАВ позволяет резко улучшить структурные свойства удобрений, что позволяет управлять дисперсной структурой и прочностными свойствами твердого тела.

Прочность гранул удобрения определяет сохранность гранулометрического состава при транспортировании,'хранении и внесении ого в почву.

Значения прочности гранул Р аммиачной селитры и карбамида (то'Злица I, 2) вычисляли как среднее из 50 измерений через I и 6 месяцев после кондиционировании их поверхностно-активными веществами . Концентрация нанесения поверхностно-активных веществ на гранулы азотных удобрений составляла 0,4-0,6 массД и соответствовала оптимальной для каждого вещества. Из таблиц I, 2 следует, что обработка поверхности гранул поверхностно-активными веществами на основе промышленных отходов повышает прочность гранул в 1,3 -1,8 раз. При нанесении ПАВ на гранулы карбамида проодпсть последних увеличивается в среднем в I,2 раза. Анализ распределения числа гранул в зависимости от значений их статической прочности поквзлл, что нанесение различных ПАВ на поверхность гранул азотных удобрений существенно изменяет эту картину. В результате при-

менемия всех использованных ПАВ уменьшилась доля гранул, имеющих прочность иеныие 5 Н/Грвн и соответственно увеличилась доля гранул, имепцих прочность от 5 до 15 Н/гран. Наибольшее изменение в распределении гранул по их статической прочности наблюдали при применении ТБАС СПиЭП и СГшЭП.

Таблица I

Влияние ПАВ на прочность гранул аммиачной селитры

Образец ПАВ

Без ПАВ

сиозп

ТСАС СПОЭП

Прочность гранул после нанесения ПАВ, Н 'гран

4,32 5,53 7,75

Прочность гранул после б месяцев хранения, Н/гран

4,11 5,50 7,69

Таблица 2

Влияние ПАВ на прочность гранул карбамида

Образнц ПАВ

Прочность гранул : Провдость гранул посла нанесения ПАВ, после б меоянов Н/грш ' хранения, Н/гран

Без ПАВ СПОЭП

ТБАС СПОЭП

•5,98 7,02 7,21

5,66 7,01 7,13

Изучение влияния ПАВ на слеживаемость аммиачной селитры и карбамида проводилось экспресс-методом; эффективность модификаторов оценивалась с помощью коэффициента относительного снижения слеживаемости продукта, рассчитываемого по формуле:

- у/5"" ~ ■ (5)

где и Од/ - слеживаемость исходного и модифицированного образца.

Применение СПОЭП и ТБАС СПОЭП в их оптимальной концентрации ■ устраняло слеживаемость азотных удобрений практически полностью.

Для проверки влияния концентрации нанесения ПАВ на поверхность гранул /УМуА'Оз и С0^А''/-/2)2 »а их слеживаемость опре-

0,1 0,5 . ю

Рис.7. Зависимость коэффициента относительного снижения слеживаемости АС от концентрации ПАВ.

деляли последнюю для аммиачной селитры и карбамида, обработанных разным количеством модификатора.

Изменение коэффициента при увеличении концентрации ПАВ, наносимого оа поверхность гранул удобрений, представлено на рис.7, Мотаю видеть, что кривые^Цдо) имеют 2 участка. В области концентраций ПАВ, меньших, чем оптимальные значения, зависит от концентрации: зависимость/?- /<<щВ) имеет наклонный участок. При достижении ПАВ оптимальной концентрации (0,5 масс.«) для обоих ПАВ коэффициент ^ перестает зависеть от концентрации ПАВ.

Характер зависимости^ "/^цдв^ свидетельствует о том, что применение ПАВ в количестве, соответствующем оптимальной концентрации, обеспечивает практически наибольшее для данного ПАВ уменьшение слекиввемости удобрений. Увеличение расхода ПАВ вике оптимальной концентрации практического эффекта не дает.

Па механизм действия ПАВ, устраняющих сле*ИЕбемость гранулированных удобрений, существует несколько точек зрения. Авторы болъиинства работ полагают, что слетаваемость - это результат "5-

рвзования фазовых контактов в точках касания гранул - из насыщенного солевого раствора (кристаллизационный механизм). Действие ПАВ в этом случае связывают с гидрофобизацией поверхности гранул к снижением прочности связи в контактах между гранулами. В противоположность этому высказывается предположение о том, что механизм действия ПАВ заключается в экранировании поверхности гранул, снижении скорости нх деформации и, следовательно, скорости формирования площади контакта. Предлагается также представление о характере антислеживающего действия ПАВ, связанного с поверхностной самодиффузией вещества удобрения в зину контакта гранул, заключающегося в блокировании транспортных путей диффузионного потока солей.

По нашему мнению, механизм действия ЛАЗ на основе отхода электродной промышленности заключается в перелокализации агломерационных процессов с поверхности гранул в их глубину. Предлагаемые ПАВ, как показывают электронно-микроскопические исследования образцов, не проникают вглубь гранул удобрения. Связываясь с поверхностью кондиционируемого удобрения по хстсорбциотюыу либо физико-адсорбционному механизму, ПАВ блокирует активные центры молекул, создавая на поверхности гранулы слой с иными энергетическими и ре-пкционноспособностными характеристиками. Образуется слой нового вещества типа комплекс: поверхностно-активное иещество - удобри-гпяьивя соль, имеющего большое сродство к г-ещаству гранулы. Все процессы, идущие в массе удобрения под воздействием внешних сил, . при нанесении ПАВ пересосредотачиваются внутрь отдельной гранулы с ее поверхности.

При увлажнении соли удобрения ядсорбцоонная влага уже не свя-эмаает отдельные гранулы в единый монолит. Диффундируя внутрь гранулы, молекулы водч приводят к обрезоранию кристаллических перемычек между внутренними дефектами структуры гранулы (порами, микротрещинами). Появляется возможность идти процессу "микрослежившия", т.е. заполнению пустот (пор и микротрещин) внутри гранулы. Следствием этого и является резко., возраставшая прочность гранул при нанесении ПАВ и сохранение кондиционирующего эффекта на протяжении долгого врпуени. Процессы образования насыщенного раствора, кристаллизации и рекристаллизации соли из него внутри отдельной гра-нулн с ооолочкой из ПАВ более гнергетическн выгодны, чем те же

процессы между соседними гранулами кондиционированного удобрения. Следствием этого и является устранение слеживаемости гигроскопического вещества.

Если принять такой механизм действия ПАВ на устранение слеживаемости удобрений, становится понятным, почему при тех же или даже несколько худших гигроскопических показателях кондиционированных удобрений так резко улучшаются показатели остальных товарных качеств.

Технологический и агрохимический аспекты получения и применения азотных удобрений, кондшрюнированных ПАВ

Освещается возможность осуществления предлагаемого метода кондиционирования гранулированных азотных удобрений поверхноттно-активными веществами на типовом оборудовании производства аммиачной селитры и мочевины. Приводятся результаты агрохимических испытаний новых удобрений: при соблюдении особенностей применения уроч'ая хлопчатника, полученный при применении кондиционированных удобрений на 16,выше, чем урожай хлопчатника, полученный при применении удобрений обычных.

Таким образом, применение ПАВ на основе отхода электродной промышленности для кондиционирования азотных удобрений позволяет реиить целый комплекс задач: утилизировать промышленный отход, повысить качество аммиачной селитры и карбамида и.создать удобрения, обладающие улучшенными агрохимическими свойствами.

Выводы

I. Па основании комплексного физико-химического исследования гранулированных аммиачной селитры и карбамида, кондиционированных ПАВ на основе отходов промышленного производства, установлены закономерности изменения физико-химических и механических свойств гранул удобрения в зависимости от типа ПАВ. В результате рекомендовано два новых ПАВ - сульфопродукт отхода электродной промшлен-ности и трибутиламиновая соль сульфопродукта отхода электродной промышленности, представляющих собой производные отхода электродной промышленности - смеси 4,5,6-дцерных ароматических углеводородов и гетероциклических соединений, содержащих атомы А^ ,3 , О,

2. Изучение седиментации в неполярной среде позволило установить оптимальные концентрации нанесения изученных ПАВ на гранулы аммиачной селитры и карбамида: для СПОЭП - 0,5 масс.'?; для ТБАС СПОЭП - 0,5 масс .56.

3. Методом МК-спектроскопии исследован характер взаимодействия ПАВ с аммиачной селитрой и карбамидом. Исследование позволило заключить, что взаимодействие ТБАС СПОЭП с изученными удобрениями имеет характер хемосрбции, а СПОЭП - физической адсорбции.

Методом электронной микроскопии показано, что ПАВ образуют на поверхности удобрений оболочки, аналогичные полимерным, не проникая вглубь гранул.

4. С помощью уравнений Ерофеева и Саковича выявлена аналогичность значений кинетических параметров полиморфного превращения 1У-Ш аммиачной селитры обычной и кондиционированной ПАВ, причем показана большая устойчивость последней к многократным термическим циклам.

Показано, что ПАВ, нанесенные в количестве 0,5 массЛ практически не изменяют термическую стабильность и показатели взрыво-опасности аммиачной селитры.

5. Установлено, что ПАВ в количестве, соответствующем оптимальной концентрации, устраняют слеживаемость и повышают прочность гранул удобрений..

Предложен механизм воздействия ПАВ на улучшение товарных качеств азотных удобрений, существенно отличаящийся от ранее известных.

6. Доказана возможность осуществимости метода кондиционирования азотных удобрений поверхностно-активными веществами на типовом оборудовании производства аммиачной селитры и карбамида.

Установлено, что внесение под хлопчатник аммиачной солитры и карбамида, кондиционированных ПАВ на основе отхода электродной промышленности, дает прибазку урожая более 16$ по сравнению с контрольным.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях: I. Ежова E.H., Беглов Б.М., Закиров B.C. Использование проверх-носгно-вктших веществ на основе промышленных отходов для повышения качестве азотных удобрений П Тез.докл. Всесоюз. симпозиу-

ма "Биотехнологические и химические методы охраны окружающей среды" (1-3 ноября 1906 г.) - Самарканд, 1988. - 4.1., с.99.

2. Ежова Е.И., Беглов Б.М., Закиров B.C. Комплексное изучение физико-химических свойств продуктов системы аммиачная селитра - ПАВ -вода // Натер. УП Всесоюз. совещания по фиэико-химичоскому анализу 6-8 октября I98Q года, - Фрунзе, 1938. - С. 605 - 606.

3. Ежова Е.И.', Закиров B.C., Беглов Б.М. Исследование свойств аммиачной селитры в присутствии добавок Г1АВ на основе промышленного отхода //Тезисы докладов XIУ Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. - Ташкент, 1989. - 4.1, с.494.

4. Ежова Е.И., Беглов Б.М., Ходжаханов H.A., Закиров B.C. Повышение качества аммиачной селитры с помощью поверхностно-активных веществ на основе отхода электродной промышленности // Уэб.хим. журнал, 1990. - № 2. - С. 81 - 83.

5. Er. с па Е.И., Гайнутдинова H.A., Беглов Б.М., Закиров B.C. Товарные свойства азотных удобрений, кондиционированных ПАВ с различными аминокислотами // Узб.хим.журнал, 19Э1. - № 2. - С. 52-54.

6. Крахотина Е.И. Кондиционирование азотных удобрений поверхностно-активными веществами на базе отхода производства /Дзбекистон ФА 50-йиллигига багишланган I ёш олимлар ва мута^ассисларнинг ату-мани "Урит-93" маьрузалар матни (1993 йил 27-28 май). - Ташкент, 1993. - С. 13.

7. Крахотина Е.И., Закиров Б.С., Беглов Б.М. Технология получения азотных удобрений улаженного качества путем обработки их поверхностно-активными веществами на основе промышленных отходов // Тез. докл. Межреспубликанского науч.-техн. совещания "Интенсификация процессов химической и пищевой технологии" "Процессы - 93". -Ташкент, 1993. - 4.2, с. 323.

KRACHOTINA Elena Ivanovna COHDITIONXHG OF GRANULATED AMMONIUM HITRAIE AMD UREA ВГ SUPEREICIAlbr ACTIVE SUBSTAHCES' OH THE BASIS OF INDUSTRIAL WASTES

SUMMARY

In the work are presented the results of the complex research of the possibility to use superficially active substances on the basis of electrode industry's wastes for the improvement of the commodity qualities amaontun nitrate and urea. It is showed that the use of the proposed superficially active substances not only improve ths quality of the nitric fertilizers with simultaneous utilization of industrial wastes, but olso permit to receive fertilisers with better agricultural chemical characteristics.

The nechanizm of influence of the superficially active substances on the improvement of the fertilizer's commodity qualities and the conditioning effect's preservation for a long time has been proposed.

1СРЛХ0ТИНА Елена Ивановна АММШ СЕШРЛСИ ВА КАРБЛШЩ ГРАНУШЛРШИ САНОАТ ЧП^ИЦЦИМРИ АОООДАГИ СИРТ-АКТИВ МОДДАЛАР БШН

ковдицимшаш.

РЕЗЮМЕ

Ншда электрод саноати чицинсидан олинган сирт-актив моддаларни аммиак селитраси ва карбамиднинг товар хусусиятларини яхыилашда кулданиыини комплекс изланишлари натилалари бернлган. 1$рсатлиши-ча, тавсия этилган сирт актив моддаларни ¡¡¿/лланиши азот уритлари-¡ш сифатини яхшилав, саноат чи^индисини ишлатилиши билан бирга-лшгда агрохимик хусусиятлари яхншрок булган угитларни олишга ^ам иыкон беради.

Сирт-актив моддаларни угитларнинг товар сифатини яхшилашга ва кондициочлгш эффектини J'30ij муддат давомида сакланишга таьсири механизм«тавсия этилган.