'2’4’7+ 661. 63211 разработка технологии получения сложных азотфосфорсерокальдийсодержащих удобрений на основе фосфоритов центральных кызылкумов

% H₂O	Гигроскопич. точка %	Слеживаемость	Прочность гранул мПа	Угол естествея. откоси °
Объемн. вес г/см^3
а) удобрения из высококарбонатных фосфоритов
(NH4)2SO4 Ca(H2PO4)2		81,8 91,9
1:1	0,93 1,21 1,60	74,8 76,9 82,6	Не слеж. _“_ _“_	3,97 4,17 4,25	42° 44° 50°	1,025 1,036 1,041
1:0,7	0,96 1,17 1,53	76,1 78,7 80,9	Не слеж. _“_ _“_	3,23 3,75 4,11	42° 45° 49°	1,019 1,023 1,038
1:0,5	1.01 1,20 1,72	76,4 78,3 80,2	Не слеж. _“_ _“_	3,38 3,80 4,21	41° 46° 49°	1,018 1,026 1,032
б) удобрения из мытого фосковцентрата
1:1	1,29 1,45 1,77	72,3 76,6 79,8	Не слеж. _“_ _“_	3,24 3,67 3,99	39° 42° 44°	1,017 1,020 1,022
1:0,7	1,14 1,39 1,68	75,6 77,7 80,2	Не слеж. _“_ _“_	3,19 3,76 3.89	39° 43° 45°	1,019 1,024 1,028
1:0,5	1,06 1,23 1,58	74,8 77,3 79,6	Не слеж. _“_ _“_	3.03 3,72 3,96	38° 41° 43°	1,021 1,027 1,032

Таблица 4.5
Физико-механические свойства NPSCа-удобрений, полученных разложением фосфорита сернокислым раствором сульфата аммония

Сложное удобрение с соотнош. N:P₂O₅	Содержание влаги % H₂O	Гигроскопич. точка %	Слеживаемость		Прочность гранул мПа		Угол естествея. откоси		Объемн. вес г/см^3
а) удобрения из высококарбонатных фосфоритов
1:1	0,83 1,11 1,45	82,4 84,0 86,9	Не слеж. _“_ _“_	4,25 4,70 5,66		40° 43° 46°		1,040 1,049 1,055
1:0,7	0,94 1,19 1,62	82,9 83,8 87,1	Не слеж. _“_ _“_	4,65 5,09 5,81		41° 43° 47°		1,042 1,048 1,059
1:0,5	0,99 1,23 1,59	83,0 84,9 86,0	Не слеж. _“_ _“_	5,02 5,17 5,99		41° 44° 46°		1,041 1,044 1,056
б) удобрения из мытого фосковцентрата
1:1	1,12 1,26 1,55	81,4 82,9 86,5	Не слеж. _“_ _“_	4,33 4,67 5,24		43° 45° 49°		1,042 1,048 1,059
1:0,7	1,08 1,33 1,67	80,7 84,3 86,8	Не слеж. _“_ _“_	4,55 5,08 5,67		41° 46° 50°		1,041 1,049 1,062
1:0,5	1,00 1,29 1,48	80,0 82,3 85,7	Не слеж. _“_ _“_	4,98 5,27 6,24		40° 45° 48°		1,040 1,045 1,057

На основании шкалы гигроскопичности Н.Е.Пестова полученные продукты относятся к продуктам слабогигроскопичным, они вполне пригодны для применения бестарного хранения в условиях Центральной Азии.
Сорбционная влагоёмкость полученных сложных удобрений взаимосвязана с гигроскопической точкой. Кинетика сорбции паров воды сложных удобрений определённая в изотермических условиях (25 °С) при 100 % влажности воздуха, показывает, что в первые сутки (3-24 час) процесс влагопоглощения идет с большой интенсивностью, а после насыщения продукта влагой скорость сорбции замедляется.
Равновесное влага содержание (5-8 %) устанавливается через 8-10 суток; удобрение в этих условиях не теряет своих товарных свойств.
Слёживаемость удобрения в основном зависит от изменения влажности, нагрузки, прочности гранул, длительности и условий хранения. Для определения слёживаемости были приготовлены цилиндрики NPSCa- удобрений, спрессованные в стеклянных трубках под различной нагрузкой. После суточной выдержки под грузом продукт вынимали из трубки и испытывали их сопротивление на раздавливание. Полученные результаты показывают, что все образцы NPSCa-удобрений не слёживаются.
Из анализа результатов следует, что образцы сложных удобрений, независимо от качества фосфоритного сырья и способа синтеза, практически не слёживаются, (т.е. в изученном диапазоне влажности и нагрузки цилиндрики не образуются, а рассыпаются).
Прочностью гранул сложных удобрений определяется сохранность гранулометрического состава при их транспортировке, хранении и внесении в почву. Прочность гранул NPSCa-удобрений, полученных в лабораторных условиях в зависимости от технологических параметров, колеблется в пределах 3,0-6,2 мПа.
Определены угол естественного откоса и объёмный вес полученных удобрений, эти показатели учитываются при проектировании складских помещений, бункеров, транспортных устройств.
Таким образом, результаты исследований свидетельствуют о том, что новые виды сложных удобрений, полученные из высококарбонатных фосфоритов, обладают удовлетворительными физико-механическими и товарными свойствами.
4.4. Ориентировочная расчетная себестоимость новых NPSCa-удобрений
Разработанные технологии получения сложных NPSCa-удобрений из фосфоритов Центральных Кызылкумов по сравнению с производством аммофоса имеют следующие преимущества;
- использование необогащённой фосфоритной муки;
- получение удобрения, содержащее наряду с азотом и фосфором, жизненно важные питательные элементы - серы и кальция в усвояемой форме;
- исключение стадии фильтрации кислой пульпы, гидроудаления отхода фосфогипса, нейтрализации и выпарки фосфатных пульп;
- сокращение времени дозировки и пребывания реагентов в реакторах разложения с 4-6 часов до 30-40 минут.
В таблице 4.5 приведена ориентировочноя расчётная себестоимость новых форм сложных удобрений по сравнению с традиционным аммофосом. Анализ результатов расчетной себестоимости показал, что 1 тонна 100 %-ного питательного вещества сложных NPSCa-удобрений, полученных разложением фосфорита серной кислотой и сернокислым раствором
Таблица 4.6
Ориентировочно-расчетная калькуляция себестимоисти сложных удобрений

Статья затрат	NPSCa-удобрение полученное сернокислотным разложением (10% P2O5 10% N)				NPSCa-удобрение, полученное Разложением сернокислым раствором сулфата аммония (10% P2O5 10% N)				Аммофос (46% P2O5 10% N)
	кол-во т/т	цена сум	сумма сум	кол-во т/т		цена сум	сумма сум	кол-во т/т		цена сум	сумма сум
Фосфатное сырье (100% P2O5)	1,0101	91500	92424	0,9978		91500	91299	1,3070		84400	110311
Серная кислота, мнг	6,8051	8800	59885	5,1146		8800	45008	3,5800		8800	31504
Аммиак (100%)	1,2202	57700	70406	1,2112		57700	69886	0,429		57700	24753
Итого:			222715				206193				166568
Производственные расходы ( % от стоимости сырья)			66814				61858				49970
Cебестоимость 1т готового продукта в натуре			28953				26805				99608
Cебестоимость 1т 100% читательного элемента			144764				134025				177869
Экономия по сравнению с аммофосом			33105				43844				---

сульфата аммония, на 33105 и 43844 сум соответственно дешевле по сравнению с аммофосом. При этом не учитывалась экономия за счёт уменьшения вышеперечисленных производственных расходов и дополнительного содержания питательных элементов серы и кальция в усвояемой форме.

ВЫВОДЫ
1. С целью разработки научных основ технологии получения сложного азотфосфорсерокальцийсодержащего удобрения с регулируемым соотношением азота и фосфора из высококарбонатных фосфоритов Центральных Кызылкумов изучена кинетика разложения необогащённой фосфоритной муки и мытого фосконцентрата раствором серной кислоты при различной её норме. При этом установлено, что основная масса (75-80 %) фосфатного минерала разлагается в течение 5 минут. Высокая степень разложения фосфоритов обусловлена структурными особенностями Кызылкумских фосфоритов. Полный процесс взаимодействия фосфорита с серной кислотой завершается за 30 минут. Рассчитаны кинетические параметры процесса разложения фоссырья и показано, что энергия активации при разложении мытого концентрата в 1,5-2 раза выше по сравнению с фосфоритной мукой.
2. Исследованием процесса переработки фосфорита в сложные удобрения при различной норме серной кислоты в условиях образования незагустевающей пульпы установлено, что с повышением нормы кислоты до 100 %) от стехиометрии, коэффициент извлечения Р₂О₅ из фоссырья возрастает; дальнейшее повышение нормы серной кислоты не влияет на степень разложения фосфорита.
3. Исследованием влияния нормы и концентрации серной кислоты на пенообразующую способность продукта разложения необогащённого фосфорита показано, что с повышением нормы кислоты от 75 до 135 % кратность пены увеличивается от 1,77 до 2,42, повышение концентрации серной кислоты от 30 до 40 % приводит к повышению устойчивости пены на 10-20 % . Кратность и стабильность пены при разложении мытого концентрата составляет в 1,21-1,35 и 1,1-1,3 раза меньше по сравнению с необогащённой фосфоритной мукой.
4. Разработана оригинальная технология получения сложного удобрения, полностью исключающая педообразование, суть которой заключается в предварительной обработке высококарбонатных фосфоритов 92-95 %-ной серной кислотой при норме 67-75 % от стехиометрии на образование фосфорной кислоты, с последующим их доразложением с оставшейся частью раствора серной кислоты в условиях незагустевающей пульпы. Установлено, что коэффициент разложения фосфорита на первой стадии при 5-10 минутной обработке составляет 87-96 %. Химический состав полученных пульп с улучшенными реологическими свойствами не отличается от состава пульп, полученных при одностадийном разложении.
5. Предложена рациональная технология получения сложного NPSCa- удобрения путем разложения высококарбонатных фосфоритов сернокислым раствором сульфата аммония. При этом установлена доминирующая роль серной кислоты на коэффициент извлечения Р₂О₅.
Исследованием процесса взаимодействия предварительно декарбонизированного концентрированной серной кислотой фосфорита с раствором сульфата аммония в условиях незагустевающей пульпы установлены оптимальные параметры процесса разложения:
- концентрация серной кислоты для декарбонизации - 92-95 %;
- норма серной кислоты для декарбонизации - 30-50 %;
- концентрация раствора сульфата аммония - 25-45 %;
- время декарбонизации и разложения - 30-40 минут;
- температура процесса разложения - 70-80 °С.
6. Проведёнными опытно-промышленными испытаниями на «Самарканд-кимё» установлена возможность получения сложного удобрения из фосфоритов Кызылкума на базе действующего оборудования производства аммофоса.
Осуществление предложенной технологии получения NPSCa-аммония по сравнению с сернокислотным разложением позволит экономить расход серной кислоты на 20-25 %, аммиака - 0,7-0,9 % и фосфатного сырья на 1,0-1,5 %. Упрощается технологический процесс за счет исключения стадии аммонизации пульпы. Данная технология внедрена на «Самарканд-кимё» и по этой технологии выпускается удобрение под названием УФАУ - уравновешенное фосфорно-азотное удобрение.
Агрохимические испытания, проведенные в УзНИИАСХ показали, что эффективность УФАУ находится на уровне стандартного тука - аммофоса. Разработаны рекомендации по его применению.