Введение к работе
Актуальность.проблемы. Диссертационная работа посвя-шена актуальной народнохозяйственной проблеме: совершенствовании и интенсификации технологии фосфорсодериаоих удобрений и повышению их эффективности.
Намечаемые в период до 2000 г. реконструкция и техническое перевооружение производства экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) и фосфорсодержащих удобрений связаны с внедрением известных технических решений, направленных на повышение интенсивности и производительности систем,экономию сырья,топлива и энергии и улучшение состояния окружающей среды. Однако они де.выходят за пределы традиционного подхода чисто.технического усовераенствования производства известных продуктов с известными свойстваїли. .
Для разработки технологии фосфорсодержащих удобрений с получением продуктов с улучшенными свойстваїли и для дальнейшего изучения действия фосфора в системе удобрение -почва -. растение требуются новые нетрадиционные подходы' в решении отдельных стадий производства ЭФК и её переработки в конечные продукты. Накопленный опыт изучения и практического применения поверхностно-активных веществ (ПАВ) в'ра-зличных областях техники свидетельствует р-возідокности получения этим методом существенно новых результатов по технологии и агрохимии минеральных удобрений;'
Решению поставленной проблемы способствует изучение работы ПАВ в кислых гетерогенных системах фосфорная кислота - ПАВ - удобрение с ДАВ - почва - растение и разработка физико-химических основ и способов получения концентрированной ЭФК и переработка её в двойной суперфосфат и аммофос с добавкой ПАВ, а танке повышения агрохимической эффективности 'этих удобрений и аммиачной селитры с ПАВ. Практическое использование ПАВ позволяет на действующих производствах минеральных удобрений при незначительных дополнительных затратах снизить энергоёмкость,уменьшить расход дефицитного фосфатного сырья,достигнуть повышения качества готового продукта и его потребительской ценности.
4 Теоретические и экспериментальные исследования выполнены в результате постановки многоплановых есслздокипи в соответствии о Комплексной пелевой программой ГКНТ и Госплана СССР на I98I-I985 гг., шифр проблемы 0.10.01,постановление Госплана СССР и ГКНТ СССР » 211/425 от 06.11.81, постановление ГКНТ СССР R 491/244 от 03.12.81; с отраслевым планом научно-технических работ ЕДшшшпрома и Мкнудоб-рвнпй СССР на 1985-1990 гг. по Госзаказам ЛенНИИГипрохима 8» 438,452,002 (Приказ Ыинудобрений Л П5 от 31.03.88); постановление ГКЫТ СССР » 878 от 06.06.91, госзаказ Я 4-543/ 91-92.
Поставленная проблема является актуальной в научном,народнохозяйственном в социальном отношениях, и с ее решени-еи создана база для разработки, создания и развития кнтен-оифшшрованных производств удобрений, обладающих повышенной эффективностью в различных регионах страны.
Цадь..Д,Д0ДДа.ЦСВка..дссД2ДРйШа. Далью исследования является научное обоснование разработки методов интенсификации технологических процессов производства ЭФК и удобрений на её основе, а также повышение качества и агрохимической эффективности фосфорсоцеркапшх удобрение при применении ПАВ. Для этого проведено комплексное исследование работы ПАВ в кислых системах Р205-К20; Н3Р04 - Са6'04; СаО - Р2О5-1^0, а такае в суспензиях, образующихся в производстве удобрений, ари взаимодействии последних с початії и при их влиянии на урожайность и качество злаковых культур.
В соответствии с этим определяются постановка и задачи исследования в области регулирования свойств фосфорной кис-доты и фосфорнокислотной суспензии гипса, улучшения технологических и качественных показателей простого и двойного суперфосфатов, аммофоса, изучения действия удобрений в присутствии ПАВ на содержание питательных веществ в почве и растениях, урожайность и качество злаковых культур.
Исследование проведено в четырёх направлениях:
1} изучение физико-химических и поверхностных свойств в образующихся системах и суспензиях;
2) разделение фосфорнокислотных суспензий и упаривание
фосфорной кислоты в присутствии ПАВ;
-
пронесен получения аммофоса п двойного суперфосфата с добавкой ПАВ;
-
действие ПАВ-содеркаапх фосфорных удобрений на содержание подвианых форм фосфора и азота в почве на урожайность и качество злаковых культур.
Агрохимические опыты проводили с приглэнениец разнообразных по своим свойствам образцов почв и культур (ячненя, яровой и озпкой цтеншы.кормовых многолетних трав).Изучаете почвы были представлены из верхних гумусовых горизонтов дерново-подзолистых почв,распространённых на Северо-Западе и в Центральных- районах Российской Федерации.
В качестве.ПАВ использовали доступные п безвредные мато риалы: гила нирных п смоляных кислот, полпвпнплзопй спирт, отхода целлюлозы п других отраслей проиышлэнносгп.йи выборе ПАВ для'исследования исходили из следушщх требований: каксЕмальная адсорбция на твёрдой фазо; низкая.токсичность . и биологическая юазлаггог.ость;ЕОЗыозЕОс?ь получения по доступной цене. На основании зтого бшш выбраны четыре ПАВа в качестве основных, псполъзозаяяк.: такке при составлении поілпозщий с добавкаші: I) апиояннй окспгидрпльннй - иат-рианив солп высших лирных кислот CjQHjgC^//a - Cj5^)0o//a (ЫТ); 2> натриевне солп высших гирных кислот, наснщонннх и нзнасЕ^энных, содержащих C^g-C^ (EK)t ПРИ содержании з них 25-50$ солей смоляных кислот 92'00 ^^Ю* Ф кеио-ногенный высокомолекулярный - поливиниловый спирт С-С%СН0Н -Ja (ПВС), Ц = 275000; 4) ішло сульфатное - побочный продукт; получавши при сульфатной варке целлшозн. Представляет собой слояноо ващоство, состоящие из натриевых, или калиеЕнх солей ВЫСШИХ ЯИРНЫХ ^1^22^ п смоляних (CgQ) кислот,'.солей литника, а тайге некоторого количества нейтральных вэщестз 0U).
Для исследования были разработаны и использованы 21 образец ПАВ с глодпфицирувдимп добавками при различном содержании компонентов,состоящих как из отдельных вышеуказанных ПАВ, так и из их сгзсей при разном соотношении, в тон числе и прп содэрзании а некоторых случаях 1%05, а также
образец щелочного сульфатного лигнина (ЛН) .Включение ПВС в некоторые образцы обусловлено его синергвтическиш свой-стваш по отношению к нирным кислотам.
Научная новиэва. В работе получены новые результаты, углубдявдаа современные представления о действии ПАВ.рас-Еіряя их на область кислых гетерогенных систем. Представлены количественные данные об изменении поверхностного натягання л вязкости в присутствии ПДВ применительно к вод-' ншд растворам фосфорных кислот в широкой диапазоне концентраций ?205 (5-60).
Вшрвне установлены и оценены количественно следующие научите факты:
- повышенна упругости пара и снпзеняо теплоты испаре
ния вода по раствороз фосфорных кислот, содерзащях ШШ;
- - позшнэяшз раств^рпыастн гздро- п дпгидро$ос$атов кальция в спстеьа CaO^Og-B^O в присутствии ШВ;
уьаныаенао сорбции фосфатов удобрений, увеличение десорбция йосфатов почз п азмаяенпо подвидностй питательных эдешктш з почвах при прпшненпа уд обрекли с добавкой ШШ;
увеличение содарзания белка и нвзаыэнпшх ачанокис-лот з злаковых.культурах при пспользсзании удобрений с добавкой ПДВ.
В. выполненном доследовании технологические процессы.ю-. лучения Э, фосфррсодеряапрх.удобрений с поваленной эффективностью,, протекающие пра пришяенпа ПДВ, объединены пзучанншлр законоігарностяо поведения ПДВ, опредадяипш условия взааидействпя в раагирунзоих систеьах и получения долевых продуктов.
Практическая 'пряность. Результаты физико-химических исследований пзучаяных систем позволили разработать новые онаргс-ц рзеурсосбарегааоев тахнологяческие решения для ' различных стадий получения фосфорсодержащих удобрений; фильтрование п концентрирование фосфорной кислоты,нолуче-HES двойного супзр$осфата,аиао$оса, аівпачноа селитры с добавко! ПДВ. Новизна перечисленных технических решений под-
тверкдека 9 авторскими свидетельствами.
Промышленными испытаниями установлено,что введение ПАВ в условиях супкетвутих технологий позволяет усовершенствовать процессы получения Э5К к зіоейорсоцерїашк удобрений. Использование ПАЗ в технологии Э5К (на Невинномысско:: ПО "Азот"),двойного суперфосфата (на Волховском алшиние-вом заводе - ВАЗе) и аммофоса (на Кингисеппском ПО "фосфорит") позволило снизить потери сырья на 1-2# "л уктаякаить удельные энергетические затраты на 10*.
На Невинномысском ПО "Азот", Роздольском ГО "Сера" внедрено упаривание ЭЕС в присутствии ПАВ со еннаениеы энергетических затрат на 7-І8& и уменьшением содержания фтора в кислоте..-'"'.
В результате пештакий,проведенных сошестно с Агрофизическим НИИ,ВНИШИИои,Крнмекпи сельскохозяйственным институтом и Ленинградским государственный аграрным университетом, ВИУА, установлено существенное повнленпэ агрохпшчэ ской эффективности удобрений,содерзацих ПАВ, вследствие увеличения подвижных фор:* питательных кошпшопгов в дочеэ, /розайности п качества злаковых культур.
Особенного внигланпя заслуживает ув9личенпз п 1,05-1,3 раза содержания белка п его качества (повышения качества аминокислот), в злаковая культурах. Это достигается гізз тзэ лзченпя норізі внесения удобрений, что улучшает ЭК0Л0ГПЧ9-екпа условия пх щкзквненши
Все разработанные п прадлозенные процессы вапсезіш авторский свидетальстЕацд.
ЗкониличесЕЕй аффект, полученный В І59ІГ. ОТ ПРШЭНЭНЕЯ ПАВ в производстве удобрений, соста.анл -1,8 шш.руб. при выпуске на ШЮ "Фосфорит" 70 тыс.т аммофоса с добавкой ПАВ на Волховскоь; аяшиниавом заводо 4,5 ткет двойного супзр-фосфата с добавкой ПАВ.
Использование удобрений,содержания ПАВ, для повнеэяпя питательной (коргяэвой) цзнностп зерновых культур в изреле-втнве глезет внять обдесоциальное значение.
Апробагщя.рдбо.тд. Основные волоаения работы доклщдхпэ-чгсь л обсукдалЕсь на Ш Зсесовзной конфэрендш ШЗ (Чгз-
конт,І93Іг.); У Всесоюзной конференции вФоспаты-1981"(Лв-нжнтрад, І98ІГ.); П Всесоюзной конференции по гидромеханический процессам раэдэлания (Москва, 1983г.); на семинарах БХО ш.Д.И.'ЛендплезЕа (Ленинград, 1978,1986гг.); Ш Всесоюзной конференции "йосфати-87" (Ташкент, IS87r.); Всесоюзном совещания "Получение новых продуктов на основе комплексной переработки прэдгндролизатов, отработанных щелоков п сульфатного шла" (Горький, 1988г.); УП Всесоюзной конференции "ПАВ и снрьа для их производства. Физико-химические свойства и примэнашш ПАВ" (Белгород, 1988г.); на Всесоюзном семинаре "Создание и внедрение процесса производства супзрфосфорноіі кислоты на базо 3К" (Москва, 1988 г); на Всесоюзном отраслевом совещании "Перспективн развития производства серяоіі кислоиі п фосфорных удобрелий до 2000 г." (Москва, 1990г.).
Разработка по теш давсорташш экспонировались на BJJHX СССР (1989г.).
Щг&щщш. По результатам работы опубликовано 4S науч
ных статей, получено 9 авторских свидетельств на изобрете
ния. .
Структура,, q объём Работа. Диссертация включает введение, 8 глав, выводы, библиографический список из 32ІС наименования ц приложения. Она изложена на 387с. машинописного текста, в том числе 51 рисунок, 49 таблиц. Прилоаэняе к* диссертации содержит ІбЗс. машинописного текста.
ОСНОВНОЕ С0ДЄР2ШВ РАБОТЫ
