Введение к работе
Актуальность проблемы. Туковая промышленность России в последние годы не может в полной мере удовлетворять потребности сельского хозяйства. Потребление минеральных удобрений за период с 1990 по 1997 г.г. сократилось с 3,6 млн. т Рі03 до 0,4 млн. т Р205. Это вызвано повышением цен на готовую продукцию из-за резко возросших сырьевых затрат в производстве удобрений.
Основная часть добываемого в РФ фосфатного сырья приходится на одни из крупнейших в мире апатитовые месторождения Кольского полуострова (Хибинскую и Ковдорскую группы). Остальные запасы представлены низкосортными бедными труднообогатимыми рудами.
В течение последних 5-7 лет произошло существенное снижение объемов поставок фосфатного сырья традиционным потребителям, в том числе отечественным заводам по производству минеральных удобрений. Это вызвано различными причинами: резким повышением цен на фосфатные концентраты, удаленностью горнодобывающих предприятий от заводов-потребителей, возросшими тарифами на железнодорожные перевозки, разрывом сложившихся ранее производственных связей, а также причинами специфическими для данных отраслей, в том числе снижением качества осваиваемых руд. Кроме того, предприятия, производящие фоссырье и минеральные удобрения, из-за неплатежеспособности потребителей используют мощности только на 30-40% с преимущественной ориентацией конкурентоспособной продукции на экспорт.
На этом фоне не вызывает сомнений актуальность проблемы снижения себестоимости удобрений за счет вовлечения в производство фосфорсодержащих удобрений новых более дешевых источников фосфатного сырья, в том числе бедных фосфоритов, месторождения которых территориально приближены к перерабатывающим предприятиям, и создания на их основе эффективных технологий концентрированных комплексных удобрений при минимальной реконструкции существующих установок.
В последние десятилетия во многих странах мира снова заметно возрос интерес к получению активированных форм природных фосфатов, как источнику фосфора для питания растений.
Известны два основных способа активации фосфоритов:
-частичное разложение минеральными кислотами;
-бескислотная активация различными солями, механическим
или комбинированным способами.
Анализ известных работ и предварительные исследования показали, что наиболее целесообразным является метод бескислотной активации природных фосфатов в процессе получения комплексных гранулированных удобрений на основе измельченного фосфатного сырья и солей, повышающих его агрохимическую эффективность.
Целью настоящей работы является разработка рациональной технологии новых комплексных удобрений с вовлечением в производство низкосортных желваковых фосфоритов и повышением их агрохимической эффективности.
Для достижения намеченной цели потребовалось:
изучить влияние на реакционную способность фосфатного сырья его физико-химических характеристик (удельной поверхности, параметра а кристаллической решетки фторкарбонатапатита и других), а также некоторых примесей и дисперсного состава;
установить критерий технологичности фосфатного сырья для использования в разрабатываемой технологии;
изучить кинетику активации желваковых фосфоритов различными полупродуктами производства и компонентами комплексных удобрений (кислой пульпой фосфатов аммония, аммиачной селитрой, хлористым калием);
установить оптимальные технологические параметры разрабатываемого процесса и отработать их в опытно-промышленном масштабе;
исследовать показатели качества получаемых удобрений (прочности, гигроскопичности, слеживаемости, скорости высвобождения водно-растворимых составляющих и т.д.);
исследовать агрохимическую эффективность новых форм удобрений;
определить экономическую эффективность использования низкосортного фосфатного сырья в производстве комплексных удобрений.
Научная новизна. Установлено, что количество лнмонно-растворимой формы Р1О5 в фосфоритах обусловлено присутствием в них наряду с фторкарбонатапатитом других фосфорсодержащих соединений, в том числе железофосфатов, способных извлекаться в лимоннокислый раствор.
Обнаружена линейная зависимость содержания лимонно-растворимой формы Р^О, в егорьевском фосфорите от количества железосодержащих примесей (преимущественно глауконита).
Установлено, что скорость извлечения природных фосфатов 2%-
ным раствором лимонной кислоты зависит от степени вскрытия фосфатного материала, которая, в частности, обусловлена тониной помола и формой присутствия фосфатного вещества в фосфорите (в виде отдельных зерен, цементирующей массы, оолитов, сростков с нерастворимыми примесями и т.п.).
Показано, что изоморфные замещения франколитового типа (иона POj" ионом COj~), а также обусловленные этим фактором величины удельной поверхности и параметра я кристаллической решетки фторкарбонатапатита, не оказывают функционального влияния на растворимость фосфатного сырья в 2%-ном растворе лимонной кислоты. Отсюда следует, что использование этих показателей для оценки реакционной способности фосфоритов не корректно.
Предложен критерий технологичности природных фосфатов для использования их в качестве компонента комплексных удобрений, учитывающий скорость и полноту извлечения Р20з из фосфатного сырья 2%-ным раствором лимонной кислоты. Разработана методика определения указанного критерия, которая в частности может быть использована как экспресс-метод для ориентировочной оценки агрохимической эффективности измельченных фосфоритов.
Практическая ценность. Разработана рациональная технология комплексных гранулированных удобрений на основе бескислотной активации низкосортного фосфатного сырья полупродуктами производства, которая позволяет сократить расходы апатитового концентрата, фосфорной и серной кислот, энергоресурсов; сократить отходы производства фосфорной кислоты в виде фосфогипса и отвалы горно-обогатительных предприятий. Процесс может быть осуществлен на действующих промышленных объектах с незначительной реконструкцией.
Установлены оптимальные параметры процесса. Получены удобрения, которые содержат наряду с водно-растворимыми формами Р20з фосфаты пролонгированного действия, а также природные сорбенты, способные оказывать благоприятное воздействие на происходящие в почве процессы.
Разработана научно-нормативная документация на готовую продукцию: ТУ на сложно-смешанные удобрения (ССУ) марки 10:10:10; нитроаммофоску (НАФК) с разным содержанием питательных веществ; исходные данные для проектирования производств гранулированных комплексных удобрений с вовлечением низкосортных фосфоритов.
Проведены опытно-промышленные испытания разработанной технологии на Опытном заводе НИУИФ, Винницком химическом
заводе и Череповецком АО «Аммофос».
Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на Техническом совете Винницкого химзавода в 1985г., на Всесоюзной конференции «Фосфаты-87» в Ташкенте в 1987г., на Техническом совете Череповецкого АО «Аммофос» в 1995г., на Техническом совете АООТ «Воскресенские минеральные удобрения» в 1996г., на Ученом Совете НИУИФ в 1995-97г.г.
Публикации Основные результаты работы отражены в 5 публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация включает введение, 4 главы, основные выводы, библиографический список из /^"наименований, приложение. Работа изложена на //
