Содержание к диссертации
стр.
Введение. 5
Глава I. Литературный обзор
Характеристика низкосортного фосфатного сырья России. 10
Направления использования низкосортною фосфатної о сырья 14 в производстве фосфорных и фосфорсодержащих удобрений.
Комплексные удобрения на основе азотнокислотного разложения 19 фосфатов.
1.3.!. Хтшзм процессов азотнокислотной переработки фосфатов. 20
1.3.2 Азотнокислотная переработка низкосортного фосфатного 25
сырья
1.3.3. Процессы пенообразования при кислотном разложении 27
низкосортного фоссырья
13 4. Амионизация азотнофосфорнокислотиых пульпразчожетт 29
фосфатного сырья
1.3.5. Реоюгнческие свойства пульп ам\юнизации и состав З3
образующихся осадков.
Методы активации фосфатної о сырья. 38
Частично разложенные фосфаты и удобрения на их основе. 41
Основные выводы к анализу ли і ературных источников. 43
1.7. Обоснование цели и задач исследования. 44
Экспериментальная часть.
Глава II. Исследование процесса получении сложных удобрений с использованием верхнекамскои фосфорні ной муки и азогнофосфорнокислою расі вора и широком диапазоне
соотношений P:05u>i'к І^ОдпкфМ'
2.1 Характеристика объектов исследования. 47
Химический и гранулометрический состав исходного 47 фосфатного сырья
Око юго-химическая характеристика верхнекамской 48 фосфоритовой муки
2.1.3. Характеристика исходного азопиюфосфорнокислого 50
раствора.
2.1.4. Описание лабораторной установки дія изучения процессов 50
разложения фосфатного сырья и поіучения сложных удобрений.
2.2. Изучение стадии разложения верхнекамской фосфоритной 51
муки азотнофосфорнокислыми растворами.
2.2.1. Битные температуры процесса на показатели стадий 51
раз южен ия.
2 2 2 Разчожепие ВКФМ частично аммонизированными 55
азотнофосфорнокислыми растворами.
2 2 3. Исследование процессаразюжения ВКФМ АФР-ом с 59
увеличением дот фосмуки.
2.2 4 Пенообразовапие в ходе раз южен ия карбонатсодсржащего 63
фосфатного сырья и пути решения пробгсмы.
2.2 5 Оценка эффективности стадии разюжения низкосортного 72
фосфатного сырья азотнофосфорнокислым растворо м.
2.3. Исследование стадии аммонизации NP-пульпы разложения ВКФМ 78
2 3.1. Вшите способа аммонизации NP-пульпы на содержание 78
водорастворимой формы P^Os в удобрении
2.3.2. Исследование влияния добавок F-иоиа на характеристики 82
а м монтированной NP-пульпы
2.3 3. Втяние нареочогические свойства аммонизированных 91
нитрофосфатных пульп условий стадии аммонизации
2.3.4. Состав удобрений и расход сырья на марку N.PiOsyce. 1:1 106
Глава III. Исследование процесса получения NP-удобрсний с 108
использованием азоінофосфорнокиелою расі вора и предвари і ельно активированной верхнекамской фосфорні пой муки.
Исследование влияния условий активации ВКФМ на 109 содержание в ней I^Osyui-
ИК-спектроскопические исследования образцов активированной 114 фосмуки.
Полуколичественный анализ процесса активации ВКФМ 120 методом ИК-спсктросконии.
3.4. Влияние условий предварительной активации ВКФМ 123
на показатели процесса и качество ютового продукта.
Глава IV. Физико-чеханичеекне показаіели качесіва 125
нигроамчофосфаюв, полученных с использованием ВКФМ, и их агрохимические испьпапии.
Физико-механические показатели качества готовых продуктов 125
Агрохимическая эффективность нитроаммофосфатов, 128 полученных па основе ВКФМ и азотнофосфориокислою раствора.
Глава V. Принципиальные решения узла ввода ВКФМ в процесс 131 получении сложных удобрений. Экономическаи эффективное!ь производства нитроаммофосфатов с использованием низкосортного фосфаіної о сырья - верхнекамской фосфоритной муки.
Принципиальные решения узла ввода ВКФМ в процесс 131 получения сложных удобрений.
Экономическая эффективность производства нитроаммофосфатов 135 с использованием низкосортного фосфатного сырья- верх не камской фосфоритной муки.
Основные результат и выводы ИЗ
Бнблиоі рафический список 145
Введение к работе
Динамичное развитие Российской Федерации невозможно без оживления реального сектора экономики, создания условий для стабилизации и последующего роста производства в промышленности и сельском хозяйстве. Опыт мнопгх стран свидетельствует о том, что подъем в национальной экономике начинается с сельского хозяйства. Сельское хозяйство РФ -существенная часть экономики страны. Аграрный сектор является системообразующим на более чем 90 % территории страны, на которой проживают и трудятся 27 % населения [1J.
Значительная часть земель сельскохозяйственною назначения РФ имеет низкое естественное плодородие и находится в зоне рискованного земледелия. Только систематическое внесение удобрений, и в первую очередь минеральных, позволяет повысить продуктивность сельскохозяйственных угодий.
Однако, негативные результаты реформ, проводимых в РФ в течение последнего десятилетия XX века, показали, что переход к рыночным отношениям в аграрном секторе был бессистемным. Следствием чет стало двукратное сокращение производства сельскохозяйственной продукции. Посевные площади сократились на 27 млн. і а [I]. 13 2003 г. потребление удобрений сельским хозяйством, по сравнению с 1990 г., снизилось: азотных в 5 раз, фосфорных и калийных более, чем в 10 раз [2]. Доля удобренных площадей составила 27% от всей посевной площади, а компенсация минеральными удобрениями выноса питательных веществ в 2000 г. составила (%): N -17, Р205 -18, К20 -5 [3]. Соотношение азот: фосфор: калий (N:P:K) резко ухудшилось и с 1994 г. составляет 1:(0,2-0,4):(0,2-0,3). При этом традиционная оценка оптимального соотношения питательных веществ в удобрениях, необходимых для сельскої о хозяйства России, составляет 1:0,9:0,7 [1,4]. Следствием этого явилось снижение урожайности до 14,4 ц/га при уровне урожайности 1990 г 19,5 п/і а и средней в мире на уровне 30 ц/га [3,5,6].
Это привело к тому, что в целом по стране сельское хозяйство стало убыточной отраслью, а производители минеральных удобрений вынуждены отправлять на экспорт 80-85 % своей продукции [1,4,7].
По мировым стандартам продовольственная безопасность юсударства обеспечивается, если и стране производится 80 % потребляемого продовольствия. При производстве 65 кг мяса на душу населения в і од (80 % от рациональной нормы потребления) использование зерна в РФ возвраїитея на дореформенный уровень: 115 млн. т в год. Такая потребность в зерне соответствует решению проблемы по обеспечению продовольственной безопасности страны [8]. Указанный спрос на зерно позволяет создать устойчивый внутренний рынок для производителей минеральных удобрений (табл. 1.1).
Таблица 1.1. Стратеї ические цели, ежегодный сбор зерна и потребность в
минеральных удобрениях в РФ [9]
О возможности реализации первой цели свидетельствует решение общею собрания глав компаний и предприятий, входящих в Ассоциацию производителей удобрений, от 25 марта 2004 г., наметившее осуществить поставки удобрений на внутренний рынок в 2007 г. в объеме 3,5 млн. т д.в., в том числе 0,8 млн. т Р2О5. Вторая и третья цели могут быть достигнуты при существенном упеличении государственной поддержки сельскохозяйственного производства и надежной защите его от конкуренции иностранных поставщиков продовольствия по демпинговым ценам [9,12].
Можно ожидать, что при благоприятном развитии событий: реализации национального проекта в АПК, действия на период до 2010 г. государственного субсидирования закупок минеральных удобрений в рамках Федеральной Целевой Программы, сохранения программ Государственного регулирования рынков сельхозпродукции, льготного кредитования - третья цель (табл. 1.1) может быть достигнута в 2015-2020 годах [9].
Таким образом, промышленность минеральных удобрений должна ориентироваться к этому времени на ежегодную посіавку на внутренний рынок 3 млн. тР2Оэ.
В РФ основным видом фосфатного сырья для производства квалифицированных фосфорсодержащих удобрений являются:
- апатитовый концентрат Хибинской группы месторождений апатито-
нефелиновых руд (90,0% от потребляемого в РФ фосфатною сырья) -
производитель ОАО "Апатит". Действующая мощность по производству
апатитового концентрата (39 % РдО^) предполагается на период 2010-2025 гг. в
объеме 2925 тыс. т Р2О5 ежегодно, а на период 2026-2050 г.г. -2730 тыс. т Р2О5.
- апатитовый концентрат Ковдорскою месторождения железисто-
апатито-бадделеитовых руд (8,1% от потребляемого и РФ фосфатного сырья) -
производитель ОАО "Ковдорскии горно-обогатительный комбинат".
Действующая мощность по производству апатитовою концентрата (38 % Р2О5)
к 2010 г. может составить 912 тыс. т Р1О5, а на период 2025-2050 г.г. -684 тыс. тР205[13].
- кингисеппский фосфоритный концентрат (1,9% от потребляемого в РФ фосфатного сырья) - производитель Кингисеппское ООО "ПГ Фосфорит", производит фосфоритный концентрат (28 % Р2О5) 126 тыс. т Р205 (в июле 2006 г предприятие закрыто).
Па период 2010-2025 гг. можно прогнозировать ежегодное производство фосфатного сырья в РФ в объеме 3963 тыс. т Р20з, а на период 2026-2050 гг. -3540 тыс. тР205.
Таким образом, даже по «оптимистическому» ироінозу производства фосфатного сырья, спрос на нею для удовлетворения потребности внутреннего рынка после 2025 г. будет обеспечен только на 85-90 % при условии полного отказа от экспорта апатитового концентрата и фосфорных удобрений.
Следовательно, решение проблемы обеспечения сельского хозяйства удобрениями будет в значительной мере определяться состоянием сырьевой базы для их производства.
Проблема обеспечения фосфатным сырьем предприятий, производящих фосфорсодержащие удобрения, можег частично решаться путем вовлечения в сферу переработки низкосортною фосфатного сырья. Фосфоритные руды в Российской Федерации учтены на 30 месторождениях, 26 из них расположены в европейской части страны.
Важнейшими являются Вятско-Камское и Еюрьевское.
В Вятско-Камском месторождении сосредоточено порядка 42% всех запасов фосфоритных руд РФ. Общие запасы - 307 млн. т Р205, промышленные- 102 млн. т, активные-55 млн. т[15]. Верхнекамский рудник (в случае возобновления ею работы) способен обеспечить производство 500-600 тыс.т. фосмуки в год с содержанием 21-23 % Р20з (110-135 гыс. т Р205) [15].
Важнейшим направлением вовлечения в кислотную переработку низкосортною фосфатною сырья с повышенным содержанием карбонатов и примесей полуторных оксидов (R2O3) является внедрение азотнокислотной технологии, позволяющей использовать не только химическую энергию кислоты, но и её анион, с которым в удобрение вводится дополнительно питательный компонент -азот. К тому же переработка фосфоритов азотнокислотным методом является перспективной вследствие меньшей растворимости соединений железа и алюминия в образующейся азотнофосфорнокислотной вытяжке [16].
Таким образом, проведение исследовательских работ, направленных на вовлечение низкосортного фосфатного сырья в производство удобрений, разработку технолоіий, позволяющих расширить фосфатную сырьевую базу, является актуальной задачей.
