Получение химических мелиорантов из техногенных отходов - Статья

Получение химических мелиорантов из техногенных отходовВпервые проведено экспериментальное обоснование возможности переработки фосфор и борсодержащих отходов для получения нового класса - химических мелиорантов. Подобраны условия оптимальных регенерационной сорбции фосфат, борат - ионовна фосфогипсе при варьировании соотношения фосфор - борсодержащая сточная вода и РН водного раствора. For the first time an experimental study the possibility of recycling of waste phosphorus and boron to produce a new class - the chemical ameliorants. The conditions of optimal regenerative sorption of phosphate, borate - ions on phosphogypsum by varying the ratio of phosphorus-boron-containing waste water and the PH of the aqua solution.При этом снижается солонцеватость почв, повышается их плодородие, улучшаются физико-химические и водно-физические свойства почв и условия питания растений, повышается урожайность возделываемых культур. В качестве борных удобрений используют борсуперфосфат, содержащий 0,9-2,5% В2О3, и 14,6-18% Р2О5 и бормагниевое удобрение, содержащее 6-8% В2О3 и 65-75 % MGO, а также борная кислота (37,3% бора) и ее натриевая соль - бура (11% бора). Вносить бор в почву целесообразно на фоне фосфатных и азотных удобрений, что способствует равномерному распределению питательных веществ в почве и лучшему усвоению азота, фосфора и бора. Критический анализ имеющихся отечественной и зарубежной литературы, по переработке борного сырья на борные удобрения, показывает, что имеющиеся в литературе сведения по технологии получения борной кислоты и борных удобрений определяются, в основном исходным сырьем. На данном этапе, учитывая типы почв нашей Республики и ее климатические условия, агрохимической эффективностью должны обладать такие химические мелиоранты, которые проявляли бы мелиорирующие и удобрительные свойства, т.е. содержать в своем составе несколько питательных элементов (кальций, магний, калий, фосфор, бор).Таким образом, как показали полученные результаты, разработанный способ, дает возможность при определенных условиях конвертировать фосфогипс и смесь фосфогипса с борогипсом в удобрительный продукт с достаточно высоким содержанием в нем полезных для растений компонентов.

За последние 30-40 лет практически во всех развитых странах отмечается устойчивая тенденция увеличения производства и расширения ассортимента полифункциональных микроудобрений. В этом плане следует отметить, что в Казахстане выпуск микроудобрений отечественной туковой промышленностью осуществляется в незначительных количествах, и большая часть без целевого назначения. В Казахстане почти 1/3 всех пахотных земель относится к кислым типам или солонцам. Для восстановления и «лечения» солонцовых почв необходимо постоянное пополнение пахотного слоя почв борными микроудобрениями. При этом снижается солонцеватость почв, повышается их плодородие, улучшаются физико-химические и водно-физические свойства почв и условия питания растений, повышается урожайность возделываемых культур.

В качестве борных удобрений используют борсуперфосфат, содержащий 0,9-2,5% В2О3, и 14,6-18% Р2О5 и бормагниевое удобрение, содержащее 6-8% В2О3 и 65-75 % MGO, а также борная кислота (37,3% бора) и ее натриевая соль - бура (11% бора).

Бормагниевое удобрение является отходом производства борной кислоты на основе сернокислотного разложения природных боратов. Вносить бор в почву целесообразно на фоне фосфатных и азотных удобрений, что способствует равномерному распределению питательных веществ в почве и лучшему усвоению азота, фосфора и бора.

Борсодержащие микроудобрения практически в Казахстане не производятся, хотя потребность в них очень большая. Борсодержащие удобрения, как правило, используются совместно с другими NPK удобрениями, или же вводятся в состав аммофоса, простого, двойного суперфосфата.

Критический анализ имеющихся отечественной и зарубежной литературы, по переработке борного сырья на борные удобрения, показывает, что имеющиеся в литературе сведения по технологии получения борной кислоты и борных удобрений определяются, в основном исходным сырьем. Как известно, отечественное борное сырье, несмотря на значительные его запасы, характеризуются сложным минералогическим составом и низким содержанием В2О3 (около 10%), что делает мало эффективным применение известных технологий к отечественному сырью.

В связи с этим для расширения ассортимента и увеличения производства борных удобрений нужны разработка и создание новых технологий вовлечения отходов фосфор и борперерабатывающих производств для получения борсодержащих химических мелиорантов

Эксперимент

На данном этапе, учитывая типы почв нашей Республики и ее климатические условия, агрохимической эффективностью должны обладать такие химические мелиоранты, которые проявляли бы мелиорирующие и удобрительные свойства, т.е. содержать в своем составе несколько питательных элементов (кальций, магний, калий, фосфор, бор). Как известно, содержание в микроудобрениях этих элементов оказывает ростостимулирующее и лечебное действие для многих культур. Бор по сравнению с другими микроэлементами поглощается растениями в значительных количествах. Потребность в нем составляет 12-51 мг на 1 кг сухого вещества. Для нормального питания растений в 100 г почвы должно находиться 0,02-0,05 мг подвижного бора . Усвояемые формы бора в почве представлены, главным образом, борной кислотой (H3BO3) и растворимыми ее солями. Доступность солей борной кислоты в почвах зависит от кислотности. Как видно из данных таблицы 1 при изменении РН в незначительных пределах от 7,53 до 7,90 содержание бора меняется достаточно сильно от 1, 52 - 7,90мг/кг.

Таблица 1 - Содержание бора в различных образцах почв ( по Bergeru)

№ Образец РН Оптическая плотность Содержание бора, мг/кг

1. Ш2З-10 7,70 0,725 4,96

2. Ш2З-11 7,76 0,129 1,58

3. Ш2З-12 7,60 0,175 2,30

4. Ш2З-13 7,59 0,215 2,86

5. Ш2З-14 7,52 0,234 3,12

6. Ш2З-15 7,55 0,289 3,76

7. Ш2З-16 7,50 0,360 4,96

8. Ш2З-17 7,54 0,388 5,30

9. Ш2З-18 7,53 0,422 6,00

10. Ш2З-19 7,52 0,479 7,20

11. Ш2З-110 7,48 0,535 8,3

12. Ш2З-20 7,50 0,570 8,5

13. Ш2З-21 7,62 0,138 1,72

14. Ш2З-22 7,52 0,150 2,00

15. Ш2З-23 7,48 0,236 3,12

16. Ш2З-24 7,50 0,227 3,00

17. Ш2З-25 7,90 0,326 4,36

18. Ш2З-26 7,83 0,323 4,36

19. Ш2З-27 7,78 0,338 4,46

20. Ш2З-28 7,76 0,320 4,36

21. Ш2З-29 7,75 0,350 4,94

22. Ш2З-210 7,71 0,465 7,20

В соответствии с поставленной задачей, для проведения эксперимента были использованы в качестве сорбентов фосфогипс (ФГ), борогипс (БГ) и эллюент - фосфорсодержащая сточная вода. Были изучены сорбционные параметры исследуемых сорбентов, состоящих из смеси фосфогипса (ФГ), борогипса (БГ) в зависимости от времени перемешивания, РН раствора, концентрации Р2О5 в исходном растворе и соотношения твердой и жидкой фаз (Т:Ж).

Экспериментальные данные по изучению сорбционных свойств фосфогипса, борогипса представлены на рис 1, исходная концентрация Р2О5 - 2500 мг/дм3 фосфор химический мелиорант сорбция

1-борогипс; 2-фосфогипс; 3- фосфогипс:борогипс

Рисунок 1 - Кинетические кривые сорбции фосфат-ионов на сорбентах

Из данных приведенных на рис.1 видно, что исследуемые сорбенты проявляют достаточно высокую сорбционную активность по отношению к фосфат-ионам, содержащим в сточной воде.

В следующей таблице 2 представлены результаты исследования влияния Т : Ж на качество мелиоранта, сорбент ФГ : БГ, исходная концентрация Р2О5 в сточной воде 3860 мг/дм3.

Таблица 2 - Результаты исследования влияния Т:Ж на качество мелиоранта, сорбент ФГ:БГ, исходная концентрация Р2О5 в сточной воде 3860 мг/дм3.

Т:Ж РН раствора СОЕ R, % извл. Состав тв.ф, %

Р2О5 В2О3

1:100 8,50 350,0 68,0 18,1 4.50

1:200 8,50 380,8 77,7 19,5 4,50

1:300 8,50 400,5 80,4 21,0 4,50

1:400 8,50 418,8 85,1 22,3 3,60

1:500 8,50 420,8 83,5 23,4 3,60

1:600 8,50 430,1 82,0 24,8 3,60

1:1000 8,50 435,8 80,7 25,8 3,60

Из данных таблицы 2 видно, что содержание пятиокиси фосфора в твердой фазе изменяется от 18,1 до 25,8%, а содержание бора во всех пробах остается приблизительно постоянным (3,50 до 4,60%).

Результаты и обсуждения. Анализируя представленные данные, можно отметить следующее: - степень извлечения Р2О5 из сточной воды смесью сорбентов фосфогипс : борогипс изменяется от 68,0 до 85,5%. При однократной обработке модифицированного сорбента промышленной сточной водой при соотношении Т : Ж= 1:100 значение величины R составляет 68,0%;

- увеличение соотношения Т : Ж до 1:200, 1:300, 1:400 способствует улучшению процесса осаждения Р2О5 в твердую фазу. Степень извлечения при этом возрастает до 85,1%;

- при дальнейшем увеличении от Т : Ж = 1 : (500-1000) значение степени извлечения остается приблизительно постоянным.

Таким образом, как показали полученные результаты, разработанный способ, дает возможность при определенных условиях конвертировать фосфогипс и смесь фосфогипса с борогипсом в удобрительный продукт с достаточно высоким содержанием в нем полезных для растений компонентов. К тому же, если учесть, что фосфаты в полученном продукте находятся в легко усвояемой цитратнорастворимой форме, то синтезированный мелиорант соответствует предъявляемым требованиям для химического мелиоранта и должен обладать хорошими удобрительными свойствами.

1. Танашева М.Р., Бейсембаева Л.К.,Калабаева М.К., Омаров А.Т. Физико-химические основы экологичных энергосберегающих безотходных технологий получения химических мелиорантов. Вестник КАЗНУ,Сер.Хим.-2011. -№1(61). 286-289 с.

2. Омаров Т.Т., Танашева М.Р. Бор ?осылыстарыны? химиясы мен технологиясы. Алматы: ?аза? университеті, 2002. - 40-62 б.

3. Бейсембаева Л.К., Калабаева М.К.,Омаров А.Т., Танашева М.Р. Новый химический мелиорант для химической мелиорации солонцовых почв. //Международная конференция «Синтез знаний в естественных науках». /Рудник будущего;проекты,технологии,оборудование.Том 2. -Пермь, 2011-С.351

4. Торегожина Ж.Р., Омаров А.Т., Сулейменова О.Я, Танашева М.Р. Перспективы утилизации фосфорсодержащих промышленных сточных вод // Вестник КАЗНУ. Серия химическая. - 2007. - №3 (27). -С. 278-280.

5. Tanasheva M.R., Beisembayeva L.K., Kalabayeva M.K., Omarov A.T. Physicochemical basis of energy-saving environmentally friendly waste-free technologies for the production of chemical meliorantov. Bulletin of the KAZNU, Ser.Him. 2011. -№1 (61). 286-289 p. (in russian)

6. Omarov A.T., Tanasheva M.R. Chemistry of boron compounds and technology. Almaty: Kazakh University, 2002. p 40-62.(in kazach)

7. Beisembayeva L.K., Kalabayeva M.K., Omarov A.T., Tanasheva M.R. New chemical chemicals for chemical amelioration of alkaline soils. // International Conference "Knowledge Synthesis in the natural sciences." / Mine Future Projects, technologies, oborudovanie.Tom 2. -Perm, 2011. p.351(in russian)

8. Toregozhina ZH.R., Omarov A.T., Suleymenova O,J., tanasheva M.R. Prospects for recovery of phosphorus-containing industrial wastewater // Herald TREASURY. A series of chemical. - 2007. - №3 (27). -FROM. 278-280.

Размещено на .ru