Способ получения минеральных удобрений пролонгированного антиоксидантно-восстанавливающего действия

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПРОЛОНГИРОВАННОГО АНТИОКСИДАНТНО-ВОССТАНАВЛИВАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ Аргинбаев Данияр Калдыбаевич,Бектурганов Нуралы Султанович,Мырхалыков Жумахан Ушкемпирович, Умбетаев Ибадулла Изатуллаевич, Утебаев Рахымберды Смайлулы, Аргинбаев Кайрат Даниярович, Саипов Абдилла Абибуллаевич (KZ) Изобретение относится к производству конденсированных пирофосфатных удобрений и может быть использовано в комплексе удобрений высокого качества суперактивного пролонгированного действия, по свойствам альтернативных смешанному двойному суперфосфату. Поставленная задача достигается тем, что в способе получения конденсированных фосфатов и на их основе минеральных удобрений пролонгированного действия, включающем взаимодействие гранулированного электротермофосфорного шлака с фосфорной кислотой концентрацией 70-75% при соотношении шлак:кислота, равном 3:1, термообработку продукта в течение 14 мин,охлаждение и измельчение до размера частиц 0,02-0,1 мм, согласно изобретению через 70 мин в продукт взаимодействия подают жидкое стекло в интервале количества 0,5-0,2 мас.% от объемной массы смеси, термообработку осуществляют при температуре 450 С. При резком обжиге(450 С) обработанной, пептизированной с добавкой 1% от массы смеси SiO2Na2O появляется повышенная опасная доминантная концентрационная зона разложения восстановительных добавокSiO2 жидкого стекла, а метаболизм и экосистема процесса разложения продуктовых систем проходит с выделением ядовитых органических производных фосфористого водорода - фосфина РН 3, при этом формируется гидрофобная форма кальций кремнеземтермофосфата. Содержание окиси кремния в таких засоленных почвенных растворах и соединениях соответствует количеству усвояемой и водорастворимой активной формы Р 2 О 5 (изменения рН образцов в буферной зоне),придает конденсированному термофосфату свойства пролонгированности и катионообменности поглощения (Na+-форма) в системе полевой минерализации. Почвы, насыщенные Са- и Mg-ионами(черноземы), имеют нейтральную и слабокислую реакцию, благоприятную для большинства сельскохозяйственных культур.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: РЕСПУБЛИКАНСКОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ НА ПРАВЕ ХОЗЯЙСТВЕННОГО ВЕДЕНИЯ Изобретение относится к производству конденсированных пирофосфатных удобрений и может быть использовано в комплексе удобрений высокого качества суперактивного пролонгированного действия, по свойствам, альтернативным смешанному двойному суперфосфату. В настоящее время неизвестны способы получения высококачественного ионообменного пролонгированного термофосфатного удобрения из отвальных гранулированных фосфорных шлаков. Способ получения конденсированных фосфатов и на их основе минеральных удобрений пролонгированного антиоксидантного восстанавливающего действия включает взаимодействие гранулированного электротермофосфорного шлака с фосфорной кислотой концентрацией 70-75% при соотношении шлаккислота, равном 3:1, термообработку продукта в течение 14 мин, охлаждение и измельчение до размера частиц 0,02-0,1 мм, подачу через 70 мин в продукт взаимодействия, в качестве восстановительного компонента используют жидкое стекло в интервале количества 0,5-0,2 мас.% от массы объемной смеси, а термообработку осуществляют при температуре 450 С. Таким образом, полученный продукт в водорастворимой гидрофобной форме имеет высокие гигроскопические свойства готового продукта. За счет интенсификации процессов поликонденсации объем реакторов уменьшается в 3,2-3,8 раза и во столько же раз сокращается расход электроэнергии и снижаются расход, нормы и концентрации дорогой электротермической фосфорной кислоты и жидкого стекла. Обработка оптимальной концентрацией жидкого стекла приводит к загустеванию, при этом исключается получение нетекучей формы экосистем фтористого водорода и получается белый порошок с большой удельной и адсорбционно-усвояемой ионообменной поверхностью. В настоящее время неизвестны способы получения высококачественного ионообменного пролонгированного пирофосфатного удобрения из отвальных гранулированных фосфорных шлаков. Кальций- и кремнеземсодержащие фосфатные композиционные материалы могут быть использованы как минеральные пирофосфатные высокоактивные (медленно усвояемые ионообменные) удобрения пролонгированного антиоксидантного восстанавливающего действия для полной минерализации (обессоливанием) пахотных земель круглый год без дренажной водной промывки. Известен способ получения минеральных удобрений пролонгированного действия, включающий взаимодействие гранулированного электротермофосфорного шлака с фосфорной кислотой концентрацией 70-75% при соотношении шлак:Н 3 РО 4, равном 3:1, подачу в продукт взаимодействия через 70 мин воды в количестве 1% от массы смеси, высушивание продукта при температуре 150 С в течение 14 мин и его измельчение, в котором измельченным в течение 2,5 ч до размера 0,02-0,1 мм продуктом с влажностью 69% осуществляют нейтрализацию пульпы, полученной в результате взаимодействия гранулированного ЭТФ шлака с фосфорной кислотой при их соотношении 2:1 (пред. патент KZ 16652, кл. С 05 В 5/00, бюл.12, 2005 г.). Недостатком способа является то, что на повышение усвояемой формы Р 2 О 5 расходуется большое количество высококонцентрированной фосфорной кислоты, что обуславливает дороговизну продукта. Наиболее близким является способ получения минеральных удобрений пролонгированного действия, включающий взаимодействие гранулированного электротермофосфорного шлака с фосфорной кислотой концентрации 70-75% при соотношении шлак:кислота, равном 3:1, подачу в продукт взаимодействия через 70 мин связующего в количестве 1% от массы смеси, термообработку продукта в течение 14 мин, охлаждение и измельчение до размера частиц 0,02-0,1 мм, где в качестве связующего используют жидкое стекло, термообработку осуществляют при температуре 450 С (инов. патент KZ 20523, кл. С 05 В 5/00, бюл.12, 15.12.2008 г.). Недостатком данного изобретения является повышенная опасная доминантная концентрационная зона разложения восстановительных добавок SiO2 жидкого стекла, а метаболизм и экосистема процесса разложения продуктовых систем проходит с выделением ядовитых органических производных фосфористого водорода - фосфина РН 3, каталитическая проницаемость жидкого стекла фосфина-газа в контактном слое преимущественно происходит в результате гетеровалентного внедрения и замещения атомов, ионов и молекул окружающей окислительной глиноземистой среды в структуру поверхности заполнителя и перехода некоторых составляющих последнего в среду,причем при взаимодействии в смеси с кислородом фосфин-газ взрывается. В экосистемах фосфин-газ принимает активное участие в окислительных процессах и живых организмах. Задачей изобретения является разработка ресурсосберегающего и эффективного способа метаболизма и экосистем получения пролонгированного антиоксидантного восстанавливающего действия трехкальциевого пирофосфата в волновых динамических релаксирующих (рассасывающих) системах, минеральных удобрений, обеспечивающих увеличение количества водорастворимых и усвояемых активных форм Р 2 О 5. Поставленная задача достигается тем, что в способе получения конденсированных фосфатов и на их основе минеральных удобрений пролонгированного действия, включающем взаимодействие гранулированного электротермофосфорного шлака с фосфорной кислотой концентрацией 70-75% при соотношении шлак:кислота, равном 3:1, термообработку продукта в течение 14 мин, охлаждение и измельчение до размера частиц 0,02-0,1 мм, согласно изобретению через 70 мин в продукт взаимодействия подают жидкое стекло в интервале количества 0,5-0,2 мас.% от объемной массы смеси, термообработку осуществляют при температуре 450 С. Процесс получения дешевых и эффективных ионообменных минеральных удобрений по данному способу осуществляют следующим образом. Используют гранулированный электротермофосфорный шлак фосфорного производства следующего состава, мас.%: SiO2 - 42,20; Al2O3 - 1,77; СаО - 42,49; MgO 3,07; CaF2 - 4,49; Р 2 О 5 - 1,13; Na2O + K2O - 0,61; FeO - 0,10; Mn - 0,17; Sn - 0,46; nnn - 0,56; Z - 98,55. Содержание минералов, %: стеклофаза тонко дисперсная кристаллическая фаза, состоящая из псевдоволластонита, - 85-90; мелит - 10-15. Пример 1. Гранулированный электротермофосфорный шлак подвергают взаимодействию с фосфорной кислотой в соотношении 3:1 в реакторе-стержневой мельнице типа РСМ рабочим объемом 1,72 м 3 в течение 70 мин. Далее в продукт взаимодействия подают жидкое стекло (ГОСТ 13078-81) в количестве 0,5% от объемной массы смеси, затем реакционную смесь расплавляют в муфельной печи при температуре 450 С в течение 14 мин. Кроме того, во избежание настилообразования реактор-мельницу встряхивают 1-2 раза в течение этого промежутка времени, затем охлаждают до 80-90 С с последующим измельчением полученного продукта в течение 2 ч до размера частиц 0,02-0,1 мм. Резкий обжиг обеспечивает высокую реакционную способность компонентов, более быстрое усвоение свободной окиси кальция. При этом в расплавах происходят структурные превращения за счет модифицирующих каталитических действий добавок жидкого стекла, что позволяет получить высокую усвояемую гидрофобную Na+ форму удобрений с протеканием процессов поликонденсации кремнефосфатного золя. На этом участке модификации пирофосфат кальция (Са 3 Р 2 О 7) переходит в ранкинит (Ca3Si2O7) и здесь же без разложения выделяются кристаллы муллита 3 Al2O32SiO2. Содержание окиси кремния в таких соединениях соответствует стехиометрическому количеству диспропорционирования высокоусвояемой водорастворимой и конденсированной формы Р 2 О 5, необходимой для связывания обоих окислов в кальций-кремнеземтермофосфате,и приведено в табл. 1, 2. Насыпная плотность продукта - 956,77 кг/м 3. Величина электрокинетического редокс-потенциала свидетельствует, что система антиоксидантно восстановлена, =0,10 МэВ. рН - 6,8, nnn - 3,45%. Метаболизма и экосистемы фосфористого водорода в этих интервалах жидкого стекла не происходит. Пример 2. Гранулированный электротермофосфорный шлак подвергают взаимодействию с фосфорной кислотой в соотношении 3:1 в реакторе-стержневой мельнице типа РСМ рабочим объемом 1,72 м 3 в течение 70 мин. Далее в продукт взаимодействия подают жидкое стекло (ГОСТ 13078-81) 0,5% от объемной массы смеси, затем реакционную смесь расплавляют в муфельной печи при температуре 450 С в течение 14 мин. Кроме того, во избежание настилообразования реактор-мельницу встряхивают 1-2 раза в течение этого промежутка времени, затем охлаждают до 80-90 С с последующим измельчением полученного продукта в течение 2 ч до размера частиц 0,02-0,1 мм. Резкий обжиг обеспечивает высокую реакционную способность компонентов, более быстрое усвоение свободной окиси кальция. При этом в расплавах происходят структурные превращения за счет модифицирующих каталитических действий добавок жидкого стекла, что позволяет получить высокую усвояемую гидрофобную Na+ форму удобрений с протеканием процессов поликонденсации кремнефосфатного золя. На этом участке модификации пирофосфат кальция(Ca3P2O7) переходит в ранкинит (Ca3Si2O7) и здесь же без разложения выделяются кристаллы муллита 3Al2O32SiO2. Содержание окиси кремния в таких соединениях соответствует стехиометрическому количеству диспропорционирования высокоусвояемой водорастворимой и конденсированной формы Р 2 О 5,необходимой для связывания обоих окислов в кальций-кремнеземтермофосфате, и приведено в табл. 1, 2. Насыпная плотность продукта - 978,39 кг/м 3. Величина электрокинетического редокс потенциала свидетельствует, что система антиоксидантно восстановлена, =0,35 МэВ. рН - 7,0, nnn - 3,16%. Метаболизма и экосистемы фосфористого водорода в этих интервалах жидкого стекла не происходит. Таблица 1 Выявлены характеристики каталитического разложения глинозема в системе Na2O-SiO2-Al2O3 и градиентные концентрации, а также активные позиции превращения метаболизма в восстановленных воспроизведениях продукта антиоксидантного трикальций пирофосфата. Таким образом, каталитическое обезвоживание в присутствии жидкого стекла, трехзамещенного кальций-пирофосфата моногидрата из тоберморитового продукта можно описать следующим образом: Содержание окиси кремния в таких засоленных почвенных растворах и соединениях соответствует количеству усвояемой и водорастворимой активной формы Р 2 О 5 (изменения рН образцов в буферной зоне), придает конденсированному термофосфату свойства пролонгированности и катионообменности поглощения (Na+-форма) в системе полевой минерализации. Почвы, насыщенные Са- и Mg-ионами (черноземы), имеют нейтральную и слабокислую реакцию, благоприятную для большинства сельскохозяйственных культур. Удельная поверхность удобрения развита по поглощаемости Na+, K+, Fe3+, Ca2+, Mg2+-ионов, а в природном ионообмене в почвенных растворах и адсорбционная обменная емкость в пересчете на карбонатную жесткость составляет 96 мг/г, что дает полное обессоливание в естественных климатических условиях системе атмосфера-земля круглый год. Позволяет устранить дренажную промывку полей с солонцовыми почвами, в которых подземные воды расположены близко, а также дает возможность использовать влагу из более глубоких горизонтов почвы, что приводит к повышению урожая сельскохозяйственных культур в аграрном секторе. Рыхление земли в осенних и весенних условиях пахоты с конденсированными термофосфатными удобрениями устраняет причину формирования солонцов. Процесс ретроградации Р 2 О 5 в неусвояемую форму не происходит. Расход конденсированных пирофосфатных удобрений в Na+4-форме на гектар - 80-150 кг. Используются естественные механизмы метаболизма самовосстановления жизнедеятельности и экосистемы. Таким образом, полученный продукт в водорастворимой гидрофобной форме имеет высокие гигроскопические свойства. За счет интенсификации процессов поликонденсации объем реакторов уменьшается в 3,2-3,8 раза и во столько же раз сокращается расход электроэнергии и снижаются расход, нормы и концентрации дорогой электротермической фосфорной кислоты и жидкого стекла. Обработка оптимальной концентрацией жидкого стекла приводит к загустеванию, и получение нетекучей формы экосистем фтористого водорода исключается, получается белый порошок с большой удельной и адсорбционноусвояемой ионообменной поверхностью. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения минеральных удобрений пролонгированного антиоксидантно-восстанавливающего действия, включающий взаимодействие гранулированного электротермофосфорного шлака с фосфорной кислотой концентрации 70-75% при соотношении шлак:кислота, равном 3:1, подачу в продукт взаимодействия через 70 мин в качестве восстанавливающего компонента жидкого стекла, термообработку продукта в течение 14 мин, охлаждение и измельчение до размера частиц 0,02-0,1 мм, отличающийся тем, что в продукт взаимодействия подают жидкое стекло в количестве 0,2-0,5 мас.% от массы объемной смеси, а термообработку осуществляют при температуре 450 С.