Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЛОЖНЫХ УДОБРЕНИЙ И ТУКОСМЕСЕЙ НА О СНОВЕ ГРАНУЛИРОВАННЫХ КОМПОНЕНТОВ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЛОЖНЫХ УДОБРЕНИЙ И ТУКОСМЕСЕЙ НА О СНОВЕ ГРАНУЛИРОВАННЫХ КОМПОНЕНТОВ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ пнем К. А, ТИМИРЯЗЕВА

^ пРавах рукописи

Николай Леоновнч МАЛО НОСОВ

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЛОЖНЫХ УДОБРЕНИЙ И ТУКОСМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ ГРАНУЛИРОВАННЫХ КОМПОНЕНТОВ

(Специальность 06.01.04 — агрохимия)

Автореферат 4 диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА — 1979

\ •

Работа выполнена на Рамеиской агрохимической опытной станцнн Научно-исследовательского.института по удобрениям и инсектофунгицидам имени проф. Я. В. Самойлова. '

Научный руководитель.—кандидат химических наук доцент И, М. Кувшннников.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук профессор В, Б. Багаев, кандидат технических наук А, В. Коконов.

Ведущее предприятие—Всесоюзный ордена. Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт?удобрений и агропочвоведения имени Д. Н. Прянишникова:

Защита ^рссертацин состоится « }<$ » 1979 г.

в час, « » на / заседании Специализированного совета .

К-120.35.01 {06.01.03; 06.01.04) при Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. Адрес: 127550, г. Москва-И-550, ул. Тимирязевская, 49, Сектор защиты "диссертаций ТСХ А.

СГднссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА; — Автореферат разослан « 1979 г.

/Ученый секретарь П/ сЛ * ^

Спейализнрованпого совета ССЦ_Т^-О^

кандидат биологических наук доцент

,Л/*А. Дорожкина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В связи' с интенсивным ростом производства и применения, переходом на транспортировку и хранение насыпью, а также задачами по повышению эффективности «сокращению потерь, требования к физическим свойствам минеральных удобрений существенно возрастают. Разработка эффективных практических мероприятий по улучшению физических свойств удобрений возможна лишь на основе данных исследований их физико-химических и механических свойств. Но физико-химические н механические1 свойства многих современных и перспективных минеральных удобрений, особенно сложных и концентрированных односторонних, изучены недостаточно полно.

Получение объективных данных о физических свойствах удобрений и контроль их качества в условиях сельского хозяйства возможны только при использовании современных стандартных методов исследований. Однако многие из имеющихся методов исследования слеживаемости, прочности гранул, сыпучести либо не имели достаточного обоснования, либо устарели и требовали уточнения.

В соответствии с решениями XXV съезда КПСС и последующими постановлениями партии и правительства намечено широкое внедрение сухого тукосмешения в практику. Одной из важнейших предпосылок успешного решения проблемы сухого тукосмешения является получение качественных, пригодных к механизированному рассеву тукосмесей; Поэтому изучение условий получения тукосмесей с благоприятными физическими свойствами и обоснование требований к качественным показателям основных гранулированных компонентов имеет важное практическое значение.

Задачи исследований, В задачи исследований входило:

1. Разработать метод определения слеживаемости минеральных удобрений.

2. Отработать методики определения прочности гранул и сыпучести минеральных удобрений.

3. Разработать методику ¿пытовпо хранению удобрений в

Ыос^с::; 1 х;д. Хсппга ^'Шз, Яттаг^т :::ь II. А. Т^::

Ж-ЛАШС.

складе, изучить поведение испытуемых продуктов в зависимости от продолжительности и условий храпения.

4. Изучить физические свойства сложных удобрений и влияние основных факторов на их слежнваемость.

5. Изучить физические свойства сухих тукосмесей в зависимости от ассортимента н качественных показателей компонентов.

6. Разработать на основе полученных экспериментальных данных требования к физическим свойствам сложных удобрений и компонентам сухих тукосмесей.

Объекты.исследований..В качестве объектов исследований, сложных удобрений служили производственные и опытные партии нитроаммофоски, нитрофоса, аммофоса,. нолнфосфат аммония, полифоски и нитроаммоиолнфоскн. Для приготовления опытных партий тукосмесей в зависимости от целей опытов использовали производственные (мочевина, аммиачная селитрз,двойной и простой гранулированный суперфосфат, аммофос, крупнозерннстый и гранулированный хлористый калий) и опытные партии двойного и простого аммонизированных суперфосфатов.

Научная новизна. Впервые исследованы физические свойства ряда сложных удобрений и сухих тукосмесей на основе гранулированных компонентов. Разработана оригинальная методика, и прибор для определения слежнваемости удобрений,: обоснованы основные параметры методики определения статической прочности гранул и методики испытания удобрений. в процессе хранения их в складе. Установлено наличие взаимосвязи между данными: лабораторных исследований слежнваемости и степенью слежалости удобрений в процессе хранения, что позволяет использовать метол определения слеживае-мостн для прогнозирования поведения удобрений при длительном хранении, Новый подход к проблеме сухого тукосмешения позволил разработать основные требования к фнзико-хнмн-ческим ц механическим свойствам исходных компонентов, обеспечивающих получение качественных тукосмесей, пригодных для длительного храпения насыпью.'

Практическая ценность - работы; Разработанные и усовершенствованные методы исследований физических свойств минеральных удобрений позволяют контролировать качество продукции в производстве и сельском хозяйстве. Полученные данные использованы при разработке мероприятий по улучшению качества исследованных сложных удобрений и стандартизации показателей влажности и прочности гранул, а также обоснования требований к качеству и ассортименту наиболее вероятных компонентов сухих тукосмесей.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на агрохимической секции Ученого совета НИУИФ 1969 и

о - -

1974'гг.; координационном совещании специалистов стран-участннц СЭВ по разработке требований к качеству минеральных удобрений (ЧССР, г. Острава, 1976 г.), научно-техническом совещании по вопросам повышения качества минеральных удобрений МП ВХО нм. Д. И. Менделеева, 1977 г.; па совещании по теме «Улучшение качества минеральных удобрений и повышение их эффективности в сельском хозяйстве», ВДНХ СССР, 1978 г.

Реал из а ци я,р езул ьтато в ■ и ссл е до в а н и й. Методы определения слеживаемостн и статической прочности гранул включены в стандарт на. методы. испытания- минеральных удобрений (ГОСТ 21560. 2—70. ГОСТ 21560. 4—76) и в первый проект стандарта СЭВ на методы определения физических свойств (тема 14.130.06—78). Показатели по влажности и прочности гранул использованы при разработке технических требований стандартов на аммофос (ГОСТ 18918—73), нитроаммофоску (ГОСТ 19691—74), двойной гранулированный суперфосфат (ГОСТ 16306—75), суперфосфат гранулированный из апатитового концентрата (ГОСТ 5956—73) и суперфосфат аммонизированный из фосфоритов Каратау (ГОСТ 17790—78).

Результаты испытания: ту косм еентельной установки РЛОС использованы при разработке исходных данных для проектирования стационарной тукосмесительной установки непрерывного действия производительностью 40 т/час.

Объем работы: Диссертация состоит из введения, обзора литературы, четырех экспериментальных глав и выводов, изложенных на 14б:страницах машинописного текста, включает . 34 таблицы, содержит 42 рисунка, 18 приложений и список литературы из 149 наименований, в том числе 45 наименований иностранных авторов.

Методы исследований.-: Химический и гранулометрический состав удобрений определяли общепринятыми методами. Гигроскопические свойства удобрений оценивали величиной: критической относительной влажности воздуха по Пестов у при 25±1°С. Прочность гранул определялась по отработанной нами методике, сущность которой заключается в том, что из основной фракции полидисперсного продукта отбирается 20 гранул, средняя величина разрушающих усилий которых, отнесенная к средней площади сечения, характеризует прочностные свойства данного удобрения. Усилие разрушения гранул определялось с помощью экстензомстра ЭТ-5; Сыпучесть определялась с помощью сконструированного прибора и отработанной методики, в основу которой положен принцип измерения скорости истечения удобрений в граммах за секунду из воронки с углом наклона образующей 45° и диаметром выпускного отверстия 20 мм. Опыты по хранению удобрений проводили в капитальном складе минеральных удобрений РЛОС по

еднлой разработанной памп методике для затаренных и неза-таренных' удобрений. Степень слежалости определяли после двукратного сбрасывания мешков на обе стороны с высоты 1,5 м на бетонный пол н отсева агломерированной' части на ручном грохоте размером 1100X700 мм и высотой бортов-•11!0 мм с размером ячеек сетки 5 мм в течение 30 сек. при интенсивности 120—140 кол./мин; повторность 4—6-кратная. Степень слежалости характеризуется:отношением,агломерирован-' ной массы к общей массе удобрения-В мешке.

Степень слежалости тукосмесей оценивали путем^ассева в течение 30 сек, 50 кгнавесок.отбнраемыхпо профнлн^вЙ— 10 кратной повтор ности.

Неоднородность тукосмесей оценивали- величиной средне-квадратнческого отклонения^ соотношения: питательных веществ, выраженной в процентах от среднего соотношения.

РЕЗУЛЬТАТЫ« ИССЛЕДОВАНИЙ-

Разработка метода определения слеживаемости .удобрений/ В практике часто для характеристики слеживаемости удобрений используются результаты складских, испытаний; Однако такой подход к оценке слеживаемости, как свойства удобрений, является неправильным, так как при хранении удобрений при нерегулируемых метеорологических условиях определяет? ся их состояние — степень слежалости при данных, но нестандартных условиях хранения,

Слежнваемость—это свойство днспсрсного.матернала образовывать агломераты. различной величины и прочности при определенных внешних условиях. Она должна выражаться прочностной-характеристикой агломерата, полученного строго в стандартных условиях испытаний, а не в процентах. Метод должен быть максимально экспрессным и приемлем для всех видов удобрений независнмо от нх химического состава и дне. персности. В. совокупности с другими свойствами удобрений . метод должен позволять прогнозировать возможный уровень слежалости туков при хранении в складе. При оптимальном количестве параллельных определений метод должен обладать точностью, достаточной для получения удовлетворительных по воспроизводимости результатов. Прочность образцов слежавшихся удобрений должна зависеть от их формы, и влажности : в момент определения усилия разрушения,- поэтому для сравнения слеживаемости различных, продуктов необходимо обеспечить образование агломератов строго одинаковой формы и привести их к одинаковому состоянию по влажности.. Этого можно достигнуть высушиванием образцов в специальных^ пресс-формах при -г50эС. Установлено,что к этих условиях полностью удаляется гигроскопическая влага и .влажность

Л'

образцов можно условно принять равной нулю (II. Л1. Кус-шинников, 3. Л. Тихонович, 1972).

Так как процесс слеживаемости является кристаллизационным, его скорость зависит от температуры. Оптимальной температурой агломерации является 4-50 С, при более и ы со ко» температуре возможно термическое разложение некоторых удобрений, при температуре ниже +50° С, как показали исследования, процесс слеживаемости протекает слишком медленно. ■

Давление на образец должно моделировать давление на нижний слой продукта как по величине, так и по направлению. В качестве единого было принято давление 0,028 Л1Па (0,28 кге/см2), приближенно равное давлению, оказываемому па нижний слой продукта в основании штабеля (кучи) высотой около 2 м.

Процесс слеживаемости протекает во времени и по достижении максимального уровня при данных значениях температуры и влажности прекращается. Этот промежуток должен быть определен экспериментально для каждого удобрения. В диссертации приводится оптимальное время агломерирования для ряда удобрений.

При оценке слеживаемости задача заключается в измерении прочности связей между частицами. Косвенно это можно характеризовать величиной разрушающего усилия, необходимого для приведения слежавшегося удобрения в первоначальное сыпучее состояние. Слеживаемость определяется как отношение среднего разрушающего усилия к илошади поперечного сечения брикетов и выражается в МПа (кгс/см3).

На основании изложенного выше был разработан прибор, в котором испытуемые образцы удобрений объемом 40 см® выдерживаются в стальных цилиндрических пресс-формах с внутренним диаметром 34 мм и высотой 50 мм под давлением 0,028 МПа (0,28 кгс/смг). Конструкция прибора позволяет испытывать одновременно до 15 образцов. Относительная погрешность определения слеживаемости составляет в среднем 15,6%. Метод включен в стандарт (ГОСТ 21560/4—-76) на методы испытания минеральных удобрений.

Исследование фмэмко-хнмическнх и механических свойств сложных удобрений

Нитроаммофоска. Изучались свойства нитроаммофоски марки А Воскресенского химкомбината и опытных партий с соотношением N : Ра05: КаО= 1,1 :1:1, 1,5:1:1,6, 1,2:1:1, полученных методом азотнокнелотного разложения фосфатного сырья. Зависимость слеживаемости от различных факторов показана на примере нитроаммофоски.ВХК (рис. 1—4).

Слеживаемость нитроаммофоски от влажности имеет линейный характер. Слеживасмость возрастает с увеличением температуры тем сильнее, чем выше содержание влаги в продукте. При влажности 1,4% слеживасмость наблюдалась при 25° С, а в диапазоне 25—40'С повышение температуры на каждые 5° С способствовало увеличению слеживаемости на 0,025МПа (0,25 кгс/смг). Слежпваемость нитроаммофоски увеличивается с ростом давления и при переходе от гранул к частицам менее 1 мм. Прочность гранул.при увеличении влажности с 0,5 до снижается в 1,5 раза — с 3,6 до 2 МПа (36 до 20 кгс/см!); при увлажнении до 2,5% падает в 2 раза — с 2 до 1 МПа (20 до 10 кгс/смг>. За 6 мес. хранения степень слежалостн нитроаммофоски ВХК в бумажных мешках составила 15%, опытных партий с соотношением N : Р205: КгО=1,1 ; 1 :1 и 1,5 :1 ; 1,6— 60—73%. Сохранность гранулометрического состава слежавшейся нитроаммофоски ВХК свидетельствует о том, что прочность солевых мостиков между гранулами меньше прочности самих гранул. За 6 мес. хранения опытных партий нитроаммофоски в условиях поглощения влаги слоем удобрения (бумажные мешки) прочность гранул снизилась у продукта с соотношением N :Р205:К10^1,2:1 :1 с 5,5 до 1,7 МПа (55 до 17,4 кгс/смг), с соотношением 1,1:1:1 с 3,7 до 0,4 МПа (37 до 4 кгс/смг). Прочность гранул нитроаммофоски с соотношением N : Рг05: К-0=1,5:1:1,6 за два месяца хранения, снизилась с 2,2 до 0,5МПа (22 до 5 кгс/см2). В гранулометрическом составе партий нитроаммофоски отмечено постепенное увеличение доли частиц менее 1 мм и мелких гранул 1—2 мм. За 10 мес. хранения содержание частиц менее 2 мм в нитроаммофоске с соотношением М: Рз05: КгО = 1,1:1 :1 возросло на 11,7%,. иитроаммофоске с соотношением N ; Р»Оз : КаО^ 1,5: 1 : 1,6 — на 18,1%, Прирост мелких фракций происходил за счет частичного распада гранул 2—3 и 3—1 мм.

Нитрофос, Слеживаемость ннтрофоса начинается при-влажности 0,2% и резко возрастает при влажности более 1%. Удобрение обладает значительной чувствительностью к температурному воздействию,'слеживаемость существенно увеличивается при температуре выше 25°. При содержании влаги менее 1% в процессе хранения в складе удобрение слеживалось незначительно; увлажнение сверх 1 % способствовало увеличению степени слежалости до 32% (после 10 мес. хранения). ' Аммофос, Гранулированный аммофос из фосфоритов Кара-тау не слеживался при влажности 1 % и менее; с увеличением влажности до 5,5% слеживаемость возрастала до 0,1 МПа (1 кгс/см!). Слеживаемость порошковидного аммофоса.из апатита увеличивалась от нуля при влажности 0,5% до 0,36 МПа

Рис. 2. Guéживаемость нитроаммофоски^ в зависимости от температуры: -

I - влажность 2,4%; 2- Елажность

_I._!-1-

ЦОК 4042 4068

Рис. 4. Слеживаемостъ нитроаммофоски- в зависимости;от дав-леаия:

I - влажность Х.гзб;/ 2 - влажность 0,4 %.

(3,6 кгс/см2) при влажности 3%. Продукт слеживался тем сильнее; чем выше температура н исходное содержание влаги в нем. Нагрев образцов с влажностью 1.8% от 60 до 100°Сспо-собствовал образованию брикетов прочностью0,05—0,14 МПа (0,5—1,4 кгс/см2). При содержании влаги в образце 0,85% влияние температурного фактора сказывалось значительно слабее. Резкое увеличение слеживаемости аммофоса отмечено при переходе от гранул 1—4 мм к частицам менее 1 мм. Про* ,дукт с влажностью 0,2% и прочностью гранул 1,9 МПа ,(19 кгс/сма) не слеживался при хранении в складе в течение 10 мес, сохранял исходную прочность гранул и сыпучесть.

Полнфосфат аммония, полифоска, нитроаммополифоска. По аналогии с рассмотренными выше данными общей закономерностью является увеличение слеживаемостн этих удобрений с ростом содержания влаги н температуры агломерации. Сле-жнваемость полифоски начинается при влажности выше0,4%, полифосфата аммония—при влажности более 1%, За 6 мес. хранения в складе в бумажных мешках влажность партий ноли-фоски возросла с 0,5% в момент закладки до 1,8—1,9%, а.прочность гранул снизилась с 4—4,7 МПа (40—47 кгс/смг) до 1,3 МПа (13 кгс/см2), степень слежалости достигла 40%. Влажность нитроаммополнфоскн за тот же период хранения возросла с 0,7 до 3,3%, а прочность гранул снизилась с 1,8 до 0,6 МПа (18 до 6,0 кгс/см2); степень слежалости составила 56%.

Несмотря на различия в химическом составе и других показателях качества исследуемых удобрений можно отметить ряд общих закономерностей в поведении их при хранении и оп- . ределнть допустимые уровни влажности в продуктах. Увлажнение удобрений в процессе хранения не только способствует нх слеживаемостн, но и сопровождается изменением прочности гранул, а в ряде случаев и гранулометрического состава. Для предотвращения слеживаемостн нитроаммофоски, нитрофоса, полнфоскн, нитроаммополнфоскн содержание влаги в ннх целесообразно ограничить 0,2—0,4%, в аммофосе и полнфосфате аммония на термической кислоте — не более 1%. Прогнозирование уровня слежалости удобрений при хранеинн-

Сопоставление данных лабораторных исследований слеживаемостн с уровнем слежалости удобрений в складе (за 10 мес. хранения) позволило установить наличие взаимосвязи между этими показателями (рис. 5).

Значительная изменчивость метеорологических условий в складе в разные годы проведения опытов по хранению обуславливает варьирование величин степени слежалости. Это не позволяет представить полученную нами зависимость в виде одной кривой, а лишь в виде кривых, ограничивающих наиболее вероятные границы ожидаемой степени слежалости удобрений.

Кроме данных лабораторных определений слсживаемости, ' необходимо знать гигроскопические свойства и .химический со- -стап удобрении. Известно, что наибольшей слсживаемостыо ' характеризуются удобрения, в которых азот представлен нит- / ратной или аммначно-ннтратной формами; преобладание фосфора над азотом и калием,.а также фосфора и калия над азотом понижает способность удобрения к слежнваемостн. Для суждения о гигроскопических свойствах удобрения можно ограничиться определением критической относительной влажности воздуха. Как показали результаты наших.опытов по хра- * ненню, влажность сильно гигроскопичных удобрений может достигать 5—7 и более процентов. При испытании лабораторным методом существенное увеличение слежнваемостн чаще всего при сравнительно небольших (порядка 0,1%) приростах влажности и значительных размеров достигает при дву-, трехкратном увеличении. Поэтому дли прогнозирования поведения удобрения при хранении необходимо снять зависимости слежнваемостн влштервале от минимального значения влажности до 3—4%.

Несмотря на.то, что предлагаемый способ прогнозирования обеспечивает оценку лишь по порядку, величины; в целом он правильно отражает наблюдаемую количественную картину и может быть использован в практике для., ориентировочной оценки уровня слежалостн удобрений. На основании.обобщения полученных данных приводится классификация удобрении по слсживаемости:(табл. 1).

Физические свойства' тукосмесей

Одной из главных задач тукосмешения является получение качественных тукосмесей на основе гранулированных компонентов—мочеинпи, аммиачной селитры,, суперфосфатов (про- " стого и двойного), аммофоса н хлористого калия. Решение этой задачи существенно усложняется в связи с требованиями о пригодности получаемых тукосмесей к длительному храпе* • нню насыпью.

Основными факторами, ограничивающими использование в тукосмесях иеаммонизпрованных суперфосфатов, являются наличие в них свободной кислотности » влаги, сопряженное влияние которых при содержании сверх определенных, пределов приводит к ухудшению качества получаемых .тукосмесей — частичной или полной потере сыпучести и рассеваемостн.. С учетом высокой концентрации питательных веществ, перспектив производства, условий транспортировки и хранения; особый интерес представляет изучение условнйнспользования в тукосмесях мочевины и аммофоса..Поэтому задача, исследований заключалась в изученшгкачества . тукосмесей разного

9* о,з о,5 ов & м ф

Слсжибаемасть,

рис,.5»Зависимость.иенду слекивае-мостьг и степеныз слешиостктдойреаиа при длительном хранении в окладе »

Таблица 1

Классификация удобрений по слежнваемостн*

Класс слеживае-мости

Слежнвае-мостъ, .МПа

(кгс/см1) прилабора-торных испытаниях

Допустимо: содержание влаги: в продуктах, %

Удобрения

Силыюсле-живакнциеся

Слабосле-жнвающнес»

Способные к уплотнению Неслежи-вающиеся

>0.1 (>1)

0.01-0.1 (0,1-1.0)

0—0.01 (0-0,1) о

<0,5

0,5—1,0

В пределах 1 I и более

Нитроаммофоска, ннтрофос, нитрофоска, диаммофое па термической кислоте, днаммонитрофоска на плаве аммиачной селитры, кар-боаммофоска, сложносмсшанние удобрения на основе аммофоса и мочевины, тройные тукосмеси на основе стандартных: суперфосфатов

Аммофос порошковидный, полифосфат аммония на термической кислоте, тройные тукосмеси с соотношением N: РЛ: КгО—1:1:1 на осиопе гранулированного аммофоса из фосфоритов Каратау с участием аммиачной селитры

Аммофос гранулированный из фосфоритов Каратау

Фосфорнп-калийные тукосмеси на основе стандартных гранулированных двойного и простого супер' * фосфатов •

состава н разработке на основе полученных данных обоснован, ных требований к компонентам по содержанию влаги-и свободной кислотности (суперфосфаты), а также определении качества смешивания и уровня неоднородности тукосмесей в зависимости от гранулометрического состава компонентов.

На первом этапе опытные партии тукосмесей готовили с помощью бетоносмесителя С—739;. с 1970 г. па опытной туко* смесительной установке непрерывного действия производительностью до 4 т/час.

Неоднородность-тукосмесей; При изучении уровня: неоднородности тукосмесей на разных этапах продвижения по схеме ТСУ вплоть до кузова транспортного средства (табл. 2) использовали стандартные удобрения со следующим' содержанием гранул и кристаллов основных фракций; мочевина, 1—

3 мм — 96,4%;. аммначная селнтра, 1—3 мм —94,2%, простой гранулированный и двойной суперфосфаты/ 1—4 мм — 93,3%, хлористый калий' гранулированный методом-прессования, 1—

4 мм — 98,2%, хлористый калий крупнозернистый,. 1—3 мм — 52,6% и:кристаллов менее 1мм—47,4%,

Таблица 2

Неоднородность тукосмесей на разных участках схемы ТС У н в кузове транспортного средства

Марки тукосмсссЯ Состао Неоднородность тукосмесей . V. %

о . % ч к -- Г" ' -в ^ у и* ч и = = И С ■ Ы е. ё ш & с 3 а Н й = и Суш о с. Ц ^ и н> о о* . «0 о о е **•> ^ — о V) ц _ с- о й и « г! 01 5 £ О

11,8—11,8—11,8 N»1 Рс Кхк 12.6 18,4 53.6 30.2

11,8—11,8—11,8 Км Рс Кхг 8.3 9,3 26.1 22 1

10,9—10,0—10.9 N33 Рс Кхк 12.5 17.9 57,5 35*0

10,9—10,9—10,9 Иаа Рс Кхг 9,7 10,7 36.5 29,0

16,3—16.3—16.3 Ым Рсд Кхк 10,4 11,9 50,2 37,2

16,3—16,3—16,3 Мм Рсд Кхг 6.3 7,5 23.7 18,2

14,6—14,6—14,6 N03 Рсд Кхк 7,8 9.6 49,4 41,8

11,6—14,6-14.6 Маа Рсд Кхг 6,5 6,0 21,6 14.6

Примечание: Кхк— кал ни хлористый крупнозернистой; Кхг — калий хлористый гранулированный,

Как видно из данных табл. 2, в целом наблюдалось увеличение неоднородности по мере продвижения тукосмесей от сме-. сителя до кузова транспортного средства. Во всех случаях максимальная неоднородность имела место в пробах, отобранных из бункера ТСУ.

При заполнении и выравнивании массы в кузове транспортного средства происходит некоторое усреднение насыпи и показатель неоднородности уменьшается. Наиболее высокие показатели неоднородности характерны для тукосмесей с участием крупнозернистого хлористого калия, в гранулометрическом составе которого 47,4% приходится на долю мелких кристаллов менее 1 мм. Замена крупнозернистого хлористого калия на гранулированный при том же гранулометрическом составе азотных и фосфорных компонентов способствовала снижению неоднородности тукосмесей на выходе смесителя на 1,3—4,3% и 8,1—^7,2г;'о в кузове транспортного средства. Наилучшее качество смешивания <У = 6,3—6,54-0) было достигнуто в концентрированных тукосмесях на основе двойного суперфосфата при использовании всех компонентов в гранулированном виде. Здесь, очевидно, сказывается не только выравнен-ность гранулометрического состава, но и близость концентрации смешиваемых удобрений.

Физические свойства тукосмесей на основе суперфосфатов. Первые опыты с крупными партиями тукосмесей, для приготовления которых использовались двойной суперфосфат улуч-10

№ Л&

Сод ер^салие Зтвжг, %

Вис» 3. Слеживаемость нитроаммофоски з зависимости от влажности образцов.

Рис, Г. ^лежнваемость нитроаммофоски б зависимости от длительности агломерирования образцов с различной исходной влажностью; X влажность 2 «влажность Ж,3—азажност*.

шейного качества, стандартные простои гранулированный суперфосфат из апатита, мочевина, аммиачная селитра из вы* сококонцептрированного плава и крупнозернистый хлористый, калий позволили установить практнческуювозможность получения тукосмесей, пригодных к длительному хранению. Было отмечено, что введение в тройные тукосмеси двойного суперфосфата улучшенного качества обеспечивает длительную сохранность (до 10 мес.)-качества тукосмесей не только в условиях гидроизоляции (полиэтиленовые мешки), но и при хране-н)ш насыпью. Фосфорно-калийиые тукосмеси с соотношением Р;0$:К;0=1:1 на основе стандартных двойного и простого суперфосфатов не слеживались и сохраняли хорошую сыпучесть в течение 10 мес. хранения. , •

Следующим этапом исследований было изучить влияние свободной Р;05 и влажности в двойном и простом суперфосфатах на физические свойства тронных тукосмесей. Установлено, что уменьшение или исключение влияния одного из факторов — кислотности или влажности суперфосфатов — способствует улучшению физических свойств тукосмесей. Тукосмеси хорошего качествз, пригодные для длительного хранения, могут быть получены при влажности двойного суперфосфата до 4% и простого не более 3% при свободной- кислотности их не более 1.6% Р205.

Физические, свойства, тукосмесей на основе аммофоса; Испытание опытных: партий концентрированных тукосмесей: с соотношением N -: Р»05: = 1 :1 : I, 1:1,5:1, 1:1,5:1,5, 1 :1 : 1,5 и 1 : 1 :0 на основе гранулированного аммофоса из апатита, мочевины,, аммиачной селитры и крупнозернистого хлористого калия показало практическую возможность получения тукосмесей, пригодных к длительному хранению насыпью без существенного ухудшения нх физико-химических и механических свойств.

В связи с началом выпуска аммофоса из фосфоритов Кара-тау изучалось качество тукосмесей с соотношением N : Р2О5: К$0 =»1:1:1 на его основе. Незначительное уплотнение тукосмеси марки 18,4—18,4—18,4 с участием мочевины отмечено лишь у основания насыпи за 6 мес. хранения. Тукосмесь марки 16,7—16,7—16,7 с участием аммиачной селитры не слежалась в течение 4 мес. хранения, а после 6 мес. степень слежалости составила 19%. Качество тукосмеси марки 18,4— 18,4—18,4 обеспечивало ее хорошую рассеваемость центробеж-нымн разбрасывателями РУ—1—10 и'РУМ—3 втеченнебмес. хранения; тукосмесь марки 16,7—16,7—16,7 хорошо подвергалась рассеву в течение 4 мес. хранения, а после 6 мес. ее рассев был возможен только после предварительного измельчения. Прн общей; направленности увеличения неоднородности тукосмесей по мерепродвижения.отТСУ до поля (табл. 3) нерав-

номерность распределения питательных веществ на заключительной стадии при рассеве РУ—4—10 не превышала допустимого агротребованиямн предела.

Таблица 3

Неоднородность тукосмесей при продвижении от ТСУ до поля

Неоднородность, V, %

Марки тукосмесей на выходе в кузове в складе при рассеве

смесителя транспорта в поле

18,4—18,4—18.4 5.5 8,3 10,6 14,3

16,7—16,7—16,7 5.2 11,9 15,0 19,2

Обобщение полученных данных позволяет определить следующие допустимые сроки хранения тукосмесей (табл. 4).

Таблица 4

' Допустимые сроки хранения тукосмесей в складе:

Фосфорсодержащий. компонент

Содержанке влаги i Н;0) II свободной P;Oj в суперфосфате, %

Сроки хранения {месяце») при 11;0 0,3—0,4%

аммиачной селитры

мочевины

Тукосмеси с соотношением N: Р204: К20— 1:1:1

Простой аммонизированный суперфосфат из апатита .....

Двойной суперфосфат.....

Аммофос

Н;0 3,0

Pi05 1,0 5 8

HjO 4.0 •

PsOs 1.0 3 8

Н;0 3,0

P;Os 1.0 6 10

НгО 1.0 4 ■ 6

Калийный компонент — исслеживающийся хлористый калий с содержанием влаги в пределах'0,3%

Тукосмеси с соотношением Р^О« : КгО*=1; 1

Простой суперфосфат Двойной суперфосфат

Н*0 4,0

РгО( 1,0

Н30 4,0

P;Oj 4,0

10 10

Калийный компонент — исслеживающнйся хлористый калнй с содержанием влаги не более 0,6%

Таким образом, получелне тукосмесей с соотношением; N : Р;Оз: 1СдО 1:1:1, пригодных к хранению, возможно на основе гранулированных стандартных мочевины, аммиачной селитры, аммофоса, аммонизированных суперфосфатов и хлористого калия. Фосфорно-калийные тукосмеси хорошего качества могут быть получены на основе стандартных суперфосфатов и хлорнстого калия-

Общие выводы^*

1; Изучены физические свойства аммофоса,, нитроаммофоски, интрофоса,.нолнфосфата аммония, полифоски и нитро-аммополифоски. Определены зависимости слеживаемости удобрений от влажности,, температуры и других факторов; прочности гранул от влажности; исследовано поведение удобрений в процессе хранения на складе. На основании проведенных исследований разработаны основные требования к физическим свойствам удобрений и определен перечень продуктов, требующих улучшения качества.

* 2: Разработан метод определения слеживаемости минеральных удобрений. Установлено наличие взаимосвязи между данными, лабораторных исследований слеживаемости и поведением удобрений в процессе хранения. Это позволяет использовать предлагаемый метод для прогнозирования возможного уровня слежалостн удобрений при хранении их в складе.

3. Разработана методика испытания удобрений в процессе хранения в складе, позволяющая в динамике изучать физико-химические и механические свойства продуктов.

4. Предложена классификация удобрений ио слеживаемости, установлены: показатели содержания влаги, при которых обеспечивается неслежнваемость' удобрений. Для нитроаммофоски, нитрофоса, полнфоскн и нитроаммополифоскн содержание влаги не должно превышать 0,2—0,4%, в аммофосе и иол »фосфате аммония на термической кислоте не более 1%.

5. Усовершенствован метод определения статической прочности гранул, разработан прибор и отработан метод определения сыпучести минеральных удобрений н изучены прочность гранул и сыпучесть сложных удобрений и компонентов тукосмесей.

6. Испытана, опытная тукосмесительная установка непрерывного действия, изучена неоднородность тукосмесей на разных участках схемы ТСУ н в кузове транспортного средства. Наилучшее качество смешивания (V = 6,3—6,5%) тукосмесей с соотношением N : P^Os: КаО™ 1:1; 1 на основе суперфосфатов наблюдалось в смесях на двойном суперфосфате при использовании компонентов, сближенных по гранулометрическому составу. Наиболее высокий, показатель неоднородности

(V"'12,5—12,6^»)- отмечен в тукосмесях на простом гранулированном суперфосфате с участием крупнозернистого хлористого калия.

. 7. Установлена практическая возможность получения тукосмесей, пригодных, к хранению, определены требования к качественным показателям основных компонентов (влага, свободная кислотность) и допустимые сроки хранения тукосмесей.

8/ Показана практическая; возможность использования в тукосмесях мочевины. При соответствующем качестве других компонентов тройные тукосмеси: с участием .мочевины имеют преимущество перед аналогичными: смесями с участием аммиачной селитры. Это преимущество состоит не только в более высокой концентрацин'питательных веществ, но и значительно меньшей склонности к слежнваемостн при хранении.

9; Наиболее благоприятным' фосфорсодержащим компонентом тукосмесей является гранулированный аммофос. Получаемые на его основе концентрированные тукосмеси с соотношением N : Р2О5: К;0— 1 : 1:1' при нормальных складских условиях хорошо сохраняются насыпью в течение 4—6 мес.

10. Полная нейтрализация или снижение свободной Р^Оь в двойном н простом суперфосфатах до 1,5% при содержании влаги соответственно в пределах 4 и 3% обеспечивает получение тройных тукосмесей с соотношением N : Р2О5— = 1 : 1: 1, пригодных к длительному хранению.

11. Фосфорно-калпйные тукосмеси с соотношением Р1О5: КзО = 1:1 хорошего качества могут быть получены на основе стандартных двойного и простого гранулированных суперфосфатов и исслеживающегося хлористого калия. Хранение таких тукосмесей допустимо насыпью в течение 10 мес.

12. При смешивании стандартного гранулированного супер-фосфата с мочевиной и хлористым калием в соотношении N : Р2О5: КаО*31- 1 • 1 возможно существенное ухудшение физических свойств — увлажнение, снижение сыпучести и слежн-ваемость тукосмеси. Предпочтительным вариантом использования тукосмеси является внесение непосредственно после приготовления, хранение допустимо не более 7 суток.

Предложения^для внедрения

1. Применительно к использованию в сухих тукосмесях заблаговременного приготовления содержание влаги в двойном и простом гранулированных суперфосфатах целесообразно ограничить соответственно 4 и 3% при содержании свободной Р^О; не более 1,5%.

2. Для улучшения физических свойств сложных удобрений.

рекомендуется снизить содержание влаги в них до 0,5% и обрабатывать гранулы кондиционирующими добавками.

3. При составлении рецептуры тукосмесей в практических условиях уже в настоящее время следует ориентироваться на использование концентрированных гранулированных компонентов— мочевины, аммиачной селитры, аммофоса, двойного суперфосфата, хлористого калия;

Список работ, опубликованных по теме диссертации ■

1. Кувшинников И. AV., Малоносоп Н. Л. Метод определении слеживаемости минеральных удобрений. «Химия в-сельском хозяйстве», „Vi 10, 1970, 27—31.

2. Малоносов Н. Л., Кувшинников И. М., Тимофеева Л. Н. Изменение физических свойств тукосмесей при хранении: «Химия в сельском хозяйстве», Jis-1.1, 1971, 24—30.

3. Малоносов Н. Л., Кувшинников И. М. Физико-химические и механические свойства нитроаммофоски Воскресенского химкомбината. «Химия в сельском хозяйстве», Хъ 2, 1972, 29— 31.

4. Кувшинников И, М., Троицкая С. Л„ Малоносов М. Л., Тимофеева Л. Н. О физических свойствах аммофоса и аммонизированного суперфосфата. «Химия в сельском хозяйствен № 6, 1972, 29—32.

5. Малоносов Н, Л., Кувшинников И. М., Тимофеева Л. Н. Исследование физических свойств тукосмесей lia основе аммофоса. «Химия в сельском хозяйстве», .Ys 10, 1972, 40—44.

6. Малоносов Н. Л;, Кувшинников И; М., Тимофеева Л. Н, Физические свойства тукосмесей из основе аммонизированных суперфосфатов. «Химия в сельском хозяйстве», № 1, 1973, 21—26.

7. Кувшинников И, М., Малоносов Н. Л., Троицкая С. Л„ Геладзе Л. Б". Методы определения прочности гранул удобрении. «Химия в сельском хозяйстве», .V 2, 1973, 24—28.

8. Малоносов Н, Л, Свойства концентрированных тукосме- • сей на основе гранулированного аммофоса из фосфоритов Каратау. «Химия в сельском хозяйстве», № 8, 1974 , 21—26.

9. Малоносов Н. Л., Жданов Ю. Ф„ Кувшинников И. М".. Потапенко H. Н., Каргополова Ф. В. О физических свойствах полифосфата аммония и комплексных удобрений на его основе, «Агрохимия», .W 10, 1974, 3—9.

10. Малоносов Н..Л., Чиннова Л. Б. О заблаговременном приготовлении фосфорно-калийных тукосмесей, «Химия в сельском хозяйстве», .Ys 9, 1977, 13—15.

Объем I п. л. Заказ 453. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии км. К. А. Тимирязева . 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44