Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ В КАЧЕСТВЕ ИЗВЕСТКОВЫХ УДОБРЕНИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХИМИЧЕСКОГО, ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО И МИНЕРАЛОГИЧЕСКОГО СОС­ТАВОВ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ В КАЧЕСТВЕ ИЗВЕСТКОВЫХ УДОБРЕНИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХИМИЧЕСКОГО, ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО И МИНЕРАЛОГИЧЕСКОГО СОС­ТАВОВ"

- ; нал к 1111.И .И .л шина i .. ;.. ' г. •

;* '.:ВСВООШШЙ- ОРДЕНА ВДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ:НАУ •Л"ВАТЫЬСНйЙ^ИНСГГШТ:;УДОБРШИа:тЙ?АРТОПОЧЮВВДВЙКЯ : им.Д.к'. .

• : ^ ' ,"/ пшшшом' V с

: гг.'-....;;: ..V-;-.:: • • .. . • -

'„-■ ^-> ГТ;;V гЬ;, ^ "у "Х-1- - ^ т:-г;-;.:Г. ^--'.--х^Г'.? СИЛЬВА-НИКОЛАША'ВАСШ>ЕМ - : •

.-г л • л,- . :

- •>.•-' -

. Эффективность-металлургических шланов в качестве - ;

с "С- ■. ■■

' - известковых удобрений в аависицоохи от -их хиыичво-' С

• - диссертации-ва соискание ученой отепвнн кандидата ' -

-.•'; ■'•'•."•■''.'•■.'" ■'.."' ■:.'•■■ у У-'."

. ..: с еяьскотювпЛст венных наук . • ... • •

- . - -V— -г-., г-."-, .--ч .-.-Г' ■ > 11 - I;"

V:;. Л■ч• ^¿о?»? • ^;- 'Ж^г

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК Ш1.В.И.ЛЕНИКА

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРЧЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-И^СЛЕДО-ВАШЬСКИЙ ИНСТИТУТ УДОБРЕНИЯ И АГРОПОЧВОВЕДЕНИЯ ии.Д.Н. ПРЯНШШЧКОВА

Ча правах рукописи

, ; ■ СИЛЬВА НИКОЛАЕВНА ВАСИЛЬЕВА

Эффвкгивность металлургических шлаков в качестве извесгновых у«обрений в завислисоти ох их лпиичес-кого, гралулоыетрического и минералогического составов

Спациэпьиооть 06.0Г.СН - агрохимия

.АВТОРЕФЕРАТ диссертации ра соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

А-.им !

Москва - 1975

' Работа выполнена в гг. а лаборатории известко-

вания кислых почв Всесоюзного ордена Трудового Красного Знаиени кау'.яо-исслсдователь-кого института удобрений и arpono чвоведешя им. Д.Л. Прннившикова и лаборатории сталеплавильных к ферросплавнис шлаков Уральского научно-иссле- -доватёльсксо ино-итута верных ыеталлов..

Научны!; руководитель - кандидат сельскохозяйственных

наук И.А. ШДЬНИКОВ Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

ьрофессор Х.К. ACAPGB, кандидат сельскохозяйственна* наук, старший научный сотрудник В.Ф. СКВОРЦОВ . Ведущее предприятие - Свердловский сельскохозяйственный

институт °

Автореферат разослан " ¿l/rfiét ¿JL- 1975 г.

Защита ссзюится " t-¿¿¿?jL^ 1975 г. в 10 чао..

. на заседании Ученого Совета ВйУА по идресу: Москва, 125006, ул.Прянишникова, 31. коаферевц-зал, С диссертацией ыокяо ознакомиться в библиотека ВИТА.

i

• Ученый секретарь Со ja? та

Главное налравлевие в эеиледелии нашей охраны - его интенсификация, повышение плодородии почв, мелиорация.

в ,

К одному из основных звеньев этого направления относится известкование кислых почв, которое является необходимы« фоной для всех агротехнических приемов и в первую очередь дл;, применения минеральных удобрений.

Киолые почвы (о рН 5,5 и менее) в нашей стране, по данный еще не полного агрохимического обследования, занимают около 62 млн.га.

Сельское хозяйство испытывает в известно! не удобрениях острый дефицит, который в значительной мере иоает быть компенси-' рован применением известьсодержащих шлаков черной млаллургии. Судя по химическому составу, ежегодно производился около 23цля. тонн шлаков, пригодных для"известиования почв. Использование шлаков позволяет также ликвидировать многочислен«*« отвалы и вернуть сельскому хозяйству занятые ими пахотные земли.

Действие металлургических шлаков на свойства почи^, урожай сельскохозяйственных растений и его качество исследовано созер-шенно недостаточно, что явллзтея одной из причин незначительного их использования для известкования почв (0,8 мдн.т, еже- '

годно). i

В качестве известковых удобрений изучались в сановной молотые мартеновски« шлак»!. Установлено, что п^ эффективности они Не только не уступыи* известняковой у у не, но в ряде случаев Превосходят ее. Однако практичеикое применение э^их шлаков ог-; раничено вследствие т|$АНОйгЦ измельчания и извлечения из них металла. В последнее в^ия разработав способ лолучекня чертановского гранулированного лдаки без трудоемкого процесса размола. Агрономическая эффективность этого, «¡лака соверяонко йе изучена, Пало изучены доданные молоще и гранулированные ыла-

,Ки. По эффективности злентрос тале плавильных к ферросплавных;' шлаков имеются данные лишь отдельных опытов. Не выявлено влияние фгора и хрома« содержащихся в этих ллаках, на почву и растение г

Недостаточная освещенность или отоутствие в литературе данных о химичес1.м,гранулоиегричвоком л минералогическом составах, а также физико-ыеханических свойствах щяаков, ватрудняют разработку требованы! к качеству и научно-обоснованной технология их применения.

В связи о эп а перед автором.были поставлены оледущие задачи:

1. Установить эффективность метаглургических шлаков в зависимости от их химического, гранулометрического и минералогического составов.

2. Изучить условия эффективного использования в качестве известкового удобрения злечтросталеплавильнчх и ферросплавных яла-нов в зависимости от содержания вних фтора и хрома.

3. Определить агооноиивескую и эконоии^чскую эффективность применения злаков и разработать мероприятия по широкому их внедрению в сельскохозяйственное производство.

Методика и условия проведения исследований

Настоящая работа выполнена г течение 19Ь5-1^74гг. с исполь-

эоьагчем полевого, вегетационного и лабораторного методов ис-

с

следований. Проведено 3 лабораторных, 8 вегетационных, 9 полевых и 3 производственных опыта. Полевые опыты провогчлись на опытных полях УралНЙИСХоэа, в овощном совхозе 'Свердловский" и совхозе "Первоуральокий? Свердловской области. Производственные опыты проведены в совхозе "Шкловский", вегетационные опыты-в вегетационных долинах УралНИ'-'СХОЭ.а и ^УралНИИЧМ.' Лабораторные исследования наполнялись в лаборатории извеопсо-

ванвд почв BOA, агрохимии УралШШЯоза и в лабораториях Урал-НИИЧМ: химической, агрохимической, спектральной и петрографической. Полевые опыты проводились о четырехкратной, производственные - в трехкратной поьторноотыо. учетная площадь делянок-от 50 до 100 Шлаки вносили с учетом их нейтрализуюсь cr.j-собности, Эффективность шлаков изучалась на фоне удобрении, внесенных в виде азотнокислого аммония, суперфосфата и хлорис- -того калчя. Учет урожая проводился uitодой сплошной уборки*

?егота тройные опыты проводились в сосудах Ыитчорлиха, вмещающих б кг почвы.

В металлургическг:; шлаках определяли химический состав по -А.И.Дымову (1965); гранулометрический оостаз и удельную поверхность - по ГОСТу 8735-65 на строительные материны и доменные шлаки; нейтрализующую способность - по Н.И.Алямовокому (1966); растворимость СаО и H<jti в 2/5-ной лиыонньл кислоте - по Вагнеру, в буферпы» растворах - по И.П.Сердободьскоиу (1954); содержа- ■ ние фтора - по Я.Г.Сахаговой и Н.И.Шишкичой (1968); содержание хрома-колор"метрическим дифенилкарбозидным методом.

физико-ыеханичесние свойства шлаков определяли следующими методами: удельный вес - «о Н.А.Качиноко^у (1921); объемным -вес и слгживаемость - по Н.ЕЛеотову (1947): угол естественного отчоса, - fo Г.К.Клвйну (1958); схватываамость - по ГОСТу 310-60 La цемент.

В отобранных почвенных образцах -предчляли; fit - noma диоптрически; гидролитическую кислотность - >ю ГДзппеяу; обменную кислотность и активный алчиинии - no А.В.Соколову; подвижный фосфор - по Кирсанову; подвижный капш - по и.В.Педве; гумус - по И.В.Тюрину; фтор - :о li,K-Крыловой; хром - спектральным методом на кварцевьл спектрографе ИСГ-30.

' t Поле бы ей вегетационные опыты с о про воздались лабораторными анализами почвы и растений. Озеленив растительного материала проводили tig четоду К.Е.Гинзбург и Щвглсвой. фосфор определяли -юдориаетричооки; кальций и магний - трилонометрически; обвдй азот - по КЬельдалю,

Экономическая эффективность известковых материалов определялась по методике Н.Н.Баранова (1964). Натемагическая обработка урожайных данных выполнена да; jперепонкой метод с. j ао В.Й.Перегу-дову (195?). расчет коэффициента корреляции по Б.А.Доснахову (1968).

Опыты проводились на ца рн о во-с ред н 8 подэ оли от ых среднесуглинистых, тязелогуглиш.зтых и л^гово-черноэемных почвах. Агрохимические показатели дерново-подаолистых.почв в пахотном горизонте следующие; рН 4-,5-5,1; гидролитическая кислотность 4,3-12,6 и сумма поглощенных оснований 11,6-17,9 мг-зкв на 100 г почвы; степень насыщенности основаниями 63,2-73,1$, содержа:.из подвижного алшиния 0,02-0,81 м?-экв нь* 100 г почвы. Лугово-чернозем-яые пс^вы имели следующие агрохимические показатели: рй-5,0; гидролитическая кислотность 10,2-12t6 и сумма поглаженных оснований 22,5-25 mi^skb на 100 г почвы; степень насыщенности основаниями 65,3-68,9$. . . . -

Пггодныо условия периода проведения опытов были характерны-

г

ми для Среднего Урала.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

Химический, гранулометрический. минералогический и разовый содтазы шлаков * "

Химический состав шлаков определяется видом и принятой технологией -передела, а также крчесгзоы шихтовьк материален. Для известкования почв целесообразно нрииети'Ь только основныз шлаки, -

у которых модуль основности (\о = М3%) больше I.

- 4 - -2-

Химический состав исследуемых шлаков приведен в табл.1.

Таблица I

Химический состав яряменяемых: s исследованиях шлаков

Вид шлака CaU il¡U Щ ünO ai2U3 «в, ..П.. ----- общ S í^Oj

Доменный 42,6 5,9 33,? 0,1 I.I 15,9 0,6 0,8 - -

Мартеновокий 40,0 14,0 19,4 1.2 5,6 4,8 12,6 0,2 - -

Электрос'ало-плавильный 58,0 12,ft 2¿,0 0,1 1,0 3,1 0,4 - 4 7

ферросплавный 49,Ô 9,4 27,3 - - 2,0 2,0 - 3,0 -

Для сравнения попользовалась известняковая иука(содержащая: СаО - 52,6jî,.MjO - 0,6^,SE02-0,8Í.

Гранулометрический сослав шлаков зависит от химического состава и технологии первичной их переработки. По фракционному составу они подразделяются на кусковые (содержат час/ицы до 300мм), гранулированные (частицы менее б им) и порошковидные частиц проходит через сито диаметром I ым). Кусковые шлгти получаются после их слива, охлаждения и извлечения из них ueraлда. Гранулированные же шлаки производятся аг специальных'установка в результате быстрого охлаждения и раздробления жидкого шлака водой, паром или воздухом. К пусковые и гранулированный иг акай откосятся доменные и мартеновские. Феррооплагше M элíkгросталеплавильные шлаки представляют coSutt тонкодиоneрсаый порошок, получакцийся в результате оиликатногс распада, причиной которо- * го 1влпбтоя полиморфна«. превращение двухкальциевого силиката

при изиенввии температуры шлака.

* . , Исследуемые яамк шлаки имели следугщиР грануюметричео-ий

состав; ферросплавные состояли в основном из чаотмц иенее 0,5

мм) влектросталеплавильный - из 'фр&нцнк меньше I мы, с преоо-

. - 5 -

ладаниа^ частиц 0,25 им; г.оивнкыз и мартеновские колотые, а также известняковая мука соответствовали ГОСТу 14050-68, мартеновские и доменные гранулированные содержали 80% частиц мельче 1чмм. .

Минералогическик сослав шлаков определяется химическим составом и рекимом охлаждения, Резуяьгагы исследования минералогического состава показали, что ферросплавное и элек*росталеплавильные шлаки состоят в основном из двухкальциевсго силиката. Доминирующими илаералалги мартеновских шлаков являются иервинит и монтичеллит; доменных - мелилиг, состоящий из окерманита и геленита.

ао фазовому составу шлак» делятся на кристаллические и аморфные (стекловидные). Образование стекловидное и кристаллической структуры зависит от скорости остывания: чей больше скорость охлаждения, тем больше стекловидной фазы в шлаке. Кристаллическая структура образуется в ишактх при-медленном охлаждении.

Петрографические исследования'структуры фракций гранулированных мартеновских и доменных шланов показали, что остекловав-носгь возрастает о уменьшением размера частиц. Гранулы крупнее 5 мм находятся полностью в кристаллической фазе, а фракции мельче 0,25 мм - в отеклсвидной.

Следовательно, управляя процеосон грануляции, иокно регулировать выход кристаллической и аморфной фаз и получать продукт о 'заданным фазовыг ооогавом.

Нейтрализующая способность и раст^орилс^ть шлзкрв* 8 зависимости от их химического, граиулоиатрическо-го и минералогического составив

Основным критерием оценки шлакпв. как иззеоткогшс удобрений нвляетЪя их нейтрализующая способность, которая достаточно лол- ■ но характеризует вероятное общее действие известкового удобрения, являясь фактором емкости« но не отражает скорости вза-

б - '

"имодвйствия о почвой. Нейду теп ценность известкового удобре-" j ннн определяется как нейтрализующей способностью, так и око- | ростью его взаимодействия с почвой. Растворимость шлаков даех . ^возможность прогнозировать ах эффективность в зависимости от ' гида планов, химического, гранулойетричзокого и минералогического составов* *

Результаты определение нейтрализующей способности и растворимости в лимонной кислоте шлаков, размолотых rai^e как и известняковая мука до удельной поверхности, равной,2000 см^/г., приведенные в таслице 2, показали, что наибо-'гьщую нейтраль^у»-щую способность имеют ферросплавные и электроотадеплавилыше. '

Таблица 2

Нейгрализуыщая способность и растворимость СаО и ЫаО шлаков в 2#-ной лимонной кислоте в зависимости сг их химического состава

модуле основ-

ж%

Нейтрализующая способность {% CeG03)

facBop^jocTb в 2s-hoiî лимонной кислоте, % от об-

НйШ:

Сзвес-ковые удобрения

Известняковая мука - 94,3 81,?

ферросплавный алак - 2,1 10940 89,1 11,8 Электросталеплавильни!

шлак 3,1 108,0 86,1 ; ■ 20,8 Мартеновский стекловид- ' * ■

НЫЙ молотый шлак 2,7 88,0 77,9 27,1

Мартеновский закристаллизованный молотый шлак 2,7 35,0 70,0 20,0

Мартеновский стеклпви?-

ныи немолотый шлак 2,7 ?г,0 * 60,0 8,0

Домеяный стекловидный' ,

молотый шлак 1,3 82,0 71,0 12,7

Доменный вакрясталлиао- '

ванный молотый шлак . 1,3 78,2 66,0 10,2

Доменный отеклсвид! щ .

Кимолтый шлак 1,3 70,0 €7,0 2,0-

Немолотые гранулированные мартеновские и- доменные шдакя имели значительно меньшую нейтрализующую споообкость. В такой же по с-' ледовательноспй размещаются шлак» по растворимости СаО и М^О ч 2^-н-оЙ лимонной кислоте.

Проведенные исследования также показали, что нейтрализующая способность и растворимость шлаков ?1виш.х от их фазового состава. Стекловидные шлаки имеют большую нейтрализуют;-» способность, чем закристаллизовали^, содержащиеся в '¡их кальций и магний растворяются полнее. Аналогичная картина наблюдалась при исследовании влияния фазового состава шлаков на изменение рН буферных растворов и растворимость т. них СаО и Ь^О (рис.1).

Установлено также, что не^рализуквда.. способность и растворимость кальция и магния в 2#-ноЯ лимонной кислоте и буферных растворах у саморастдающихся и гр&нулироааккых шлаков выше, чем у негранулированных.

Результаты исследований нейтрализующей способности и растворимости в 2%-ной лимоннойлкисното соединений кальция и;магния шлаков повязали, что основность шлака не является решающим фактором, обусловливающим повышение нейтрализующей способности. Это можно япблюдать при сравнении ферросплавных и мартеновски шлаков. Ьасмотрй на меньшую основность, ферросплавные шлаки Йре-воихгдяг мартеновские по нейтрализующей способности. Результанты наших исследований позволяют объяснить это явление различным й» нералогическим составом сравниваемых шлаков. Высокое содержание в ферросплавных шлаках дяухкальциевого елликата, обеспечивает их наибольшую нейгралиауящуи способность/ Доминирующими Ьинера» ламн мартеновского шлака являются иорвинит и ыонтичеллит, кою» рые обуояозлкваюг их «.¿ньшую растворимость и нейтрализующую способность. •

Рио.1. Растворимость СаО и МоО ишаков в буферных растворах и влияние их на изменение

Сплошная линяя - риотвориыогчь СаО и МлО шлаков,-луннтчрная - рН вуфврнцх раотво- ■ ров иод влияниец алаков

X - ферпоотаавныэ шлака; 2 - алектросналетаа-вильные ииг.ки; 3- известняковая мука; А - мартеновские стекловидные :лаки( 5 - мартеновские . закристаллизованные шлаки; $ - доменные стекловидные шлаки; 7 - доменные-занристаллазован-ные шлаки . -

Исследования мартеновских шпаков о различной структурой и гранулометрическим составами доказали, тяо наибольшую нейтрализующую опоооС-зооть и пгстворимость кальция имели частицы мельче 0,25 мм оо стекловидной структуре!«

Дтя Одечки шлаков в качестве известковых удобрений в эави-оимостя от их минералогического и фазового составов были специально приготовлены в кристаллической и стекловидной фазах основные минералы, юдеряащиося в иссдедуеиых нами, шлаках.

Из резудиатов исследований, приведенных в таблице 3, следует, что но к-йтрализуодей способности и растворимости минералы существенно различаются. Двухкаяьциевый силикат имеет наибольшую, а гел>нит наименьшую нейтрализующую способность и растворимость. Величины нейтрализующей сгисобностя и растворимости минералов близки к &тим свойствам шлаков, в которых они являются основными ооставлямцими. Минералы в стекловидной фазе имеют большую нейтрализующую способность и растворимость СвО и М^О, чеа минералы в кристаллической.

Аналогачная картина наблюдалась по изучению влияния фазового состава мррвинита и мелилита на-изменение рН буферных растворов и растхэримооть СаО и MjO (рйс,2).

Таким образом, результаты проведенных исследований оокгзали,

что йейтрализуидая способность и растворимость шлаков оаределя-

с

ются их гранулометрическим, фазовым и минералогическим составами.

Изучая петрографии фазового состава шлаков и минералов, на различных стадиях раетворммоотм . - в 2%-й ой лимонной кислоте, . проследили за особенностями кинетики их растворения. Усгаиовле-но, что процесс расширения шлаков и ^минералов со стекловидной -структурой идет интенсивно so всей поверхности, а с крисгалли-

■ ф

-10 -

I Таблица 3

\ Нейградавущая способность и растворимость СаО м МфО

i основных составляющих глакн минералов в 2%-ной лимон-

ной кислоте, %

! - '.''■''

! Наименование Химическая Offr^? долею мне Нейтрали- Pao г во; минерала фо^ула - Са0 ^ ^ зущая_ *дм^

ноить лимонной .

Двухкальчие- 2CaC.SlO, 65,0 - 55,0 - ИЗ 95,3 -

вый силикат ■ *■ ■

«ервинит отек-ЗьаО. JliO. 51,2 12,2 - IiO 91,7 6^Л

ловидный 2<UO¿ о 36,6

Лервикиг

нрисхаллвзо • я_" 51,2 12,2 - 106 86,2 65,5 ванный 36,6

Монтичеллит СаО.ЫаО.

стекловидный-. íIft ■ * 39,5 25,6 - 108 85,0 69,0

38,5

Монтичеллит .

закриоталли- « » ■ $5,9 25,6 - . 89,6 83,0 46,3 зеванный . ~ 1 30,5

2,9 25,8 29,9 75,0 72,6 27,9 (|Ca0|il203. '

иела.чит аахрио— .

оталлизовакгый 41,3 2,9 25,6 29,9 60,0 60,5 21,0

Окерманит отек-

ловидный 2СаО. «аО 41,2 14,7 97,9 * 86,0 30..8

aSiOgf . 44»!

Окермакит зав- N п u 2 Т4-.7 - _ ал б ел 0 гч л рисхалииьован- - 44,1 '

Галенит стенло-гСаО.А^з*

видный 40|В _ 22|0 3?i2 43i0 36 -, ^

Гелециг закро- *

таллнвовааный "J1. . 40,8 - 22,0 3/,2 3£,4 31,8 -

10 0

(0

(О

40

! : 10

1

. —• ^д* — - Г^ь-

с. д- - ^Оу N

■ —о 1

■ А1 А

3.9

10

6 ~

4 '

4.0

3,5 , 6,0 6,5 рН-ПХНДМЕ

Ррс.2. Растворимость Сой и %0 минералов в буферных растворах и влияние их на изменение рн

I .-• «срвиниг стекловидный; 2 - нэрвйняг закристаллизованный; 3- мелил;:! стекловидный; 4 - мвлилит закристаллизованный

ческой-медленно и выборочно и зависит от вида минерала.

Наряду о лабораторными исследованиями проведены 3 вегет. -ционных и I полевой опыты, в которых изучлось влияние глаьэн в зависимости от их отруятуры, минералогического и гранулометрического составов на агрохимические свойства почъы и урожай ячменя и клевера. Результаты опытов показали, что наибольшее I

г

влияние на урожай ячменя и клевера оказывает ферросплавные и элактро отале плавильные шлаки (табл.4), а из минералов - двух-кальциевый силикат (табл.5). Самая высокая эффективность этих

о

шлаков объяснгэтся тем, что основным составляющим их манера- . ды является двух калыме вый силикат. Наименьшее влияние на урожай ¿ячменя и клевера, оказывают доменные шлаки, а и~ минералов вел или г, который и является их основным оставляющим минералом. Как клаки, так и минералы в стекловидной форме сильнее действовали на ур>жай сельскохозяйственных культур, чем закристаллизованные.

Аналогичная закономерность нейлодалась и яо влиянию планов и минералов на агрохимические свойства почвы, несмотря на то, что они были внесены в равных дозах то нейтрализующей способ- • кости.

Наибольшее изменение кислотности почвы произошла при внесении зликтросталеплавильных и ферросплавных шлаков, а также двух-кальциевого силиката. Между, влиянием шлаков и минералов на урожай сельскохозяйственных культур и реакции печвы имеется тесная корреляционная зависимость соответственно (I =0,88 й 0,81).

Результаты вегетационного опыта по определению наиболее 7К-*тивных частиц шлаков в зависимости от их фазового состава досказали, что урожай ячменя и клевера повышается по мере умень-' шения размера этих частиц.Такая яе зависимость* наблюдается и по

Таблица 4

Влляннэ шлаков на jpctaf. ячменя и клевера (полевой олыг 8)

i 1 нчиеяь ^sipHol клемр^оенр^

Варианты опы- 1966г. годи пользования

------ -------------------""'Ж

-5та

та урокай лриоавка „первый. , ууорои, ' r^vu/i

урожаи ' прибавка урожай при-^

Контроль-Лов

/60?60К60 - 2б»5 - гз»7 ~

фон+иаве^тняко-

вая мука 16,4 2,6 41,0 14,5 54,0 10,3

фон+ферросплав- •

ВЫ* шлак 16,6 2,8 43,0 16,5 54,3 10,6

ŒSKa»I5.5 2,7 U,0 17,5 54,7 II,О

' Фон+мартеневский о10клов:.дный молотый ияак 16,6 2,8 41,5 15,0 33,2 9,5

Фок+цартеяовокий ' ' " .

э ак рио i. 1 лли а ован-

кыа молотый шлак 1^,2 2,4 39,0 12,5 -32,1 8,4

фпн+глмеявий стек-

лсгидный милотый

алак . 1э,7 1,9 38.0 Ii,5 31,6 7,9

фин+доменный закристаллизованный молотый шлак 15,0 1,2 55,8 9,3 30,0 6,1

Фоннар-еновский '

■гтвклов,и"Мй гра- , ■■-'■.

-кулированный 14,9 1,1 56,1 9,7 31,0 7,3

шлак '

Лн+^оменный 14,8 J,0 34,0 7,5 29,0 5,3 сгекл^видаыЬ гра- . ■ ....■..*-

нулировакный шлак

" .'5,1 * - -. 4,7 ' ' 4,2 НСР0^5 ц/га 2,к 5,0 3,8

Варианты опыта

Без извести. 14,3 . - 14,0 - - ' 4,6

ДврскальцизЕча силикат 26,0 II,7 32,0 18,3 33,0 17,1 7,2 Л* 6,2

Мервшшт стекловидный 24,0 9,7 ■ 30,0 .16,0 34,6 18,? 7,0 ',2 " 6,5

Уервилит закристаллизованный гг,о 3,6 гь,о 1С ,С 31,0 15,1 6,4 .6,а «.X

Моатичеллит,стекловидный 23,0 ' 8.7 , 28,5 14,5 31,8 ■ 15,9 6,6 6,7. ° 6,2

Ионямелдмт'за-крисгаллиноганшЯ 20,2 5,9 25,0 . ;и,9 28,0 12,1 6,2 6Л 5,8

Мелидит стекловидный 18,1 , 3,8 22,0 8,0 25,6 9,7 ;5,5- 5,6 3,5

Иелилит закрис-галл;;Иовая;[ый 17,1 2,8 20,0 ■ . е 6,6 23,5 7,6 5,1 5,4- 5,1

2,6 2,2 ¿,3

НОР 0>95-Г/сосуд- ■ г, Э 4 1.8 гд

Действию различных фракций шлаков на агрохимические свойства "почвы. Наибольшей химической активность» обладают франции шлаков мельче 0,25 им оо стекловидной структурой.

Таким образом, из ^зунлтатов проведенных исследований необ-уоммо заключить, что недостаточно характеризовать эффективность шлаков только по химическому, гранулометрическому составам и нейтрализующей способности без учета их минералогичесно-го и фаэо ого состпов.

Йвдае доение ь-^ерщвпо^уи фтор^солеряааих э лент роста л 9 плавильных шлаков в качества известковых удобрений

Результат!, исследования влияния фтора, содержащегося в злент-росталеллзвильцых шлаках, на их эффективность показали, что с увеличены м содерзгшия фтпра в шлаках впивается их ввйтрализу-эдан способность и растворимость окислов кальция ь. магния в ной лимонной кислоте. Фтор, содержащийся в шлаках, очень слабо растворяется в 2$-ной лимонной кислоте и практически нерастворим в воде. •

Уменьшение нейтрализующей способности и растворимости кальция шлаков с увеличением согэржания в них фтора изъясняется образование!. труднорас.варимых соединений каль..ия - флюорита и куопидина.

Данные трех вегетационных и трех полевых опытов показал", чтс при содержании в. злектросталеплавильных шлаках более 2,5-

фтора их влияние на урожай пороха, яровой пшеницы, ячменя, кле»«ра и Капусты подшмстся.

Тс ая ае-завгочиость проявляется б действии илакоь на агрохимические свойства почвы. Между содержанием фтора в шлаках и их влиянием на урожай Ч кипотность почвы имеется тесная обратная корреляционная рависимость ( 7~-0,90). *

- 16 -

Исследования различных по активности фора 'соединений фтора в почве (кислотно-и воднорасгкоримой) при внесении шпаков г^-казали, что растворимость его очень низкая

Ооредечение фтора в растениях: не выявило оуцесгвенйого увеличения его содержания при внесении электросталеплавильных

шпаков. ' г

t

Таким осрззом, предварительные результаты ьаших исследова- ' ний показали« что понижение эффективности шлаков с увеличением содержания фтора (Crлее 3,5*; связано, да -^идиисму, не о токсический действием этого элемента на растения, а главным обра- " эоы с его косвенным влиянием: меньшей химической активностью шлаков к их слабым действием на щволотносль почвы.

Исследование вли„нид хрома ферросплавных,шлаков на урохзд сельскохозяйственных культу^ и какод-_лани^ его в по^ве i. растениях

Исследование эффективности ферросплавных шлаков показало, что с увеличением содержания в них хрома уменьшается нейтрализующая способность и растворимосгть кальция и иагния в 2^-ной лимонной кислоте. Растворимость хрома'алаков в воде и 2^-ноВ лимонной кислоте ничтоано чала, так Как он находится в ttue тру днорастворимых соединений: хромш тинелида и хромита кальция. Результаты двух вегетационных и одного полевого опытов показали, что действие ферросплавных шлаков на урожай ячменя и яровой пшеницы, а также на кислотность почвы при содержании в более 2,5% хрома снимется.

Таким образом, уменьшение эффективности шлаков с увеличением содержания в них хрома по-видимому связано о понижением их 'химической активности. '

Исследование эффективности применения шпаков * ,, Результаты полевых опытов .»о исследованию эффект«bHijctk мтал-

лурглческих шлаков представлены в сводной таблице б.Оки ови-

- 17 -

детельивуют. о юи, что изучаемые в качества известковых удобрений доменный и мартеновский (гранулированный и молотый), влекгрос! але плавильный г. ферросплавный шлаки вяачительно повышают урожай сельскохоз.^сиеыных ¿''астений, а некоторые из них (ферросплавный и елекгросталеплавильный) оказали более сильное влияние на урожай сельскохозяйственных культур, чем стандартная 'известняковая

Результаты полевых опытов показали, что влияние шлаков на урожай тесно "вязано о .л действием на агрохимические свойства

гичвы.

Положительное влияние ¡пианов проявлялось и на некоторых показателях качества сельскохозяйственной продукции» Так, например, на дерново-среднеподзолистой тяжелооугиинистой почве фер-■ рооплавные я элект ^сталеплавильные шлаки увеличивали содержание белка в зерне я"чаяя на 0,5-0,6$* Резко увеличилось при внесении -шлаков содержаний в клеверной сене кальция (о 1,16 до 2,23$) и протеина (с 12,2 До 14,6%).

*

Расчет вконоаичеокой аффект г, юности алактроотале плавильного, феррс.плавного, доменного молотого и гранулированного шлаков, показали- что использование их в качестве извеотковых у»,эбре-экономически выгодно. За пятилетний период-проведения опытов условно чистый дог>д о гектара составил от извеогвяковой муки - 152 руС., от клаков} ферросплавного - 164 руб{ элекро-,сталеплавильного - 162 руб.; мартеновского иоло-ого - 112 руб^ гранулированного - НО руС; доменного гранулированного - 77руб.

Зь.'раги на врчгсткование почв отходами металлургического производства полнощь» окупались отоимоотьи прив-.вок урожая за два года.

Результаты наших исолед^ний внедрены в сельскохозяйствен- 18 - '

^аблиць.

Влияние шлаков на уроаай сельскохозяйственных культур

км Культура и опы ■ юзы кзвест-та .(овак удобрений

Год Уронай про- без из-веде- вести ния ц/га опыта

йзваст- {дан.»*, _

няновая <£ер- элекг- доаегные' мартеновские хука ро- поста- гра- грану- гра- грглу-ве

рД ЩЦ1

0,95 ц/га

снлав-лзпла- нули- лиро- нули- лиро- гра-вые виль- ровг 1- вавяые ровад- ван. вула-ные ные моло- ные иоло- ров.

тые тка моло-

тые

ириоавка урожая, ц/га

5. Ячкень-1,0 г.х, . 0,5 г.н.

Горс^о-овсякая

1965 7,2

1,6 1|1

1,0 о,?

1,9 1,4

0,8 0,8

- 1,2

- "1,2

0,9 0,9

масса) 1,0 г.н. 0,5- г.н. 1966 ИЗ 22 16 15 9 23 21 17 41 - ¿,3 2,4 2,3 2,4

ли 1967 12^ 22 и ■ Ц 10 ■ 20 14- . 18 34 - 2,4 9,2 2,6 9,3

6. Капуста 1,0Г.к. 1967 ■1966 430 283" 37 ЗУ 45 43 40 * 35 . 35 42 - - - 2,2 10,? 2,2 Л5

7. Капуста 1,0р.к. 1955 1966 1967 304 288 265 36 ы 24 * 48 46 44 - - — 1,3 15 3,7 27 3,7 27

9. Яровая шеь^ца . 1,0 г.н. в я Ячмене 1969 1970 1971 1972 15,0* 16,0 19,0 15,0 3,0 3,2 2,6 2,8 3,5 3,Р. 2,9 4,0 3>£ 2,0 0,8 0,6 I.» 1,6 л 1.6 1,8 2,0 1,6 - 2,0 2.5 2,3 2.6 4.0 1,9 3.2 2,0 3.3 1,4 4.1 1,2

Клевер (сено) 1973 25,0 11,6 '13,2 12,0 Il.fi _ - П,6 - 10,0 4,9 4,7

нов производство Свердловской, Тюменской областей и Удмуртской АССР*

ВЫВОДИ

1. Эффективность шиков в качестве известкового удобрения .определяется модулей их основности, нейтрализующей способностью, гранулометрическим и минералогическим составами.

2. Нейтрализущая способность аланов и растворимость находящихся в чкх калымя и магния зависят от фракционного и фазового составов, а "чкже содержащихся в них минералов.

3. Нейтрализующая способность и растворимость кальция и магния минералов, .составляющих шдакч, заметно различаются. Так, например, нейтрализующая способность у двухкальциевого силиката составляет - 1X3^, а геленита - 35,4$.

НеИгра лг^ушая цпоообность и растворимость окислов кальция и магния минералов "пределяют различную химическую активность отлель^ых форм металлургических шлаков.

Риявдена таская корренляционна^ зависимость между нейтрализующей способностью шлаков (и основных составляющих их шм.з-радо^) и растворимоотыа содержащихся в них кальния и магния.

5. Пс влиянию на уронаа сельскохозяйственных культур и агрохимические свойства почвы минералы, составляющие основу шлаков, располагается в следующее яосдедоьагельности:. двухнальца-"вый оыикат> мервшмг у монтичеллиг "7онерманит меливит> галенит. ' 1 ,

6. Нейтралу йца=г способность и растворимость кальция и магния ылаков и минералов со стекловидной структурой выше, чем ,у чриотаплччйских. Например, нейтрализующая эпооо*ность мерг.ши-та со стекловидной структурой зосяапиа Ю£у4, а с кристаллической'» 8?,б{ мартеновского шлака стекловидного - 33/5, иристал-

т *

- 20 - 1

■личесяого - 72%. Шлаки и минералы со стекловидной сгр^ту^ой оказывают большее влияние на эгршшиическче свойства почвы и урожай сельскохозяйственных культур, чем кристаллические.

7. Наибольшей химичаокой активностью обладает фракции планов мельче 0,25 мм (со стекловидной структурой). Частицы крупнее I мм существенного влияния на агрохимические свойства лоч-1

I

вы и урожаГ сельскохозяйственных культур не оказывают. '

8. Процесс растворения шлаков и основных составляющих их

I

минералов со стекловидной структурой счет интенсивно яо всей

о

поверхности, а с кристаллической - медленнее и выборочно, я. зависимости от вида минерала. Двухкальциевий силикат, например« хорошо растворяется, лаке находясь внутрь частиц шлакг, перик-лаа же практически нерастворим и выкрашивается в виде отдельных частичек.

9. По влияния на урожай сельскохозяйственных культур и агрохимически" свойства почвы изученные шлаки мокко расположить в следующий ряд: ферросплавные> элеьгросталеплавильные известняковая мука мартеновские гранулированные молотке мартеновские негранулированные нолотче доменные гранулированные молотке > доменные пег .пану л и ровен вы а мыотые мартеновские гранулированные ^доменные гранулированные.

10. Установлена тесная корреляционная зависимость между влиянием шлаков и составляющих их минералов на кислотность поч^ы и урожай сельскохозяйственных растений.

11. При ордер»'"! им в электрос тале плавильных шлаках фтора более 2,5%скил£ается их нейтрализующая способность и растворимость, уменьшается влияние на уроКай сельскохозяйственных культур и агрохимические свойства почвы.

12. Действие ферросплавных шлаков на урожай сельскохозяйо*-

венных культур,1 агрохимические свойства почвы и их нейтрализую-^ щая способность' поникздтся при сом ржании-в них более 2, £,"> хро-. на.

13. Уменьшение нем релизу зде я способности и агрохимической эффективности элекгросталеплавшшшх илаков с высоким содержанием фтора объясняется образованием труднорастворимых соединений: флюорита и кусгшдина, а ферросплавных шлаков с высоким содержанием *роыа-хро'-.'—апинелида и хромита кальция.

Результаты исследований' физико-механических свойств шла-ков{ гранулометрического состава, удельного и объемного веса,

также величин угла естественного откоса)могут быть использованы для разработки технологии их применения.

15. Применение шлаков черной металлургии для известкования кислых.аочв - экономически высокоэффективный прием. 8а пятилетний период исшлакит в качестве известковых удобрений ферросп-ларныН шлак дал 1б1> ру.'; Электростали плавильный - 162 руб; мартеновский молотый - ХОО руб; гранулированный - 86 руб; доменный гранулированный - 78 руо.; а известняковая пука - 152руб. условно чистого дохода о гектара.

Проведенные исследования доказали, что использование ферросплавных, злектросталеш^вильных, мартеновских и доменных-молотых и гранулированных шлаков в ка,еотва известковых удобрений аелееоь^раано, акокомиче"ки выгодно и эффективно.

Внедрение результатов арендований я ррчомен-дащли.||Пгюизволству

Результаты исследований позволили опрелалихь следующие требование н качеству металлургических шлако», используемых,, для

известкования-дочв: .

. \ ■ .

а) ферросплавные шлаки должны содержать не менее 6ОД £.СаО+

М^О состоять в основном из частиц менее 0,5 им. Максимальное количество хрома не должно превышать 2,5^;

б) электросталеплавильные должны соде^-мть не менее 55$ ТБаО + MgO, состоять из частиц меньше I мм о преобладанием фракции менее 0,25 им. Предельное содержание фтора не белее 3,5

в) мартеновские и доменные неграиулиройанные должны -¡одер-' жать не ми:ее СаО + М^С, после размола основная I'acca должна проходить через сито с диаметром ячеек 0,5 мм при аре-обладании фракции 0.25 мы

г) мартеновские и доменные гранулированные клаки должны содержать не менее 43$ ZCaO + М^О, состоять в основном из частиц мельче I мм с преобладанием фракции^),25 мм.

Эти требования нашли отражение в разработанных нами и утвержденных технических условиях на ферросплавные (ТУ-14-11-95-74) и сталеплавильные {ЧМТУ 11-37-69} шлацй в качестве известковых удобрений. По этим техническим условиям сдвоено производство

: удобрений в с-9дующих мэса-збах:

а) на Серовском ферросплавном заводе 180 тыс.т в год ферросплавных шлаков;

• б) на Челябинском злектрогзталлургичеиком комбинате ХЗОтыс. т в год ферросплавных шлаков;

в) на заводе "Аиурсгадь" 90 тыс.т в год мартеновских шлаков.

Эти виды известковых удобрений применяются в Свердловский, Тюменской областях и Удмуртской АССР. За период 196?-1974гг. внесено 1,5 ылн.т шлаков. От внесения 350 тыс.т планов на площади 85 тыс.га в Свердловской области получен уоловно чистый " доход в сумме около 800 тыс.руб.*

- Результаты исследований позволяют предложить ряд реконвида-

«

ций, направленных на довышениа качества известковых удобрений

на шлаков и их более широкое использование:

1. Рчиболее'высоким качеством обладают известковые удобре- . ния из шлаков преимущес. веано со стекловидной структурой. Поэтому при переработка ь зтаклургичаских шлаков наиболее целесообразно осущеогвдять грануляцию. Такой процесс первичной переработки обеспечивает получение легкоизиель-.аемого продукта в наиболее активной стекловидной форме. Целесообразно применять процесс получения гранулированного шлака на припечных установках, т.к. получений продукт имеет тонкий гранулометрический состав (менее I мм)*

2. Если технология первичной переработки включает медленное охлаждение с вьиокш степень» кристаллизации шлака, то необходимы такие режимы охлаждения, которые позволили бы максимально вселить цйзи (минералы) с высокой нейтрализующей способностью:

- -в ферросплавных 1- электростали плавильных шлаках - двух-кальциевы^ силикат;

- в мартеновских шлаках - юрвинит и монтичеллит;

- в доменных шлаках - иелилит с лреобладанием окерыанита.

3. У^нывая большой дефицит в известковых удобрениях, целесообразно увеличить производство известковых удобрений из шлаков в целом по стране до 3 млн.т в год. Планируется производство шла..оизве~тковых.удобрений на следующих металлургичаскнл: заводах с ежегодным выпуском (тыс.т): Череповецком - 600; Иижнетагильс.,ои - 600; Нсволипецноы - 250; Серов^ком - 430; ^едяЗ»нском эл*"«роыеталлергическом - 505* Чуоо^ском - 20} Вер11с<*тсеоа - 15; Челябшноком - 200} Запално-Сибирсксм -^00} заводе '"Аиурогаль" - 120.

Списоц опубликованных pa6of, [yj., неие дяроорт.ачлц

1. Эффективность металлургических шлаюв к ¿к известковые удобрений в зависимости ог их структуры. Гурнал "Агрохимии"» Кг 9, 19 7Д (в соавторстве).

2. К вопросу об использовании в качества иэвест^ол:« удобрений электросталеплавильник илаков с различна содержаячам < фтора. Тру„" ЗКУА, fe 21, tí., 1974 (в соавторстве).

3. Удобрения для известкования кислых почв. Заявка tí I.99I. 004. Положительное чешеаие "oí 20 декабря 1974 (р соавторстве);

4. Удобрение. Авторское свидетельство, te 441258, Бюллетень' ■ комитета, й 32, 1974 (в соавторстве).

5. 0.6 использовании шлаков дп извеонивания кислых почв. Химия в сельсьом xj3sitcije, to 9, 1967 (ü соавтор-тве).

6. Предложения по переработке и использованию шлаков черной металлургии для известкования кислых почв. Журнал "Сталь" № 7, 1968 (в соавторстве).

, 7. Применение шл-ков s Свердл'вский области для известкования ьлслых почв. Химия в сельском хозяйстве te I, 1969 (в соав-

v

торстве).

,8. применение металлургических г пак о в для кзвестковавия кислых почв в районах Урала. Труды УралНМЧМ, т.8, J968 ^в соавторстве).

9. Изучение возможности применения доменного гра::улировак-ного шлана в качеств? известкового удобрения. Труды УралНИИЧМ, т.8, 1968 (в соавторстве). ' .

10. Особенности самораспадающихся элекгрометаллургичеених I "шлаков и подготовка их на известковые удобрения. Труды УралНИИЧМ,

т.8, 1968 (в соавторстве). i

и

11. Влияние фтористых'шлаков на развитие растений.. Труды Урал-

' - 25 -

'ШШЧ11, 1.8, 196Ь (в соавторстве).

12. Э л е ч тро стал е лл а вил ь ны2 шлак Е^рх-Иоегсного завода ка« известковое удобрение. Труды УралНШЧМ, т.8, 1968 (в соавторстве).

ХЗ. физико-химические свойства металлургических, шлаков, применяемых для известкования кислых почв. Химии в сельском хозяйстве, Кг 9, 1970 (в соавторстве).

Опыт применения металлургических шлаков в Свердловской области. Тезисы докладов 3-.й Свердловской научно-производственной конференции Свердловск. 1971 (в соавторстве).

15. Перспективы использования металлургических шлаков в сель-, оком хозяйстве. Труда УралНЯКЧИ, fe 12, I97I (в соавторстве).

16. Методика расчета экономической эффективности использования металлургических шлаков для известкования кислых почв. Химии в сельском хозяйстве, ft II, 1973 (в соавторстве).

17. Эффективность известкования кислых почв Тюменской области металлургическими шла::ами. Труды Ур-лНкШЧМ, № 17, 1973

{в соавторстве).

Основное содержание работы доложено:

I. На Всесоюзных совещаниях по известкованию почв (Вежейчай, Литовская ССР, I9f9, Горки, БССР, 1971г.).

Ка науч^э-техяичзикой -¡онференции по рациональному использованию в сельском хозяйстве отходов промышленности и городского хозяйства, (Ленилгра*,, .1968),

, 3. Не ,3-чй Свердловской научно-производственной конференции (Свердловск, 1971/.

ипогрвфия Г ХСХМИЯ