Науково-теоретичні основи створення нових екологічно безпечних технологічних процесів виробництв фосфоровмісних добрив

Abstract

Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми розроблення та впровадження технології виробництва екологічно доцільних добрив на основі низькоякісної фосфатної сировини вітчизняних та закордонних родовищ для збалансованого екологічно безпечного землеробства. На основі системного аналізу розроблена стратегія нових екологічно безпечних технологій фосфоровмісних добрив, що забезпечують раціональне використання природних ресурсів, дотримання форматів запобігання шкідливому впливу на довкілля. Проведено системні дослідження cкладу та властивостей вітчизняної та закордонної фосфатної сировини і фізико-хімічних методів її перероблення; за результатами токсиколого-гігієнічних та екологічних досліджень зразків закордонних фосфоритів обґрунтовані критичні показники їх безпечності в Україні: кадмію, свинцю, арсену та ефективної питомої активності природних радіонуклідів. Процеси кислотного розкладання фосфатної сировини адаптовано для одержання екологічно безпечних фосфоровмісних NP- та NPK-добрив із закордонних фосфоритів; опрацьована технологія одержання екологічно безпечного суперфосфату амонізованого з добавкою гумату натрію. Досліджено одержання складних добрив безкислотним методом шляхом агломерації українських зернистих фосфоритів напівсухим способом; вивчено високий вміст Р2О5 засв в фосфоритному борошні, що дозволяє використовувати його як самостійне добриво. Для об'єктивного оцінювання якості використаної теплової енергії технічною системою у виробництві амонізованого суперфосфату кислотним методом та РК-добрива безкислотним методом був складений ексергетичний баланс виробництва і оцінена ефективність кожної стадії; обґрунтована ефективність безкислотного методу. Розроблено гнучку технологічну схему одержання фосфоровмісних складних добрив; доведено економічну та екологічну ефективність запропонованих технологій. За результатами агрохімічних та екологічних досліджень фосфоровмісних добрив із вітчизняної та закордонної сировини визначено їх вплив на агрохімічні показники родючості ґрунту, якість сільськогосподарської продукції та оцінено вміст важких металів у ґрунтах та рослинницькій продукції. Практична значущість роботи підтверджена результатами промислових випробувань розроблених екологічно безпечних технологій перероблення закордонних і вітчизняних фосфоритів в амонізований суперфосфат та у складні мінеральні добрива кислотним і безкислотним способами; трьома деклараційними патентами України, трьома патентами на корисну модель і актами впровадження у виробничий і навчальний процеси.

Dissertation is devoted to solving the scientific-applied problem of the development and introduction of the environmentally sound fertilizers production technologies based on low-quality phosphate raw materials of domestic and foreign deposits for balanced safe agriculture. On the basis of a system analysis of a strategy of new environmentally safe technologies of phosphate fertilizers ensuring the rational use of natural resources, the observance of formats to prevent harmful effects on the environment was developed. A systematic research of composition and properties of domestic and foreign raw phosphates and physical and chemical methods of its processing was carried out; their critical safety indicators in Ukraine: cadmium, plumbum, arsenic and effective specific activity of natural radionuclides were justified by the results of toxicological and hygienic and environmental studies of samples of foreign phosphorite. Acid decomposition of phosphate raw materials processes was adapted to produce environmentally safe phosphorus NP- and NPK-fertilizers from foreign phosphate; the technology for production of ecologically safe ammoniated superphosphate with addition of sodium humate was worked out. The obtaining of compound fertilizer by acid-free method by Ukrainian grainy phosphates semi-dry agglomeration was explored; the high content of P2O5 assim in phosphate flour was studied, that can be used as an independent fertilizer. In order to objectively assess the quality of the used thermal energy by technical system in the production of ammoniated superphosphate by acid method and PK-fertilizer by acid-free method the exergy balance of production was compiled and the effectiveness of each stage was evaluated; the effectiveness of acid-free method was proved. A flexible technological scheme of the phosphorus compound fertilizer was developed; economic and ecological efficiency of the proposed technologies was proved. According to the results of agrochemical and environmental studies of phosphate fertilizers with domestic and foreign raw materials their impact on the agro-chemical soil fertility indicators, the quality of agricultural products was defined and the content of heavy metals in soils and crop production was evaluated. The practical significance of the work was confirmed by the results of industrial tests of developed environmentally sound technologies for processing of foreign and domestic phosphates in ammoniated superphosphate and compound fertilizers by acidic and acid-free methods, three declarative patents of Ukraine, three patents for utility model and introduction acts in the manufacturing and training processes.