«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

 
214 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
 
сутек  катиондарының  тоқты  тасымалдаудағы  қатысуы  жоғары  болуы  мүмкін.  Мұның 
салдарынан натрийдің бөліну эффективтілігін күрт төмендетеді. 
Қышқылдандыру  кезінде  молибдат  ерітінділерінің  рН-ң  өзгеруі  тұздың  терең 
конверсиясын  эффективті  қамтамасыз  етуге  жəне  сəйкесінше  шығарылатын  натрийді 
(аммоний) сілтілі ерітінді түрінде регенерациялауына мүмкіндік береді.  
Натрий молибдаты ерітінділерін өндірістік тəжірибеде əртурлі құрамды молибден 
күйдірінділерін  содалы  сілтілу  кезінде  алады  Электрлі-мембранды  модуль  келесі 
элементтерден  тұратын  жүйе:  қорғасынды  электрод  (анод)-  ионалмасу  мембранасы - 
полиэтиленді  прокладка – ионалмасу  мембранасы-никельді  электрод  (катод).  Қиын 
профильді  электродтарды  арнайы  формаларда  қорғасынды  құю  арқылы  алады. 
Қорғасынды  биполярлы  электродтың  бір  жағы  күкіртқышқылды  ерітіндімен 
байланысады  жəне  жұмыс  барысы  кезінде  түзілетін  қорғасын  тотығымен  жабылады, 
сілтілі  ерітіндімен  байланысатын  екінші  жағы,  алдын  ала  никельмен  электролитті 
жабылады. 
Модульде  типтік  өндірістік  катионитті  МК-40  мембраналары  қолданылады. 
Полиэтиленді  прокладкалар,  камералар  бойынша  ерітінділердің  ағынын  бөлу  жəне 
мембранааралық  аймақта  ерітінділердің  тірбілентті  араластыру  режимін  түзу 
функцияларын атқарады. 
Барлық  жүйенің  суда  ұстау  қабілеттілігіне  жəне  көрші  камераларға  өтіп, 
ерітінділердің  араласып  кетпеуін  қамтамасыз  ету  үшін,  қосымша  резеңкелі 
прокладкалар қолданылады. Прокладканың екі түрі де электрод пішініне ұқсас келеді, 
жəне  осы  немесе  басқа  трактқа  тиесілі  ерітінділердің  кедергісіз  ағу  үшін  сəйкес 
тесіктері бар. 
Ерітінді  бойынша  параллель  жалғанған,  бірнеше  модульдер  жиынтығы, 
үлкейтілген – лабораториялық  мембранды  электролизер  болады.  Жоғарыда 
айтылғандай, бөлшектердің бар болуы, модільдердің жалпы санын анықтайды.  
Біз 9 модульден тұратын, өңделетін ерітіндімен мүмкін болатын толтырылуының 
жалпы  көлемі 1,25 дм
3
  дейін  жететін  жиынтық  қолдандық№  ерітінділердің 
циркуляциясы,  электролизерлердің  трактарымен  (камераларымен)  сəйкес  шланг 
жүйесімен  қосылған  ортадан  тепкіш  күш  насостармен  жүзеге  асты.  əрбір  тракттағы 
қысым  винтті  қысқыштармен  реттеледі  жəне  манометрлі  құбырларда  визуалды 
бақыланады. 
Ерітінділерді  электролиттік  қайта  өңделуінің  ұзақтығы  əртүрлі  жəне  жоғары 
болуы  мүмкін,  сондықтан  ерітінді  алдын  ала  қыздырылуы  мүмкін.  Бұл 
электролизердегі  пластмасты  бөлшектердің  қайтымсыз  деформациясына  жəне  мүлдем 
істемей  қалуына  əкелуі  мүмкін.  Онда  қайтымды  байланыста  ерітінділерді  суыту  үшін 
тоңазытқыштарды пайдалану қажет [1]. 
Электрлі  қоректендіру  ВСА-5К  типті  тоқты  түзеткіштерден,  кернеу  мен  тоқтың 
мөлшерін  бақылау – М253  типті  ампервольтметрлермен  жүзеге  асырылды. 
Қысымдарды  реттегеннен  кейін,  электрлік  торды  қосады.  Тəжірибелердегі  тоқ  күші 
тұрақты болады жəне 3А құрайды. 
Үшкамералы  мембранды  жүйедегі  негізгі  технологиялық  көрсеткіштерді 
нақтыландыру  молибден  бойынша  концентрациясы 50 г/дм
3
  немесе 0,52 моль/дм
3
 
болатын натрий молибдатының синтетикалық ерітінділерінде жүргізіледі. 
Катодты  камерадағы  сілті  құрамын  бақылауымен  қатар  өңделініп  отырған 
ерітіндінің  рН  мөлшерінің  тіркелулері,  соңғысының  шығарылған  натрий  немесе 
енгізілген  гидроксоний  иондарының  мөлшеріне  байланысын  көрсетті.  Реагентті 
қышқылдандыру 
кезінде 
натрий 
молибдаты 
ерітінділерінің 
рН-ң 
өзгеру 
динамикасының  анализі,  қышқыл  шығыны 0-1,5 г-экв/моль  диапазоныда,  ерітіндіде 
түзілетін  молибдат  тұздарының  қышқыл  формалары  əлсіз  диссоциацияланғандығын 
жəне сутек иондарының эффективті концентрациясының мөлшері рН=2,0 аспайтынын 
корсетті [2]. 

 
215 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
Мембранды жүйеде электрхимиялық қайта өңдеу кезінде ерітінді рН-ң төмендеуі, 
рН=2,0-1,6 дейінгі аймақта ұқсас жəне толығымен сəйкес келеді. Кейін бірнеше азаяды, 
бұл сутек иондарының электр тоғын тасымалдауда қатысатындығын дəлелдейді. 
Сутекті  транзитті  тасымалдауының  ұлғаюы,  сол  тоқ  күшіндегі  натрийдің 
массаалмасуының төмендеуіне əсерін тигізеді. 
Егер 
қышқыл 
шығыны 2 г-экв/моль (Z=2.0) болғанда 
молибдат 
молекулоаларындағы  натрий  иондарының  сутек  иондарына  ауысу  дəрежесі 100 деп 
есептесек,  онда  рН=2,0  дейінгі  молибдат  ерітіндісін  электрхимиялық  өңдеу  кезінде, 
натриййдің 75-85 шығарылады.   
 
1-кесте - натрий молибдатының ерітіндісінің электрализдік мембрана кезіндегі 
нəтижелелер 
Электро-
лиздің 
жалғасуы, 
мин 
Молибденнің ерітіндісі 
Католиттегі 
щелочидің 
концентра-
циясы, г⁄ дм
3
 
Натрийдің 
концентра-
циясы,  
г⁄ дм
3
 
Натрий 
дің  мөлшері, 
гатом 
РН 
    қатынас 
Na/Mo, 
гатом 
H
+
/ 
MoO
4
2-
, 
гион 
0 13,00 
0,565 
9,32 
2,0 
0 19,55 
15 10,00 0,435 
6,24 
1,54 
0,46 26,80 
30 8,44 0,370 
6,05 
1,30 
0,70 
34,53 
45 6,79 0,290 
5,80 
1,04 
0,95 
41,94 
60 4,87 0,210 
5,26 
0,75 
1,25 
48,76 
75 3,50 0,150 
3,74 
0,54 
1,46 
55,01 
90 1,67 0,070 
1,93 
0,26 
1,74 
61,98 
105 0,93 0,040 
1,05 
0,14 
1,86 67,10 
120 0,76 0,033 
0,56 
0,12 
1,88 69,08 
 
69,0г/дм
3
 дейін 19,55-тік сілтілі ерітіндінің концентратциясын жоғарлату кезінде, 
1,4г/дм
3
  дейін 23,72 қайта  өңделетін  ерітіндідегі  натрий  концентрациясының 
төмендеуімен  қарастырылады, 1-кестеде  көрініп  тұрғандай  натрий  молибдатының 
электрализіндегі  ерітіндінің  көрсеткіштерімен  ақпараттары  көрсетіледі.  Бұл    натрий 
карбанатының нəтижелерімен жүргізіледі. 
1  суретте  көрсетілгендей,  мембранды  электролизінің  ұзақтығы  жоғарылағын 
сайын,  молибденнің  массаалмасуы  ұлғаяды.  Осылайша, 2 сағат  электродиализ 
кезіндегі,  ерітіндідегі  тоқ  күші 0,1; 0,5 жəне 1,0 А  болатын,  бастапқыдан  массалмасу 
сəйкесінше 28,54; 27,02; 22,72 % құрайды. Иондардың максималды массаалмасуы тоқ 
күші 1,0 А болған кезде жеткізіледі [3].   
Процестің  негізгі  сипаттамасы  болып,  белгілі  бір  мөлшерде  электр  тоғы 
шығындалған, мембрана арқылы бөлінген немесе тасымалданған заттың – тоқ бойынша 
шығымы болып табылады. Ол бізге мəлім формуламен анықталады: 
 
%
Э
t
I
100
8
,
26
m






, 
 
мұндағы m – бөлінген зат мөлшері, г; I – тоқ күші, А; t – тоқтың өту уақыты, сағ; Э – 
грамм-эквивалент. 

 
216 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
 
0
5
10
15
20
25
30
1
2
Время, ч
Масс
о
п
ер
ен
о
с 
Мо
, %
1
2
3
 
1- тоқ күші 0,1 А; 2- тоқ күші 0,5 А; 3- тоқ күші 1,0 А 
Сурет 1 – молибден ионының массаалмасу дəрежесінің уақытқа тəуелділігі 
 
2 суретте 1 жəне 2 сағат уақыттағы тоқ шығының тəуелділігі көрсетілген. 2суретте 
белгіленген  тоқ  шығымының  төмендеуі,  тек  тасымалданатын  натрий  катиониттерінің 
концентрациясының  азаюынан  емес,  сонымен  қатар  ерітіндінің  өңделуі  ұзақ  болған 
сайын,  гидроксоний  иондарының  Н
3
О

  молибдат  ерітіндісінде  ұлғаюына  əкелетін 
жəне  оның  тоқ  тасымалдауда  үлкен  роль  атқаратындығының  салдарынан  деп 
қарауымыз керек.  
Жүйедегі  гидроксоний  бөлек  иондарының  көп  өсуін  молибдат  ерітіндісінен 
гидроксоиондарды  ОН

  жою  (тасымалдау)  процесімен,  Н
3
О

  бос  иондарын 
молибдаттардың поликонденсациялы түрленуіне шығындалуымен түсіндіруге болады.  
0
10
20
30
40
50
1
2
Время, ч
Вы
хо
д
 по
 то
ку
, %
1
2
3
 
1- тоқ күші 0,1 А; 2 – тоқ күші 0,5 А; 3- тоқ күші 1,0 А 
Сурет 2 – Тоқ шығымының уақытқа тəуелділігі 
 
 
Литература 
1.  Трушин  Г.А.  Мембранный  электролиз  растворов  молибдата  натрия //КИМС.  − 
2001. − №5. − С. 97-100. 
2.  Трушин Г.А. Мембранный электролиз в гидрометаллургии вольфрама и молибдена 
//Тезисы  докл.  Междунар.  конф. «Комплексное  использование  минеральных 
ресурсов Казахстана». – Караганда, 1988. – С. 164. 
3.  Шоинбаев А.Т., Трушин Г.А., Дадабаев А.Ю., Хан-Чан-Гир. Технология получения 
гидратированного  триоксида  молибдена  с  применением  мембранного  электролиза 
//Мат.  Междунар.  науч.-практ.  конф. «Вклад  корейцев  в  науку  и  технику 
Казахстана. – Алматы, 1997. 
 
 
 

 
217 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
ПОЛУЧЕНИЕ СЛОЖНОГО МИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ СОДЕРЖАЩЕГО 
ВЛАГОУДЕРЖИВАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ 
 
Л.К.Сапарбекова, К.Т.Жантасов 
 
Южно-Казахстанский государственный университет им.М.Ауезова 
 
Юг  Республики  Казахстан,  где  проживает  около 2,5 миллиона  населения, 
относится  к  одному  из  основных  поставщиков  сельскохозяйственной  продукции: 
зерновых,  овощей,  хлопка  и  др.  Поэтому  усовершенствование  и  доработка 
существующих агротехнологий  получения высококачественной продукции, на основе 
разработки  технологии  получения    комплексного 
РК-  удобрения,  позволяющего 
повысить  экономическое  благосостояние  населения  нашего  государства,  а  также 
внедрение  индустриально-инновационные  технологии,  в  свете  решения  вопросов  
приведенных в Посланиях Президента Республики Казахстан Н.А.Назарбаева 
Фосфоритное    сырье,  применяемое  при  производстве    NРК-удобрении  и 
удобрении  вообще    получают  путем  измельчения    кускового  и  мелкокускового 
природного фосфорита, характеристики которых приведены в таблице 1. 
По  внешнему  виду  фосфоритная  мука  представляет  собой  тонко  измельченный 
порошок темно-серового цвета, без запаха, не гигроскопичен, плохо растворим в воде, 
легко взаимодействует с минеральными кислотами, образуя гидрофосфаты. Стабилен, 
не трансформируется в окружающей среде. Пожаро - и взрывобезопасен. Содержание 
основных  компонентов:массовая  доля  оксида  кальция  не  менее 28,00%;массовая  доля 
воды не превышает 1,50%.Достоинством фосфоритной муки является длительность (в 
течение  ряда  лет)  ее  действия.  Фосфоритование  почв - один  из  важнейших  приемов 
повышения  плодородия.  Для  увеличения  эффективности  фосфоритной  муки 
предлагается  ее  обработка  небольшими  дозами  кислот (4-8% от  веса  муки)  кислыми 
солями  азотной  или  фосфорной  кислот,  а  такие  органо-минеральными  добавками 
(гумусы), калий содержащими солями (отходы свеклосахарных заводов). В этом случае 
возможно  производство  дешевого  азот-фосфор-калий-серу - кальций - магний 
содержащего  удобрения  с  органическими  (гумусы)  добавками.  Удобрительное 
действие фосфоритной муки зависит от тонины размола и температуры обжига.  
В  зависимости  от  влажности  руды  температура  на  входе  в  сушильный  барабан 
поддерживается  в  пределах 500-750°С.  Температура  отходящих  газов 100-120°С. 
Сушильные  барабаны  снабжены  внутри  насадкой,  обеспечивающей  пересырание 
материала.  Съем  влаги  с 1 м
3
  обьема  сушилыюго  барабана 40-60 кг/ч.  Диаметр 
сушильных  барабанов 1,2 - 2,8 м  при  длине 3,5-7 диаметров.  При  средней  влажности 
руды 14% производительность сушилки диаметром 1,5 м и длиной 14м (объем 24,8 м
3
) 
300-350 т/сутки. 
 
Таблица 1 – Физико-химические показатели фосфатного сырья тонкого помола 
Наименование показателей 
            Норма 
ФКЭ-2 
ФКЭ-2,1 
Массовая доля фосфорного ангидрида, не менее 
24,5                   24,5 
Массовая доля оксида магния, %, не более 
3,0                     2,8 
Массовая доля полуторных оксидов, %, не более 
-                        3,0 
Массовая доля оксида углерода, %, не более 
8,0                     8,0 
Массовая доля поверхностной влаги, %, не более 
1,0                     1,0 
Остаток на сите с сеткой 016К, %, не более 
30,0                   30,0 
 
Высушенный  фосфорит  дробится  молотковыми  дробилками  до  кусков  размером 
не  более 10-15 мм.  Такое  предварительное  дробление  необходимо  для  подготовки 

 
218 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
 
материала к тонкому измельчению в мельницах. Для измельчения применяют шаровые 
мельницы  с  производительностью 15-24 т/ч  фосфоритной  муки.  На  небольших 
установках используются мельницыкольцевого типа с производительностью 2,5-3,5 т/ч. 
Применение  электроимпульсной  дробилки  позволяет  получать  фосфоритную  муку  с 
размером частиц меньше 50 мк и с более высокими удобрительными свойствами, чем у 
обычной. 
На территории Южно-Казахстанской области выявлены и детально разведаны три 
месторождения  вермикулита Куландинское, Жиландинское и Ирису.   
Участок  развития  вермикулитоносной  коры  выветривания  представляет  собой 
платообразную  площадь  в  верхней  части  гор  Куланди,  слабо    (под  углом 5-10
0
) 
наклонную  на восток. Рудный участок широтно вытянут на 550-600м при ширине до 
400м.  Руда  представляет  собой  рыхлую  массу,  состоящую  из  полевых  шпатов, 
амфиболов и слюд, которое прикрыта чехлом современных отложений мощностью до 
3-5. 
При использовании в качестве  субстрата для выращивания растений вермикулит 
может служить хорошим стимулятором в биологической фиксации азота из атмосферы. 
Обезвоженный    вермикулит,  обладающий  ионообменным  свойством  может  быть 
использован для повышения усвояемости фосфора хлопчатником. 
Балансовые  запасы  вермикулита,  подсчитанные  по  сумме  категорий  В+С
1 
с 
объемной  массой  до 200 кг/м
3
,  составляют 191 тыс.тонн  и  С
2
-46,7  тыс.  тонн,  что  
соответствует 1146 тыс.м
3
 вспученного вермикулита. 
Химический состав Куландинского вермикулита представлен в таблице 2. 
 
Таблица 2 – Химический состав Куландинского вермикулита 
                                      Содержание,    в   % 
Nа
2
О  К
2
О 
Fе
2
О
3
 
FеО 
Аl
2
О
3
 SiО
2
 
СаО 
МgО 
Н
2
О 
6,5 
6,5 
6,0 2,0 13,5 38  3,0  19,5 5,0 
                                                                                  
 Жиландинское  месторождение.  Находится в 10 км севернее с.Ванновка, в 18 
км  от  ж/д  станции  Тюлькубас  и  в 12-15 км  к  западу  от  месторождения  Кулантау  и 
находятся на поливных селхозугодьях. 
Месторождения Ирису. 
Находится в Тюлькубасском районе в 70 км к  востоку 
от г.Шымкент и в 90км  к юго-западу от г.Жамбыла. Месторождение приурочено к IV 
зоне  медно-магнетитового  месторождения  Ирису  на  высоте 1765-1795м  над  уровнем 
моря.  Ирисуйское  рудное  поле  слагают  среднепалеозойские  карбонатные  породы, 
прорванные Ирисуйское интрузией  щелочных габброидов 
Минерализация  вермикулита  и  гидробиотита  в  пределах  месторождения  
неравномерная.  Содержание  вермикулита  в  руде  колеблется  от  долей  процента  до 
30,96%. Среднее содержание вспученного вермикулита по месторождению  составляет 
7,3%. 
По  зерновому  составу  вермикулит    относится  к  средне-  и  мелкозернистому 
материалу, размер чешуек которого не превышает 7мм.  
По  предварительной  оценке    при  бортовом  содержании  вермикулита  в  руде 7% 
геологические  запасы  составляют 2636 тыс.  т    руды  или 262 тыс.  тонн  вспученного 
вермикулита со средним  содержанием его в руде около 10%. 
Куландинский  вермикулит  высушивали  при  температуре 20-400°С  при  времени 
до 4 часов, после чего обжигали в муфельной печи при 800-900°С и определяли степень 
вспучивания.  
Cушка  образцов  при 200
0
  С  почти  не  изменяет  степени  вспучивания.  При  более 
высокой  температуре  вспучиваемость  снижается.  Следовательно,  при  восстановлении 
межслоевой  воды  вспучивание  восстанавливается  лишь  после  сушки  не  выше 200°С. 

 
219 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
При  более  высоких  температурах  происходят  механические  изменения  в  структуре 
вермикулита,  
вызванные  частичным  вспучиванием  при  сушке.  Этим,  по-видимому,  и  объясняется 
снижение  вспучиваемости,  несмотря  на  то,  что  межслоевая  вода  полностью 
восстановилась. 
В  качестве  фосфорсодержащего  сырья  использовалась  фосфоритная  мелочь, 
образующаяся  в  процессе    добычи  и  подготовки  фосфоритной  руды,  а  также 
термической  обработки  фосфоритов    месторождения  Жанатас  к  технологическому 
переделу на желтый фосфор (табл. 5)  и  вермикулит месторождения Куланди, физико-
химические  характеристики которых приведены выше. 
По  предлагаемой  технологии  получения  фосфорных  удобрений,  проводится 
высокотемпературная  обработка  предварительно  смешанной    шихты,  содержащей 
фосфат  и 8-15 % вермикулита,  повышающего  сорбционные  и  влагоудерживающие 
свойства  фосфорных  удобрений.  Шихту  при  необходимости  увлажняют  водой  до 
влажности 6-8% для  снижения  пылеуноса,  тщательно  перемешивают  в  смесителе, 
подвергают  сушке  и  высокотемпературной  обработке  при  температуре 850-950 
0
С  в 
течении 20-30 мин.  во  вращающейся  барабанной  печи.  Обоженный  продукт 
измельчают  до  класса  менее 1 мм,  смешивают  с  аммиачной  селитрой  взятой  в 
количестве 10-15 % и  гранулируют  с  использованеим  воды  до  влажности 10-12 %, 
сушат,  затем  полученные  гранулы  класса 3-4 мин.  Складируют  в  бункере  и  фазуют  к 
отправке к потребителю.  
Химический  состав  вермикулита,  по  содержанию  макро-  и  микроэлементов, 
следующий ( в %): SiO
2 
– 34-37, MgO - 24-26, Al
2
O
3 
-9-10, Fe
2
O
3
 – 5-7, MnO – 0,8-1,1, 
K
2
O-2,7-4,9, тяжелые меаллы отсутствуют. 
   При  производстве  сложного  удобрения  от  обжигового  агрегата  возможны 
пылегазовые  выбросы,  за  счет  транспортирования  фосфорита  и  вермикулита  в 
барабанной  печи  и  таких  веществ  как  СО
2
,  фтор  и  сера  в  процессе  термической 
обработке  шихтовых  материалов.  Для  смягчения  возможного  экологического  ущерба 
технологическая  линия  оснащается  узлом  сухой  пылеочистки  и  мокрой  газоочистки. 
Незначительное количество загрязнении в виде жидких и  пылевидных отходов будут 
направлятся в голову технологического процесся или на стадию смешения шихтового 
материала.  Усовершенствование  существующих  агротехнологий  получения  высоко-
качественной      сельскохозяйственной  продукции  со  временм  может  стать  крупным 
направлением  развития  индустриально-  инновационной  технологии,  а  так  же  поднять 
на  новый  и  более  высокий  уровень  культурное  наследие  центрально-  азиатского 
региона.  
На  основании  полученных  положительных    результатов  исследований  по 
получению комплексного NРК-удобрения, содержащего влагоудерживающий материал 
–  вермикулит,  нами  предлагается  реализация    в    промышленных    условиях 
технологическая  схема,  приведенная  на  рисунке 1. В  период  острого  дефецита 
топливно – энергетических  ресурсов  не  маловажное  значение  имеет  разработка 
технологии  получения  сложного  удобрения  путем  простого  смешения  компонентов. 
Основываясь  на  эти  предположения  и  разработанные  технологии  нами  предлагается 
усовершенствованная  технология  получения  сложного  удобрения  из  фосфоритной 
муки из предварительно обожженной фосфоритной мелочи – мелочи возврата процесса 
агломерации  и  вермикулита,  нитрата  аммония  и  патоки,  которые  смешиваются  в 
вшеуказанных    пропорциях  (рисунок 1).  Полученную  шихту  измельчают,  и  с  целью 
получения  гранул  определенного  размера,  до 4 мм,  в  процессе  грануляции  при 
необходимости в качестве связующего вещества используют воду.  
 

 
220 

жүктеу/скачать 5,59 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: