VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

В настоящее время на отвалах ТОО «Казфосфат» «МУ» находится более 9 млн.тонн фосфогипса и его количество продолжает увеличиваться ежегодно примерно на 1 млн.тонн (в пересчете на дигидрат кальция).

Проведенные мониторинговые исследования [1] отвала фосфогипса, расположенного на территории Жамбылского завода минеральных удобрений ТОО «Казфосфат», показали, что лежалый фосфогипс имеет идентичный химический и фазовый состав. Фосфогипс по химическому составу содержит в основном оксиды кальция, серы и кремния с примесью оксидов железа, алюминия, магния, фосфора, натрия и других (таблица 1).

Как видно из таблицы 1, массовая доля основного вещества (CaSO₄∙2H₂O) в пересчете на сухой дигидрат составляет 97%, массовая доля гигроскопической влаги – 16,4 %, содержание водорасторимых фтористых соединений в пересчете на фтор составляет 0,12%. Примесей токсичных соединений кадмия, мышьяка, ртути, свинца в составе фосфогипса не обнаружено.

Таблица 1 – Результаты химического анализа проб фосфогипса ТОО «Казфосфат»

Наименование показателей	Фосфогипс (лежалый), отвал ТОО «Казфосфат» МУ
1. Н20общ.	16,4
2. Р2О5общ.	1,03
3. Р2О5в.р.	0,12
4. SO3	42,71
5. СаО	26,59
6. Fe2O3	0,80
7. Fобщ.	0,35
8. Fв.р.	0,12
9. SiO2	13,33
10. Na2O	0,12
11. Al2O3,	0,45
12. K2O	0,10

По техническим характеристикам лежалый фосфогипс, размещенный на отвале завода минеральных удобрений ТОО «Казфосфат», соответствует требованиям ТУ 113-08-418-94 «Фосфогипс для сельского хозяйства» сорт №2 и поэтому может применяться для химической мелиорации почв.

Для образцов лежалого фосфогипса (отходы ТФ ТОО «Казфосфат «МУ») определена удельная эффективная активность естественных радионуклидов, на основании чего дано санитарно-эпидемиологическое заключение, что образцы фосфогипса соответствуют СП № 202 от 03.02.2012г. «Санитарно-эпидемиологические требования к обеспечению радиационной безопасности» и фосфогипс может без ограничений использоваться в хозяйственной деятельности.

Для проб фосфогипса были определены токсикологические показатели, которые показали, что величина токсичности водного фильтрата фосфогипса в эксперименте на лабораторных животных (белые мыши) соответствует 4-му классу опасности. Суммарный индекс токсичности пробы фосфогипса составляет 7,53 единицы, что согласно ГОСТ 30774-2001 относит данный отход к 5 классу опасности (не опасные).

Общая площадь солонцовых почв в Республике Казахстан составляет более 70 млн. га, из них около 30% орошаемых земель Южного Казахстана подверглись засолению, осолонцеванию и потерям запасов питательных веществ. По этой причине урожайность сельскохозяйственных культур на этих землях снизилась почти в 2 раза [2].

Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур на солонцеватых и засоленных почвах необходимо увеличивать в них запасы кальция, путем внесения кальцийсодержащих химических мелиорантов (гипс, фосфогипс). В условиях Южного Казахстана, наиболее эффективным химическим мелиорантом является фосфогипс, получаемый как промышленный отход фосфорного производства. На заводе Минеральных удобрений г. Тараз скопилось огромное количество (более 9 млн. тонн) фосфогипса, который состоит преимущественно из дигидрата сернокислого кальция (CaSO₄∙2H₂O), в состав фосфогипса также входят фосфаты (1,3 - 2,9%).

Внесение кальцийсодержащих соединений в солонцовую почву преследует основную цель - вытеснение из поглощающего комплекса почвы ионов натрия и замену их ионами кальция. Такая замена приводит к улучшению агропроизводственных свойств почв, повышению их плодородия.

При внесении в солонцовый слой гипса или фосфогипса реакция может идти по следующей схеме:

CaSO₄∙ 2H₂O+2Na-noчвa → Ca-noчвa+Na₂S0₄+2Н₂0

Обязательным агрохимическим мероприятием после внесения фосфогипса является весенний полив участка, который обеспечивает вымывание продуктов обмена (катионов натрия, магния) и улучшение физико-химических свойств почвы [3].

Многолетними исследованиями и практикой сельского хозяйства установлено, что мелиорирующее действие гипса и фосфогипса равноценно. Экономическая эффективность указанных мелиорантов определяется содержанием в них действующего вещества (CaS0₄∙2H₂0), стоимостью мелиоранта, его технологическими свойствами, т. е. себестоимостью применения.

Применение фосфогипса эффективно в различных почвенно-климатических зонах для подкормки зерновых, овощных, технических и других сельскохозяйственных культур, увеличивает урожайность хлопчатника и технологическое качество его волокна. Применение фосфогипса в качестве химического мелиоранта улучшает химические, физические и водно-физические свойства почвы.

Зарубежные исследования (США, Австралия) показывают, что фосфогипс находит применение для химической мелиорации солонцовых почв вместо природного гипса в сухих районах под пшеницу, хлопок, свеклу, морковь. Вносят фосфогипс в дозе 2,5-5 т/га на почвы без орошения и 10т/га в условиях орошения в период вспашки (через 3-5 лет). При этом прирост урожая пшеницы от 420 до 1460 кг/га в первый год возмещает 70-79% затрат на применение фосфогипса. Свекла и морковь обеспечивают возмещение всех дополнительных затрат на мелиорацию в первый же год [4].

В данной работе рассмотрена технология внесения фосфогипса на орошаемых землях опытно-производственного участка в Жамбылской области.

Внесение фосфогипса наиболее эффективно в осенний период под вспашку. Осенне-зимние осадки (дождь и снег) обеспечивают растворение фосфогипса и проникновение его растворов в глубинные горизонты почвенного профиля, что ускоряет протекание обменных реакций в результате повышения концентрации ионов кальция в почвенном растворе. При этом улучшается структура почвы, уменьшается вымывание гумусовых веществ из пахотного слоя, увеличивается водопроницаемость почвы.

Для внесения фосфогипса использованы центробежные машины марки РУМ-5, РУМ-8 (грузовместимостью, соответственно 5т и 8т), которые равномерно распределяют мелиорант по поверхности участка. В день внесения мелиоранта его заделывают в почву культиваторами или боронами, затем приступают к вспашке поля.

Доставку и внесение фосфогипса можно проводить по трем технологическим схемам: прямоточной, перевалочной и перегрузочной. При прямоточной технологии фосфогипс загружают в тракторные или автомобильные центробежные машины на отвалах завода-изготовителя (например, отвалах завода минеральных удобрений ТОО «Казфосфат») или на прирельсовом складе и этим же разбрасывателем фосфогипс наносят на участок, подлежащий мелиорации. Прямоточная технология работ при использовании тракторных агрегатов типа РУМ-5, РУМ-8 экономически целесообразна в радиусе перевозок 10-20км.

При перевалочной технологии мелиорант доставляют к месту использования на автосамосвалах или тракторных и автомобильных прицепах, и складывают в бурты. Из буртов фосфогипс загружают в разбрасыватели тракторными погрузчиками.

Для рассмотрения выбраны три участка по 50 га каждый, расположенные в 15 км от завода Минеральных удобрений (ТОО «Казфосфат»). При использовании перевалочной технологии фосфогипс заранее был завезен на участки и размещен в буртах (используется один самосвал для транспортировки фосфогипса из отвала).

Внутри каждого участка площадью 50 га выделены участки по 2 га, на которые не был внесен фосфогипс (контрольные участки), т.е. фосфогипс вносят на участки по 48 га. Доза внесения фосфогипса – 8т/га, т.е. на каждый участок по 48га необходимо внести (48*8=384т) по 384 т фосфогипса. Фосфогипс с дозой 8т/га на орошаемые участки рекомендуется вносить с периодичностью - один раз в пять лет. Для равномерного разбрасывания фосфогипса используется одна центробежная машина марки РУМ-5, одна борона для заделки фосфогипса в почву и один плужный трактор для осенней вспашки участков.

В весенний период (начало апреля) перед посадкой культур проводится полив участков (норма полива 50м³ воды на 1 га) для влагозарядки и вымывания катионов обмена (Na, Mg). Общий расход воды на один участок – 2400м³.

После высадки сельскохозяйственных культур на участках в первый год были получены результаты по средней урожайности данных культур на контрольных участках (без внесения фосфогипса) и на экспериментальных участках с внесением фосфогипса с дозой 8т/га (таблица 2).

Результаты опытов показали, что средний прирост урожайности по сравнению с контрольным участком составил: для хлопчатника 14 ц/га; для пшеницы – 19 ц/га; для кукурузы – 45 ц/га.

Таким образом, дополнительно на экспериментальных участках было получено продукции: хлопка – 672 ц (67,2 т); пшеницы – 912 ц (91,2 т); кукурузы – 2160 ц (216,0 т).

При средних закупочных ценах по Республике Казахстан на данную продукцию: хлопок-сырец – 90000 тенге за 1 тонну; пшеница – 37200 тенге за тонну; кукуруза – 450 тенге за тонну, дополнительная прибыль составит (курс доллара США 183 тенге):

- по хлопку – 6048, тыс. тенге (33049,2 долларов США);

- по пшенице – 3392,64 тыс. тенге (18539,0 долларов США);

- по кукурузе - 97,2 тыс. тенге (531,15 долларов США).

Таблица 2 – Урожайность сельскохозяйственных культур на контрольном и экспериментальном участках в первый год эксперимента

Культура	При внесении фосфогипса	Без внесения фосфогипса (контроль)	Средний прирост урожайности ц/га	Норма внесения фосфогипса т/га
	средняя урожайность, ц/га	средняя урожайность, ц/га
1 участок - Хлопчатник	28	14	14	8,0
2 участок - пшеница	30	11	19	8,0
3 участок - Кукуруза	110	65	45	8,0

Проведение химической мелиорации засоленных почв путем внесения фосфогипса способствовало повышению содержания кальция в почве, улучшению структуры и увеличению водопроницаемости почвы, а также повышению урожайности сельскохозяйственных культур на мелиорированных почвах.

Литература

1. Лапшина И.З., Тургумбаева Х.Х., Бейсекова Т.И. Физико-химические свойства фосфогипса, размещенного на отвале Жамбылского завода минеральных удобрений. // Промышленность Казахстана, - №5. – 2012. – С.56-58.

2. Вышпольский Ф.Ф., Мухамеджанов Х.В., Кыдыр М., Каримов А. Применение фосфогипса для мелиорации слитных почв (щелочных, магниевого осолнцевания) в Южном Казахстане. //Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана, - №4. – 2006. – С.37-40.

3. Рекомендации по мелиорации солонцовых земель. - М.: Колос, 1983. - 46 с.

4. Иваницкий В.В., Классен П.В., Новиков А.А. Фосфогипс и его использование. – М.: Химия, 1990. - 224 с.

Код для цитирования: Скопировать