Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badanie dostępności wybranych metali ciężkich z produktów rozkładu surowców fosforowych techniką PAPR

Skut J., Hoffmann K., Hoffmann J., Zmuda J., Pietrzak A.

Proceedings of ECOpole

|

2015

|

Vol. 9, No. 1

295--300

PL

Celem pracy była ocena wpływu stopnia normy stechiometrycznej PAPR (ηPAPR) na zawartość wybranych metali ciężkich: kadmu (Cd) oraz cynku (Zn) w produktach nawozowych otrzymywanych techniką PAPR. Dokonano także oceny zależności pomiędzy rodzajem zastosowanego kwasu mineralnego w reakcji rozkładu surowca fosforowego a zawartością wybranych zanieczyszczeń w produktach nawozowych typu PAPR. Testy przeprowadzono dla produktów nawozowych otrzymanych w modułowym reaktorze laboratoryjnym typu Atlas (Syrris Ltd.) poprzez rozkład fosforytów: Zin (lokalizacja: Izrael) i Maroko II (lokalizacja: Maroko) z zastosowaniem kwasów fosforowego (H3PO4) lub siarkowego (H2SO4). Na potrzeby zaplanowanych badań wykorzystano procedurę oceny zawartości w produktach nawozowych PAPR przyswajalnych dla roślin form metali ciężkich w oparciu o ekstrakcję w 1 M HCl. Otrzymane wyniki odniesiono do całkowitej zawartości danego pierwiastka w surowcu fosforowym. Oznaczenia metali ciężkich dokonano metodą woltamperometryczną. Aparaturę pomiarową stanowiła elektroda rtęciowa Metrohm 663 VA Stand (wyposażona w elektrodę odniesienia Ag/AgCl oraz elektrodę pomocniczą z węgla szklistego), sprzężona z potencjostatem Autolab PGSTAT12. Zawartość metali ciężkich wchodzących w skład nawozów fosforowych otrzymywanych techniką PAPR jest ściśle uzależniona od zastosowanej wartości ηPAPR, a rodzaj zastosowanego w reakcji rozkładu kwasu bezpośrednio wpływa na skład pierwiastkowy produktu nawozowego.

EN

The aim of this study was to assess the impact of the degree of the PAPR stoichiometric norm (ηPAPR) on the content of heavy metals: cadmium (Cd) and zinc (Zn) in the fertilizer products produced by PAPR technique. Moreover, the correlation between the type of mineral acid used in the phosphate rock dissolution reaction, and the content of impurities in the selected type of PAPR-type fertilizer products was investigated. The tests were conducted for fertilizers obtained in the Atlas modular laboratory reactor (Syrris Ltd.) by phosphate rock acidulation: Zin (location: Israel) and Morocco II (Location: Morocco) using phosphoric acid (H3PO4) or sulfuric acid (H2SO4). For the purposes of the planned studies the procedure for analysis of available form of heavy metals was applied on the basis of extraction in 1M HCl. The results were compared to the total content of the particular element in the phosphate rock. Determination of heavy metals was carried out using voltammetric method. Measuring apparatus was consisted of a mercury electrode Metrohm 663 VA Stand (equipped with a reference electrode Ag/AgCl and the glassy carbon counter electrode) coupled with a potentiostat Autolab PGSTAT12. The content of heavy metals contained in the phosphate fertilizers produced by PAPR technique strongly depends on the applied ηPAPR values, and the type of acid used in the dissolution reaction directly affects the elemental composition of the fertilizer product.

2

Emisja lotnych związków fluoru z procesów wytwarzania fosforytów częściowo rozłożonych

Hoffmann K., Skut J., Rybarski S.

Proceedings of ECOpole

|

2014

|

Vol. 8, No. 1

155--159

PL

Celem niniejszej pracy była ocena emisji lotnych związków fluoru z produktów rozkładu fosforytów Maroko II (Afryka Północna) oraz ZIN (Izrael) techniką PAPR (Partially Acidulated Phosphate Rock). Z przeprowadzonych badań wynika, że stosowanie technologii PAPR jako alternatywy dla konwencjonalnych nawozów fosforowych, otrzymywanych metodą superfosfatową, powoduje zmniejszenie emisji zorganizowanej F–. Dla założonej zdolności produkcyjnej 800 Mg produktów nawozowych typu PAPR na dobę obniżenie wartości ηPAPR z 1,0 (SSP) do 0,3 powoduje redukcję F– średnio: 528,4→178,3 kg/dobę; podczas gdy obniżenie wartości ηPAPR z 1,0 (SSP) do 0,5 powoduje redukcję F– średnio: 528,4→170,2 kg/dobę. Niższa zawartość F–, prowadząca jednocześnie do ograniczenia ilości powstającej krzemionki, oprócz poprawy aspektów ochrony środowiska naturalnego, może pozwolić na zmniejszenie natężenia przepływu gazów odlotowych lub gęstości zraszania, co potencjalnie może prowadzić do obniżenia kosztów oczyszczania 1 m3 gazu.

EN

The aim of this paper was to evaluate the emission of volatile fluorine compounds from the products of Morocco II (North Africa) and ZIN (Israel) phosphate rocks acidulation by PAPR technique. The study indicates that the use of PAPR technology as an alternative to conventional superphosphatic fertilizers reduces F– straight emission. For the assumed production capacity of 800 Mg of PAPR fertilizer products per day a decrease in ηPAPR value from 1.0 (SSP) to 0.3 causes a reduction in F– by average: 528.4 → 178.3 kg/day, while decrease in ηPAPR value from 1.0 (SSP) to 0.5 causes a reduction in F– by average: 528.4 → 170.2 kg/day. Despite improvement of environmental protection issues, the lower content of F–, which leads concurrently to reduce the amount of resulting silica, may allow also a reduction in off-gas flow intensity, or spraying density, which could potentially lead to decrease the cost of purification of 1 m3 of gas.

3

Badanie zawartości wybranych form fosforu w nawozach typu papr wzbogaconych w siarkę

Hoffmann J., Skut J., Zmuda J.

Proceedings of ECOpole

|

2014

|

Vol. 8, No. 2

513--517

PL

Ograniczanie poziomu zasobności gleby w przyswajalne związki siarki na terytorium Polski skutkuje potrzebą dodawania siarki do produktów nawozowych. Interesującym rozwiązaniem w tej dziedzinie jest wzbogacanie nawozów fosforowych typu PAPR (ang. Partially Acidulated Phosphate Rock) w ten makroelement. Specyficzna technologia produkcji nawozów PAPR, polegająca na rozkładzie surowców fosforowych (głównie fosforytów) niestechiometryczną, względem reakcji wytwarzania superfosfatów, ilością kwasów mineralnych (głównie siarkowym lub fosforowym) pozwala na wykorzystanie dodatkowej funkcji siarki po aplikacji nawozu do gleby. Siarka w tak przygotowanym układzie nawozowym może po uprzednim procesie mineralizacji (warunki optymalne: pH ~6,0-7,0; wilgotność ~60%, temp. 20-30ºC) zostać wykorzystana przez rośliny jako składnik odżywczy w postaci jonu siarczanowego SO2-4, a dodatkowo działać jako czynnik intensyfikujący przyswajalność fosforu z nawozu PAPR. W optymalnych warunkach (pH ~6,0-6,8) jony SO2-4 mogą aktywować konwersję nierozłożonej frakcji fluoroapatytu (Ca 3(PO4)2F), zawartego w surowcu fosforowym, do przyswajalnych jonów fosforanowych w formie H2 PO-4 i HPO2-4 . Celem niniejszych badań była ocena zawartości poszczególnych form fosforu nawozów PAPR wzbogaconych w siarkę, uwzględniając różne metody wzbogacania. Analizy zawartości poszczególnych form P przeprowadzono metodyką analityczną, zgodną z dyrektywą Wspólnoty Europejskiej w sprawie nawozów oraz z procedurami zawartymi w polskich normach. Otrzymane preparaty charakteryzujące się stałym stosunkiem S: P2O5 (1:1 m/m), wartością stopnia normy stechiometrycznej PAPR (ηPARP = 0,5) oraz zmienną wilgotnością, co osiągnięto poprzez zmienne ilości wody wprowadzanej do układu (0, 15, 35% m/m), uzyskiwały najwyższe zawartości przyswajalnych form P (P rozpuszczalny w wodzie: 8,13% P2O5 m/m, P rozpuszczalny w obojętnym cytrynianie amonu: 10,15% P2O5 m/m) dla metody dodawania siarki w postaci zawiesiny wodnej bez dodatku surfaktantu (H2O~35% m/m). Do dalszych badań laboratoryjnych wybrano metodę produkcji, gdzie dodatek H2O jest niższy (~15% m/m), a surfaktant wprowadzony do zawiesiny wodnej S. W toku przeprowadzonych badań stwierdzono, że metoda stapiania S może być najlepsza do produkcji przemysłowej, gdzie stosowanie stopionej S lub temperatury rzędu 140°C zostało opanowane w stopniu znacznie ułatwiającym produkcję bez dodawania zbędnej zawartości wody, posiadającej niekorzystny wpływ na proces granulacji.

EN

A decrease in levels of available sulfur compounds in Polish soil results in a requirement for adding sulfur to fertilizer products. Interesting solution in this case might be enrichment of PAPR-type phosphorus fertilizers with this element. Specific technology of PAPR-type fertilizer production consisting of phosphate rock acidulation with non-stoichiometric, in relation to production of superphosphates, amount of mineral acid (mainly orthophosphoric or sulfuric acids). It allows to utilize an additional function of S after applying fertilizer to soil. S in product made that way can be, after the process of mineralization (optimal conditions: pH ~6.0-7.0; humidity ~60%, temp. 20-30ºC), used by plants as a nutrient in form of sulfate ion SO2-4 , additionally it can act as an increasing factor in the phosphorus availability from PAPR-type fertilizer. In an optimal conditions (pH ~6.0-6.8) O2-4 ions can activate conversion of unacidulated part of fluorapatite (Ca3(PO4)2F), contained in phosphate rock, to available phosphate ions in form of H2 PO-4 and HPO2-4 . The aim of this research was the evaluation of contents of selected phosphorus forms in PAPR-type fertilizer enriched with S taking into account a various methods of enrichment. Contents of selected forms of P were analyzed using methods included in the regulation of European Parliament relating to fertilizers and procedures in polish standards. The obtained products were characterized by constant ratio of S:P2O5 (1:1 w/w), value of degree of PAPR stoichiometric norm (ηPARP = 0.5) and variable humidity, which was achieved by different amounts of water introduced into the system (0, 15, 35% w/w) gained the highest results of available forms of P (water-soluble P: 8.13% P2O5 w/w, P soluble in neutral ammonium citrate: 10.15% P2O5 w/w respectively) for method of adding sulfur in water slurry without addition of surfactant (H2O~35% w/w). Method with less additional H2O (~15% m/m) and surfactant added to slurry was selected for further studies. As revealed by the research progress the method with melted S might be the best solution for industrial manufacturing, where using melted S and temperatures of 140°C are easily achievable and facilitates production without adding dispensable water, which has a negative influence on granulation process.

4

Study on bioavailability of lead from products of phosphate rock acidulation obtained by PAPR technique

Hoffmann K., Kasprzyszak A., Skut J., Hoffmann J.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2013

|

Vol. 20, nr 4-5

555--563

EN

Use of phosphate fertilizers in the world constantly decreases in the last few years. The reason is increase of a unit prices of nutritious components what results in automatic growth of phosphate fertilizers prices. It is a well-known fact that phosphorus in a fertilizer causes not only growth but also a stabilization of plant production. That’s why economic aspects exacted a necessity of searching cheaper resolutions for plant fertilization. Fertilizers containing partially acidulated phosphate rock like PAPR show long-lasting activity thanks to content of phosphorus with different solubility extent. Therefore, they can be an alternative for present sources of phosphorus like superphosphate. Very important is an optimization of PAPR composition. Content of macro- and micrślements like zinc, manganese, copper, iron determine usefulness of definite preparation for fertilization goals. Knowledge of heavy metals concentration in given fertilizer may turn out fundamental if we are talking about ecological and healthy aspects of using partially acidulated phosphate rocks. Products type PAPR were made in laboratory by dissolving phosphate rocks with non-stoichiometric quantity of sulphuric acid. Next mineralization of appropriate fertilizer weighted amount was conducted in the aim of determine heavy metal concentration. Lead content in fertilizers type PAPR was studied in Autolab device using differential pulse voltammetry method.

PL

Nawozy zawierające częściowo rozłożony fosforyt, czyli nawozy typu PAPR (z ang. partially acidulated phosphate rock) wykazują długotrwałe działanie dzięki zawartości fosforu o różnym stopniu rozpuszczalności. Ważna jest optymalizacja składu nawozów typu PAPR. Znajomość poziomu stężeń metali ciężkich w danym nawozie może się okazać kluczowa, jeśli chodzi o ekologiczne i zdrowotne aspekty wykorzystywania nawozów fosforowych częściowo rozłożonych. W badaniach zastosowano produkty typu PAPR otrzymane w warunkach laboratoryjnych poprzez roztwarzanie fosforytów z niestechiometryczną ilością kwasu siarkowego. Następnie przeprowadzano mineralizację uzyskanych nawozów w celu oznaczenia stężenia ołowiu. Zawartość ołowiu w nawozach typu PAPR badano za pomocą urządzenia Autolab metodą woltamperometrii pulsowej różnicowej.

5

Influence of granulating factor at variable humidity on granulation of partially acidulated phosphate rocks

Hoffmann K., Rolewicz M., Skut J., Hoffmann J.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2013

|

Vol. 20, nr 9

1049--1056

EN

Unstable situation on fertilizer raw material market emerges the need to find substitute for superphosphate fertilizers. PAPR-type phosphate fertilizers (partially acidulated phosphate rock) constitute the most relevant alternative. PAPR-type fertilizers are formed by reaction of phosphate rock with nonstoichiometric, in relation to reaction during superphosphate production process, portion of mineral acid. The resulting product contains an available (soluble in water and/or in neutral ammonium citrate) and less available (soluble in mineral acids) forms of phosphorus. Possibility of using low-grade phosphate rock represents a great advantage of PAPR-type over superphosphatic manufacturing process, where applying phosphate rock of high P2O5 at low impurities content is highly recommended. Granulation process is an essential stage of PAPR-type fertilizers production. Granulation significantly reduces the dust emissions during the fertilizers application furthermore limits the regression of fertilizers in soil to unavailable forms (so-called the aging processes of fertilizers). Optimization of process parameters is very important for economic and ecological reasons because this process is one of the most energy consuming in whole cycle of PAPR-type fertilizers production. PAPR-type fertilizer preparations obtained under laboratory conditions were subjected to examinations. Products were characterized by a variable humidity, which was achieved by altering the concentration of mineral acid used for investigations. The second variable factor was the type of liquid used for granulation. Both, the sieve analysis and determination of resistance were carried out for classification of obtained granules.

PL

Niestabilna sytuacja na rynku surowców nawozowych stwarza konieczność znalezienia substytutu dla nawozów superfosfatowych. Najważniejszą alternatywą wydają się być nawozy fosforowe typu PAPR (partially acidulated phosphate rock). Nawozy typu PAPR powstają w wyniku reakcji fosforytów z niestechiometryczn ą, względem reakcji produkcji superfosfatów, ilością kwasu. Tak powstały produkt zawiera formy fosforu zarówno łatwo przyswajalne (rozpuszczalne w wodzie i/lub w obojętnym cytrynianie amonu), jak i nieprzyswajalne (rozpuszczalne tylko w kwasach mineralnych) przez rośliny. Zaletą tego rodzaju nawozów jest fakt, że do ich produkcji można wykorzystać fosforyty o znacznie mniejszej zawartości P2O5 niż jest to wymagane dla procesu produkcji nawozów superfosfatowych. Proces granulacji jest niezbędnym elementem procesu otrzymywania nawozów typu PAPR ponieważ znacznie zmniejsza emisję pyłów w czasie stosowania nawozów, dodatkowo granulacja nawozów fosforowych znacznie ogranicza uwstecznianie się nawozów do form nieprzyswajalnych (tzw. procesy starzenia się nawozów) w glebie. Optymalizacja parametrów procesu granulacji jest bardzo istotna ze względów ekonomicznych oraz ekologicznych, ponieważ proces ten jest jednym z najbardziej energochłonnych w całym cyklu produkcji nawozów. Do badań wykorzystano preparaty nawozów fosforowych typu PAPR otrzymane w laboratorium. Otrzymane preparaty charakteryzowały się zmienną wilgotnością, co osiągnięto poprzez zmianę stężenia kwasu użytego do reakcji. Drugim zmiennym czynnikiem był rodzaj cieczy użytej do procesu granulacji nawozów typu PAPR. W celu klasyfikacji otrzymanych granulatów przeprowadzono analizę sitową oraz oznaczono wytrzymałość otrzymanych preparatów.

6

Oznaczanie ołowiu w preparatach nawozowych typu PAPR metodą woltamperometrii pulsowej różnicowej

Hoffmann K., Kasprzyszak A., Hoffmann J., Skut J.

Proceedings of ECOpole

|

2012

|

Vol. 6, No. 1

213--218

PL

Użycie nawozów fosforowych na świecie w ostatnich latach ulega ciągłemu zmniejszaniu. Powodem jest wzrost cen jednostkowych składników odżywczych, co skutkuje automatycznym wzrostem cen nawozów fosforowych. Jak wiadomo, fosfor w nawozie przyczynia się nie tylko do wzrostu, ale także do stabilizacji produkcji roślinnej. Dlatego też względy ekonomiczne wymusiły konieczność poszukiwania tańszych rozwiązań dla nawożenia roślin. Nawozy zawierające częściowo rozłożony fosforyt, czyli nawozy typu PAPR (partially acidulated phosphate rock), wykazują długotrwałe działanie dzięki zawartości fosforu o różnym stopniu rozpuszczalności. Dlatego mogą być one alternatywą dla dotychczasowych źródeł fosforu, takich jak superfosfat. Ważna jest optymalizacja składu nawozów typu PAPR. Zawartość makro- i mikroelementów, takich jak cynk, mangan, miedź, żelazo, determinuje przydatność określonego preparatu do celów nawozowych. Znajomość poziomu stężeń metali ciężkich w danym nawozie może się okazać kluczowa, jeśli chodzi o ekologiczne i zdrowotne aspekty wykorzystywania nawozów fosforowych częściowo rozłożonych. W laboratorium wytwarzano produkty typu PAPR, roztwarzając fosforyty z niestechiometryczną ilością kwasu siarkowego. Następnie przeprowadzano mineralizację odpowiednich odważek uzyskanych nawozów w celu oznaczenia stężenia ołowiu. Zawartość ołowiu w nawozach typu PAPR badano za pomocą urządzenia Autolab metodą woltamperometrii pulsowej różnicowej.

EN

Use of phosphate fertilizers in the world constantly decreases in the last few years. The reason is increase of a unit prices of nutritious components what results in automatic growth of phosphate fertilizers prices. It is a well know fact that phosphorus in a fertilizer causes not only growth but also a stabilization of plant production. That is why economic aspects exacted a necessity of searching cheaper solutions for plant fertilization. Fertilizers containing partially acidulated phosphate rock like PAPR show long-lasting activity thanks to content of phosphorus with different solubility content. Therefore, they can be an alternative for present sources of phosphorus like superphosphate. Very important is an optimization of PAPR composition. Content of macro- and microelements like zinc, manganese, copper, iron determine usefulness of definite preparation for fertilization goals. Knowledge of heavy metals concentration in given fertilizer may turn out fundamental if we are talking about ecological and healthy aspects of using partially acidulated phosphate rocks. Products type PAPR were made in laboratory by dissolving phosphorites with unstoichiometric quantity of sulphuric acid. Next mineralization of appropriate fertilizer weighted amount was conducted in the aim of determine heavy metal concentration. Lead content in fertilizers type PAPR was studied in Autolab device using differential pulse voltamperometry method.

7

Badanie wpływu czynnika granulującego przy zmiennej wilgotności na proces granulacji nawozów fosforowych typu PAPR

Hoffmann K., Rolewicz M., Skut J., Hoffmann J.

Proceedings of ECOpole

|

2012

|

Vol. 6, No. 2

719--723

PL

Niestabilna sytuacja na rynku surowców nawozowych stwarza konieczność znalezienia substytutu dla nawozów superfosfatowych. Najważniejszą alternatywą wydają się być nawozy fosforowe typu PAPR (partially acidulated phosphate rock). Nawozy typu PAPR powstają w wyniku reakcji fosforytów z niestechiometryczną, względem reakcji produkcji superfosfatów, ilością kwasu. Tak powstały produkt zawiera formy fosforu zarówno łatwo przyswajalne (rozpuszczalne w wodzie i/lub w obojętnym cytrynianie amonu), jak i nieprzyswajalne (rozpuszczalne tylko w kwasach mineralnych) przez rośliny. Zaletą tego rodzaju nawozów jest fakt, że do ich produkcji można wykorzystać fosforyty o znacznie mniejszej zawartości P2O5 niż jest to wymagane dla procesu produkcji nawozów superfosfatowych. Proces granulacji jest niezbędnym elementem procesu otrzymywania nawozów typu PAPR, ponieważ znacznie zmniejsza emisję pyłów w czasie stosowania nawozów. Dodatkowo granulacja nawozów fosforowych znacznie ogranicza uwstecznianie się nawozów do form nieprzyswajalnych (tzw. procesy starzenia się nawozów) w glebie. Optymalizacja parametrów procesu granulacji jest bardzo ważna ze względów ekonomicznych oraz ekologicznych, ponieważ proces ten jest jednym z najbardziej energochłonnych w całym cyklu produkcji nawozów. Do badań wykorzystano preparaty nawozów fosforowych typu PAPR otrzymane w laboratorium. Otrzymane preparaty charakteryzowały się zmienną wilgotnością, co osiągnięto poprzez zmianę stężenia kwasu użytego do reakcji. Drugim zmiennym czynnikiem był rodzaj cieczy użytej do procesu granulacji nawozów typu PAPR. W celu klasyfikacji otrzymanych granulatów przeprowadzono analizę sitową oraz oznaczono wytrzymałość otrzymanych preparatów.

EN

Unstable situation on fertilizer raw material market emerges the need to find substitute for superphosphate fertilizers. PAPR - type phosphate fertilizers (partially acidulated phosphate rock) constitute the most relevant alternative. PAPR - type fertilizers formed by reaction of phosphate rock with non stoichiometric, in comparison with reaction during superphosphate production, amount of acid. The resulting product contains an available (soluble in water and/or in neutral ammonium citrate) and unavailable (soluble in mineral acids) forms of phosphorus. Possibility of using lower grade phosphate rock than is required for production of superphosphate is a great advantage of this type of fertilizers. Granulation process is an essential stage of PAPR - type fertilizers production. Granulation significantly reduces the dust emissions during the fertilizers application furthermore limits the regression of fertilizers in soil to unavailable forms (so-called the aging processes of fertilizers). Optimization of process parameters is very important for economic and ecological reasons because this process is one of the most energy consuming in whole cycle of PAPR - type fertilizers production. PAPR - type fertilizer preparations obtained under laboratory conditions were subjected to examinations. Obtained products were characterized by a variable humidity, which was achieved by changing the concentration of acid used for investigations. The second variable factor was the type of liquid used for granulation. Both, the sieve analysis and determination of resistance were carried out for classification of obtained granules.