ВЛИЯНИЕ СЛЁЖИВАЕМОСТИ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ НА КАЧЕСТВО.
статья по химии (9 класс) по теме

Влияние слёживаемости   аммиачной селитры на качество.

Автор Т.А. Владимирова

МБОУ СОШ 5, город Белореченск, Краснодарский край

Краткая аннотация статьи.

         Профессиональное самоопределение учащихся – одна из важных задач школы.

 Тесная  связь школы с предприятием ООО «ЕвроХим –БМУ». Работа школьного научного общества «Потенциал»: изучение  технологических процессов предприятия ООО «ЕвроХим –БМУ».

 Понятие о минеральных удобрениях, содержащих питательные элементы для подкормки растений.

           Экспериментальная часть: определение влаги в аммиачной селитре; определение слеживаемости  аммиачной селитры. Содержание влаги в образце составило – 0,3%, рассыпчатость – 97%, слеживаемости  - 3%.  Обсуждение результатов эксперимента.

            Подготовка учащихся к профессиональному  самоопределению -   одна из  важных задач школы.

           Создать траекторию развития школьника в выборе профессии помогает тесная связь школы с предприятием нашего района ООО «ЕвроХим-БМУ». ООО «ЕвроХИМ-БМУ» являются шефами, на базе школы создан ЕвроХим – класс. Выпускники школы  на протяжении многих лет  выбирают профессии  связанные с химическим производством.  

           Одно из направлений внеурочной деятельности школьного научного общества  «Потенциал» является  изучение технологических процессов производства серной, фосфорной, слабой азотной кислот и сложных минеральных удобрений, исследование и изучение качества минеральных удобрений.

  Предлагаю внеклассное занятие по теме: «Влияние слёживаемости   аммиачной селитры на качество».

Оборудование: Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104 2-го класса

с наибольшим пределом взвешивания 200г, набор гирь  Г-2-210 по ГОСТ 7328-2001, 2 класса, химические стаканы, шкаф сушильный, эксикатор, прибор для дистилляции воды, плоскодонная колба, хлопчатобумажные мешочки, стеклянная палочка,  ложечки для сыпучих веществ, мерный цилиндр, аммиачная селитра марки Ч полидисперсная, серная кислота по ГОСТ 4204-77, вода дистиллированная, кассета с прессформами.

Ученик.

Минеральные удобрения  — неорганические соединения, содержащие необходимые для растений элементы питания. Минеральные удобрения содержат питательные вещества в виде различных минеральных солей.

Минеральные удобрения  выпускаются  в виде порошков, гранул и растворов.  Влажность  промышленных удобрений (ее максимально  допустимый уровень) должна составлять для азотных удобрений 0,15 – 0,35, суперфосфатов -3-4%, остальных удобрений – 1-2%. Влажность влияет на  основные физико-химические  свойства удобрений. [1]

           Гигроскопичность (от греческого hygros- влажный и skoreo - наблюдаю)  характеризуется  способностью  удобрений поглощать влагу из  воздуха [2]. При повышенной гигроскопичности  удобрения отсыревают, сильно смешиваются, ухудшается их  сыпучесть и рассеваемость, гранулы теряют прочность, ухудшается качество. Гигроскопичность удобрений оценивается по 10-бальной  шкале [3]. Кальциевая селитра имеет балл гигроскопичности около  9, аммиачная селитра и мочевина – 5, гранулированный простой суперфосфат 4-5, а хлористый калий 3-4. [1]

            Гигроскопичность  удобрений определяет  способ их  упаковки, условия хранения и транспортировки. Бестарное хранение  допустимы только для удобрений с баллом гигроскопичности меньше 3.

           Предельная влагоемкость характеризуется максимальной влажностью удобрения,  при которой сохраняется  его способность к хорошему рассеву  туковыми сеялками.

            Слёживаемость – склонность удобрений переходить  в связанное и уплотненное состояние. Она зависит от влажности  удобрений, размера и формы частиц,  их прочности, давления в слое,  условий и продолжительности хранения. Слёживаемость  определяется  по прочности  цилиндрического образца удобрения, хранившегося при строго определенных условиях и оценивается по  7 – балльной шкале. К сильно слеживающимся удобрениям  относится  аммиачная селитра (степень  слеживаемости II-IV).  Слёживаемость удобрений  можно уменьшить за счет производства удобрений в гранулированном  виде с минимальным содержанием влаги (1% влажности гранулометрического продукта), защиты от поглощения влаги из воздуха при хранении.

Выполнение экспериментов.   

Объекты исследования:  аммиачная селитра (NH4NO3 нитрат   аммония), для которой характерна высокая температурная  зависимость   свойств, наличие фазового перехода, вызывающего слёживаемость.

 № 1. Определение  влаги  в аммиачной селитре.

           Сущность метода заключается в вычислении массовой доли влаги на основе разности между  массой взвешенной пробы  аммиачной селитры до и после  высушивания при  t = 1050C в течение 3 часов с последующим охлаждением. Измерения проводили при  температуре  воздуха  равной 200 С, относительной влажности 68%.

         Ход работы: для выполнения опыта необходимо подготовить химический стакан. Стакан помещали  в сушильный шкаф и выдерживали при t = 1500 C  в течение 30 минут, после охлаждали в течение 30 минут в эксикаторе. Стакан взвесили. Взвесили 10 г аммиачной селитры и поместили в подготовленный стакан и взвесили с точностью до второго десятичного знака. Затем стакан  с пробой поместили в сушильный шкаф. Пробу высушивали при  t = 700C   в течение 2 часов,  после чего  стакан извлекли из сушильного шкафа, закрыли крышкой, во избежание поглощения влаги из воздуха, и охладили  в эксикаторе, до температуры  окружающей среды (она составляла 200С) в течение 30 минут  после чего снова взвесили. Обработали результаты.

         Массовую долю  влаги ХH2O, %  вычисляли по формуле:

ХH2O = m1  -  m2*100/ m, где

m1 – масса стаканчика с навеской  до высушивания  - 54,92 г

m2 - масса  стаканчика  с навеской   после высушивания  - 54,89 г

100 -  коэффициент  пересчета в  %;

m – масса  навески соли -10 г.

ХН2О =  54,92 г – 54,89 г *100/  10 г = 0,3 %

Содержание влаги в удобрении 0,3 %.

№ 2.  Определение слеживаемости  аммиачной селитры.

          Слёживаемость,  исследуемых образцов,  аммиачной селитры  проводили по методике «Экспресс-метод определения слеживаемости минеральных удобрений» ООО «ЕвроХим – Белореченские Минудобрения» 2009 [2].  

 Испытание пробы   проводили при условии:  tвоздуха  = 210С; влажность воздуха 72%, атмосферное давление 750 мм. рт. ст., относительная  влажность воздуха в эксикаторе 80%, tшкафа = 500С.

    Ход работы:   

           Приготовили раствор объемом 100 мл,  20 % -ной серной кислоты, (ρ = 1,140г/см3)

 Расчет производили по формулам: m (р-ра H2SO4) = V(р-ра) * W

 m(р –ра H2SO4) = 100мл * 1,140 г/см3 = 114 г

m(H2SO4)  = V(р-ра) * W * ρ

m(H2SO4)  = 100 мл * 0,2 * 1,140 г/см3 = 22,8 г

V (H2O дистил.) = 114 г – 22,8 г = 91,2 г

           Дистиллированную воду готовили в приборе для дистилляции воды. Взвесили  22,8 г концентрированной серной кислоты, отмерили мерным цилиндром 91,2 мл дистиллированной воды, кислоту тонкой струйкой влили в воду, перемешали стеклянной палочкой.

Аммиачную селитру  поместили на сито диаметром 2 – 2,5 мм, отсортировали   выделили фракцию приблизительно одинакового размера, взвесили на весах  60 г, поместили в плоскодонную колбу, закрыли пробкой и выдерживали при 210 С  в течение 12 часов.

         По истечении 12 часов  образцы  поместили  в хлопчатобумажные мешочки, которые поставили  в прессформы.  Прессформы поместили в эксикатор, в котором  раствор серной кислоты обеспечивал влажность 80%. Открытые образцы в эксикаторе выдерживали  60 минут.

          Увлажненные таким образом  образцы в прессформах  установили  в кассету с  прессиками, сверху поставили грузы   и оставили на 72 часа при комнатной температуре.

По истечению  72 часов, прессформы выдерживали 3 часа в сушильном шкафу.

           Охладили образцы до  t = 210 С  вытащили мешочки с образцами – получили брикеты.

           Для определения слеживаемости аммиачной селитры  брикеты сбрасывали с высоты 5см. Отобрали и взвесили, не слипшиеся  гранулы.  Таким  методом сделали три параллельных  испытания.    Расчет результатов производили по формуле рассыпчатости в  %.

    Х = С * 100/ m,      Х – рассыпчатость в %

    С – масса не слипшихся гранул – 174,6 г

    m – общая,  масса образцов, взятая  для испытания  - 180 г

   Х = 174,6 г * 100/180г = 97%

   Рассыпчатость составила 97%, слеживаемость – 3%.

Обсуждение результатов экспериментов.

           Эти результаты  на основе общепринятого  механизма слеживаемости  можно объяснить.  Влага в  веществе находится на  его поверхности между гранулами удобрения в виде насыщенного раствора, образуя жидкостные  мениски. При подсыхании  удобрения влага из менисков удаляется в газовую фазу [5]. При полном удалении влаги между частицами удобрения образуются кристаллические  мостики, которые создают прочную объемно-пространственную структуру – брикет (комки). При этом необходимо наличие в  удобрении минимального количества влаги, которое может обеспечить образование  комков.

Литература

1. Клевке В.Е.// Обзорная информация. Серия: Азотная промышленность. Производство аммиачной селитры. М.: НИИТЭХИМ, 1974.

2. В.М. Добра.// Методика. Экспресс-метод определения слеживаемости минеральных удобрений. ООО «ЕвроХим – БМУ». Белореченск, 2009.

3. В.М. Олевский.// Технология аммиачной селитры. М.: Химия 1978, с. 67.

4. М.В. Каталымов.//  Справочник по минеральным удобрениям.  М.: 1987.

5. В.Н. Кочетков.// Гранулирование минеральных удобрений. М.: 1975.

6. А.М. Кутепов.//  Общая химическая технология.  М.: Высшая школа, 1990.

.