Некоммерческая организацияРоссийская ассоциация производителей удобрений
Российская ассоциацияпроизводителей удобрений
Фосфогипс
Фосфогипс — побочный продукт при производстве фосфорной кислоты и фосфорных удобрений из апатитов и фосфоритов. Зарегистрирован как мелиорант для сельского хозяйства.
Радиоактивен ли фосфогипс? Миф или правда?
В составе фосфогипса, производимого в Российской Федерации, нет опасных техногенных радионуклидов. Есть природные, так же как во многих каменных материалах, которые столетиями используют в строительстве. Даже искусственные материалы вроде керамической плитки и кирпича могут содержать «фонящие» элементы. Слабая естественная радиация окружает человека всегда и везде — и не причиняет вреда.
У продуктов горнодобывающей отрасли проверяют Аэфф — эффективную удельную активность природных радионуклидов. Фосфогипс тоже проверяют, а результат вносят в протокол.
Например: для материалов, которые применяют в строительстве жилых и общественных зданий этот показатель определен до 370 Бк/кг
В качестве мелиоранта можно использовать доломитовую или известковую муку. Обычно эти мелиоранты применяют на кислых почвах, но более широким спектром применения обладает фосфогипс, полученный из апатитового концентрата с Кольского полуострова, который не содержит опасных концентраций тяжелых металлов и других токсичных примесей.
В фосфогипсе содержатся, кроме кальция, необходимые для полноценного развития растений элементь: фосфор, сера, кремний и даже цинк (рис. 1)
| Состав | % не менее |
Поступит на 1Га при норме 4 т/га |
|---|---|---|
| CaSO4 | 92 |
|
| CaO | 52 | 2176 кг/га |
| SO4 | 38 | 1540 кг/га |
| P2O5 | 1 | 40 кг/га |
| SiO | 0,26 | 10,4 кг/га |
| Zn | 0,03 | 3 кг/га |
Рис.1 Состав фосфогипса и количество элементов питания, поступающих в почву
-
Фосфор важен для всех сельскохозяйственных культур, он улучшает плодоношение, повышает устойчивость культур к перепадам температур, является основным элементом, регулирующим качество зерна.
-
Сера играет важную роль в формировании тургора растений, участвует в метаболических процессах и фотосинтезе.
-
Кремний позволяет растениям лучше пережить стрессовые ситуации. Кремний дает механическую прочность растениям, укрепляет стенки клеток, приводит к увеличению площади листьев, снижает опасность полегания посевов и поражения их болезнями и вредителями. Выступает кремний и как стимулятор развития корневой системы. В ряде опытов, проводимых с кремнийсодержащими препаратами совместно с ВНИИА им.
Д. Н. Прянишникова , было отмечено увеличение энергии прорастания семян и увеличение урожайности на 1,5–2 ц/га. -
Цинк необходим всем зерновым культурам, особенно кукурузе и рису.
Потребности в химической мелиорации почв россии
Прошлое и настоящее
В СССР в 1964 году было принято специальное постановление «О мерах по известкованию кислых и гипсованию солонцовых почв и развитию производства известняковой муки и сыромолотого гипса» (от 10.09.1964 N 776), в соответствии с которым 50%-85% затрат на внесение мелиорантов субсидировалось из госбюджета. Эта мера привела к широкому распространению химической мелиорации.
Фосфогипс — перспективный мелиорант
Преимущества в сравнении с другими гипсосодержащими материалами:
- Много
Образуется около 4 млн тонн в год, накопленные запасы — 200 млн тонн
- Безопасно
Продукт образуется при переработке отечественных апатитов, которые отличаются низким содержанием тяжелых и радиоактивных металлов. Кроме того, он проходит нейтрализацию, связывающую вредные компоненты
- Не только мелиорант, но и удобрение
Тонна фосфогипса содержит около 20 кг P2O5 (основной элемент питания), большое количество серы (SO4 до 200кг) и микроэлементов, внесение которых обеспечивает дополнительный эффект для почвенного плодородия.
Рекомендации по применению
Фосфогипс на солонцах
Солонцы — это почвы с высоким содержанием обменного Na в ППК. Почвы с такими показателями быстро заплывают, имеют высокую равновесную плотность, при механической обработке образуются глыбы, не поддающиеся выравниванию. Сроки посева на данном типе почв крайне ограничены, что негативно сказывается на формировании растений и будущего урожая. Решить подобную проблему можно методом химической мелиорации — внесением расчетных доз фосфогипса в дозах от 3 до 20 т/га в зависимости от содержания обменного натрия в почве.
Фосфогипс на орошении
Известно, что дождь средней интенсивности передает поверхности почвы энергию, равную силе взрыва гранаты. При этом происходит деструктуризация поверхностного слоя, образование многочисленных тупиковых пор, снижение газообмена в почве. Происходит резкое ухудшение физических свойств почвы, плотность в корнеобитаемом горизонте достигает 1,36 г/см³ и превышает ее. Внесение фосфогипса в дозе 1–5 т/га поможет решить проблему. Так, в результате всего однолетнего применения фосфогипса в дозе 1, 3 и 5 т/га в почву состояние растений кукурузы сильно отличалось (см. рис 2). При дозе 3 и 5 т/га растения дольше оставались зелеными и имели более выполненный початок.
Применение фосфогипса на орошении в Саратовской области, 2020 г.
Фосфогипс вносили с осени 2019 года совместно с НИИСХ Юго-Востока. На фото вид растений при проведении обследования 22.09.2020 г. (рис. 2)
При внесении 4 т/га фосфогипса в почву вносится от 40 до 50 кг/га P2O5, а также кальций и сера, необходимые для роста и развития растений.
Фосфогипс в системе no-till
Помимо традиционных технологий обработки почвы фосфогипс может широко применяться в технологии No-Till. Хоть и более медленно, как при отвальной обработке почвы, но происходит сдвиг агрегатов в сторону формирования агрономически ценных (2- 5 мм), процессы разуплотнения поверхностного слоя наблюдаются уже на третий год после применения. Это связано с тем, что частицы фосфогипса обладают способностью к диффузии в глубокие слои почвы, обеспечивая в зоне развития корневых систем и влаги необходимую растениям концентрацию элементов питания: фосфора, серы, кальция и микроэлементов. Ускорение процесса будет идти при комбинировании технологий No-Till и орошения.
Фосфогипс для повышения плодородия почвы
В 2018 году проводились опыты на подсолнечнике сорта Махаон в Саратовской области в условиях классической системы обработки почвы. Наилучший результат был достигнут при применении 4 т/га фосфогипса. Изменился один из главных показателей почвы — ее плотность.
Для большинства культур предельной плотностью почвы в корнеобитаемом горизонте считают 1,22 г/см³. В слое почвы 0–30 см плотность почвы на контроле составила 1,31 г/см³, в варианте с использованием фосфогипса в количестве 4 т/га плотность уменьшилась на 12% и составила 1,19 г/см³ (рис 3).
Рис.3 Плотность почвы в слое 0-З0 см в посевах подсолнечника г/см³, с. Степное Саратовской области.
Применение фосфогипса увеличило наличие в почве содержание азота. Увеличилось также и количество доступного фосфора. Благодаря лучшей аэрации почвы активизируется работа бактерий и микрофлоры, что способствует разложению органического вещества почвы и фиксации азота из воздуха, так как при использовании 4 тонн фосфогипса мы вносим дополнительно до 40 кг фосфора по дв. в. на гектар.
| Варианты опыта | Содержание в почве | рНн2о | |||
|---|---|---|---|---|---|
| NO2 кг/кт | Р2О5 кг/кт | K20 кг/кт | Гумус % | ||
| Контроль | 3,6 | 30,6 | 280 | 1,9 | 6,38 |
| Фон | 4,1 | 37,4 | 285 | 2,0 | 5,88 |
| Фон + 4 т/га ФГ | 4,8 | 39,2 | 320 | 2,2 | 6,90 |
| Фон + 8 т/га ФГ | 5,1 | 43,9 | 349 | 2,1 | 7,20 |
Таблица 1. Содержание питательных веществ в посевах подсолнечника, слой 0-З0 см
Фосфогипс как комплексное удобрение
Одним из главных показателей эффективности любого агроприема является урожайность и качество. При использовании фосфогипса в опыте Саратовского ГАУ в 2018 году по сравнению с контролем увеличилась масличность семян, а прибавка урожая составила 0,65 т/га. То есть при текущей стоимости маслосемян 25 000 руб/т и стоимости внесения 4 т/га фосфогипса — 4000 руб./га (с учетом доставки и внесения) дополнительный доход для хозяйства оценивается в 12 250 руб./га (таб.2).
| Варианты опыта | Урожайность т/га | Содержание в почве | |
|---|---|---|---|
| т/га | % | ||
| Контроль | 1,63 | - | - |
| Фон | 2,05 | 0,42 | 25,8 |
| Фон + 4 т/га ФГ | 2,28 | 0,65 | 39,9 |
| Фон + 8 т/га ФГ | 2,33 | 0,70 | 42,9 |
Таблица 2. Урожайность подсолнечника
В трехлетнем опыте ВНИИКХ им.
Влияние фосфогипса на выход питательно ценных компонентов картофеля, 2016 год,
|
Варианты опыта доза ФГ, т/га |
Урожай товарной фракции т/га |
Выход | ||
|---|---|---|---|---|
|
Сухого вещества ц/га |
Крахмала ц/га |
Витамина С, кг/га |
||
| N90P90K180-фон | 20,1 | 43,6 | 30,6 | 3,6 |
| Фон + 0,5 т/га ФГ | 26,3 | 62,6 | 40,2 | 4,4 |
| Фон + 1,0 т/га ФГ | 27,7 | 54,3 | 41,8 | 4,7 |
| Фон + 1,5 т/га ФГ | 30,3 | 69,4 | 47,0 | 5,3 |
| Фон + 3,0 т/га ФГ | 28,5 | 68,7 | 43,9 | 4,8 |
Расчет окупаемости затрат на внесение фосфогипса
На примере разбрасывателя ZG-B 8200 совместно со специалистами АО «РосАгроЛизинг» подготовлен расчет окупаемости внесения фосфогипса из расчета на 3 года на солонцеватых почвах Саратовской области при последовательном выращивании на удобренном поле основных культур Саратовской области: кукурузы, подсолнечника и сои.
|
|
Без внесения фосфогипса |
С внесением фосфогипса |
|---|---|---|
| Площадь угодий, га | 1000 | 1000 |
| Урожайность, т/га | ||
| • Кукуруза 1 год выращивания | 3,7 | 5,5 |
| • Подсолнечник 2 год выращивания | 1,6 | 2,0 |
| • Соя 3 год выращивания | 0,8 | 1,0 |
| Общая урожайность (на 1000 га) | ||
| • Кукуруза 1 год выращивания | 3 690 | 5 535 |
| • Подсолнечник 2 год выращивания | 1 620 | 2 025 |
| • Соя 3 год выращивания | 800 | 1 040 |
| Стоимость, руб/тонна | ||
| • Кукуруза | 3 394 | 3 394 |
| • Подсолнечник | 16 865 | 16 865 |
| • Соя | 20 165 | 20 165 |
| Выручка, рублей | 78 120 717 | 107 124 042 |
| • Кукуруза 1 год выращивания | 34 666 147 | 51 999 221 |
| • Подсолнечник 2 год выращивания | 27 322 401 | 34 153 002 |
| • Соя 3 год выращивания | 16 132 168 | 20 971 818 |
| Затраты на внесение фосфогипса, руб. | 0 | 6 834 049 |
| Стоимость фосфогипса (на 1000 га) с учетом доставки и внесения (1 раз в 3 года), руб. | 0 | 2 000 000 |
| Стоимость потребления техники в лизинг (разбрасыватель RSZG332), руб. | 0 | 4 765 919 |
| Дополнительное оборудование для разбрасывателя (диски для извести), руб. | 0 | 68 130 |
| Итого, руб. | 78 120 717 | 100 289 992 |
Стандарты и ТУ
Свидетельства о регистрации
Государственная поддержка
Большая часть образующегося фосфогипса – это полугидратная форма, имеющая свойство отвердевать при уплотнении, превращаясь в прочную монолитную плиту. Данное свойство может применятся в строительстве дорожной одежды, строительных плит, строительных блоков.
Фосфогипс в составе дорожной одежды частично или полностью может заменить песок и до 75% заменить щебень, использоваться совместно с грунтом для укрепления пучинистых, болотистых и сложных грунтов.
Применение фосфогипса в дорожном
строительстве позволяет:
-
УВЕЛИЧИТЬ допустимую нагрузку на ось в 2 раза и повысить грузооборот в 1,5 – 2 раза, снизить общую толщину дорожной одежды (обеспечивается за счет свойств фосфогипса) -
уменьшить потребность в природных материалах (песок, щебень) на 45-75% -
обеспечить стабильность водно-теплового режима земляного полотна и дорожной одежды за счет низкой теплопроводности и высокой гидрофобности фосфогипсового слоя. Это обеспечивает решение ряда проблем, которые не могут решить зернистые материалы, применяемые в качестве компенсирующих слоев в основании дорожной одежды -
успешно применять фосфогипс для устройства монолитного теплоизоляционного слоя на слабых, пучинистых грунтах (в том числе с близко залегающими грунтовыми водами в любых климатических зонах) -
уменьшить стоимость строительства дорог от 20 до 45%, сократить сроки строительства до 25 %, увеличить межремонтные интервалы в 1,5-2 раза (данные показатели получаются за счет замены значительного количества песка и щебня, сокращения технологических процессов при строительстве и уменьшения слоев дорожной одежды)
Схема устройства дороги с использованием
гипса технического
Характеристика материала
и его особенности
Основное вещество: фосфополугидрат сульфата кальция, обладает способностью после уплотнения образовывать прочный монолитный материал, используемый при устройстве дорожной одежды.
Ровность и долговечность дороги с основанием из фосфогипса существенно лучше, чем при щебеночном или гравийном основании, за счет способности монолитных слоев из фосфогипса распределять внешнюю нагрузку. Слой из фосфогипса работает как монолитная плита, распределяющая нагрузку на большую грунтовую поверхность и снижающая напряжения в грунте. Уменьшение удельного давления на грунт снижает вероятность появления в нем местных пластических деформаций и тем самым обеспечивает длительную сохранность ровности покрытия.
Устойчивость к накоплению влаги и вспучиванию. При устройстве слоев основания из фосфогипса поступление атмосферной влаги в земляное полотно с поверхности дорожной одежды практически исключается. Вследствие этого влажность грунта рабочего слоя земляного полотна будет значительно меньше, чем при устройстве оснований из традиционных каменных материалов на дренирующем слое из песка.
Покрытие из фосфогипса обладает высокой морозостойкостью. Это явление можно объяснить особой структурой пор. Вода не заполняет весь объем пор и микрокапилляры выполняют роль резервного объема, куда вытесняется вода в процессе замерзания. Кроме этого, тонкопористая структура и наличие микродобавок оксида фосфора Р2О5, который образует кристаллогидратные композиции с водой, существенно снижают температуру ее замерзания.
Дорожная одежда из фосфогипса имеет низкую теплопроводность. Монолитные слои из фосфогипса имеют меньшую остаточную пористость по сравнению с зернистыми материалами и поэтому не являются аккумуляторами воды, обычно накапливающейся в порах зернистых материалов дорожной одежды в осеннее и весеннее время и значительно снижающей прочность грунта и всей дорожной одежды.
Текущая география ремонта дорог
при помощи гипса технического
В 2014 году был заключен договор между Балаковским предприятием компании ФосАгро и Саратовским государственным университетом имени Н.Г. Чернышевского на проведение комплекса научно-прикладных работ и разработку проектов нормативных документов по применению фосфогипса в дорожном строительстве. В результате проведенных исследований, включая строительство с применением фосфогипса опытных участков дорог в Балаковском районе Саратовской области, доказана пригодность и эффективность его применения и разработаны базовые нормативные документы.
В 2015-2018 годах в десяти поселениях Балаковского района Саратовской области были построены пилотные участки дорог с применением фосфогипса. Общая площадь построенных автодорог составила 180 тыс. квадратных метров. В ходе эксплуатации подтверждены высокие эксплуатационные показатели покрытий, в настоящее время они находятся в нормативном состоянии.
ремонт дорог Быково-Отрогского муниципального образования
Техногипсовые перспективы
Использование технического гипса в дорожном строительстве успешно применялось в таком качестве, начиная с 80-х годов прошлого века. Дороги с использованием технического гипса в советское время прокладывались в Московской и Ростовской областях, в Украинской и Литовской ССР, а также в Туркмении и Узбекистане. На сегодняшний день всё большее применение технического гипса при сооружении дорожного полотна прямо отвечает задаче, поставленной Главой государства: нарастить объёмы и снизить стоимость дорожного строительства.
С точки зрения научного сообщества, данное направление работы очень перспективно и обладает целым рядом преимуществ перед традиционным способом укладки и составом дорожной одежды, прежде всего низкой себестоимостью и простотой технологии. С помощью данного материала можно существенно повысить прочностные характеристики дорожного полотна и увеличить межремонтные сроки.
Фосфогипс дорожный можно применять как основание не только для автомобильных дорог, но и для тротуаров, велосипедных дорожек, спортивных и детских площадок, мест складирования готовой продукции, хранения техники. Фосфогипс дорожный обеспечит снижение затрат субъектов Российской Федерации на реализацию социально значимых проектов развития дорожной инфраструктуры за счет всесезонной доступности и стабильного качества.
Существует единственная проблема логистики - свойства технического гипса на настоящий момент таковы, что его нельзя перевозить на дальние расстояния из-за быстрого засыхания. Однако специалисты СГУ намерены решить эту проблему путем разработки технологии переработки технического гипса в сухое вяжущее, которая позволит перевозить контейнеры с материалом на любое необходимое расстояние.
Применение фосфогипса на орошении в Саратовской области, 2020 г.
Безопасность
В 2015 году лабораторией генезиса и мелиорации солонцов ГНУ «Почвенный институт им. В.В. Докучаева» был проведен мониторинг оказания воздействия на экологию при использовании фосфогипса при строительстве и эксплуатации дорожных полотн, в соответствии с которым было представлено заключение об отсутствии неблагоприятного воздействия гипса технического на обследованную территорию.
АО «Апатит» и СГУ представили подробнейшие экспертные обоснования безопасности использования данного материала в дорожном строительстве.
Соответствующие изменения были внесены в Федеральный закон от 21 февраля 1992 года № 2395-I «О недрах», допускающие использование фосфогипса для ликвидации горных выработок и иных сооружений, связанных с пользованием недрами, рекультивации земель. РАПУ инициировала работу по данному вопросу в рамках содействия предприятиям отрасли в расширении применения вторичных продуктов производства минеральных удобрений.
Основу отхода составляет сульфат кальция с небольшим содержанием примесей, что позволяет эффективно использовать фосфогипс для восстановления плодородия нарушенных и засоленных земель и повышения урожайности и качества урожая сельскохозяйственных культур.
Кроме того, данный отход успешно используется для снижения популяции вредных грызунов на посевных территориях, для активации роста саженцев молодых деревьев и кустарников в питомниках, а также для восстановления лесов и кустарников после природных или техногенных пожаров в России и в зарубежье. Данные подтверждены многолетними наблюдениями.
