Монтмориллонит как перспективный композитный минерал для создания современных удобрений пролонгированного действия

Abstract

Актуальность исследования. Решение экологических проблем в аграрном секторе возможно за счёт использования новых удобрений пролонгированного и контролируемого действия. В данной статье приводятся варианты использования монтмориллонита в качестве составного компонента современных азотных удобрений с контролируемыми свойствами и результаты изучения минеральных трансформаций в процессе механохимической активации при различных параметрах. Основная цель работы заключалась в оценке механизмов активации монтмориллонита как ингибитора азотсодержащих композитных продуктов для создания удобрений пролонгированного действия. Методы: механохимическая активация в планетарной и кольцевой мельницах, рентгенодифракционный анализ, сканирующая электронная микроскопия, инфракрасная спектроскопия, дифференциальный термический анализ. Выводы. Доля интеркалированной мочевины в монтмориллоните (для смесей M1N1) изменяется в пределах 22,3…23,2 % при активации в планетарной мельнице в течении 3, 8 или 11 минут. Максимальная степень интеркаляции 23,2 % была достигнута при активации в течении 3 минут. После 11-минутной операции около 40…50 % агрегированных глинистых частиц покрываются внешней оболочкой избыточной мочевины толщиной до 2,5 мкм. Доля интеркалированной мочевины в монтмориллоните изменяется с 23,2 до 21,6 % по мере увеличения времени активации с 30 до 120 минут в кольцевой мельнице. По мере увеличения времени активации образуются микрокристаллиты мочевины на поверхности минеральных частиц. Минеральные продукты, полученные методом активации в планетарной или кольцевой мельницах, могут использоваться как удобрения пролонгированного действия с несколькими полезными функциями. Композиты, синтезированные при 11-минутной или 120-минутной работе планетарной или кольцевой мельниц, соответственно, характеризуются двумя типами азота. Изначально удобрения будут высвобождать нутриенты с высокой скоростью из внешней пленки, состоящей из мочевины, после чего будет расходоваться обменный азот из межслоевого пространства монтмориллонита, тем самым обеспечивая пролонгированное питание растений.

The relevance of the research. The solution of environmental problems in the agricultural sector is possible through the use of new slowreleased or controlled release fertilizers. This article presents options for using montmorillonite as a component of modern nitrogen fertilizers with controlled properties and the results of studying mineral transformations in the mechanochemical activation at various parameters. The main aim of the work was to evaluate activation mechanisms of the montmorillonite as an inhibitor of nitrogen composites for creating slow-release fertilizers. The methods: mechanochemical activation by planetary and ring mills, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, infrared spectroscopy, differential thermal analysis. Results. The proportion of intercalated urea in montmorillonite (for M1N1 mixtures) is slightly changed within 22,3...23,2 % for the planetary mill activation for 3, 8 or 11 minutes. The maximum intercalation degree of 23,2 % was achieved in the activation for 3 minutes. However, about 40...50 % of the aggregated particles are covered with an outer shell of excess urea up to 2,5 [mu]m in the thick after an 11minute operation for the planetary mill. The proportion of intercalated urea in montmorillonite is slightly changed from 23,2 to 21,6 % for the activation time increases from 30 to 120 minutes in a ring mill. While the activation time was increased, urea microcrystallites were formed on the surface of mineral particles. Mineral products synthesized by planetary or ring mill activation have the potential to be used as slowrelease fertilizers with several beneficial functions. Composites synthesized with 11-minute or 120-minute planetary or ring mills, respectively, are characterized by two types of nitrogen. Fertilizers will initially release nutrients at a high rate from the outer urea film. After that, exchangeable nitrogen will be released from the interlayer space of montmorillonite, thereby providing prolonged nutrition of the plants.