مخلفات الموليبدينوم المستخدمة في إنتاج الأسمدة المعدنية متعددة العناصر

تعد تقنية إنتاج الأسمدة المعدنية متعددة العناصر من مخلفات تكرير الموليبدينوم تقنية جديدة تدمج المعالجة الشاملة لمخلفات المناجم مع الإنتاج الأنظف، مما يمثل اتجاهًا تطوريًّا في العلوم البيئية الصينية. من خلال عملية بسيطة تشبه إنتاج الأسمنت، تُعالج مخلفات الموليبدينوم لتحويلها إلى سماد معدني متعدد العناصر يحتوي على البوتاسيوم والسيليكون وعناصر أخرى أساسية لنمو المحاصيل. لا يقتصر دور هذا السماد على تزويد التربة بكميات كبيرة من البوتاسيوم والمغذيات الثانوية مثل السيليكون والكالسيوم والمغنيسيوم والكبريت فحسب، بل إنه يوفر أيضًا بشكل فعال المغذيات الدقيقة الضرورية للمحاصيل، بما في ذلك النحاس والحديد والزنك والمنغنيز والموليبدينوم. علاوة على ذلك، يعزز هذا السماد المعدني امتصاص الأسمدة النيتروجينية والفوسفورية والبوتاسيومية، ويحسن كفاءة استخدام الأسمدة، ويعزز مقاومة المحاصيل للضغوط، ويحسن جودة المحاصيل، ويعيد خصوبة التربة، ويحافظ على إنتاجية الأراضي المستدامة ويزيدها.

تتمثل عملية إنتاج الأسمدة المعدنية متعددة العناصر من مخلفات الموليبدينوم فيما يلي: باستخدام مخلفات الموليبدينوم والدولوميت أو الحجر الجيري عالي المغنيسيوم كمواد خام، تتم عملية التكليس في فرن عمودي أو فرن دوار. وتتمثل طريقة الإنتاج المحددة فيما يلي:

• حدد واحسب المجموع المكافئ لأكاسيد الحمض والأكاسيد القاعدية الموجودة في مخلفات الموليبدينوم، والدولوميت أو الحجر الجيري عالي المغنيسيوم، والأنثراسايت أو الفحم الأبيض.
• احسب كمية الفحم المطلوب مزجها للوصول بدرجة حرارة الفرن إلى ما يزيد عن 1200 درجة مئوية وفقًا لطريقة المزج الحراري للأسمنت في الأفران العمودية.
• بناءً على نسبة أكسيد حمضي/أكسيد قاعدي تبلغ حوالي 1.1–1.2، احسب نسب تغذية مخلفات الموليبدينوم والدولوميت أو الحجر الجيري عالي المغنيسيوم، ثم امزجها مع الفحم للحصول على تركيبة الدقيق الخام. بالنسبة للتحميص في الفرن الدوار، لا يُضاف أي فحم مسحوق.
• أضف مادة مساعدة للتكليس تحتوي على أيونات الفلزات القلوية، بحيث تشكل أيونات الفلزات القلوية ما بين 0.2% و1% من إجمالي الدفعة.
• يُطحن المزيج حتى يصبح مسحوقًا ناعمًا بدرجة 80 ميش أو أنعم، ثم يُغذى في فرن دوار ويُكلس عند درجة حرارة تتراوح بين 1200 و1350 درجة مئوية لإنتاج كلنكر الأسمدة السيليكاتية. أو بدلاً من ذلك، يمكن إدخال المادة المطحونة في آلة تكوير، وتشكيلها إلى كريات باستخدام الماء، ثم تحميصها في فرن عمودي عند درجة حرارة تزيد عن 1200 درجة مئوية لإنتاج الكلنكر.
• بعد عملية التبريد (التحبيب بالماء البارد)، يتم طحن الكلنكر للحصول على سماد السيليكون متعدد العناصر.

تستند هذه التكنولوجيا إلى مبادئ الإنتاج الأنظف، حيث تدمج معالجة “النفايات الثلاث” الناتجة عن التعدين والمعادن (الغازات العادمة، ومياه الصرف، والنفايات الصلبة) مع استعادة خصوبة التربة الزراعية. وهي تشكل تقنية وعملية مبتكرة لإنتاج أسمدة معدنية غنية بمغذيات متعددة متوسطة وميكروية من مخلفات الموليبدينوم. ومن خلال استخدام عملية التكليس، تتجنب هذه التقنية الاستهلاك المرتفع للطاقة والتكلفة الباهظة والتلوث الشديد المرتبط بعمليات الاستخلاص الكيميائي، وبذلك تحقق إنتاجاً أنظف خالياً من “النفايات الثلاثة”.”

في عام 2007، أنجزت شركة “لاييوان للتعدين” التابعة لمجموعة «شينهونغ» تجربة صناعية على نطاق 1,000 طن لإنتاج سماد معدني (سماد سيليكون متعدد العناصر) باستخدام مخلفات الموليبدينوم من «داوان» كمواد خام رئيسية. كان المنتج يتكون بشكل أساسي من الكالسيوم والمغنيسيوم والسيليكون، بينما احتوى أيضًا على البوتاسيوم والعناصر النزرة مثل الحديد والنحاس والزنك والموليبدينوم. وحصل المنتج على ترخيص تسويق الأسمدة تحت مسمى «سماد السيليكون متعدد العناصر» في مقاطعة هيلونغجيانغ. وأظهرت التجارب الميدانية التي أُجريت على الأرز والذرة والقمح الشتوي والأشجار المثمرة والخضروات المزروعة في الصوبات وفول الصويا والفول السوداني في مقاطعات هيلونغجيانغ وجيلين ولياونينغ وهبي وهينان نتائج إيجابية تتمثل في زيادة المحصول ومقاومة الإجهاد ومقاومة الآفات والأمراض وتحسين الجودة. في عام 2008، اجتازت هذه التكنولوجيا تقييمًا فنيًّا أجرته جمعية العلوم البيئية الصينية، وأعلنتها الجمعية الصينية للعلوم والتكنولوجيا في عام 2009 باعتبارها تقنية جديدة تستحق الترويج على المستوى الوطني. وبعد ما يقرب من ثلاث سنوات من التجارب الميدانية على محاصيل متعددة في أكثر من 300 موقع، أكدت النتائج أن السماد له آثار زراعية جيدة، بما في ذلك زيادة المحصول، وتحسين الجودة، ومقاومة الآفات والأمراض والجفاف والتشبع بالمياه ودرجات الحرارة المنخفضة. وفي الوقت الحالي، حصل السماد المنتج باستخدام هذه التقنية أيضًا على ترخيص للإنتاج والترويج والبيع في مقاطعة هيلونغجيانغ. ووفقًا للمطورين، وبناءً على حسابات تكلفة الإنتاج التجريبي، بالنسبة لمؤسسة تصرف 300,000 طن من مخلفات الموليبدينوم سنويًّا، فإن معالجتها لتحويلها إلى 500,000 طن من الأسمدة المعدنية متعددة العناصر يمكن أن تدر ربحًا سنويًّا يبلغ 50 مليون يوان، مع توفير 5 ملايين يوان سنويًّا في تكاليف إنشاء أحواض مخلفات التعدين وصيانتها واستعادة الغطاء النباتي. ويُعتبر هذا الربح معادلاً لأرباح التعدين والتخصيب لمنجم الموليبدينوم عندما تكون أسعار الموليبدينوم عند مستوى متوسط؛ وبالتالي، فإن تحويل مخلفات الموليبدينوم إلى سماد يعادل إنشاء منجم موليبدينوم آخر.

في 26 و27 مارس 2012، نظمت وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات والأكاديمية الصينية للهندسة بشكل مشترك “ندوة حول الاستخدام الزراعي الآمن لمخلفات المعادن” في مدينة كايفنغ بمقاطعة خنان. وقد اجتاز “تقرير تكنولوجيا المعالجة الخاص بالمشروع الصناعي للاستخدام الزراعي الآمن لمخلفات الموليبدينوم في نان-ني-هو”، الذي أعدته بشكل مشترك شركة مجموعة هينان للصناعات الكيميائية الفحمية المحدودة وشركة بكين هايداهوا لتكنولوجيا الاستفادة من موارد المخلفات المحدودة، مراجعة الخبراء. وأوضح الخبراء أن الاستخدام الزراعي الآمن لمخلفات المعادن يشير إلى تطبيق التقنيات والمعدات الرئيسية ذات الصلة لمعالجة مخلفات المعادن بطريقة آمنة (عن طريق استعادة العناصر أو المكونات القيمة من خلال إعادة التركيز؛ وإزالة المعادن الثقيلة السامة والضارة ومضافات التخصيب؛ وإزالة أملاح الصوديوم القابلة للذوبان في الماء)، مع تنشيط العناصر الغذائية المتوسطة والمغذيات الدقيقة، بحيث تصبح المخلفات مواد خام عالية الجودة للمنتجات الزراعية السائبة. ويمكن استخدام هذه المواد لإنتاج الأسمدة ذات الإطلاق المتحكم فيه، ومحسّنات التربة، وركائز الزراعة، وغيرها من المنتجات الزراعية الجديدة، التي تعمل على تحسين الخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة، وتعزيز جودة التربة ودرجة الأراضي الزراعية، وتلبية الاحتياجات الغذائية للمحاصيل، وضمان الأمن الغذائي. يُعد مشروع “الاستخدام الزراعي غير الضار لمخلفات الموليبدينوم” مكونًا رئيسيًّا في جهود مجموعة هينان للصناعات الكيميائية الفحمية لبناء “القاعدة الصناعية الجديدة للاقتصاد الدائري للمعادن غير الحديدية (الموليبدينوم)” الأولى من نوعها على نطاق واسع في الصين. يبلغ حجم الاستثمار في مشروع الاستخدام الزراعي غير الضار لمخلفات الموليبدينوم ومرافقه الداعمة 9.15 مليار يوان. وبعد اكتماله بالكامل، من المتوقع أن يستهلك المشروع ويستغل بشكل شامل 20 مليون طن من مخلفات الموليبدينوم سنويًا، ويحقق إيرادات مبيعات سنوية تزيد عن 25 مليار يوان، ويحقق أرباحًا وضرائب سنوية تزيد عن 8.5 مليار يوان، ويوفر فرص عمل لحوالي 5,500 شخص.

المخلفات المستخدمة في صناعة الأسمدة المركبة الممغنطة

خلال فترة الخطة الخمسية السابعة (1986–1990)، كان معهد معانشان لأبحاث التعدين رائدًا في الصين في مجال الأبحاث المتعلقة باستخدام مخلفات الحديد الممغنطة كمحسّن للتربة. وابتداءً من عام 1984، قام المعهد بإنتاج أسمدة ممغنطة باستخدام مخلفات الفصل المغناطيسي من منجم الحديد في نانشان. تم مغنطة المخلفات باستخدام آلة مغنطة مصممة خصيصًا لهذا الغرض، ثم تم استخدام المخلفات المغنطة في التربة. أظهرت الدراسات أنه بعد استخدامها، زادت المخلفات المغنطة من مغناطيسية التربة، وغيّرت بنية التجمعات المغناطيسية في التربة، وقامت بشكل خاص بتنشيط المواد المغناطيسية الحديدية في التربة، مما أدى إلى تحسين بنية التربة ومساميتها وتهويتها. واعتبارًا من عام 1985 فصاعدًا، تعاون المعهد تباعًا مع شركة المناجم التابعة لشركة معانشان للحديد والصلب وشركة الاستخدام الشامل لإجراء المزيد من الأبحاث التجريبية حول التطبيق الزراعي للأسمدة الممغنطة. وشملت التجارب التي استخدمت مخلفات الحديد الممغنطة من منجم نانشان للحديد كمحسن للتربة اختبارات في الأواني، وتجارب على قطع أراضي ميدانية، وتجارب توضيحية واسعة النطاق على محاصيل متنوعة وأنواع مختلفة من التربة. وأظهرت النتائج أن استخدام المخلفات المغناطيسية في التربة أدى إلى زيادة كبيرة في غلة المحاصيل: حيث بلغ متوسط الزيادة 12.63% للأرز المبكر، و11.06% للأرز متوسط الموسم، و15.5% لفول الصويا. خلال فترة الخطة الخمسية الثامنة (1991–1995)، قام المعهد بخلط مخلفات الحديد من محطة الفصل المغناطيسي مع الأسمدة الكيماوية الزراعية بنسب معينة، وبعد المغنطة والتحبيب وخطوات أخرى، أنتج أسمدة مركبة ممغنطة. تم بناء مصنع تبلغ طاقته الإنتاجية السنوية 10,000 طن من الأسمدة المركبة الممغنطة في قرية تايتشانغ البيئية، بمقاطعة دانغتو. ولم يؤد استخدام مخلفات التعدين الممغنطة بدلاً من البنتونيت كمواد رابطة للأسمدة المركبة إلى خفض التكاليف فحسب، بل أدى أيضًا إلى زيادة فعالية الأسمدة، وحظي ذلك بترحيب كبير من المزارعين المحليين.

استخدام المخلفات كمواد لتحسين التربة

غالبًا ما تحتوي المخلفات على مغذيات دقيقة أساسية لنمو النباتات وتطورها، مثل الزنك (Zn) والمنغنيز (Mn) والنحاس (Cu) والموليبدينوم (Mo) والفاناديوم (V) والبورون (B) والفوسفور (P)، وبالتالي يمكن استخدامها كأسمدة مغذيات دقيقة أو كمُحسِّنات للتربة. على سبيل المثال، يمكن استخدام المخلفات المحتوية على الكالسيوم في التربة الحمضية لتحييد الحموضة وتحسين جودة التربة. ويمكن استخدام المخلفات التي تحتوي على أكاسيد الكالسيوم والمغنيسيوم والسيليكون كأسمدة زراعية لعلاج التربة الحمضية بالتكلس والتحييد. وفي الوقت الحالي، تشمل المعادن أو الصخور الرئيسية المستخدمة كمضافات للأسمدة البنتونيت والزيوليت والدياتوميت والسربنتينيت والبيرلايت وغيرها.

بعد أكثر من عشر سنوات من الأبحاث، نجح علماء من معهد الجيولوجيا والجيوفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم في تطوير نوع جديد من الأسمدة المعدنية ذات المسام الدقيقة، والذي يمكنه تحسين خصوبة التربة بشكل فعال. وتتيح شمولية هذا النوع من الأسمدة وتكلفته المنخفضة تحسين خصوبة التربة على مساحات واسعة في الصين. استخدم شاو يوكوي وزملاؤه عشرة معادن طبيعية مختلفة كمواد محسنة للتربة لاختبار تأثيراتها على التربة المروية بالمياه المالحة (الملوحة 4–5 غ/لتر). وأظهرت النتائج أن المُحسّن 1 (البنتونيت 100%) الذي تم استخدامه بمعدل 2,500 كجم/هكتومتر مربع خفض الكثافة الظاهرية للتربة بنسبة 12.23% وزاد خصوبة التربة بنسبة 12.28%. أدت جميع المُحسّنات التي تم اختبارها إلى خفض المحتوى الكلي للملح في طبقة التربة التي يتراوح عمقها بين 0 و5 سم، حيث بلغ الحد الأقصى للانخفاض 72.5%، كما خفضت أيونات CO₃²⁻ وHCO₃⁻ في طبقة التربة من 0 إلى 40 سم، حيث بلغ الحد الأقصى للانخفاض 100%. أما المُحسّن 4 (100% من الجبس الفوسفوري) الذي تم استخدامه بمعدل 2,250 كجم/هكتومتر مربع، فقد أدى إلى زيادة أيونات Ca²⁺ و Mg²⁺ في التربة مع انخفاض أيونات K⁺ و Na⁺.

في عام 2010، أنجزت مجموعة «غوانغدونغ وانفانغ» تجربة صناعية على نطاق 500 طن باستخدام مخلفات الموليبدينوم من «بايشيزانغ» كمادة خام رئيسية، ونجحت في إنتاج مُحسِّن للتربة الحمضية الحمراء. وأظهرت هذه التجربة تأثيرات إيجابية على الأرز والخضروات والفواكه الاستوائية والتبغ ومحاصيل أخرى، بما في ذلك زيادة المحصول وتحسين الجودة وتحسين التربة. وبناءً على ذلك، تعاونت المجموعة مع جامعة جنوب الصين الزراعية، ومعهد التربة والأسمدة التابع لأكاديمية قوانغدونغ للعلوم الزراعية، ومؤسسات أخرى لتطوير أسمدة خاصة مناسبة لمختلف المحاصيل في مناطق التربة الحمراء الحمضية الجنوبية.

في عام 2011، نفذت شركة بكين هايداهوا ومجموعة هينان للصناعات الكيميائية الفحمية مشروعًا صناعيًّا لإعادة الاستخدام الزراعي الآمن لمخلفات الموليبدينوم، حيث استُخدمت مخلفات الموليبدينوم من نان-ني-هو لتطوير أسمدة ذات قيمة كاملة ذات إطلاق محكوم ومحسّن للتربة الرملية. وأظهرت التجارب الميدانية التي أُجريت على القمح في جامعة شاندونغ الزراعية، وتجارب تحديد المواقع لتحسين التربة الرملية في الحقول ذات الغلة المتوسطة والمنخفضة في معهد تغذية النبات والموارد والبيئة التابع لأكاديمية هينان للعلوم الزراعية، زيادة في الغلة بلغت 27% و41% على التوالي، مع تحقيق نتائج ملحوظة.

في محطة التخصيب «آنهوي آوشان»، وبالإضافة إلى إعادة تخصيب المخلفات لاستخلاص العناصر القيمة مثل الكبريت والفوسفور، تم أيضًا اختبار المخلفات الناتجة عن الفصل المغناطيسي غير الخالية من الفوسفور في تحسين التربة. وأظهرت الاختبارات أن التربة المُحسَّنة بالمخلفات أدت إلى زيادة كبيرة في غلة المحاصيل، حيث بلغت الزيادة في غلة الأرز ما بين 10% و15%، وحوالي 5% بالنسبة لبذور اللفت، كما تحسّن نمو القمح وفول الصويا ومحاصيل أخرى.