دانلود پژوهش كاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزي

۱۳۹۶-۰۶-۲۲

دانلود پژوهش كاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزي

فصل اول

كاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزي

(خوراك دام و طيور)


۱-۱مقدمه  

انسان نقش مواد معدني را در خوراك حيوانات را از ابتداي اهلي كردن حيوانات و پرورش گله اي آنها تشخيص داده است. عليرغم قدمت اين تشخيص هنوز هم موضوعات مهم و ناشناخته اي در مورد تغذيه و كاربرد مواد معدني بويژه براي حيوانات پر توليد وجود دارد. براي بيان نقش و اهميت كاربرد مواد معدني در تهيه خوراك دام و طيور تقسيم بندي زير را كه بر اساس هدفهاي افزودن اين مواد در خوراك مي باشند، ارائه مي گردد.

الف: تكميل عناصر مورد نياز متابوليسم بدن حيوانات جهت سلامتي

ب: افزودني هاي غير مغذي تحريك كننده و افزايش دهنده قدرت هضم .

ج: افزودني هاي معدني جهت آماده سازي خوراك و افزايش كيفيت توليد.

تقسيم بندي فوق نقش و اهميت بعضي از مواد معدني را كه جهت برآورد بيش از يك هدف قيد شده اضافه مي گردد را انكار نمي كند.

مواد معدني مختلف به دليل اينكه تأثيرات پيچيده اي در خوراك دام و طيور نشان مي دهند كه نقش كاربرد آن بيش از يك هدف ياد شده جلوه گر مي شود. به همين دليل در اين نوشتار مواد معدني و اهداف افزودن آنها را بطور كامل منفك نكرده و در مورد هر يك از تركيبات معدني و كانیهاي خوراكي بطور كلي توضيحاتي ارائه مي گردد.


۱-۱-عناصر مورد نياز متابوليسم بدن

ضرورت وجود عناصر كلسيم ca ، فسفر p ، منيزيم، k ،Na ، cl ، s ، I يد، آهن، Cu مس، كبالت Co ، منگنز Mn ، روي Zn ، سلنيوم se ، موليبدن Mo ، فلوئور F ، كروم Cr ، سلسيم Si، واناديم V ، براي يك يا چند گونه حيوان ثابت شده است كه بدون شك براي اكثر حيوانات نيز ضروري مي باشند.

بهمين ترتيب مدارك كافي وجود دارد كه نشان ميد هد قلع Sn و نيكل نيز احتمالاً ضروري هستند. همچنين اين احتمال مي رود كه به ليست عناصر ذكر شده عناصر مورد نياز ديگري نيز درآينده افزوده گردد.

(عناصر مورد نياز بدن حيوانات به چند روش تقسيم بندي مي گردند. يكي از مناسب ترين روشها، استفاده از اختلاف وسيع در مقادير مورد نياز يا افزودني در جيره مي باشد. در اين تقسيم بندي مواد به عناصر پر مصرف ( يا اصلي ) و عناصر كم مصرف تقسيم بندي مي شوند. در جدول شماره يك ليست عناصر مهم و مقدار عناصر پر مصرف و عناصر كم مصرف مورد نياز در حيوانات اهلي ارائه شده است. البته عدم ارائه ليست بعضي از عناصر كم مصرف در جدول فوق الذكر از كم ارزشي اين عناصر نمي باشد و تنها به دليل مقدار كم اين عناصر در بدن، و همچنين تأمين اكثر آنها در حالت معمولي توسط خوراكهاي تركيبي، بدون افزودن مكملهاي معدني اين مواد است.

مقادير مورد نياز عناصر ضروري پر مصرف بطور قابل توجهي بيشتر از ۱۰۰ يا بصورت درصدي از وزن بدن حيوانات مي باشد. و عناصر ضروري كم مصرف هميشه كمتر از اين مقدار مي باشد. در جدول (۱-۱ ) ليست برخي از عناصر و مقدار آنها آورده شده است)

جدول ( ۱-۱ ) ليست و مقدار عناصر كم مصرف و پر مصرف مورد نياز در بدن حيوانات

عناصر پر مصرف

درصد % عناصر كم مصرف Mg / kg
Ca ‌كلسيم ۵/۱ آهن ۵۰-۲۰
P فسفر ۱ روي ۵۰-۱۰
K پتاسيم ۲/۰ مس ۵-۱
سديم Na ۱۶/۰ منگنز Mn ۵/۰-۲/۰
كلر Cl ۱۱/۰ يد I ۶/۰-۳/۰
گوگرد s ۱۵/۰ كبالت Co‌ ۱-۰۲/۰
منيزيم Mg ۰۴/۰ سلنيوم Se ۷/۱
موليبدن Mo ۴-۱

 

( ۱ ۳ ) اهميت شكل شيميايي مواد معدني :

اگر چه اغلب شكل عناصر معدني تغييري نمي كند ولي داراي فرمهاي شيميايي، ظرفيت، تركيب و پيوندهاي مختلفي مي باشند. فرم شيميايي تأثير عمده اي روي مسيري كه ماده معدني بوسيله حيوان متابوليزه مي شود مي گذارد. اشكال مختلف شيميايي مواد معدني نه فقط جذب و مصرف مواد معدني را تحت تأثير قرار مي دهد، بلكه متابولسيم بعد از جذب را نيز ممكن است بطور محسوسي تغيير دهد.

اختلاف عمده اي در شيوه استفاده از تركيبات مختلف معدني بين حيوانات متفاوت وجود دارد بطوريكه بعضي از تركيبات شيميايي مواد معدني داراي قابليت جذب بهتري توسط گونه اي از حيوانات بوده، در صورتيكه براي نوع ديگر داراي قابليت بيولوژيكي پايين و يا حتي فاقد ارزش مي باشد. به همين دليل بايستي درباره انتخاب تركيب شيميايي مواد معدني براي حيوانات دقت بيشتري بعمل آيد تا مواد معدني كه داراي ارزش بيشتري براي حيوان مي باشد انتخاب شود.

در اين زمينه به ذكر مثالهايي كه بصورت جدول شماره (۱-۲) و (۱-۳ ) ارائه مي گردد پرداخته شود. در جدول شماره ( ۱-۲ ) ارزش بيولوژيكي شكل هاي متفاوتي از تركيبات فسفر براي يك گونه حيوان يعني طيور اشاره شده است.

در جدول شماره (۳) اشكال شيميايي مختلف از عنصر منگنز و قابلیت جذب بیولوژیکی آنها برای سه گونه مختلف از حیوانات نشان داده شده است.

جدول (۱-۲ ) ارزش نسبي بيولوژيكي منابع فسفرهاي غير آلي براي طيور

بتا – تري كلسيم فسفات ۱۰۰ درصد
دي كلسيم فسفات (۹۸-۹۶ ) درصد
پودر استخوان (۱۰۰ –۹۰ ) درصد
سنگهاي فسفاته فلوئور زدايي شده (۹۴-۷۰) درصد

 

جدول شماره ( ۱-۴ ) ارزش نسبي بيولوژيكي تركيبات مختلف منگنز

نوع حيوان / نمكهاي منگنز دار خوك طيور نشخوار كنندگان
سولفات منگنز ۱۰۰ ۱۰۰ ۱۰۰
كربنات منگنز ۷۰
اكسيد منگنز ۱۰۰ ۹۰ ۱۰۰

 

۱-۴ نقش متابوليكي عناصر معدني

عناصر معدني نقش گسترده و متنوعي را در بدن ايفا مي كنند. معمولي ترين نقش عناصر معدني ارتباط آنها با سلولها مي باشد. منيزيم جزء معمولي ترين فعال كننده آنزيمها مي باشد. كلسيم جهت فعال سازي سيستمهاي آنزيمي ارسال كننده پالس هاي عصبي و كنترل عضلاني لازم مي باشد. فسفر، منيزيم، كلسيم عامل اصلي تكميل كننده استخوان بندي بدن مي باشند و عناصري همانند سديم ، پتاسيم و كلر براي حفظ مايعات ضروري بدن لازم مي باشند.

فعاليت عناصر كم مصرف متنوع مي باشند بطور نمونه منگنز، مس، سلنيم و موليبدن داراي نقش اساسي در بسياري از سيستم آنزيمها مي باشند.

آهن و مس جهت تركيبات خون ضروري است. كبالت براي ويتامين B12 كه تكميل كننده كاربري انرژي است لازم است و يد نقش اصلي را در هورمون داراست. زئوليت ، باعث تسريع رشد در حيوانات و تسهيل حمل خوراك توسط اين كاني  مي گردد. افزودن پرليت و رميكوليت ها باعث رقيق شدن شير و توليد شير كم چربي و مداوم مي گردد و چندين مثال ديگر كه در اين موارد تا حد امكان هنگام معرفي مواد معدني به نقش آنها نيز اشاره خواهد گرديد.

۱-۵ مسائل ناشي از كمبود عناصر معدني

كمبود مواد معدني در خوراك روزانه حيوانات در جهت تأمين احتياجات فعاليتهاي روزمره، موجب بروز يك سري اثرات سوء در عملكرد طبيعي بدن حيوانات مي شود.

كمبود عناصر معدني ممكن است تغييرات اساسي روي تضعيف ماهيچه ها، لاغري، كم خوني، عقب ماندگي يا بسياري از بيماريهاي ديگر كه از كمبود عناصر معدني ناشي مي شود را انجام دهد. تأمين عناصر معدني مورد نياز بدن حيوانات توسط مكملهاي خوراكي مي تواند اين كمبود را كاهش داده اگر چه در اين مرحله امكان عدم ظهور علائم كمبود عناصر معدني وجود دارد اما جهت رفع نياز و بهبود بايستي افزودن مكملهاي معدني ادامه داده شود.

جهت رشد و بازدهي بيشتر پرورش حيوانات با در نظر گرفتن مسائل و هزينه ها ي متوالي مالي توصيه مي گردد مواد مغذي افزوده شود.

( بايستي در نظر گرفت كه تمام مواد معدني و در حقيقت تمام مواد مغذي اگر بيش از حد خورده شود مي توانند سمي باشند. حد اطمينان بين حداقل مورد نياز در جيره غذايي و مقداري كه تأثير سوء دارد در نوسان بوده و ميزان آن بر حسب نوع مواد معدني و شرايط فرق دارد. براي مثال اگر نمك طعام (Nacl) فقط به ميزان ۴ تا ۵ برابر غلظت مورد نياز خوراك در جيره خورانيده شود و آب آشاميدني نيز محدود باشد مي تواند باعث ايجاد تشنج و مرگ آفريني گردد.

۱-۶- آلودگي با مواد سمي و ذرات سنگين فلزات

مواد معدني شامل سرب ( pb ) ، جيوه Hg ، كادميوم Co ، فلوئور F‌، (موليبدن Mo ) مشكلات عملي بيشتري را براي خوراك بوجود مي آروند.

اين نوع خوراكهاي آلوده باعث بروز انواع بيماريها مي گردد. سازمان تنظيم غذاي حيوانات در سال ۱۹۹۸ ليستي از عناصر و محدوده قابل قبول از وجود آنها را در غذا بصورت كامل ارائه كرده است.

(schedulte 5 part 1  )

در جدول شماره (۱-۴ ) براي نمونه حداكثر مقدار مجاز براي عناصر سنگين و سمي در تركيبات و نمكهاي منگنزهايي كه جهت مصارف خوراكي تهيه مي گردند ارائه گرديده است.

 

جدول شماره ۱-۴ حداكثر مقدار مجاز عناصر سنگين و سمي در تركيبات منگنز خوراكي

عناصر حداكثر مجازmg/lit عناصر حداكثر مجاز mg/lit
سرب ۵ آرسنيك ۵
جيوه ۲/۰ سلنيوم ۱
كادميوم ۱ كروم ۵
نقره ۵

( همانند جدول فوق براي اكثر مواد معدني جهت مصارف خوراكي و كشاورزي جدولهاي حداكثر مقدار مجاز وجود دارد لذا بايستي سعي گردد مواد معدني كه انتخاب مي گردند سنگ مادر آنها فاقد اين عناصر باشند در غير اينصورت بايستي با روشهاي كانه آرايي مواد مزاحم را تا حد مجاز حذف نمود.

۱-۷ كانيهاي يا عناصر پر مصرف

بدليل گستردگي عناصر مورد نياز متابوليسم بدن، اين عناصر را به دو گروه بزرگ عناصر پر مصرف و كم مصرف تقسيم بندي مي شود. اين تقسيم بندي بر اساس مقدار مورد نياز و موجود در بدن حيوان مي باشد و هيچگونه مقايسه ارزش متابوليكي عناصر را در بدن شامل نمي شود.

۱-۷-۱ منابع معدني تأمين كننده كلسيم

كلسيم فراوان ترين عنصر معدني دربدن حيوانات مي باشد. حدود ۹۹ % از كلسيم در استخوان بندي و دندانهاي حيوان جاي مي گيرد. كلسيم نقش مهمي در بدن داراست كه از آن جمله مي توان به موارد تشكيل استخوان و دندان، توليد مثل، ترشح شير، افزايش وزن، توليد تخم مرغ، كيفيت پوسته تخم مرغ و غير ه اشاره كرد.

كلسيم مورد نياز جهت مصارف خوراكي بصورت كربنات كلسيم تهيه مي گردد. در اوائل استفاده از مواد معدني جهت تأمين كلسيم مورد نياز طيور فقط از گوش ماهي استفاده مي گرديد. اخيراً از منابع ديگري همانند سنگ آهك، باطله هاي سنگ بري ها، صدف هاي دريايي، خرچنگ ها نيز استفاده مي گردد.

سنگ آهك پر مصرف ترين ماده معدني در خوراك دام و طيور مي باشد. بطور متوسط (۲-۱) درصد در خوراك دام و ( ۸-۷) درصد در خوراك طيور تخم گذار مصرف مي گردد.

حيوانات نشخوار كننده اي كه اغلب توسط حبوبات و غله پرورش داده مي شوند بيشتر در معرض كمبود كلسيم قرار دارند. اين كمبود باعث نرمي استخوان، اشكال در دندان و استخوان بندي، كاهش رشد و غيره مي گردد.

در مقابل مصرف بيش از اندازه مورد نياز حيوانات باعث تأثير منفي در جذب ساير عناصر مي گردد.

طبق استاندارد ASTM (92- 706c) خواص شيميايي مواد معدني آهك مصرفي جهت خوراك دام و طيور بايستي مطابق مشخصات ارائه شده در جدول شماره ( ۱-۵  (  باشد.

جدول شماره ( ۱-۵  ( ‌مشخصات آناليز شيميايي منابع معدني جهت مصارف خوراكي (ASTM  )

انواع مصارف آهك مينيمم درصد

Caco3

ماكزيمم درصد

Mgco3

مينيمم درصد

Mgco3

رطوبت درصد
كلسيم بالا ۹۵ ۵ ۵/۰
منيزيم دار ۶۰ ۳۵ ۵ ۵/۰
دولوميت ۴۹ ۴۶ ۳۵ ۵/۰
سنگ آهك ۸۲

 

از منابع غير معدني تأمين كلسيم در بازار تهيه خوراك دام و طيور مي توان به باطله هاي گوشت، استخوان هاي خرد شده و پودر ماهي اشاره كرد.

اين مواد همچنين جهت برآورد فسفر مورد نياز جيره خوراك دام و طيور نيز افزوده مي گردند. بزرگترين عيب اين مواد بخصوص دو مورد اول بروز عدم رعايت نظافت و توزيع بيماريهاي واگير دار مي باشد.

در اكثر كشورهاي اروپايي با وجود منابع غير معدني كلسيم مصرف ماده معدني آهك جهت تأمين كلسيم مورد نياز رتبه اول را داراست. بطوريكه در كشور انگلستان مصرف سنگ آهك جهت خوراك دام و طيور ساليانه بطور متوسط ۳۷۰ هزار تن است. يكي از مسائل محدود كننده مصرف آهك كه بايستي حتما مد نظر قرار بگيرد هزينه حمل اين ماده معدني از سر معدن تا محل مصرف مي باشد كه اين مشكل مي تواند خيلي از موارد معدني را حذف نمايد.

با وجود اينكه روند مصرف صدفهاي دريايي براي طيور افزوده مي گردد ولي اين ماده جهت تأمين كلسيم مورد نياز نشخوار كنندگان و ساير حيوانات پرورشي كمتر مصرف مي گردد.

صدفهاي دريايي جهت تأمين ويتامينهاي مورد نياز كمتر مورد توجه قرار مي گيرند. به هر حال اين ماده معدني دريايي ساليانه در كشورهاي اروپايي ۱۰۰ هزار تن جهت مصرف خوراك دام و طيور استفاده مي گردد.

به هر حال تأمين كلسيم مورد نیاز طيور در صنعت پرورش مرغان تخمگذار از اهميت بسزايي برخوردار است. زيرا كه جيره غذايي طيور ارتباط مستقيم با مقاومت پوسته تخم مرغ دارد. ثابت شده است كه استفاده از صدف دريايي در خوراك طيور باعث افزايش كيفيت پوسته تخم مرغ گرديده و سايز تخم توليد شده را نيز افزايش داده و در نهايت باعث كاهش شكستگي تخم مرغها مي گردد.

بنابر گزارش با اضافه كردن (۵-۴ ) درصد صدف دريايي به خوراك طيور ۲% كاهش شكستگي تخم مرغ را سبب مي شود. در جدول شماره ( ۱-۶ ) آناليز شيميايي نوعي صدف دريايي كه جهت مصارف خوراك دام و طيور استفاده مي گردد آورده شده است.

جدول شماره ( ۱-۶) آناليز صدف دريايي مصارف خوراك دام و طيور

Caco3 %۹۳ Na %۸۱ /۰ Fe P.P.M 5/0
Ca %۳۷ cl %۵۶/۰ Cu p.p.m  ۶
co3 %۵۶ Mn p.p.m85 مواد آلي %۸/۲
Mg %۱۸/۰ K p.p.m131 چگالي Cm3  /g 8/2

 

۱-۷-۲ منابع تأمين كننده فسفر:

منابع تأمين كننده فسفر مورد نياز و تركيبات معدني مورد استفاده در خوراك دام و طيور در فصول بعد بيشتر توضيح داده خواهند شد لذا در اين قسمت از ارائه توضيحات صرفنظر مي گردد.

۱-۷-۳ منابع معدني تأمين كننده منيزيم

منيزيم از كلاتيونهاي مهم و ضروري در تغذيه حيوانات و گياهان است. اين عنصر نقش بسيار مهم و اساسي در فعال كردن صدها آنزيم داراست.

كمبود اين عنصر بيشتر در حيوانات نشخوار كننده و شيرده كه در چراگاهها تغذيه مي شوند مشاهده مي گردد. اين كمبود دلايل متعددي مي تواند داشته باشد كه از آن جمله مي توان به كاهش مقدار منيزيم قابل دسترسي از گياه كه در نتيجه استفاده از گياهان تازه پرورش يافته با كودهاي نيتراته ناشي مي شود، شرايط آب و هوايي و تغيير تركيب جيره غذايي اشاره كرد.

امراض متعددي در اثر كمبود منيزيم در حيوانات مشاهده مي گردد كه مي توان سرگيجه، ريزش مو، ضايعات پوست، ايجاد لخته هاي خون در لاله گوش و تورم لثه و غيره نام برد. در مرغان تخم گذار كمبود منيزيم باعث كاهش سريع تخم گذاري، كاهش اندازه تخم مرغ و وزن تخم مرغ مي گردد. مقدار كلسيم و فسفر جيره باعث افزايش منيزيم مورد نياز جوجه ها مي شود.

چندين روش تأمين منيزيم مورد نياز حيوانات وجود دارد. معمول ترين روش تأمين عنصر منيزيم به شكل منيزيم كلسينه۱ ‌مي باشد. در شرايط ايده آل مقدار جذب منيزيم از اين تركيب بهتر مي باشد.

عواملي كه روي اين جذب تأثير مي گذارد عبارتند از اندازه ذرات، درجه حرارت، عمل كلسينه منيزيم، منابع تأمين ماده معدني.

بهترين دما جهت كارايي بالا و جذب بهتر در عمل كلسينه كردن ۸۰۰ الي ۱۰۰۰ درجه سانتيگراد مي باشد. در عمل جهت مصارف خوراك دام سايز منيزيم كلسينه بصورت معمول mm 5/1 – ۱/۰ مي باشد. جهت مصارف خوراك طيور و آبزيان اين رنج بين ۲ /۰ – ۱/۰ مي باشد. منيزيم كلسينه بصورت جعبه هاي ليسيدني، تركيبات خوراكي بصورت پاشيده شده در چراگاهها ، همچنين بصورت منيزيم محلول در منابع نوشيدني حيوانات جهت تأمين منيزيم استفاده مي گردد. مصرف ساليانه اين تركيب در انگلستان بالغ بر ۴۰ هزار تن و در ايالات متحده حدود ۸۰-۶۵ هزار تن كوچك مي باشد. در جداول شماره ( ۱-۷) نمونه اي از آناليز شيميايي منيزيم كلسينه مورد استفاده در خوراك دام و طيور آورده شده است.


جدول شماره (۱-۷ ) آناليز شيميايي منيزيم كلسينه مصرفي در خوراك دام و طيور

حداقل مقدار قابل قبول
%۸۵ Mgo
‍‍Cao
% ۶/۳ Sio2
%۵/۲ Fe2o2
%۴/۰ Al2o3
%۵/۱ LOI

 

۱-۷-۴ نمك Nacl

طلب نمك براي برقراري حيات يك پافشاري ذاتي براي تمام حيوانات است. نمك طعام تأمين كننده دو عنصر مهم و اساسي سديم و كلر براي بدن حيوان مي باشد. مقدار مصرف نمك براي گاوهاي شيري قابل توجه مي باشد. روشهاي تهيه نمك براي خوراك دام و طيور عبارتند از: تهيه بلوكهاي ليسيدني از نمك و افزودن بصورت پاشيدن روي خوراك و تركيب با ساير مواد غذايي .

كيفيت سنگ نمكهاي معدني براي مصارف خوراك دام و طيور متفاوت است. بايستي حداقل ۹۲% حاوي نمك طعام Nacl  باشد. اندازه ذرات مصرفي جهت گاوها پنج ميليمتر مي باشد. براي طيور اندازه ذرات كوچكتري مورد نياز بوده و كيفيت نمك مصرفي نيز بايستي بهتر باشد. سايز مورد نياز طيور (۶/۰ –۱۵/۰ ) ميليمتر مي باشد. مصرف نمك در صنعت خوراك دام و طيور در كشور انگلستان به ۷۸ هزار تن در سال و در كشور آمريكا حدود ۰۰۰/۲۰۰۰ (دو ميليون ) تن كوچك در سال است.

نمكهاي سديم به آساني جذب و در بدن به گردش در مي آيند.

افزايش جزئي سديم در جيره طيور و ساير حيوانات معمولاً مشكل مهمي بوجود نمي آورد مگر اينكه آب مصرفي حاوي مقداري نمك باشد. طيور با افزايش مصرف آب، نمك زيادي را دفع مي كنند. حدود ۷% نمك در آب آشاميدني باعث آبكي شدن مدفوع، كاهش رشد، كاهش اشتها، و احتمالاً تلفات جاني مي گردد.

كلرميل تركيبي اضافي براي تركيب با پروتئين دارد و اين خاصيت كلر را قادر مي سازد كه در توان بخشي به قدرت يوني محيط خارج سلولي نقش عمده اي داشته و به عنوان آنيون دائمي گيرنده يون سديم عمل نمايد. در جدول شماره (۱-۸ ) مقدار مصرف نمك بصورت پوند در سال براي گروهي از حيوانات ارائه شده همچنان كه قبلاً توضيح داده شده مصرف نمك براي گاوهاي شيری بالا مي باشد.

جدول شماره (۱-۸) مصرف ساليانه نمك براي برخي از حيوانات

حيوان Ib/year حيوان Ib/gear
گاوهاي شيري ۵/۵۳ بوقلمون ۹
گاوهاي گوشتي ۲۲ بره ۵/۴
گوساله (۲-۱ ساله) ۱۸ بزغاله ۵/۴
گوساله((۱-۰) ساله ۹ بوفالوي آبي ۲۵/۲۹
بز شيري ۱۸ طيور در خوراك ۴۱۷/۰
بز گوشتي ۹

 

۱-۸ برخي از كانيهاي كم مصرف

علاوه بر كانيهاي ذكر شده اغلب حيوانات احتياج به مقدار متنابهي از عناصر را دارند. مقدار مصرف اين عناصر و يا تركيبات مختلف شيميايي آنها در جيره خوراك دام و طيور كم مي باشد. ولي بالا بودن قدرت مانور و قيمت اين تركيبات در مقايسه با عناصر پر مصرف يا تركيبات معدني آنها ارزش قابل توجهي را به اين گروه مي دهد. عناصر مهم و اساسي كه در صنعت خوراك دام و طيور اغلب به صورت تركيبات معدني و شيميايي به جيره غذايي افزوده مي گردند عبارتند از: مس، منگنز، روي، آهن، سلنيم، كبالت . در اين نوشتار بيشتر در مورد منگنز و منابع تهيه و تركيب شيميايي آن پرداخته مي شود و در مورد برخي از عناصر توضيحات مختصر ارائه مي گردد.

۱-۸-۱ منابع معدني تأمين روي

بدن يك حيوان معمولي جمعا حدود mg/kg  ۳۰ روي دارد. روي در برخي از آنزيمهايي كه در سوخت و ساز پروتئين ها و كربو هيدراتها دخالت دارند وجود دارد. كمبود روي در طيور باعث تعويق رشد، كوتاه و ضخيم بودن استخوانها و بزرگي مفصل زانو، ضايعات پوستي بخصوص در ناحيه پاها، كاهش رشد پرها و كاهش توليد تخم مرغ مي گردد. در اكثر حيوانات اثرات كمبود روي مشابه طيور مي باشد. كمبود روي در انسانها باعث كوتاهي قد، كاهش رشد بيضه ها و عدم بروز صفات جنسي و تشديد رنگ پوست مي گردد. امكان تأمين روي مورد نياز انسان از طريق افزايش روي در تخم مرغ، گوشت ، مرغ و خوك وجود دارد.

علاوه بر مصرف خوراكي، تركيبات روي اثرات قابل توجهي بر سوخت و ساير بهبود سوختگي و زخمها دارد. اگر چه به نظر مي رسد مقدار روي موجود در بدن قبل از سوختگي و زخم اهميت اوليه اي در سرعت بهبود داشته باشد ولي اين امكان وجود دارد كه با مصرف نمكهاي روي سرعت التيام زخمهاي جراحي شده را تسريع نمود.

در مواردي كه غذاي معمولي روي مورد نياز طيور را تأمين نكند از منابع معدني روي استفاده مي گردد كه با توجه به قيمت آنها و سهل الوصل بودن آنها در شرايط متفاوت از سولفات روي، اكسيد روي و كربنات روي استفاده مي گردد.

۱-۸-۲ منابع تأمين آهن

آهن مورد نياز بدن حيوانات بطور متوسط (۸۰-۲۰) mg/kg‌مي باشند آهن در بدن حيوانات نقشهاي مهم و اساسي را داراست كه مهم ترين آنها وجود آهن در هموگلوبين خون مي باشد. بطوريكه هموگلوبينهاي خالص انواع حيوانات ( ۳۳۵/۰ ) درصد آهن داراست. با توجه به اين توضيحات كمبود آهن باعث كمبود خون در بدن، زرد ي پوست، كاهش حجم هموگلوبينها مي گردد. زيادي نمكهاي آ‌هن در جيره باعث اختلالات تغذيه مي گردد، مانند فسفات آهن غير محلول كه باعث كاهش جذب فسفر مي گردد. فسفات آهن غير محلول عناصر معدني كمياب را جذب كرده و در نتيجه مانع جذب آنها نيز مي گردد.

زرده تخم مرغ منبع خوبي از آهن مي باشد و يكي از بهترين منابع آهن در تغذيه انسان است. زيادي آهن زرده تخم مرغ باعث نارضايتي مصرف كنندگان مي شود به دليل اينكه سبز رنگ شدن هاله زرده تخم مرغ در هنگام آب پز كردن تخم مرغها شكسته مي شوند قابل رؤيت است.

كمبود آهن موجود در جيره خوراك دام و طيور بصورت نمكهاي معدني و تركيبات شيميايي برطرف  مي گردد. در ايران بيشترين تركيب مصرفي سولفات آهن مي باشد كه به راحتي از تركيب اسيد سولفوريك با قراضه هاي آهن تهيه مي گردد از ساير تركيبات آهن همانند اكسيد هيدراته آهن در تهيه مكملهاي معدني استفاده مي گردد.


۱-۸-۳ منابع معدني تأمين منگنز

در مورد تركيبات منگنز و موارد مصرف آن در تهيه خوراك دام و طيور بدليل اهميت اقتصادي آن در ايران در يك فصل جداگانه بطور كامل بحث خواهد شد.

۱-۹ كانيهاي غير مغذي

عناصر و تركيبات معدني كه قبلاً معرفي گرديدند ارزش حياتي و بيولوژيكي براي بدن حيوانات و انسانها دارا بودند. اما يكسري از مواد معدني در جيره خوراك دام و طيور مصرف مي گردند كه فاقد ارزش غذايي مي باشند. هدف از افزودن اين مواد معدني متفاوت مي باشند. خوراك دام و طيور بصورتي آماده مي گردد كه علاوه بر داشتن هزينه معقول، حاوي حداكثر مواد مغذي موجود براي ايجاد حداكثر رشد، تخمگذاري و راندمان غذا باشند. منظور اطمينان از مصرف، هضم، عدم تخريب، جذب و انتقال مواد مغذي به سلولهاي بدن، علاوه بر غلظتهاي مناسب و متعادل مواد مغذي، بعضي افزودنيهاي خوراكي غير مغذي نيز به جيره اضافه مي گردد. بعضي از افزودنيها به منظور تغيير در سوخت و ساز و كوششي جهت ايجاد رشد بهتر و توليد محصول نهايي معقول تر مورد استفاده قرار مي گيرد. بعضي از اثرات مفيد افزودني هاي غذايي غير مغذي معدني به شرح زير است:

  • مواد معدني چسباننده مصرفي در تهيه پلت (گندله) و حفظ بافت و استحكام خوراكهاي پلت شده.
  • چاشني براي بهبود مزه خوراك.
  • در بعضي شرايط آنزيمهاي جذب بعضي از مواد مغذي را افزايش مي دهند.
  • جلوگيري از رشد كپكهاي مضر در خوراكها
  • وارد ساختن بعضي از عناصر در ساختمان مولكولي مواد غير مغذي

۱-۹-۱ بنتونيت

بنتونيت جزء كانيهاي رسي است. بنتونيتها به دو طريق گرمابي و رسوبي تشكيل مي شوند و مهمترين ذخاير بنتونيت دنيا از نوع رسوبي مي باشد. در اين حالت خاكسترهاي آتشفشاني اسيدي- حد واسط هنگامي كه در محيطهاي درياچه اي قليايي برجاي گذاشته مي شوند، ضمن واكنش با آب اسمكتيت و ديگر كانيها را مي توانند تشكيل دهند. مهمترين بخش بنتونيت را كانيهاي گروه اسمكتيت تشكيل مي دهند. اسمكتيت شامل سريهاي دي اكتاهدرال و تري اكتاهدرال است. كانيهاي سري دي اكتاهدرال شامل مونت موريو نيت، بيدليت نانترونيت و انواع تري اكتاهدرال شامل كانيهاي هكتوريت و ساپونيت است. از خواص مهم كانيهاي گروه اسمكتيت جانشيني يوني، خاصيت شكل پذيري، انبساط يوني را مي توان نام برد. ميزان خواص كانيهاي نام برده به تركيب شيميايي و ساختمان مولكولي آنها بستگي دارد. در كاني مونت موريونيت سديم دار ميزان جذب يوني، شكل پذيري و انبساط و انقباض از نوع كلسيم دار بيشتر است، ابعاد شبكه مونت موريونيت سديم و كلسيم از ۶/۹ آنگستروم در حالت معمولي به ۲۰ آنگستروم در صورتي كه رطوبت محيط صد در صد باشد افزايش خواهد يافت. ميزان جذب و تورم مونت موريونيت سديم دار چندين برابر حجم آن است، به طوري كه حالت ژله اي، پلاستيكي و چسبندگي به خود مي گيرد.

مصارف عمده بنتونيت شامل ريخته گري، تهيه گندله آهن، جمع آوري فضولات حيواني، حفاري، محيط زيست و مواد غذايي و غيره مي باشد. ميزان توليد بنتونيت توليدی دنيا در سال ۱۹۹۴ برابر با ۲/۸ ميليون تن بوده است. در ايران بدليل گسترش فعاليتهاي آتشفشاني بويژه دوران سوم ذخاير بنتونيت بسيار خوبي تشكيل گرديده است. در اين مورد مي توان به معادل استانهاي اصفهان، خراسان، سمنان، يزد اشاره كرد.

بنتونيت در افزايش كيفيت تهيه خوراك دام و طيور تأثير بسيازي دارد همچنين ثابت شده است كه افزودن آن باعث افزايش توليد شير، تخم مرغ و سايز آن مي گردد. بنتونيت باعث جذب ويتامين A از معده حيوان، هضم و جذب بهتر خوراك موجود در معده حيوان مي گردد. عامل ديگري كه مصرف بنتونيت به همراه خوراكيهاي دانه اي مانند گندم، جو، و غيره را توجيه مي كند. كنترل اسيد حاصل از خوراكهاي داراي مقدار زياد گندم است.

بنتونيت نوع سديك از دير باز جهت پلت (گندله سازي خوراك ) در مزارع پرورش طيور كاربدر داشته است. اما بطور اساسي از دهه ۱۹۷۰ به بعد در خوراك دام و طيور جهت بهينه سازي و افزايش توليدات مورد استفاده واقع گرديده است. گزارشهاي متفاوت و قابل توجهي از افزودن بنتونيت و تأثيرات مفيد آن وجود دارد. جالبترين گزارش مربوط به افزودن نوعي بنتونيت است كه در كشور پاكستان فرآوري و تهيه مي گردد. كه اين بنتونيت (RB) ناميده اند.

با افزودن ۵/۱ درصد RB‌در خوراك طيور تخمگذار باعث افزايش تعداد تخم مرغ به مقدار ۱۵% و افزايش ساير تخم مرغهاي توليدي حدود ۱۰ درصد گرديده است. همچنين باعث افزايش مقاومت پوسته تخم مرغها نيز شده است.

از مزاياي دگور استفاده از بنتونيت RB‌مي توان به موارد زير اشاره كرد.

  • استفاده بهتر از خوراك و افزايش نسبت تبديل به انرژي خوراك
  • بهبود وضعيت سلامتي
  • كاهش ميكروبهاي مضر و افلاتوكس ها در حيوانات نشخوار كنده
  • كاهش نسبت مرگ و مير
  • افزايش جذب پروتئين

اغلب توليد كنندگان گوشت به اين حقيقت واقف شده اند كه بنتونيت همانند ساير رسها باعث جذب كاروتين مي گردد. جذب كاروتين (ماده اوليه ويتامين A در بدن حيوان ) باعث توليد روغن بيشتر مي گردد. كشور استراليا بعنوان يكي از كشورهاي بزرگ توليد كننده و پرورش دهنده حيوانات مصرف بنتونيت در اين صنعت ۳۰ هزار تن در سال مي باشد. ۸ درصد اين مقدار بنتونيت نوع سديك بوده و ما بقي مربوط به بنتونيت نوع كلسيك و بنتونيت نوع كائولين مي باشد.

به طور كلي مصرف بنتونيت در علم تهيه خوراك دام و طيور مراحل ابتدايي خود را طي مي كند. در آمريكا در دهه ۱۹۷۰ بنتونيت اضافه شده به خوراك دام و طيور ۵ درصد بوده ولي اداره كنترل خوراك اين كشور افزودن مقدار ۵/۲ درصد به خوراك دام و طيور را توصيه مي كند. در جداول شماره (۱-۹) و (۱-۱۰ ) آناليز شيميايي و خواص تبادل يوني نمونه اي از بنتونيت مصرفي در خوراك دام و طيور آورده شده است.

جدول شماره (۱-۹) آناليز شيميايي و برخي خواص بنتونيت مصرفي در خوراك دام و طيور

سديم Na ۲-۳/۱ درصد
كلسيم Ca (۷/۰-۲/۰) درصد
منيزيمMg ۹/۰-۳/۱ درصد
آهن Fe ۶/۲-۷/۱ درصد
پتاسيم K ۳۳/۰ – ۱۶/۰ درصد
سيليكات Sio2 ۹/۲۹-۲۷ درصد
آلومينات Al2o3 ۵/۱۰-۹ درصد
دانسيته حجمي پودر Lbs/cu.fe ۵۷-۵۲ درصد
دانسيته حجمي دانه اي Lbs/cu.fe ۶۹-۶۲ درصد

 

جدول شماره (۱-۱۰) ظرفيت تبادل يوني براي عناصر رطوبت، Ph بنتونيت مصرفي در خوارك دام و طيور

سديم Na Mg/100gr 65-60
كلسيم Ca Mg/100gr25- 5
منيزيمMg Mg/100gr 5 – ۱
پتاسيم K Mg/100gr 5-1
كل TcEc Mg/100gr95 – ۸۵
PH در ۶ درصد سوسپانسيون ۵/۱۰ – ۵/۸
رطوبت محتوي ۱۲-۵ درصد

 

۱-۹-۲ سپيوليت  Sepiolite  

سپيوليتها جزء گروه هورميت Hormit ‌ از كاينهاي رسي مي باشد. گروه هورميت به دو كاني پاليگورسكيت Paly gorskite  و سپیوليت اطلاق مي گردد كه تركيبات پيچيده اي سيليكات منيزيم مي باشند. كرسيتالهاي آنها بصورت كشيده و دراز مي باشند. ساختار اين كانيها داراي كانالها و شيارهايي است كه به اين كانيها خواص بي نظيري در جذب و حذف بعضي مواد را داده است. بدليل چاشني منيزيم و آهن بجاي آلومينيم در ساختار كريستالي در سطوح اكتاهدرالي اين كاني رسي يك سطح با بار منفي ايجاد گرديده است و با توجه به اينكه اين كاني داراي سطح ويژه گسترده در حدود ( ۱۵-۷۵ ) متر مربع بر گرم مي باشد در نتيجه عامل موثري در جذب مولكولها و يونهاي عناصر بوجود آمده است. ظرفيت تبادل كاتيوني سپيوليتها ( ۵۰-۲۰) ملي اكي والان بر ۱۰۰ گرم است. كه كمتر از اسمكتيت و بيشتر از كائولن مي باشد.

كاني سپيوليت داراي كانهالها و شيارها يي در ساختمان مولكولي كريستالي خود است كه قطر اين شيار در حالت معمولي و طييعي a 6 (شش آنگستروم) مي باشد كه بوسيله آب و كاتيونهاي هيدراته پر گرديده است. اين مواد پر كننده را مي توان توسط عمل حرارت در دماي ۵۰۰ درجه سانتيگراد خارج ساخت و سپس اين كانالهاي تخليه شده را به راحتي با مواد آلي و ساير مولكولها پر نمود.

تعيين دقيق توليدات جهاني مشكل مي باشد. بدليل اينكه اين كانيها به اتفاق گروه اسمكنيت بعنوان خاكهاي رنگبر و جذب كننده ناخالصهاي روغن Fuller در صنعت مصرف مي گردد. بصورت تخميني توليدات دنيا در سال تقريبا ۵/۲ ميليون تن مي باشد. كشورهاي آمريكا ، اسپانيا، تركيه در توليد سپيوليتها مطرح مي باشند.

اين كاني در صنايع مختلف به دليل خواص بي نظير خود مورد استفاده واقع مي گردد كه از آن جمله صنايع تصفيه، كشاورزي، كاتاليتها، حفاري و رنگبري و غيره مي باشد. در كشورهاي اروپايي ساليانه ۱۲۰ هزار تن به خوراك دام و طيور در صنعت دامپروري افزوده مي گردد. بطور كلي اين ماده معدني به دلايل زير به خوراك دام و طيور افزوده مي گردد.

۱- حامل (Premix carrier  )     ۲- عوامل ضد كپك (anti-caking)

۳- منقبض كننده ( Binder  )        ۴- عامل تسريع رشد ( Crowth promoter  )

مشخصه اي كه سپيوليتها را به عنوان يك حامل مورد توجه قرار داده است ظرفيت پايين تبادل يوني آنها مي باشدكه به كاني خاصيت پايداري شيميايي داده كه از واكنش با مواد فعال در موقع حمل جلوگيري مي كند. تهيه كنندگان فورمول جيره به دنبال فورمول كلي هستند كه به طور كلي تأثيرات متقابل مواد را در خوراك توجيه كنند. با توجه به اينكه اكثر خوراكهاي دام و طيور بصورت پلت تهيه مي گردد با افزودن (۴-۲) درصد سپيوليت باعث بهم چسبندگي خوراك مي گردد (همانند ساير رسها ) در مواقعي كه از فشار استفاده مي گردد خواص جذب كنندگي ( Sorbtive ) و ژلاتيني Gelline ‌سپيوليت ظاهر مي گردد كه باعث پايداري و سختي هر چه بيشتر اجزاء پلت مي گردد. بدليل اينكه سپيوليت امكان استفاده از چربي بيشتر در تركيبات خوراك بدون تغيير و كاهش در كيفيت خوراكها را فراهم مي سازد در مواقعي كه افزودن مقدار زياد چربي و روغن در تركيب غذايي مد نظر باشد استفاده از سپيوليت بعنوان منقبض كننده قابل توجه مي باشد.

مطالعات نشان داده است كه سپيوليت در افزايش رشد حيوانات نقش مؤثري داراست. سپيوليتها بدليل داشتن خواص كلوئيدي، ظرفيت تبادل يوني و ظرفيت جذب كنندگي به احتمال فراوان با توليد خواص ژلي در معده حيوان مدت زماني گوارش را زياد تر كرده و در نتيجه باعث جذب بيشتر مواد مغذي ازيك مقدار يكسان خوراك مي گردند. عمده تحقيقات كاربرد سپيوليتها روي طيور تخم گذار نتايج قابل توجه و دلگرم كننده اي داشته است در جدول شماره (۱-۱۱) برخي از مشخصات سپيوليتهايي كه در خوراك دام و طيور استفاده مي شوند آورده شده است.

جدول شماره (۱-۱۱) برخي از مشخصات سپيوليتهاي مصرفي در خوراك دام و طيور

كاربرد عامل ضد كپك منقبض كننده
سايز ذرات (ASTM) ۱۲۰-۵۰ ۱۰۰
چگالي حجمي g/lit ۳۰-/+۶۱۵ ۴۰-/+۵۴۵
رطوبت   درصد ۲-/+۸ ۲-/+۸
جذب روغن و ستيتگاوس درصد ۷-/+۹۲
جمذب ورغن لاينزد ۵-/+۹۳
نگهداري آب درصد ۱۴۷ ۱۵۰
سختي ماوس ۵/۲-۲ ۵/۲-۲
ظرفيت تبادل كاتيوني meg/100gr ۵-/+۱۵ ۵-/+۱۵

۱-۹-۳ پرليت و ورميكوليت Perlite and verrmiculite

پرليت: پرليت نوعي سنگ آتشفشاني با تركيب اسيدي تا حد واسط است كه در محيط آبدار يا مرطوب تشكيل مي گردد و داراي بافت شيشه اي است. ميزان آب همراه پرليت در حدود ۲ تا ۵ درصد است. بعضي از دانشمندان معتقدند پرليت از هيدراسيون اپسيدين ها حاصل گرديده و آب موجود در آن بصورت مولكولي و هيدروكيل است. نسبت مقدار اين دو نوع آب به ميزان فرآواني اكسيد كلسيم و منيزيم بستگي دارد. مصارف عمده پرليت به عنوان پر كننده ها، عايق حرارتي و صوتي بتون سبك و در صنايع كشاورزي مي باشد. ميزان پرليت مصرفي جهان در سال ۱۹۹۷ ، ۸/۱ تا ۹/۱ ميليون تن گزارش شده است. كشورهاي مهم توليد كننده پرليت آمريكا، روسيه، يونان، ايتاليا، ژاپن و غيره

ذخاير بزرگي از پرليت در ايران گزارش شده است كه مي توان به ذخاير و پتانسيل هاي معدني شهرستان ميانه، تبريز، بيرجند، فردوس، طبس، اشاره كرد. همچنين در ديگر نقاط ايران از جمله استان سيستان و بلوچستان، و شهرستانهاي نائين و كاشان نيز ذخاير، پرليت كشف شده است.

ورميكوليت:

عنوان ورميكوليت به گروهي از سليكاتهاي آلومينيوم فرومنيزيم دار اطلاق مي گردد كه از نظر شيميايي مشابه اسمكتيتهاي تري اكتائدر و از نظر بلور شناختي مشابه تالك مي باشند. عدم تعادل بار الكتريكي ناشي از جايگزيني آلومينيوم (Al) بجاي سلسيوم (SI) در لايه تترائدري بوده كه با حضور يونهاي منيزيم و گاهي ساير يونها جبران مي گردد. ورميكوليت در اثر شوك حرارتي به ۲۰ تا ۳۰ برابر حجم اوليه خود رسيده ورقه ورقه مي شود. كاربرد ورميكرليت منبسط بدليل سه خصوصيت مهم آن يعني جرم حجمي پايين، عايق بودن آن در مقابل حرارت و صدا و قابليت تعويض كاتيوني مورد توجه صنايع مي باشند. از اينرو عمدتا در توليد مصالح ساختماني، عايق كاري، و در تهيه كودها و سموم كشاورزي مورد استفاده قرار مي گيرد.

توليد جهاني ورميكوليت منبسط در سال ۱۹۹۵ ميلادي ۶۰۶ هزار تن بوده است. ايالات متحده آمريكا و آفريقاي جنوبي بزرگترين توليد كننده ورميكوليت مي باشند. معدن ورميكوليت كليبر به عننوان اولين معدن شناخته شده ورميكوليت ايران در ارتفاعات قره داغ منطقه كليبر در داخل سنگهاي پيروكسني و گابروئي قرار دارد.

كانيهاي ورميكوليت و پرليت قابليتهاي متنوعي در تهيه خوراك دام و طيور دارند كه از آن جمله:

  • حمل كنسانتره خوراك و عناصر كم مقدار مورد نياز بدن حيوان
  • افزايش سرعت رشد بهتر در مواقعي كه با زئوليت و سپيوليت مقايسه مي شود.
  • افزايش كيفيت فيزيكي خوراك و عامل جلوگيري كنند از جدايش مواد خوراكي از همديگر
  • عامل ضد كپك و منقبض كنده

افزودن پرليت و ورميكوليت در خوراك گاوهاي  شيري باعث رقيق شدن شير و توليد شير كم چرب و مداوم و پايدار مي گردد. در مواقعي كه پرليت به خوراك طيور (broiler ‌) افزوده مي گردد. باعث كاهش چربي گوشت مي شوند با افزودن (۳-۱ ) درصد پرليت به خوراك طيور مي توان به حالت بهينه اقتصادي دست يافت. پرليت كاربردي در خوراك حيوانات بصورت دانه هاي بسيار ريز (mm 2-1) و ورميكوليت معمولا بصورت ميكرونيزه ( mm 5/0 – ۱/۰ ) مصرف مي گردد. با افزودن سه درصد ورميكوليت در خوراك طيور تخم گذار نتايج زير حاصل مي شود:

افزايش تركيبات خون ( افزايش ۱۴ درصد پروتئين آن)، بهبود كيفيت تخم مرغها، افزايش وزن طيور بطور متوسط ۵/۹ درصد تأثير روي تخم گذاري در هفته اول، افزايش وزن تخم مرغها بطور متوسط ۴/۳ گرم و همچنين افزايش ويتامين A و كاروتين.

اين كانيها به دليل جذب و دفع مواد ترشح شده مي توانند باعث كاهش و ازبين بردن امراض و بلاياي حيواني گردند. بنابراين باعث كاهش آلودگي هاي بدن، گوشت حيوان و شير توليدي مي گردند. بعضي از مواد همانند روغن مي توانند توسط پرليت و ورميكوليت در خوراك مخلوط شوند با توجه به خاصيت تبادل يوني مي توان بعضي از عناصر مورد نياز را توسط اين خاصيت در خوراك نوشخواركنندگان و آبزيان مورد استفاده قرار داد. تحقيقات گسترده اي در مورد افزودن پرليت به خوراك دام و طيور صورت گرفته است كه در نتيجه باعث افزايش و تسريع رشد حيوانات گرديده است. اين كاني در مقايسه با سپيوليت و زئوليت در مصرف يك نتايج بهتري را مي دهد.و يك عامل مهم ديگر در افزودن پرليت كاهش سرعت مراحل گوارش مي باشد كه درنتيجه اين عمل مواد غذايي خوراك بيشتر جذب بدن حيوان گردد. پرليت امكان جذب بهتر مواد آلي و ساير تركيبات در مراحل گوارشي حيوانات نشخواركننده را فراهم مي سازد. همچنين پرليتها همانند زئوليت در جذب آمونيوم حاصل از دفع مواد خوراكي موثر مي باشند.

موارد ذكر شده فوق دلايلي كافي جهت استفاده از ورميكوليت وپرليت در صنايع خوراك دام و طيور مي باشند ولي كاربرد اين مواد هنوز محدود مي باشد.

در بازار تجارت انگلستان مصرف ورميكوليت در صنايع خوراكي حيوانات از مقدار حداكثر خود در دهه ۱۹۷۰ از مقدار ۳۰۰۰ تن در سال به ۸۰۰ تن در سال ۱۹۹۳ رسيده است همچنين بازار مصرف اين ماده معدني جهت صنايع خوراك دام و طيور در اروپا بيش از ۱۵۰۰ تن در سال نمي رسد.

مهمترين دلايل كاهش مصرف اين ماده معدني افزايش قيمت اين كانيها مي باشد كه در صنايع ديگر با سرعت بيشتري قابليتهاي جديد كاربرديشان يافت مي گردد.

بهمين دليل با وجود اينكه ورميكوليت ها بهترين حامل خوراك مي باشند ولي از لحاظ قيمت قادر به رقابت با ساير كانيها با قابليت حمل كنندگي كمتر نمي باشند. در جدول شماره (۱-۱۲) نمونه اي از آناليز شيميايي و برخي خواص فيزيكي و شيميايي پرليتهايي كه در صنعت خوراك دام و طيور مصرف مي گردد آورده شده است.

جدول شماره (۱-۱۲) آناليز شيميايي و برخي خواص پرليتهاي مصرفي

در خوراك دام و طيور

سيلكون Sio2 %۷۳
آلومينات Al2o3 %۱۵
آهن Fe2o3
سديم Na2o
پتاسيم K2o
كلسيم + منيزيم ( بصورتcao+mgo )
سايرين
PH (۵/۷-۵/۶) درصد
مواد آلي صفر
ساير ذرات (۵/۰-۰ ) درصد

 

۱-۹-۴ تالك :

تالك سيليكات منيزم آبدار است. اين كاني در طبيعت در سنگهاي دگرگوني يافت مي گردد. تالك در شرايط مناسب در دگرگوني همبري نوع متاسوماتيزم و دگرگوني ناحيه اي تشكيل مي گردد. عمده كانيهاي همراه تالك عبارتند از: سرپانتين، كلريت، دولوميت، كلسيت و غيره. مصارف عمده تالك عبارتند از: كاغذ سازي، سراميك، رنگ سازي، پلاستيك، پوشش بام، دارويي، كشاورزي و غيره.

ميزان تالك توليدي در سال ۱۹۹۵ بالغ بر ۸ ميليون تن بوده است. در ايران پتانسيلهاي معدني تالك زيادي گزارش شده است و معادن آن در استانهاي لرستان، اصفهان، خراسان و تهران استخراج مي گردند.

در خوراك دام و طيور تالك به عنوان عامل ضد كپك ( Anti – caking ) و يا اصل ضد چسبندگي (anti-stiching) مصرف مي گردد. كه اين عمل براي تركيب خوراك و تهيه پلت بكار مي رود. تالك در مواقعي كه به عنوان پوشش خوراك به كار برده شود مانع از تبخير رطوبت موجود در خوراك مي گردد. در خوراكيهايي كه بصورت پودر تهيه مي شوند تالك (۲-۱) درصد مصرف مي گردد و در خوراكيهايي كه به شكل پلت مي باشند. (۵/۰ – ۳/۰ ) درصد افزوده مي گردد. تالك امكان تركيب مخلوط كردن تركيبات غذايي همانند ملاس دانه هاي روغني، پالپ چغندر قند، شكر، اوره و چربي را در سطح گسترده در خوراك فراهم مي سازند. اما نتايج در خيلي از موارد مي تواند خارج از توجيه اقتصادي باشد. تالك مصرفي كشورهاي اروپايي در صنعت خوراك دام و طيور در عرض يك سال ۳۵-۳۰ هزار تن تخمين زده شده است.


بخش دوم

منگنز و تركيبات آن در صنايع كشاورزي « خوراك دام و طيور»

 

۲-۱ زمين شناسي منگنز :

منگنز فلزي است به رنگ نقره اي- خاكستري، داراي وزن مخصوص ۴۳/۷ (گرم بر سانتيمتر مكعب در دماي ۲۰ درجه سانتيگراد ) دماي ذوب آن ۱۲۴۳ درجه سانتيگراد و سختي آن در مقياس ماوس برابر با پنج مي باشد. اين فلز در طبيعت خالص يافت نمي شود. تا كنون بيش از ۱۵۰ نوع كاني داراي منگنز شناخته شده است. در جدول شماره (۲-۱ ) برخي از كانيهايي كه داراي ارزش اقتصادي مي باشند آورده شده است.

جدول شماره (۲-۱ ) كانيهاي منگنز دار كه داراي ارزش اقتصادي مي باشند.

هاسمانيت Mn3o4 ۷۲
آلبانديت mns ۱۴/۶۳
پليانيت Mno2 ۱/۶۳
پيرولوزيت Mno2 ۶۳-۶۰
منگانيت Mn2o3H2o ۶۲
برونيت Mn2o3,mn  sio3 ۶۲
پسيلوملان Ba  mn  mn8 o16(OH)4 ۶۰-۴۵
تفروئيت ۲mno,  sio2 ۳/۵۴
رودو كروريت Mn co3 ۴۷
رودونيت Mn  sio3 ۴۲
اسپسارتيت ۳mno  , Al2o3,  ۳sio2 ۳/۳۳
نام كاني تركيب شيميايي درصد منگنز mn

 

از ميان كانيهاي شناخته شده اكسيدهاي منگنز مهمترين گروه از كانيهاي اين فلز بشمار مي آيند. بجز رسوبات كربناته امروزي منگنز در سنگهاي آهكي تجمع نمي يابد ولي دولوميتهاي غني از منگنز در بعضي از نقاط دنيا گزارش شده است. سيليكاتها و كربناتهاي منگنز از منابع متفاوت در شرايط اكسيد شوندگي با شتاب اكسيده و به هيدرواكسيد تبديل مي گردند و پس از جابجايي (فواصل كم يا زياد ) به كانيهاي پايدار تبديل مي شوند.

مهمترين انواع كانسارهاي منگنز از نوع رسوبي است كه در شرايط دريايي و با فاصله اي از ساحل تشكيل مي شوند. كانسارهاي دگرگوني منگنز از منابع مهم ديگر به شمار مي آيند. كه بيشتر در هندوستان، برزيل، روسيه، بهره برداري مي شود.

بطور كلي بر اساس داده هاي زمين شناسي ايران و ويژگيهاي آثار و منابع شناخته شده كانسار منگنز را در كشور مي توان به سه گروه اصلي زير تقسيم كرد:

  • كانسارهاي رسوي همراه با توف، مواد آتشفشاني و رسوبات تخريبي
  • كانسارهاي گرمابي رگه اي مرتبط با فعاليتهاي ولكانو- پلوتوني
  • كانسارهاي همراه با سازندهاي آهكي

۲-۲ ميزان توليد و مصارف منگنز

بزرگترين كشور توليد كننده منگنز عبارت است از آفريقاي جنوبي، چين، استراليا، و اكراين. در سال ۱۹۹۱ ايران با توليد ۶۵ هزار تن سنگ منگنز (% ۲۸ = mn ) در مقايسه با كل توليد دنيا ۲% درصد (دو دهم درصد) توليد را به خود اختصاص داده بود. اين در حالي است كه ايران جزء كشورهاي بزرگ توليد كننده فولاد در جهان مطرح مي باشد. در اين راستا شناخت بهتر و اصولي تر از معادن و پتانسيل هاي معدني منگنز كشور توصيه مي شود.

حدود ۹۵ درصد از منگنز توليدي در جهان به دليل حذف عناصر مزاحم، افزايش سختي و مقاومت مصرف فرو آلياژها در صنايع فولاد مي گردد. ۵ درصد باقيمانده در صنايع غير آلياژي مانند تهيه انواع مواد شيميايي ، تهيه كود شيميايي، رنگ سازي، تهيه پر منگنات پتاسيم و سديم، ساخت باطريهاي خشك، بي رنگ نمودن شيشه ها، و خشك كننده ها در رنگ و غيره مصرف مي گردد. با وجود اينكه مصارف غير آلياژي درصد كمي از مصرف كل را به خود اختصاص داده است ولي به دليل نقش زياد و موثر آن از اهميت ويژه اي در صنايع مختلف برخوردار است.

بطور كلي ميزان توليد فلز منگنز جهان در سال ۱۹۹۶ بالغ بر ۷ ميليون تن بوده است كه حدود ۵/۶ ميليون تن در مصارف فروآلياژ ها مصرف شده است.

ذخاير منگنز با عيارهاي مختلف بصورت سنگ منگنز و سنگ آهن منگنز دار در نقاط مختلف كشور پراكنده است. مهمترين معادن منگنز در استانهاي قم، تهران، خراسان، سمنان واقع است. بنابر برخي از گزارشها معادن منگنز با عيار بالا و ذخيره هاي محدود تر در استانهاي زنجان، كرمان، كرمانشاه فعال مي باشد.

۲-۳- نقش منگنز در خوراك دام و طيور

برت راند Bert Rand و همكارانش (۱۹۱۳-۱۹۲۸ ) اولين كساني بودند كه نشان دادند منگنز به مقدار نسبتا ثابتي در بافتها و اعضاي گياهان و حيوانات وجود دارد. كمرر، الويجم و هارت (۱۹۳۱) احتمالاً اولين كساني وبودند كه نشان دادند منگنز عنصري ضروري در تغذيه است. مصرف جيره هايي كه بيشتر شامل شير بود باعث كاهش رشد و توليد مثل در موشها گرديد و افزودن منگنز اين عوارض را از بين برد. نقش منگنز در تغذيه طيور توسط رويلگوس، نوريس، هويزر كشف گرديد.

ظاهراً جذب منگنز موجود در جيره كم است. جذب و دفع منگنز به ايجاد اتصالات طبيعي كيلاتها بخصوص با نمكهاي صفراوي بستگي دارد. پس از تشكيل كيلات مصنوعي تغيير زيادي در توزيع منگنز بدن بوجود مي آيد. منگنز از راه مدفوع و از طريق صفرا دفع مي شود. دفع منگنز بيشتر تحت تأثير مقدار آن در جيره است و ظاهراً ساير يونهاي فلزي يا تغيير در حالت اسيد- باز بدن در دفع آن تأثير ندارد.

كمبود منگنز در حيوانات با كاهش رشد، كاهش آهكي شدن استخوانها، نقص ساختمان استخوانها و كاهش توليد مثل در حيوان همراه است. كمبود منگنز در مرغهاي تخمگذار و گله هاي مادر باعث كاهش تخم گذاري، كاهش جوجه دهي و افزايش تعداد تخم مرغهايي با پوسته نازك و بي پوسته مي گردد.

۲-۳-۱ منابع تأمين منگنز مورد نياز بدن

سبوس برنج، گندم خرد شده ، پودر يونجه و بقاياي تخميري ذرت غني ترين منابع گياهي منگنز هستند. اما قابليت دسترسي منگنز از اين مواد سؤال برانگيز است. بيشتر جيره هاي طيور فاقد منگنز كافي هستند لذا براي جبران اين كمبود از نمكهاي معدني منگنز استفاده مي گردد. سولفات منگنز، کلر و منگنز، كربنات منگنز، پتاسيم پرمنگنات و دي اكسيد منگنز همگي منابع تأمين كننده منگنز در جيره دام و طيور هستند. سولفات منگنز در خوراك دام و طيور از لحاظ قابليت بيولوژيكي جذب بهتر مي باشد. البته حالت كلي تر اينكه جذب شكل سولفات عناصر توسط حيوانات بهتر از ساير تركيبات شيميايي آنها مي باشد. در جدول شماره (۲-۲) درصد جذب تركيبات مختلف منگنز براي طيور، نشخواركنندگان و خوكها ارائه گرديده است.


جدول شماره (۲-۲ ) درصد جذب منگنز از تركيبات مختلف آنها

تركيب منگنز/حيوان طيور خوك نشخواركنندگان
سولفات منگنز ۱۰۰ ۱۰۰ ۱۰۰
كربنات منگنز ۷۰
اكسيد منگنز ۱۰۰ ۹۰ ۱۰۰

 

منگنز مورد نياز براي بدن طيور mg/k 40 و براي نشخواركنندگان mg/k‌ ۲۵-۲۰ مي باشد. با توجه به احتياج بدن حيوان به منگنز و قابليت بيولوژيكي جذب نمكهاي معدني منگنز مقدار مورد نياز افزودني در خوراك محاسبه مي گردد. تركيبات معدني منگنز مورد استفاده بايستي حتي الامكان عاری از مواد سمی و عناصر سنگین باشد. در این رابطه کانسنگهایی که استفاده می گردد بایستی از معادنی انتخاب گردد که حتی الامکان فاقد عناصر مضر باشد. در غير اينصورت با روشهاي فلوتاسيون و كانه آرايي بايستي مقدار عناصر مزاحم را تا حد مجاز پايين آورد. حداكثر مجاز وجود بعضي از عناصر سنگين در كانسنگ منگنز جهت مصارف خوراكي عبارتند از : سرب mg/Lit  ۵ ، جيوه mg/Lit 2/0  كادميوم (۱)، آرسنيك (۵) ، سلنيم(۱) كروم (۵) ، نقره (۵) .

در جدول شماره (۲-۳) نمونه اي از آناليز شيميايي كانسنگ اكسيد منگنز جهت مصارف خوراكي آورده شده است.


جدول شماره (۲-۳) آناليز شيميايي اكسيد منگنز مصرفي در خوراك دام و طيور

عنصر درصد عنصر درصد
mno ۷۷ Co ۰/۱۲
Al2o3 ۳ p ۰/۷
Fe2o3 ۴/۴ As P.P.M     ۶۰
Sio2 ۳/۲ Ca P.P.M     ۶۰
Mgo ۰/۲۳ pb P.P.M        ۱۷۵
Cao ۰/۶۰ Cd P.P.M     ۲۰
Mn ۶۰ Hg P.P.M     ۱

 

۹۸% ذرات از سرند شماره ۱۰۰ عبور مي كنند.

۲-۳-۲ توليد كنندگان تركيبات منگنز

شركت صنايع شيميايي Sedema ‌ در آمريكا از بزرگترين توليد كنندگان اكسيد منگنز جهت مصارف خوراكي است. همچنين در همان كشور شركتهاي Chemietals  prince   و American  mineral  از توليد كنندگان بزرگ نمكهاي منگنز به حساب مي آيند.

شركت American mineral  از بزرگترين توليد كنندگان سولفات منگنز در آمريكا مي باشد. اين شركت ساليانه حدود ۷ هزار تن سولفات منگنز جهت مصارف خوراكي، كودهاي كشاورزي توليد مي كند. همچنين در اين كشور شركت Allied singal Inc  از توليد كنندگان بزرگ سولفات منگنز می باشد. سالهاي اخير در ايران با توجه به اينكه مواد اوليه تهيه سولفات منگنز ارزان قيمت بوده و محصول بدست آمده مصارف زياد و قيمت قابل توجه داشته است توجه افراد و شركتهاي زيادي را به خود جلب نموده بطوريكه با اين روند نه تنها از واردات اين محصول به كشور بي نياز خواهيم شد بلكه، ايجاد رقابت و با افزايش كيفيت محصول بدست آمده قابل ارائه در تجارت جهاني خواهد گرديد. در حال حاضر اكثر توليد كنندگان بصورت پراكنده و كارگاهي محصول خود را توليد مي كنند. از شركتهاي قابل ذكر در اين مورد مي توان به شركت زين الديني وابسته به صنايع شيميايي پارچين توليد كنده سولفات منگنز، داميار جامع توليد كننده اكسيد منگنز جهت مصارف خوارك دام و طيور اشاره كرد. كل مصرف تركيبات منگنز جهت مصارف كشاورزي بنا به گزارش ۱۹۹۳ در كشور آمريكا ۲۵ هزار تن كوچك بوده است. در اين مصرف سولفات منگنز جهت مصارف خوراك دام و طيور بالغ بر ۱۴۰۰ تن در سال مي باشد.

۲-۳-۳ مروري بر نحوه توليد سولفات منگنز

بطور كلي سولفات منگنز ار حل كردن كانسنگ اكسيد منگنز در اسيد سولفوريك حاصل مي گردد. جهت اين كار بايستي كانسنگ منگنز حداقل حاوي ۶۰ درصد منگنز بوده و درصد ناخالصي عناصر سنگين و مضر حداقل ممكن باشد و از حد مجاز مصارف خوراكي تجاوز نكند .

عوامل زيادي در تهيه سولفات منگنز موثر مي باشند كه در اين زمينه مي توان به نوع كاني سنگ منگنز، ساير ذرات، غلظت اسيد، نسبت جامد به مايع، سرعت بهم زدن، زمان واكنش و دماي آن اشاره كرد. در مورد هر يك از موارد فوق براي كانسنگهاي متفاوت در دنيا تحقيقات گسترده اي صورت پذيرفته است كه با تأكيد بر مسائل علمي حالت اپتيمم هر كدام به طريق سعي و خطا بدست آمده است كه بدليل مسائل علمي و اقتصادي اكثر گزارشها و نحوه عمل منتشر نگرديده است. در اين مطالعه روي بعضي از عوامل موثر قيد شده در فوق تحقيقاتي به عمل آمده است كه نتيجه اين تحقيقات بطور خلاصه ارائه مي گردد.

بدليل اينكه اكثر دي اكسيد منگنز (Mno2  ) موجود در سنگ در اسيد سولفوريك نا محلول مي باشد و در صورتيكه به شكل Mno  احياء گردد به آساني در اسيد تجزيه شده و محصول Mnso4  توليد مي گردد. چنانچه دي اكسيد منگنز در حضور عوامل احياء كننده نظير: سولفات فرو، دي اكسيد گوگرد، زغال يا اكسيد اگزاليك احياء شود قابل انحلال در اسيد سولفوريك مي گردد.

در اين آزمايش مقدار ۱۰۰ گرم كانسنگ منگنز با ۲۰ گرم زغال (حداكثر خاكستر ۱۰ درصد) در داخل كوره با دماي بالاي ۵۰۰ درجه سانتيگراد قرار داده شد واكنش صورت گرفته در اين مراحل را به شكل ساده مي توان بصورت زير خلاصه كرد:

Mno2 + C  ­­­________  Mno+Co

H2so4+ Mno_________Mnso4 + H2o

جهت بررسي عملي تأثير احياء شدگي بر روي مقدار توليد سولفات دو سري آزمايش تحت شرايط كاملا يكسان با كانسنگ احياء شده و كانسنگ احياء نشده بعمل آمد نتيجه آزمايش افزايش مقدار محصول بدست آمده در حالت احياء شدگي را تأييد مي نمود.

جهت تأثير غلظت اسيد سري نمونه با شرايط يكسان تهيه گرديد و با نسبت مايع به جامد يكسان براي هر كدام از نمونه ها غلظتهاي متفاوتي ( ۱۰ % ، ۲۰% ، ۳۰% وزني) انتخاب گرديد نتيجه آزمايش افزايش محصول با افزايش غلظت را ثابت نمود. همچنين در اين آزمايشات تأثير دما، سايز ذرات وسرعت بهم زدن نمونه ها مورد بررسي قرار گرفت كه در نتيجه با افزايش دما و كاهش سايز ذرات افزايش راندمان محصول مشاهده گرديد.

طبق تحقيقات بعمل آمده بهم زدن نمونه چنين واكنش تأثير قابل توجهي روي افزايش محصول ندارد. بطور كلي شماتيك تهيه محلول سولفات منگنز در نمودار شماره (۲-۱) ترسيم گرديده است.

شكل شماره ( ۲-۱ ) شماتيك تهيه محلول سولفات منگنز

 

 

باطله گچ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۲-۳-۴ وارد ساختن  Mn2+  در ساختمان مولكولي زئوليت:

بحث اينكه در اختيار گذاشتن فرم يوني عناصر ( كم مقدار يا پر مصرف)مورد نياز بدن حيوانات براي آنها قابل جذب خواهد بود يا نه كاملاً مورد سوال مي باشد. احتمال اول اينكه در اين حالت انرژي مورد نياز جهت شكستن تركيبات مختلف اين عنصر صرفه جويي شده و به راحتي اين يون جذب مي گردد. يا اينكه اصلاً فرم يوني عناصر توسط حيوان غير قابل جذب مي باشد. براي اثبات اين ادعا بايستي اين محصول ساخته شده و در اختيار حيوان قرار بگيرد تا بصورت عملي موفقيت يا عدم موفقيت آن مورد سنجش قرار گيرد. براي تهيه فرم يوني عناصر از خواص تبادل كاتيوني و غربال مولكولي زئوليتها استفاده گرديده است. بدين صورت كه عناصر مورد نياز حيوان بصورت نمكهاي محلول تهيه گرديده و اين محلول از زئوليتها عبور داده مي شود بدليل خواص قيد شده براي زئوليتها كاتيون اين عناصر در ساختمان مولكولي زئوليتها جاي مي گيرد. ايده كاملتري كه در اين زمينه وجود دارد تهيه محلولي است كه داراي غلظتهاي متفاوت و كنترل شده از دو يا چند نمك محلول از عناصر مختلف باشد كه در اين صورت محصول بدست آمده داراي بيش از يك عنصر مورد نياز حيوان خواهد بود.

بطور كلي مزايايي كه براي تركيب ساخته شده مي توان بر شمرد عبارتند از:

  • استفاده از خوراكي يكسان از جيره غذايي با حجم كمتر.
  • استفاده از بعضي از تركيبات ارزان قيمت ماده معدني جهت وارد ساختن كاتيون عنصر در داخل زئوليت.
  • كنترل آلودگي و عناصر مزاحم موجود در نمكهاي عناصر كه بازئوليتها همجوار مي گردند.
  • امكان حذف بعضي از مراحل ساخت تركيبات معدني بصورت جامد و يا پودر آن.
  • در اجراي اين عمل موارد زيادي مي تواند كيفيت محصول را تحت الشعاع قرار دهد كه از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره نمود:
  • نوع زئوليت مصرفي
  • نحوه آماده سازي زئوليت
  • درصد و يا غلظت محلول نمك مصرفي
  • تركيب و نوع عناصر كه از نمكهاي آنها محلول تهيه گرديده است.

آزمايشات

براي اجراي اين آزمايش حدود ۱۰۰ گرم توفهاي غني از  كلينوپتيلوليت تهيه گرديد كه بالغ بر ۶۰% محتوي كلينوپتليوليت Clioptilolite ‌بوده و ناخالصي هاي عمده آن كريستو باليت و كوارتز مي باشد. آناليز شيميايي زئوليت مصرفي در جدول شماره ( ۲-۴) ارائه گرديده است. محلول يك مولار سولفات منگنز به حجم يك ليتر تهيه گرديد. محلول سولفات منگنز بصورت عبوري در مدت حدود ۲ ساعت از زئوليت عبور داده شد. در نتيجه اين آزمايش مشخص گرديد كه حدود ۵/۳ – ۷/۰ درصد وزني Mno در داخل زئوليت جاي گرفته است. مجدداً متذكر مي گردد كه نوع زئوليت و روش آماده سازي آن در مقدار جذب خيلي مؤثر است.

در شكل (۲-۲) شماتيك تهيه زئوليت منگنز دار ارائه شده است. بدليل اينكه نتيجه عملي اين محصول روي حيوان بررسي نگرديده است اين روش در حد يك فرضيه مي باشد. ان شاء ا… در آينده اي نزديك با بررسي عملي روي حيوان و با در نظر گرفتن ارزش بيولوژيكي جذب عناصر بررسي فني و اقتصادي اين روش مقدور گرديده و مراحل تهيه زئوليت حاوي عناصر مورد نياز بصورت كاملتر مشخص گردد.

جدول شماره (۲-۴) آناليز شيميايي زئوليت مورد آزمايش

LOI So3 K2o Na2o Mgo Tio2 Cao Fe2o3 Al2o3 Sio2
۱۴/۱۶ ۰/۰۱ ۰/۹۴ ۱/۱۵ ۰/۳۷ ۰/۱۶ ۴/۲ ۰/۵۶ ۱۰/۳۵ ۶۷/۵۸

 

محلول يك مولار

Mnso4

شكل شماره (۲-۲) شماتيك تهيه زئوليت منگنز دار

 

 

 

 

 


بخش (۳)

نقش فسفر و تركيبات آن در صنايع كشاورزي

(خوراك دام و طيور )

 

۱-۱-زمين شناسي فسفر

سنگهاي فسفات دار سنگهايي هستند كه مقدار P2o5    آنها بيش از يك درصد باشد. تا كنون حدود ۲۰۰ كاني فسفاته در طبيعت شناخته شده است كه در جدول شماره (۳-۱) برخي از مهمترين كاني ها آورده شده است.

جدول شماره (۳-۱) اسامي و فرمول شيميايي برخي از كاني ها با ارزش فسفات

فلوئور آپاتيت Ca5      F(Po4 ) 3
كلر آپاتيت Ca5       Cl   (Po4)3
هيدروكسيل آپاتيت Ca5   (OH)  (Po4) 3
فرانكوليت : آپاتيتي كه مقدار Co3  جانشين Po4 ‌شده است.
بروشيت Ca3 Hpo3 – 22
مونتيت Ca3H  Po3
داليت Ca3(po) 6  (OH)2

 

كانيهاي آپاتيت معمولاً بصورت نرم بوده و داراي سختي پنج در مقياس ماوس مي باشند. دراي كليواژ ضعيف بوده و از بي رنگ تا بنفش و آبي وجود دارند و بطور عمده داراي رنگ سبز يا قهوه اي مي باشد.

از نظر ژنيتكي نهشته هاي فسفاته در روي زمين به سه نوع كلي قابل تقسيم مي باشند:

الف: نهشته هاي با منشأ رسوبي

ب: نشهته هاي با منشأ آذرين ( ماگمايي يا نفوذي )

ج: تشكيلات فسفاته اي كه از گوانوها و فسفاتهاي متشكله از فضولات پرندگان در روي جزاير كوچك بوجود آمده اند.

مهمترين منابع فسفات دنيا را كانسارهاي رسوبي تشكيل مي دهند. حدود ۸۰ درصد فسفات دنيا از كانسارهاي رسوبي و كمتر از ۲۰ درصد از كانسارهاي آذرين و مقدار كمي از گوانوها بدست مي آيد.

آپاتيت همراه با كمپلكس هاي آذرين آلكالي و كربناتيت در ريفتهاي داخل قاره تشكيل شده است.

فلوئور آپاتيت مهمترين كاني فسفاته سنگهاي آذرين است كه مقدار قابل توجهي عناصر كمياب نظير اورانيوم ( ۵۰-۲۰۰-ppm   u3o8   )، و اناديوم ( به شكل وانادات سديم) و غيره داراست.

سنگهاي رسوبي حاوي كانيهاي فسفاته را به دو گروه فسفريت و فسفاتي تقسيم مي كنند. فسفريت به آن دسته از سنگهاي رسوبي اطلاق مي گردد كه حاوي بيش از ده درصد كاني فسفاته باشند. سنگهاي فسفاتي كمتر از ده درصد كاني فسفاته دارند.

مهمترين كانيهاي فسفاته سنگهاي رسوبي عبارتند از: كربوناتو فلوئور آپاتيت (فرانکولیت، کلرآپاتیت، هیدروکسی اپاتیت، فلئوروآپاتیت).

بعضي از موجودات دريايي گلهاي ميكروفسفريت ها را به همراه ديگر مواد غذايي مورد استفاده قرار داده و سپس فسفريتها را به شكل كروي و ديسك از خود دفع مي نمايند كه اين فسفريتها را پلت Pelt مي نامند. در صورتي كه انرژي آب در محيط رسوبگذاري زياد باشد گلهاي ميكرفسفريت در اطراف ذرات و قطعات صدف بصورت كنكرسيون تجمع پيدا نموده و تشكيل فسفريت ۱۱ ليتي را مي دهند.

چنانچه اسكلت موجودات دريايي در گلها ميكروفسفريت واقع شود به فسفريت تبديل خواهد شد. اين فسفريتها را به نام فسفريتهاي اسكلتي مي شناسند. سنگهاي حاوي فسفات در صورتيكه  بطريقه آواري حمل و مجدداً بر جاي گذاشته شوند به آنها ليتوكم گفته مي شود.

مطالعات انجام شده توسط كوك ( ۱۹۷۹) نشان ميدهد كه فسفريتهاي پركامبرين از نوع بدون پلت هستند، در صورتيكه فسفريتهاي فانوزوئيك از نوع پلت دار مي باشند. كانسارهاي فسفريت از پركامبرين تا عهد حاضر گزارش شده اند. فسفريتها در دوران سوم داراي گسترش فرآوان بوده و اهميت آنها نسبتاً زياد است.

منشأ فسفات از سنگهاي آذرين غني از آپاتيت به ويژه سنگهاي آذرين آلكالن و كربناتيت است. اين سنگها در ريفتهاي داخل قاره اي تشكيل مي شوند. فسفريتها در عمق كم و يا زياد تشكيل مي گردند. فسفريتها از نوع كربنات، دولوميت، مارن، و يا چرت هستند.

با وجود اينكه توليد جهان اغلب از كانسارهاي رسوبي صورت مي گيرد تدريجاً نسبت توليد از كانسارهاي با منشأ آذرين افزايش مي يابد.

بيشترين ذخائر فسفات به ترتيب در كشورهاي مراكش، آفريقاي جنوبي، آمريكا موجود مي باشد. همچنين بيشترين توليدات به ترتيب مربوط به آمريكا، چين، مراكش، روسيه مي باشد. پيش بيني مي گردد در سال ۲۰۰۰ ميلادي ميزان تقاضاي فسفات به ۹۲/۱۶۰ میلیون تن برسد. (michael new 1998 ) .

قسمت اعظم توليد جهان از كانسارهاي با منشأ رسوبي بوده و اين در حالي است كه نسبت توليد از كانسارهاي با منشأ آذرين افزايش مي يابد. قسمت اعظم ذخاير فسفات جهان در آفريقاي شمالي و سواحل مديترانه متمركز است. بيشترين قسمت عمده استخراج شده فسفاتها در جهان بصورت رو باز هستند.

در ايران فعاليتهاي اكتشافي روي سنگ فسفات از سال ۱۳۴۳ با شناسايي آثار فسفات در رسوبات ائوسن فوقاني زاگرس و توسط سازمان زمين شناسي آغاز گرديد. در همين سال افق فسفاته در تشكيلات جيرود مربوط به دونين فوقاني شناخته شد. بطور كلي افقهاي فسفاتدار شناخته شده در ايران را مي توان به دو نوع رسوبي و آذرين تقسیم بندی کرد. اطلاعات موجود ذخائر گروه اول را با اهمیت نشان می دهد. جدول شماره ( ۳-۲) افقهاي مهم فسفات رسوبي در ايران كه تا كنون شناسايي گرديده اند را نشان مي دهد.

علاوه بر فسفاتهاي رسوبي تقريباً كليه كانسارهاي مهم شناخته شده سنگ آهن ايران داراي مقادير آپاتيت مي باشد. محتواي آپاتيت برخي از اين كانسارها تا حدي است كه استخراج فسفات آنها بصورت محصول جانبي فرآيند تغليظ سنگ آهن قابل مطالعه مي باشد.

اسفوردي، تنها كانسار فسفات آذرين ايران است كه مقدماٌ به عنوان كانسار آهن مورد مطالعه قرار گرفت و با پيشرفت تحقيقات بررسي قابليت استخراج آن به عنوان سنگ معدني فسفات در اولويت اول قرار گرفت.

بيشترين ذخاير كشف شده فسفات در ايران از نوع رسوبي هستند.

كانسار اسفوردي از نوع آذرين مي باشد كه ميزان ذخيره آن ۶/۵ ميليون تن و با عيار                     ( p2  o5=%(12/76-16/27)  ) است. كانسار فسفات ايران عمدتاً از رسوبات مربوط به ائوسن، اليگوسن، دونين و سازنده سلطانيه گزارش شده است. ( كريم پور ۱۳۷۸ ) .

علاوه بر منابع فسفاتهاي كشف شده تقريبا كليه كانسارهاي مهم شناخته شده سنگ آهن ايران داراي مقاديري آپاتيت مي باشد. محتوي آپاتيت برخي از اين كانسارها بحدي است كه استخراج فسفات آنها بطور محصول جانبي خود داري مسير تغليظ و فرآوري جداگانه اي بصورت اقتصادي است. محصول فرعي آپاتيت در سنگ آهن چادرملو قابل توجه بوده و کنسانتره نهایی آپاتیت اين معدن داراي مشخصات زير است:

P2o5   =   ۳۳%                mgo  = ۰/۸ %            cao=43%           Fe = 2/1 %

 

۳-۲ مصارف فسفات

هر چند بيش از ۸۵% توليد فسفات جهان به مصرف تهيه كودهاي شيميايي و مواد غذايي مي رسد، فسفات كاربردهاي ديگري نيز دارد از جمله : از فسفات به عنوان عامل جلوگيري كننده از تيره شدن رنگ وسايل خانگي استيل، بعنوان ماده مفيد در تهيه حشره كشها، ساخت خمير دندان، كبريت سازي، مايعات و پودر هاي شستشو، بمبهاي آتش زا و غيره كاربرد دارد. بيشترين مقدار مصرف سنگ فسفات صرف تهيه اسيد فسفريك مي گردد. كه اين محصول با ارزش كاربردهاي وسيعي را در صنعت داراست و نيز همچنين از اسيد فسفريك و فسفر در تهيه نوشابه هاي گاز دار و مواد غذايي پيش ساخته استفاده مي شود.

تمام فسفاتهايي كه بصورت سنگ معدني مورد بهره برداري قرار مي گيرند داراي تركيب آپاتيتي یا تري كلسيم فسفات ( po4)2  Ca3  مي باشند.  آپاتيتهاي با اهميت تجاري عمدتا از نوع فلوئور آپاتيت Ca5  ( po4)3 F   کلر آپاتیت Ca5(Po4)3CL، هیدروکسیل آپاتیت   Ca5(Po4)2Ca3  كربنات آپاتيت Ca5[po4, Co3 , oH]3(F, oH ) هستند. عيار فسفات در كودهاي فسفاتي را با ميزان P2 o5  يا فسفات تري كلسيت آن Ca3  (po4)2  كه به B.p.l (Bone phosphate of lime )‌ مشهور است مي سنجند. سنگ فسفاتي كه درجه خلوط B.p.l   آن صد در صد است داراي ۸/۴۵  درصد P2o5  مي باشد. متوسط عيار سنگ فسفاتهاي آراسته توليدي جهان اكثراً در حال حاضر حدود ( ۲۰ تا ۷۲ (  درصد  B.p.l  يا (۳۲ –۳۳) درصد P2o5   است. معمولاً با اثر دادن اسيد سولفوريك بر روي سنگ فسفاته آنرا به سوپر فسفات يا اسيد فسفريك تبديل  مي نمايند تا قابل مصرف در كشاورزي و صنعت باشد.

محصولاتي كه بين ( ۱۶ تا ۱۸ ) درصد P2o5  داشته باشند به عنوان ( نرمال سوپر فسفات) يا سوپر فسفات ساده و محصولاتي كه ( ۴۳-۴۸) درصد P2o5    داشته باشند به نام ( سوپر فسفات تريپل) خوانده مي شوند. با وجود اينكه سوپر فسفات ساده نيز قابل مصرف در كشاورزي است وليكن امروزه ترجيح داده مي شود از سوپر فسفاتهاي تريپل استفاده گردد. همچنين ممكن است با افزايش آمونياك (يا اسيد نيتريك) در جريان شيميايي كود فسفاته آمونياكي D.A.P تهيه نمود. انواع محصولات فسفات كه در سالهاي اخير وارد ايران شده عبارتند از:

فسفات آلومينوكلسيك طبيعي ، آپاتيت ، گل سفيد فسفات، انيدريك فسفريك، فسفات سديم ، اسيدهاي فسفريك (ارتو، متا، پارا) ، سديم تري پلي فسفات، انواع هيپوفسفيتها، فسفاتها و فسفرها، جوشهاي حاصله از فسفرگيري، كودهاي معدني يا شيميايي فسفاتي، سوپر فسفاتهاٌ كودهاي مختلط ازت و فسفر و پتاسيم دار بشكل گرانول.

يكي از مصارف قابل توجه ديگر سنگ فسفات، كاربرد آن در تهيه ( دي كلسيم فسفات) مي باشد كه اين ماده بعنوان مكمل اصلي خوراك دام و طيور محسوب مي شود.

جدول (۳-۲) افقهاي مهم فسفات رسوبي ايران

نام افق فسفاتدار محل ذخيره (ميليون تن) عيار P2o5
افق فسفاتدار دونين فوقاني تشكيلات جاجرود (ناحيه شمشك) (۲۱-۶۰ ) (۳۰/۱۶ –۴۱/۲۴) درصد
افق فسفاتدار كرتاسه وائوسن فوقاني و اليگوسن پاييني بهبهان، خورموج، كنگان ۲۲۰ ۱۰ درصد
افق فسفاتدار كامبرين تشكيلات سلطانيه و باروت و دلير (مربوط به دلير) ۲۳ ۵۷/۱۱

 

 

۳-۳ كاربرد فسفر در كشاورزي ( خوراك دام و طيور)

۳-۳-۱ اهميت فسفر در بدن حيوانات

كلسيم و فسفر بيش از ۷۰ درصد خاكستر بدن حيوانات را تشكيل مي دهند. متجاوز از ۹۹ درصد كلسيم و (۸۵-۸۰ ) درصد فسفر بدن در اسكلت و اندامها قرار دارد. ۱۴ درصد فسفر در بافتهاي نرم و يك درصد باقيمانده در مايعات بين سلولي ( ۱۹۹۴ Bordy ).

۲۲ درصد كل مواد معدني بدن به فسفر اختصاص دارد كه بين استخوانها و بافتهاي نرم نقل و انتقال آن به همراه كلسيم مداوماً صورت مي گيرد. بطور كلي فسفر مجموعاً يك درصد وزني بدن حيوانات را به خود اختصاص مي دهد. اين ماده معدني يكي از مهم ترين مواد مورد استفاده در جيره دام و طيور است كه از نظر هزينه رتبه سوم را در بين ساير مواد غذايي مصرفي دارد. (  ۱۹۹۰Muir).

فسفر بصورت فسفات كلسيم غير محلولي هيدرواكسي آپاتيت در ساختمان استخوانها و دندانها بكار رفته است. ساختمان كريستالي مواد معدني استخوان شامل توالي آپاتيتها است و توسط فرمول هيدواكسي آپاتيت

۳Ca3 ( PO4)2 (OH)2 محاسبه مي شود      (scott 1992).

مطالعات بيو شيميايي هيدرواكسي آپاتيت نشان مي دهد كه بخش آپاتيت استخوان حاوي نسبت متوازن اجزاي  Ca10(PO4)6 (OH)2 ‌ نيست بلكه ۱۰ درصد كمبود كلسيم دارد. وقتي آپاتيت استخوان در معرض حرارت بين ۳۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتي گراد قرار داده مي شود يونهاي اورتو به پيروفسفات تبديل مي شوند از آنجايي كه پيرو فسفات در اثر حرارت و از دست دادن آب متراكم شدن بنيان هيدرواكسي متصل به گروه فسفات ايجاد مي گردد. اين تغيير را مي توان به عنوان معياري از معتدل بودن اجزاي آپاتيت استخوان دانست. كلسيم و فسفر هميشه به نسبت تقريبي (۱ : ۲) در بافتهاي بدن وجود دارند و اين نسبت حتي در شرايط كاهش جزئي ماده معدني استخوان نيز تغيير نمي كند. مقدار و محل تشكيل استخوان بستگي به غلظت كلسيم و فسفر دارد.

اگر غلظت كلسيم يا فسفر بسيار كم باشد حتي فعاليت فسفاتاز نيز نمي تواند آهكي شدن استخوان را باعث شود.

علاوه بر استخوان فسفر نقش مهمي در عضلات، متابوليسم انرژيٍ ، كربوهيدارت، اسيد هاي آمينه، چربي، متابوليسم بافت هاي عصبي، شيمي نرمال خون، رشد اسكلت، انتقال اسيدهاي چرب و ساير ليپيدها عهده دار است و بصورت فسفات قسمت مهمي از اسيدهاي نوكلئيك (RNA  , DNA ) را تشكيل داده است.

۳-۳-۲ جذب فسفر

مقدار جذب فسفر به عوامل مختلفي از جمله منبع غذايي، نسبت كلسيم به فسفر، PH روده، مصرف لاكتوز و ميزان كلسيم، فسفر، ويتامين D ، آهن، آلومينيوم، منيزيوم و چربي جيره بستگي دارد. كلسيم و فسفر هميشه تقريبا ۱ : ۲ در بافتهاي بدن حضور دارند علت آن است كه اين نسبت در استخوان در حدود (۱: ۲/۲ ) است و چون قسمت اعظم اين دو عنصر در استخوان قرار دارد بنابراين انتظار مي رود اين نسبت در جيره نيز رعايت شود تا حداكثر رشد را تأمين نمايد. (Scott , etoal   ۱۹۸۲ ) .

تغييرات اين نسبت به مقدار زياد مي تواند روي جذب فسفر تأثير گذارد. محاسبه شده است كه براي ابقاي ۲ گرم كلسيم در بدن به يك گرم فسفر نياز است. بنابراين مقدار اين نسبت در جيره بين (۱:۱ ) تا (۱:۲) توصيه مي گردد، و اگر (۱:۳) بيشتر شود اثرات نامطلوبي ايجاد مي كند در حالي كه كمتر از (۱:۱) بهتر تحمل مي شود.

رابطه بين كلسيم و فسفات پيچيده است نسبت اين دو هنگامي مورد سوال است كه مقدار فسفر جيره براي حداكثر رشد يا بيماري، تشكيل سنگ كليه و آهكي شدن بافتهاي نرم مطرح مي شود. اين نسبت تحت تأثير اين واقعيت است كه فسفر جيره سريعتر از كلسيم جيره جذب بافتهاي نرم مي شود.

فيتاتها كه به نسبت زيادي در غلات وجود دارند باعث كاهش قابليت جذب فسفر گياهي مي شوند. فسفري كه بصورت فيتات حبس شده توسط طيور قابل استفاده نيست مگر آنكه توسط آنزيم فيتاز و غيره تجزيه شود. در غير اينصورت بدن از كلسيم و فسفر جيره محروم مي شود و نياز به ماده معدني افزايش مي يابد.

علت آن اينست كه اين ماده ( اسيد هگزا فسفريك اينوز تبول) در PH پنج تا هفت املاح بسيار نامحلول كلسيمي در روده تشكيل مي دهد. در نشخوار كنندگان بعلت ترشح آنزيم فيتاز ميكروبي، فسفر حبس شده در فيتات آزاد شده و به مصرف حيوان مي رسد. جذب فسفر به نياز حيوان بستگي دارد يعني هر چه نياز بيشتر باشد جذب مؤثر تر خواهد بود.

اگر فسفات توسط غذا تأمين شود بهتر است از املاح معدني فسفاته پتاسيم استفاده شود. فسفات جيره عمدتاٌ بصورت جيره ( استري) ظاهر مي شود و با هيدروليز تدريجي تقريباً بصورت آهسته وارد بدن شده و بطور موثري در فرآيندهاي متابوليكي مصرف مي شود.

فسفاتي كه بصورت غير آلي تأمين شود سريعاٌ جذب شده و بجاي مصرف توسط بافتها تمايل به دفع دارد ( Swan son 1992 ) .

اسيد يته پايين روده جذب كلسيم و فسفر را بدليل افزايش حلاليت آنها آسانتر مي سازد. بنابراين ترشح عادي اسيد كلريدريك يا H+ معده براي جذب موثر فسفر ضروري است.

برليوم در جيره بواسط تشكيل فسفات برليوم نامحلول جذب فسفات از روده كوچك را مختل مي سازد. (Scott  ۱۹۸۲ ).

۳-۳-۳ دفع فسفر

دفع فسفر از طريق كليه و روده انجام مي گيرد. دفع كلسيم و فسفر تحت كنترل است بخشي از كلسيم و فسفر فيلتر شده مجدداٌ از طريق كليه ها جذب مي گردد. آستانه دفع كلسيم از كليه ها بين ۵/۶ تا ۸ ميلي گرم در ۱۰۰ ميلي ليتر خون است. و در غلظت كمتر دفع نمي شود. در حيوانات شيرده مقدار زياد كلسيم و فسفر در شير ترشح مي شود كه غلظت آنها بالاتر از خون است.

در طيور تخم گذار نيز غدد مترشحه، پوسته تخم مرغ نيز فسفات كلسيم با يك نسبت كلسيم به فسفر ۱۷:۱ دفع مي كند. به همين دليل نياز كلسيم و فسفر مرغان تخم گذار از ساير گونه هاي حيواني بيشتر است و كمبود آن در جيره باعث نرم شدن پوسته تخم مرغ و در نهايت قطع تخمگذاري مي شود.

۳-۳-۴ كمبود فسفر و عوارض ناشي از آن

كمبود فسفر به چند طريق مي تواند ايجاد شود. اول استفاده مداوم از تركيبات آلومينيوم دار بخصوص در جيره هاي كمبود فسفر كه با فسفات جيره تركيب و از جذب آن جلوگيري مي نمايد. دوم كمبود فسفر در اثر دفع آن كه در اثر گرسنگي و يا در افراد مبتلا به ديابت ايجاد مي شود. سوم كمبود فسفر جيره كه افزايش كلسيم پلاسما را باعث مي گردد. اگر فسفر و كلسيم نتوانند بطور طبيعي در بدن ذخيره شوند علت آن ممكن است به مقدار كم اين دو عنصر در غذا و يا عوامل مربوط به هضم و جذب آنها و عمدتاً ويتامين D مربوط مي شود. كمبود فسفر باعث بيماريها و عوارض از قبيل ريكتز و استئو مالاشي مي گردد.

در طيور كمبود فسفر ( حدود ۲۰% فسفر قابل دسترسي ) و افزايش كلسيم ( ۲۴/۲ درصد كلسيم و ۴۵ درصد فسفر) باعث ايجاد ضايعات پاتولوژيكي شبيه توده غضروفي داخل مغز استخوان مي گردد و بسته به شرايط كمبود تعداد متفاوت خواهد بود. پاها به طرفين باز مي شوند و ممكن است شكستگي سر استخوان اتفاق بيافتد. كاهش ميزان اكسيژن و افزايش دي اكسيد كربن خون بدليل عدم استحكام دنده ها و خم شدن آنها، كاهش حجم قفسه سينه و دخالت در حركات تنفسي مشاهده مي گردد. مبتلايان در نهايت بواسطه نارسايي قلبي تلف مي شوند.

منابع فسفر مورد نياز

فسفر در مواد غذايي با منشأ گياهي، حيواني و معدني وجود دارد ولي قابليت دسترسي آنها براي موجود زنده بسته به نوع آنها متفاوت است منابع غذايي اهميت زيادي در تأمين فسفر مورد نياز طيور دارند. زيرا در حدود ۵۰ درصد فسفر كل جيره توسط آنها تأمين مي گردد كه البته همه آنها قابل جذب نيست.

الف: منابع گياهي فسفر:

اكثر منابع گياهي فسفر بصورت فيتات يا فسفر فيتيتي است كه عمدتاً براي تك معده اي ها قابل جذب نيست. فيتات با بسياري از مواد معدني (كلسيم، منيزيم، روي ، منگنز) تركيب و قابليت جذب آنها را پايين مي آورد. مقدار قابل استفاده براي جوجه هاي جوان (۰ – ۱۰ ) درصد طيور تخمگذار ۵۰ درصد گزارش گرديده است. (مير سليمي ۱۳۷۴ )

در حدود دو سوم تا سه چهارم  فسفر منابع گياهي به شكل فيتات است كه معمولاٌ در محاسبات در حدود يك سوم فسفر كل گياهي بعنوان فسفر قابل جذب در نظر گرفته مي شود. منابع غني فسفات گياهي شامل كنجاله تخم پنبه ۰۷/۱ درصد، كنجاله كنجد ۲۷/۱ درصد، سبوس گندم ۳۷/۱ و سبوس برنج ۶۷/۱ درصد دارا مي باشد( مير سليمي ۱۳۷۴).

ب: منابع حيواني فسفر:

فسفر موجود در منابع حيواني به خاطر عاري بودن از فيتين قابليت جذب معادل منابع معدني دارد. مهمترين آنها پودر استخوان ۵/۱۲ درصد، پودر گوشت (۴-۵) درصد، پودر ماهي (۶/۱-۸/۳ ) درصد، پودر ضايعات كشتارگاهي طيور ۷/۱ درصد فسفر دارند.

ج: منابع معدني فسفر:

با توجه به اينكه تأمين فسفر از نظر هزينه رتبه سوم را در تهيه خوراك طيور داراست لذا هميشه سعي در انتخاب گزينه ارزان قيمت بوده است و با در نظر گرفتن اينكه بيش از ۵۰ درصد فسفر مورد نياز حيوان مكمل هاي افزوده شده به خوراك تأمين مي گردد اهميت استفاده از تركيبات معدني بيشتر جلوه گر مي شود.

تأمين منابع معدني فسفر همانند كاربرد ساير مواد معدني براي خوراك دام و طيور بستگي به فاكتورهاي متنوعي همانند موقعيت، قيمت، شكل شيميايي و ساير مسائل اقتصادي و از همه مهمتر قابليت جذب بيولوژيكي دارد.

باطله گوشتهاي مصرفي، پودر استخوان و ماهي حاوي فسفر مي باشند و توليد آنها بزرگترين رقيب براي منابع معدني فسفر مي باشند ولي با توجه به هزينه كمتر تأمين مواد معدني فسفر هنوز كاربرد مواد معدني پيشتاز مي باشد.

در اين نوشتار بدليل تنوع و كاربرد وسيع تركيبات معدني فسفر در تهيه مكملهاي معدني خوراك دام و طيور يك تقسيم بندي كلي به دليل ارائه توضيحات بهتر بعمل آمده است. در اين تقسيم بندي اساسي بر روي عملكرد و انجام كارهاي فراوري و شيميايي بر روي سنگهاي معدني مي باشد.

  • استفاده از سنگ معدن فسفات بصورت طبيعي يا پس از يكسري اصطلاحات اوليه روي سنگ مادر
  • استفاده از اسيد فسفريك حاصل از سنگ فسفات و تهيه تركيبات متنوع فسفات كلسيم.
  • استفاده از تركيبي از سنگ فسفات ( اصلاح شده) زئوليت.

در مورد رديف ۳ در فصل آخر توضيحات كاملتري ارائه مي گردد و در مورد رديفهاي تقسيم بندي(۱) و (۲) بصورت اجمالي به كارهاي صورت گرفته شده پرداخته مي شود و تا حد امكان ارائه راهبردهاي عملي در اين موارد پيشنهاد مي گردد. در ادامه اين قسمت ابتدا روشهاي اندازه گيري قابليت جذب فسفر ارائه مي گردد.

۳-۳-۶ روشهاي اندازه گيري قابليت جذب فسفر:

مطالعات مختلف روي متابولسيم مواد معدني نشان ميد هد كه مقدار ماده معدني در جير، معمولاً نشان دهنده مقدار قابل جذب آن نيست و حتي تركيبات مختلف آن ماده نيز در دستگاه گوارشي حيوان تفاوت جذب نشان مي دهد.

ماده اي داراي ارزش غذايي مناسب است كه بتواند توسط حيوان مورد استفاده قرار گيرد. آزمايشات مختلف نشان داده است كه كمتر ماده معدني است كه بطور كامل جذب شود و هميشه مقداري از دسترسي حيوان خارج مي گردد. فسفر نيز خارج از اين حالت نيست و همواره مقاديري از آن در فرآيند هضم طبيعي و اعمال متابوليكي بدن از دست مي رود. از آنجايي كه عوامل مختلفي روي جذب و مصرف فسفر اثر مي گذارند كه شامل نوع جيره تركيب شيميايي فسفر، نسبت كلسيم به فسفر، سن، جنس، مقدار چربي و انرژي، محيط، هورمونها، بيماري و انگل، مقادير پروتئين و عناصر كمياب، اثر متقابل فسفر با ساير عناصر حالات فيزيكي منبع فسفر و ساير اجزاي جيره خصوصا اندازه ذرات غذايي، نحوه تهيه غذا و بسياري عوامل ديگر مي باشند كه در هر مرحله زماني ممكن است يك يا چند مورد به  جذب فسفر تأثير گذارند. بنابراين ميزان فسفر موجود در مكملهاي فسفاته و جيره هاي غذايي از نظر كميت نمي تواند معياري از جذب آن توسط حيوان باشد. بهمين دليل همواره سعي گرديده است تا يك ارتباط منطقي بين مقدار قابل جذب فسفر و مقدار آن در جيره مكملها پيدا شود تا توسط آن بتوان جذب واقعي حيوان از فسفر موجود در تركيبات آنرا پيش بيني نمود. روشهاي مختلف براي اينكار وجود دارد كه مختصراً به آن اشاره مي شود:

الف: روشهاي شيميايي

در اين روش سعي مي شود تا ارتباط بين تركيبات فسفر و حلالها شيميايي، پيدا شود. اين روش دقت بالايي ندارد و در بعضي موارد عدم كارايي آن نيز ثابت گرديده است ولي در بعضي موارد بدليل تسريع عمليات و هزينه پايين عمليات بعنوان معيار اوليه بكار برده مي شود. در اين روش مكملهاي فسفردار را در اسيد سيتريك (۲ درصد) اسيد كلريدريك(۴/۰ درصد) و سيترات آمونيوم خنثي حل مي كنند و از ميزان حلاليت فسفر در حلالهاي فوق تخميني از ميزان جذب بدست مي آيد. در ايران از قابليت حل فسفر در اسيد سيتريك (۲ درصد) بعنوان تعيين ميزان جذب فسفر هنوز هم استفاده مي گردد. در يك تحقيق روي بوقلمون مشخص گرديد كه ميزان حل در اسيد كلريدريك (۰٫۴ درصد) معيار خوبي از ارزش بيولوژيكي نمي دهد ولي همبستگي ( ۸۷ – ۹۵ ) درصد بين ميزان حل در اسيد سيتريك ۲ درصد و ارزش بيولوژيكي وجود دارد.

بطور كلي جايگزين نمودن اين روش با روش بيولوژيكي مخاطره آميز مي باشد و توصيه شده است كه استفاده كنندگان از فسفاتهاي غذايي مي توانند از قابليت حل در اسيد سيتريك ( ۲ درصد) يا سيترات آمونيوم خنثي توام با ساير روشهاي كنترل كيفي مانند تعيين ميزان فسفر، كلسيم، سديم و فلوئور به عنوان معيار قابليت جذب بيولوژيكي استفاده كنند.

ب: روش بيولوژيكي:

در اين روش قابليت دسترسي فسفر مكملهاي مختلف فسفره را بصورت آزمونهاي مقايسه اي روي موجود زنده ( عمدتاً طيور) آزمايش مي كنند. اين روش امروز توسط اكثر محققين به كار برده مي شود و روش « نسبت شيبها» ناميده مي شود.

طرز عمل:

در ابتدا يك جيره كه معمولاً محتوي ذرت و سويا است تهيه و ميزان كلسيم و فسفر آن را مشخص مي كنند سپس مكملهاي مورد آزمايش بسته به روش اجرايي به جيره اضافه مي نمايند. تا فسفر جيره در حد نياز جوجه ها تأمين گردد. در بعضي از روشها از چندين سطح فسفر در جيره استفاده مي كنند. تا به اين ترتيب يك منحني پاسخ براي درصد خاكستر استخوان نسبت به فسفر مصرفي بدست آورند و اين منحني را با منحني پاسخ يك مكمل استاندارد كه معمولا بتاتري كلسيم فسفاتٌ اسيد فسفريك و يا دي كلسيم فسفات مي باشد مقايسه نمود و از تقسيم ضرايب رگرسيون حاصل از نمونه ها ضرايب رگرسيون منحني استاندارد و درصد جذب نمونه ها را تعيين نمود.

در ارزيابي روي موجود زنده بسته به نظر محقق ممكن است تغييراتي از نظر اجرايي در جيره هاي غذايي داده شود. در يك روش ميزان فسفر در سطوح متفاوت از صفر تا (۶/۰) درصد جيره يا بيشتر براي توليد حداكثر خاكستر استخوان داده مي شود. كه به اين ترتيب سطح ايده آل هر نمونه نيز تعيين مي گردد. درصدهاي بالاتر از ميزان مورد نياز براي تكميل منحني استاندارد تعيين قابليت جذب مكمل فسفاته لازم است. در روش ديگر استفاده ميزان فسفر را در حد بحراني نياز واقعي حيوان تنظيم مي كنند كه به اين ترتيب تفاوت بين نمونه هاي آزمايشي مشهود تر خواهد بود( Chan  ۱۹۹۵ ) .

۳-۳-۷ استفاده مستقيم از سنگ معدن:

شايد استفاده از سنگ فسفات جهت تأمين فسفر مورد نياز خوراك دام و طيور ارزانترين گزينه باشد به شرطي كه سنگ معدن انتخاب شده داراي ارزش جذب بالايي باشد. عوامل خيلي زيادي در كاربرد سنگهاي معدني فسفات جهت مصارف خوراكي موثر مي باشند كه يك سري مربوط به هزينه هاي استخراج و حمل و نقل آن و در بعضي موارد تغليظ سنگ معدن مربوط مي گردد و در مورد ديگر مربوط به ميزان مواد عناصر موجود در سنگ مي باشد که از آن جمله عناصري مي توان به نسبت کلسيم به فسفر ، سنگ فسفر ، آلومينيوم، فلوئور، عناصر سنگين و غيره اشاره كرد. بطور كلي توصيه مي گردد در تمامي موارد تا جايي كه توجيه عملي و اقتصادي امكان پذير باشد از سنگ فسفات استفاده گردد و تا حد قابل قبولي روي فرآوري سنگ فسفات جهت تهيه محصولي با كيفيت قابل قبول فعاليت نمود.

در اين بخش بيشتر به يك گزارش عملي از كاربرد سنگهاي فسفات ايران در تغذيه طيور پرداخته مي شود و با توجه به نتايج حاصله از روشهاي بيولوژيكي پس از مقايسه قابليت جذب سنگهاي معادن مختلف فسفات ايران به دلايل جذب يا عدم آن با توجه به عناصر و شكل تركيبات اين معادن پرداخته مي شود.

در يك كار تحقيقاتي كه از طرف دانشكده كشاورزي تهران بين ( سالهاي ۶۹-۶۶) روي قابليت كاربرد سنگهاي فسفات معادن ايران در تغذيه طيور عمل آمده به منظور بررسي و تعيين ارزش غذايي سنگهاي فسفات معادن در ايران و مصرف آنها در تغذيه طيور سه آزمايش جداگانه روي جوجه هاي گوشتي و مرغهاي تخمگذار انجام گرفته است، در آزمايش اول براي تعيين قابليت جذب فسفر سنگهاي فسفاته چهار معدن شمشك ( جيرود)، دلير( جاده چالوس) ، سلطانيه (زنجان) ، ريش (بهبهان) بصورت خام و حرارت داده شده آزمايشي بمدت دو هفته  بر روي ۲۴۱ قطعه جوجه يكروزه انجام پذيرفت. در اين آزمايش قابليت جذب فسفر سنگهاي فسفاته مذكور نسبت به دي كلسيم فسفات(قابليت جذب فسفر موجود در دي كلسيم فسفات ۱۰۰% فرض شده است) به روش خاكستر استخوان ساق تعيين گرديد. نتايج حاصل از آزمايشات نشان داده است كه قابليت جذب فسفر سنگهاي خام معدن هاي جيرود، ريش، دلير، سلطانيه با استفاده از روش خاكستر استخوان ساق به ترتيب عبارتند از:

۷۵/۴ ،۵ ،۱۵ ،۸۲ ، ۲۰/۴۲ و پس از حرارت دادن آنها قابليت جذب فسفرشان به ترتيب ۰ ، ۰، ۰، ۳۷/۱۳ گرديد. قابليت جذب فسفر سنگهاي مذكور بصورت خام با استفاده از روشهاي شاخص بيولوژيكي به ترتيب ۰۵/۳ ، ۶۴۰/۵۵ ، ۷۹/۶۴ بوده و پس از حرارت دادن آنها قابليت جذب فسفرشان به ترتيب                    ۰ ، ۰ ، ۰ ، ۵۳/ ۰ بوده است در جدول شماره (۳-۳) و (۳-۴) تجزيه شيميايي سنگهاي فسفاتي برخي معادن مورد آزمايش قرار گرفته ايران بصورت خام و حرارت داده شده آورده شده است.

با توجه به نتايج آزمايش براط تهيه بهترين نوع سنگ فسفاته و مشخص نمودن بهترين روش اندازه گيري قابليت جذب فسفر سنگهاي فسفاته در تغذيه طيور گوشتي اهداف زير دنبال گرديده است:

  • مطالعه و تعيين قابليت جذب سنگ معدن فسفات ايران بصورت خام و حرارت ديده جهت طيور به روشهاي خاكستر ساق و ران و شاخص بيولوژيكي بر حسب خاكستر استخوان ساق و ران در مقايسه با دي كلسيم فسفات بعنوان منبع استاندارد.
  • حداكثر امكان جايگزيني سنگهاي فسفات خام و حرارت ديده بجاي دي كلسيم فسفات در جيره طيور و مطالعه اثرات آن به روي رشد- تلفات، بازده غذايي، خوراك مصرفي و …
  • مطالعه اثر جايگزيني ۱۰۰ % سنگهاي فسفات خام و حرارت ديده به جاي دي كلسيم فسفات در جيره طيور.


جدول شماره (۳-۳) تجزيه شيميايي سنگهاي فسفاتي معادن ايران (خام)

نمونه فسفر% آهن % سرب% كلسيم% منيزيم% فلوئور%
سلطانيه (زنجان) ۲/۴ ۳۶/۱ ۰۰۶/۰ ۲۳ ۱/۸ ۹۵/۰
ريش (بهبان) ۴ ۸/۱ ۰۰۶/۰ ۷/۲۶ ۶۴/۰ ۸/۰
جيرود (شمشك) ۱۱ ۶۵/۴ ۰۱۴/۰ ۶/۱۸ ۶۰/۰ ۹/۱
دلير(جاده چالوس) ۸۵/۲ ۰۲۲/۰ ۸۷/۲۱ ۱۷/۵ ۸۵/۱

 

جدول شماره (۳-۴) تجزيه شيميايي سنگهاي فسفاتي معادن ايران (پس از فرآيند حرارتي)

نام نمونه فسفر آهن% سرب% كلسيم% منيزيم% فلوئور%
سلطانيه (زنجان) ۵/۵ ۸/۱ ۰۰۳/۰ (۳۰-۱۲) ۷۵%
ريش (بهبان) ۵/۴ ۲ ۰۰۸/۰ ۳۴ ۵ ۷۸/۰
جيرود (شمشك) ۶/۱۶ ۶ ۰۰۱۴/۰ ۲۵ ۴ ۷/۱
دلير(جاده چالوس) ۵/۵ ۲/۳ ۰۰۱۸/۰ ۲۷ ۹ ۶/۰

 

بطور كلي قابليت جذب فسفر كليه سنگهاي فسفات مورد آزمايش نسبت به دي كلسيم فسفات پايين تر مي باشد و احتمالاً بعلت وجود عناصر مزاحم نظير آلومينيوم و فلوئور و غيره همراه سنگهاي مورد آزمايش مي باشد كه باعث كاهش خاكستر استخوان پا و ساق جوجه ها و كاهش وزن ديگر معيارهاي دخيل در اندازه گيري قابليت جذب فسفر مي باشد.

در پايان گزارش اخيراً يادآوري جالبي شده است كه حرارت دادن سنگهاي فسفات معدن ايران با توجه به عناصر مزاحم موجود در آنها اگر چه باعث كاهش فلوئور آنها مي گردد ولي احتمالاً به علت ايجاد تركيباتي بين عناصر و فسفر آنها قابليت جذب فسفرشان را كاهش مي دهد. ضمناً قيد اين نكته ضروري است كه علت افزايش قابليت جذب فسفر سنگهاي معادن ساير نقاط دنيا بر اثر حرارت وجود مقادير ناچيز عناصر مزاحم يا پالايش اين گونه سنگها جهت تغذيه عناصر مزاحم و افزايش مقدار فسفر و كاهش كلسيم آنها قبل از فرآيند حرارتي است.

در اين راستا به نظر مي رسد كه متخصصين رشته هاي معدن بايستي با بررسي جامع از وضعيت عناصر موجود در معادن سنگهاي فسفات كشور از يك طرف و بررسي حد مجاز قابل قبول عناصر و تركيباتشان در فسفاتهاي خوراكي از طرف ديگر نسبت به گزينش يك كانسار جهت فرآوري و عمليات تحقيقاتي اقدام كنند.

در مطالعات اوليه مشخص گرديد كه محصول فرعي كارخانه تغليظ معدن آهن چادرملو واقع در استان يزد كه به صورت كنسانتره آپاتيت حاصل مي شود با مقدار اوليه اسمي اين محصول ساليانه بالغ بر ۱۴۰ هزار تن مي باشد و ظرفيت ياد شده تا ۲۴۰ هزار تن قابل افزايش مي باشد.

جهت مقايسه عناصر و شرايط موجود در دي كلسيم فسفات و كنسانتره آپاتيت چادرملو جداول ( ۳-۵) و (۳ – ۶) حاوي اطلاعات و عناصر موجود در اين دو ماده معدني آورده شده است.

جدول شماره (۳-۵ ) مشخصات فني دي كلسيم فسفات طبق استاندارد جهاني و ايران

شرح استاندارد جهاني استاندارد در ايران
رطوبت ۲ حداكثر ۳ حداكثر
فسفر كل ۱۷ ۱۷ حداقل
قابليت حل در اسيد سيتريك  ۲ درصد ۷۵ حداقل ۷۵ حداقل
مواد نامحلول در اسيد كلريدريك ۱ حداكثر ۱ حداكثر
P2o5 ۴۰ ۳۹ حداقل
فلوئور ۱۴/۰ ۱۷/۰ حداكثر
كلسيم ۲۳ حداقل ۲۲ حداقل
آرسنيك PPM   ۵ ۶۰ PPM حداكثر
فلزات سنگين مثل سرب PPM  ۲۵ ۷۰ PPM حداكثر
جيوه ۸ حداكثر ۲/۲ PPM حداكثر
سديم ۶/۰ حداكثر نيتريت ۵۰ PPM حداكثر
سلنيوم ۲/۰ حداكثر قطر ذرات ۵/۰-۵/۲ mm
آهن ۱ حداكثر
كلر ۰۱/۰ حداكثر
سولفاتها ۰۱/۰ حداكثر

 

 

همچنانكه از نتايج جداول (۳-۵) و (۳-۶) بر مي آيد، كنسانتره آپاتيت چادرملو داراي مشخصات خيلي نزديكي به دي كلسيم فسفات است. لذا با اجراي يكسري عمليات فرآوري و بهسازي مي توان تركيبي با مشخصات نزديك به دي كلسيم فسفات از اين ماده معدني تهيه نمود. لذا بعنوان يك پيشنهاد توصيه مي گردد كه اين ماده معدني بعنوان خام و كار شده بصورت بيولوژيكي روي طيور آزمايش گردد.

در اين مورد يكسري آزمايشهاي اوليه روي قابليت كاربرد كنسانتره آپاتيت بعمل آمده كه عبارتند از:

الف) تعيين حلاليت P2 o5 ­  در اسيد سيتريك ۲ درصد

ب) تعيين مواد نامحلول در اسيد كلريدريك.

جدول شماره ۳-۶ مشخصات آپاتيت چادرملو

 

(اندازه گيري توسط XRF )      نمونه شماره يک                 نمونه شماره ۲

Na2o ۰۶/۰  درصد ۰۵۴/۰  درصد
Mgo ۴۱/۰ درصد ۵۲/۰  درصد
Al2o3 ۲۹۴/۰ درصد ۳۰۳/۰    درصد
Sio2 ۵۳/۲ درصد ۸۶۱/۲  درصد
P2o5 ۳۷۲/۴۵ درصد ۰۷۴/۴۰ درصد
So3 ۱۸۵/۰ درصد ۱۹۶/۰ درصد
K2o ۰۶۶/۰ درصد ۰۶۱/۰  درصد
cl ۱۴۶/۰ درصد ۱۴۸/۰ درصد
Cao ۶۶۱/۶۷  درصد ۸۶۷/۶۹  درصد
Sc2o3 ۰  درصد ۰   درصد
Tio2 ۰۲۴/۰ درصد ۰۳۳/۰ درصد
V2o ۰۰۸/۰  درصد ۰۰۸/۰  درصد
Cr2o3 ۰  درصد ۰   درصد
Fe2o3 ۵۲۷/۲    درصد ۵۶۶/۲   درصد
Co3o4 ۰   درصد ۰  درصد
Nio ۰   درصد ۰  درصد
As2o3 ۰۱۶/۰  درصد ۰۲۶/۰  درصد
Mo3 ۰۰۷/۰  درصد ۰۰۷/۰   درصد
Hgo ۰   درصد ۰   درصد
I ۰  درصد ۰  درصد
Se2o2 ۰   درصد ۰  درصد

 

 

–  اندازه ذرات كنسانتره ( Lum  size  ) : كوچكتر از ۰۴۵/۰ mm ميلي متر

  • رطوبت (Moisture) : حداكثر ۱۰ درصد
  • توده ويژه ( Bulkdensity ) : در حدود ۲ بر متر مكعب

هر چند حلاليت در اسيد سيتريك بعنوان معيار سنجش صددر صد قابليت جذب نمي باشد ولي در مقياس و امكانات آزمايشگاهي بيشترين همبستگي را با قابليت جذب بيولوژيكي نشان مي دهد. در اين آزمايش حلاليت  P2o5   سنگ آپاتيت چادرملو اسيد سيتريك ۲ درصد تعيين مي گرديد.

روش آزمايش:

حدود يك گرم از كنسانتره فسفات را در يكصد ميلي ليتر اسيد سيتريك ۲ درصد مي ريزيم بمدت ۳۰ دقيقه مخلوط حاصل را به شدت تكان مي دهيم سپس مخلوط را از كاغذ صافي عبور مي دهيم. محلول زير كاغذ صافي را مورد آزمايش قرار داده و مقدار P2o5   آنرا مي خوانيم. با استفاده از P2o5   حاصل مي توان درصد حلاليت سنگ را بدست آورد. در آزمايش تعيين حلاليت سنگ آپاتيت چادرملو مشخص گرديد كه ۸/۲ درصد P2o5   از كنسانتره آپاتيت حل مي گردد.

اين آزمايش  همچنين با مشخصات فوق براي سنگ فسفات جيرود نيز به عمل آمد كه در نتيجه ميزان حلاليت P2o5   سنگ ۷۵/۸ درصد تعيين گرديد.

از نظر تست آزمايشگاهي به نظر مي رسد كه سنگ جيرود داراي حلاليت بهتر P2o5   مي باشد ولي جهت دستيابي به جواب دقيق بايستي ميزان حلاليت حتما روي حيوان آزماي گردد تا بتوان قضاوت واقعي را به عمل آورد. در مورد حلاليت سنگ فسفات در اسيد كلريدريك مشخص گرديد كه قريب به ۸۰ درصد فسفر موجود در سنگ در اين اسيد حل مي گردد. نتيجه آزمايش هاي اوليه تأييدي جهت ادامه و پيشبرد تحقيقات در اين زمينه مي باشد.

    ۳-۳-۸ استفاده از اسيد فسفريك جهت تهيه تركيبات فسفات

اسيد فسفريك به دو روش مرطوب و حرارتي توليد مي شود. در روش مرطوب سنگ فسفات را با اسيد سولفوريك تركيب مي كنند كه در نتيجه واكنش گچ و اسيد فسفريك توليد مي گردد. كه اين اسيد داراي ناخالصيهاي فرآوان ا ز قبيل AS و Fe, cu ,ca,F وغيره مي باشد. اين اسيد براي تهيه سوپر فسفات و كودهاي شيميايي استفاده مي شود. براي تهيه اسيد فسفريك خوراكي بايستي اين ناخالصيها را با عمليات بيشتر جدا كرد.

در روش حرارتي سنگ فسفات را با همراهي سيليس ذوب مي كنند. محصول نهايي بعد از يكسري فرآيندهاي كوره اي اسيد فسفريك خواهد بود. اين اسيد فسفريك بسيار خالص تر از اسيد فسفريكي است كه از روش مرطوب بدست آمده و براي تصفيه آن نيازي به عمليات بيشتر نيست. البته هزينه روش حرارتي بسيار بالا بوده و اين روش در خيلي از موارد توجيه اقتصادي ندارد. فقط براي مصارف خاصي كه احتياج به اسيد بسيار پاك دارد مورد استفاده قرار مي گيرد و بطور كلي داراي حجم بسيار كوچكي از توليد اسيد فسفريك كل  دنيا داراست.

۳-۳-۸-۱ نحوه توليد و فرآيند دي كلسيم فسفات

روش ساخت دي كلسيم فسفات بصورت خنثي سازي اسيد فسفريك با آهك مي باشد كه به دو صورت خشك و تر انجام مي گيرد.

الف: روش تر (مرطوب):

در اين روش كه غير مستقيم نيز ناميده مي شود و در ايران نيز متداول است اسيد فسفريك را با آهك كمي آب خنثي مي كنند. عمل خنثي سازي در حوضچه هاي مخصوص و يا با استفاده از همزنهاي الكترو موتوري انجام مي شود. اين كار بصورت ابتدايي يعني با استفاده از بيل و يا وسايل ديگر نيز مي تواند انجام شود. ولي كيفيت فرآورده به خوبي استفاده از همزن الكترو موتوري نيست. مدت زمان انجام واكنش حدود نيم ساعت است. و محصول بدست آمده مخلوطي از مونو و دي كلسيم فسفات مايع است كه بايد رطوبت گيري شود و در نوع فرآورده توليد مي كند، يكي داراي ۵/۱۸ درصد فسفر و ۱۸-۲۴ درصد كلسيم و ديگري ۲۱ درصد فسفر و ۱۵-۲۴ درصد كلسيم است. براي رطوبت گيري از خشك كردن گردان استفاده مي گردد كه حرارت آن ۴۷۰ تا ۷۰۰ درجه سانتيگراد و درجه حرارت خروجي آن ۸۸ تا ۱۱۰ درجه سانتيگراد است.

محصول خارج شده ۵/۱ تا ۵/۲ درصد رطوبت دارد. از خشك كن هاي نازلي نيز استفاده مي شود كه در آنها مايع مذكور از طريق نازلي كه در بالاي يك مخزن به ارتفاع ۴ متر نصب شده به پايين اسپري مي شود كه به صورت پودر خشك به كف مخزن سقوط مي كند. مخزن توسط حرارت غير مستقيم از خارج گرم مي شود بطوري كه از تماس مستقيم مايع با شعله كه باعث كاهش كيفيت جذب آن مي شود جلوگيري به عمل مي آيد.

ب: روش خشك كردن:

در اين روش اسيد فسفريك بدون آب به آهك افزوده مي شود. در اين روش مواد بخوبي مخلوط نمي گردد و واكنش بسيار كند تر از روش مرطوب است. محصول بدست آمده ۱۰ درصد رطوبت دارد كه خشك كردن آن آسانتر از روش قبلي است. در اين روش ممكن است در اثر بي دقتي نسبت اسيد به كربنات به درستي  رعايت نشود و فسفر فرآورده پايين بيايد. براي تهيه مطلوب آن استفاده از مخلوط كننده ها افقي برقي با پوشش داخلي ضد اسيد پيشنهاد مي شود.

وضعيت ساخت دي كلسيم فسفات در ايران:

بر اساس بررسي هاي انجام شده اسيد فسفريك مورد نياز اكثراً از شركت پتروشيمي ايران تهيه مي شود. اسيد مذكور طبق توصيه اين شركت فقط براي ساخت كودهاي فسفاته (دي آمونيوم فسفات) بايد مصرف شود. براي مصارف خوراكي لازم است به روشي مناسب تصفيه شود تا بتوان در اين صنايع از آن استفاده نمود.

ناخالصيهاي اسيد فسفريك شامل عناصري مانند سلنيم، فلوئور، آرسنيك، سرب، كلر، كادميوم و غيره است كه قبل از مصرف بايد  حذف شوند و ميزان استاندارد P2o5  آن بايد ۵۰ درصد آهك آن از كربناتهاي با عيار بالاتر از ۹۹ درصد باشد.

براي خالص كردن اسيد معمولاً آن را بمدت ۲۴ ساعت بدون حركت در محلي نگهداري مي كنند تا ناخالصيها رسوب كند. سپس با روش هاي مختلفي از جمله استفاده از سيليكاتها، حرارت و يا رنگبرها و مواد مشابه آن را فلوئور زدايي مي كنند.

بعد از اين مرحله اسيد را با كربنات كلسيم يا آهك كه از معادن داخلي و يا خارجي تأمين مي گردد تركيب مي كنند. بنابراين هر توليد كننده بسته به روش خالص سازي و فلوئور زدايي و نوع آهك مصرفي، محصولي توليد مي كند كه مي تواند از نظر جذب بيولوژيكي با بقيه متفاوت باشد.

اهميت تنظيم حرارت در توليد فرآورده:

مونوكلسيم فسفات در حرارت ۱۳۵ تا ۱۷۰ درجه آب تبلور خود را از دت مي دهد و حرارت ۲۷۰  درجه آب مولكولي آن خارج شده به متا فسفات غير قابل جذب تبديل مي شود. دي كلسيم فسفات آب خود را در ۸۵ درجه به آرامي و در ۱۷۴ درجه به سهولت و در ۲۱۳ درجه بطور كامل از دست داده و بالاخره در حرارت ۴۲۰ تا ۴۳۰ درجه آب مولكولي آن خارج گرديده و به پيروفسفات با جذب بسيار پايين تبديل مي گردد. بنابراين تنظيم حرارت خشك كردن در كيفيت مكمل مورد نظر بسيار حائز اهميت است و مي تواند يكي از علل تفاوت جذب فسفر از محصولات ساخت كارگاههاي مختلف باشد، در بعضي از كارگاهها براي خشك كردن محصول ابتدا مايع توليد شده را توسط پمپ روي سيني هاي مشبكي كه روي روزنه هاي آن پارچه برزنتي قرار داده شده و در بخش پاياني اين سيني ها پمپ مكشي قرار داده مي شود تا با ايجاد خلاء آب اضافي را كشيده و در نهايت آنها تبديل به كيك نمايد.

در سيستمهاي كاملتر از دستگاه پرس نيز كمك گرفته مي شود تا سرعت كار بيشتر شود. بعد از اين مرحله، محصول بايد دانه بندي شود. براي اين كار اول آن را آسيا نموده و سپس از سرندهاي مناسبي عبور مي دهند. دانه هاي بزرگتر بصورت سيستم بسته دوباره به دستگاه بازگردانده مي شوند.

 

فصل دوم

شناخت قابليتهاي كاربرد زئوليتهاي طبيعي در كشاورزي

 

۲-۱ شناخت قابليتهاي كاربرد زئوليت هاي طبيعي در كشاورزي

۲-۱-۱ مقدمه

خواص شيميايي و فيزيكي بي نظير زئوليتهاي طبيعي آنها را در جهت استفاده در كشاورزي مورد توجه قرار داده است. اساس و پايه استفاده از زئوليتها در مبحث كشاورزي بطور كلي عبارتند از: آزاد سازي پيوسته و آرام كودها، سيستم زئوپونيك Zeoponics ، بهسازي و آماده سازي خاك.

اين كاربرد ها تحقيقات گسترده اي را مي طلبد تا مصرف زئوليت در صنعت كشاورزي نهادينه گردد. آزاد سازي پيوسته و آرام كودها را با استفاده از زئوليت مي توان در خاكهاي مصنوعي و طبيعي به كمك خواص تبادل يوني و حلاليت كم اعمال نمود. سيستم زئوپونيك بطور موفقيت آميزي در كشورهاي بلغارتان و كوبا توسعه داده شده است كه بر اساس پرورش گياهان در خاكهاي مصنوعي است.

با استفاده از بافت خاص دانسيته متوسط، جذب – دفع آب، ظرفيت بالاي تبادل كاتيوني و پايداري شيميايي در PH‌هاي رايج اين ماده معدني جهت برآورد مايحتاج مغذي گياه در يك دوره استفاده مي شود. همچنين ثابت شده است كه زئوليت باعث افزايش ظرفيت تبادل يوني خاکها گرديده ، عامل حفظ رطوبت ، باعث افزايش خاصيت هيدروليكي خاك، افزايش ظرفيت توليد در خاكهاي اسيدي و كاهش جذب مس، كادميوم، سرب، روي، از فلزات موجود در خاك مي گردد.

مقدار اثر بخشي و گستردگي خواصهاي ذكر شده براي زئوليت متناسب با مقدار افزوده شده و روش آماده سازي آن مي باشد. اگر هدف توليد زئوليتهاي اقتصادي براي اهداف كشاورزي و باغباني باشد بايستي تكنيكهاي فرآوري و آماده سازي مخصو ص  روي زئوليتها انجام داد. بكار گيري زئوليتهاي هم اندازه و قابل دسترسي جهت اين اهداف مناسب تر است.

البته هميشه كاربردهاي مذكور توجيه اقتصادي ندارند به هر جهت دستيابي به تكنولوژي پالايش و بهينه سازي زئوليتها با روشهايي كه توجيه اقتصادي داشته باشند در صدر تحقيقات توسعه كشاورزي و باغباني قرار دارد.

۲-۱-۲ آزاد سازي آرام و پيوسته كود

آزاد سازي آرام و پيوسته كودها با استفاده  از زئوليت از اصطلاحاتي است كه مي توان در خاك هاي طبيعي و مصنوعي اعمال نمود. اين عمل درنتيجه فعاليت تبادل يوني زئوليتها با حلاليت منيرالها و تبادل يوني مجموعه با زئوليت حاصل مي گردد. تحقيقات در اين زمينه نشان مي دهد كه اغلب مواد مغذي گياه را مي توان بدين طريق در اختيار آن قرار داد. حسن استفاده از اين خاصيت به منظور صرفه جويي در مصرف كود شيميايي و جلوگيري از آلودگيهاي زيست محيطي مي باشد بطوريكه بخشي از كودهاي شيميايي ازت دار و پتاسيم دار بعد از مصرف در محصولات كشاورزي بعلت قابليت انحلال بوسيله آبهاي سطحي شسته شده و به عمق بيش از ريشه گياه نفوذ مي نمايد و يا به وسيله آبهاي سطحي از محيط خارج مي گردد. زئوليت با دارا بودن خاصيت جذب يوني شديد نسبت به NH+4  و k+ ‌ بخش اعظم عناصر فوق را در كودهاي نيتراته و پتاسيم دار بخود جذب نموده و در درون شبكه خود براي مدت طولاني نگهداري و در نتيجه در طويل مدت نياز گياه را تأمين مي كند. اين امر سبب صرفه جويي قابل توجهي در مصرف كود شيميايي گرديده و بعلاوه از آلودگي آبهاي تحت الارضي و سطحي ناشي از مصرف كود شيميايي كاسته و به بهداشت محيط نيز كمك مي كند.

در اوائل تحقيقات استافده از زئوليت در كشاورزي بر روي خواص تبادل يوني متمركز گرديده بود. در حاليكه اخيراٌ استفاده از زئوليت در آزاد سازي آرام و پيوسته بر مبناي حلاليت مينرالها و خواص تبادل يوني مجموعه متمركز مي باشد. كه اين حالت بهتر از استفاده منفرد خواص تبادل يوني و حلاليت مينرالها مي باشد. بهمين دليل در اين نوشتار ابتدا به خاصيت تبادل يوني زئوليت و استفاده از آن جهت آزاد سازي آرام و پيوسته طيور بطور اجمالي پرداخته مي شود و سپس استفاده تركيبي از حلاليت خاصيت تبادل يوني ارائه مي گردد كه بهمراه شرح مطالعه مورد آزمايش جهت برآورد حلاليت سنگهاي فسفات ايرا ن با همجواري زئوليت آورده شده است.

۲-۱-۲-۱ تبادل يوني كود زئوليت:

تحقيقات استفاده از خواص تبادل يوني زئوليت جهت توسعه راندمان كودها در دهه ۱۹۶۰ در كشور ژاپن شروع گرديده و سپس از آن تحقيقاتي در آمريكا و چند كشور ديگر پيگيري شد. اين آزمايشات تحت شرايط گوناگون خاك، محصولات كشاورزي، انواع زئوليت ، منابع متفاوت زئوليت و نرخ استفاده از زئوليت بعمل آمده كه نتايج قابل توجه و متفاوتي حاصل شده است. بعضي از نتايج افزايش هاي قابل توجهي را نشان داده است. و در بعضي تغيير حاصل نگرديده و تعداد كمي از نتايج نشان از كاهش راندمان كودها را داشته است. جهت رسيدن به داده هاي علمي و دقيق نتايج استفاده از ظرفيت تبادل كاتيوني زئوليتها در كشاورزي تجربيات در سه مرحله آزمايشگاهي ، گلخانه اي و صحرائي گردآوري گرديده است. بدليل جذب سريع مواد مفيد موجود در كودها نظير (NH4+   ) يا (k+ ) و ساير مواد مغذي توسط زئوليت از شستشوي آنها در اثر آبياري و نزولات جوي جلوگيري بعمل مي آيد. اين مواد بتدريج همزمان با نياز رستني آزاد و جذب گياه مي گردد و در نتيجه بازدهي كود را افزايش مي دهد.

۲-۱-۲-۲ كود دهي با استفاده از حلاليت و تبادل يوني:

تا سال ۱۹۸۰ و حتي در اوايل سالهاي ۱۹۹۰ اكثر تحقيقات و اساس علمي استفاده از زئوليتهاي طبيعي در مبحث كود دهي در كشاورزي ظرفيت تبادل كاتيوني زئوليتها بوده است. كه در نتيجه وارد ساختن منيرالهاي مورد نياز گياه در داخل شبكه زئوليت ها و استفاده از خاصيت آزاد سازي آرام آن بوده است.

اخيراً استفاده از واكنشهاي حاصل از تركيب حلاليت و تبادل يوني مورد توجه قرار گرفته است. اين روش بهتر از حلاليت و تبادل يوني هر كدام به تنهايي مي باشد. بطور مثال همچنان كه مي دانيم اغلب سنگهاي معدني فسفات در شرايط عادي قابل جذب گياه نمي باشند و بعد از تبديل آن به سوپر فسفات خواص جذب توسط گياه را پيدا مي نمايند. نتايج پاره اي از آزمايشها با مخلوطي از زئوليتهايي كه اصلاحاتي از قبيل فعال سازي و باردار كردن بر روي آنها صورت پذيرفته نتايج خوبي داشته است. براي روشن شدن مطلب به روابط خلاصه شده و ساده ما بين فلوئور آپاتيت براي روشن شدن مطلب به روابط خلاصه شده و ساده ما بين فلوئور آپاتيت و زئوليت اصلاح شده به نوع   اشاره شود.

با توجه به منابع گسترده فسفات در ايران كه به علت تركيب ميزالوژي و شيميايي عملاً جهت تهيه كود سوپر فسفات مقرون به صرفه نمي باشد مي توان با استفاده از زئوليت از اين سنگها بطور مستقيم بعنوان كود در كشاورزي استفاده كرد. آزمايش ساده زير جهت نشان دادن اين مورد بعمل آمده است.

براي اين آزمايش زئوليت حاوي بيش از ۶۰ درصد كلينو پتيلوليت انتخاب گرديد. براي تهيه آپاتيت خالصتر از بلورهاي آپاتيت استفاده شد. نمونه ها در دستگاه پودر كن و يبراتوري بصورت سايز زير ۱۰۰ مشي درآورده شدند.

در اين آزمايش پارامتر هاي درصد وزني آپاتيت – زئوليت در نمونه مدت زمان حلاليت بعنوان متغير مورد سنجش قرار گرفت. نتايج آزمايش بصورت جدول شماره ۲-۱ ارائه شده است.

جدول شماره (۲-۱) حاوي اطلاعات حاصل از حلاليت فسفر

( P2o5 ) آپاتيت در آب

درصد زئوليت درصد آپاتيت مدت زمان حلاليت مقدار حلاليت
۰ ۱۰۰ ۲ ۰۴/۰ درصد
۸۰ ۲۰ ۲ ۳۱۵/۰درصد
۷۰ ۳۰ ۲ ۲۳۶/۰درصد
۷۰ ۳۰ ۷۲ ساعت ۳۶۳/۰ درصد

 

همچنانكه از جدول فوق بر مي آيد با افزايش درصد زئوليت نسبت به آپاتيت و مدت زمان حلاليت P2o5  نمونه افزايش مي يابد. با توجه به اينكه در اين آزمايش روي نمونه هاي زئوليت هيچگونه آماده سازي و فعال كردن صورت نپذيرفته است مي توان با فعال سازي زئوليت و با در نظر گرفتن جذب عناصر موجود در محيط توسط گياه و افزايش زمان تأثير نتايج قابل ملاحظه اي را بدست آورد.

۲-۱-۳ سيستم زئوپونيك Zeoponics

سيستم زئوپونيك استفاده از زئوليت را در باغباني و كشاورزي وارد مرحله جديدي كرده است. بطوري كه توجه همگان را به خود جلب نموده است. واژه زئوپونيك براي اولين بار توسط Parham در سال ۱۹۸۴ براي كشت گياهان در خاكهاي مصنوعي كه حاوي زئوليت، ورميكوليت و زغال نارس بودند بكار برده شد. آقاي Ming‌در سال ۱۹۸۹ سيستم زئوپونيكي را تعريف نمود كه در آن زئوليت بكار برده شده حاوي عناصر مورد نياز گياه بود، كه توسط گياه از داخل زئوليت قابل جذب مي باشد و همچنين اين زئوليت عناصر مورد نياز را در طول عمر گياه به نسبت احتياج گياه آزاد كرده و جذب آن مي شود. بطور كلي واژه زئوپونيك براي كشت گياهان در خاكهاي مصنوعي كه حاوي زئوليت مي باشند اطلاق مي گردد. دانشمندان كشور بلغارستان از پيشتازان استفاده موفقيت آميز اين سيستم بوده اند. در آزمايشاتي كه توسط اين دانشمندان صورت پذيرفته است تأثير سايز ابعاد زئوليت ( نوع كلينوپنيلوليت آن در سايزهاي ۸/۰ تا ۲ mm ، ۲ تا ۵ mm و ۵ تا ۸ mm ) ورميكوليت و زغال نارس كه به آن كودهاي نيتراته و فسفاته افزوده شد مورد تحقيق واقع شده است كه نتايج موفقيت آميزي در كشت توت فرنگي و فلفل بدست آمده است. كشورهايي نظير كوبا، آمريكا و ژاپن نيز در اين مسير تحقيقات گسترده اي بعمل آورده اند.

استفاده از سيستم زئوپونيك در سالهاي اخير توسط سازمانهاي تحقيقات فضايي بويژه سازمان تحقيقات فضايي آمريكا (Nasa ) مطالعات گسترده اي را در استفاده از سيستم زئوپونيک جهت پرورش گياهان در فضا و ساطر کرات شروع كرده اند. دانشمندان روسي- بلغارستاني با ساخت سيستم اتوماتيكي SVET  كه بر روي ايستگاه فضايي MIR‌نصب گرديده است مطالعات پرورشي گياه را در فضا مورد بررسي قرار داده اند.

آقاي Ming‌از سازمان Nasa در سالهاي ۹۵ و ۹۳ سيستم زئوپونيت را پيشرفته کرده و در آن از هيدروکسي آپاتيت نباتۀ مصنوعي که با مقداري زئوليت اصلاح شده نوع ((NH+4-Cp  ,  K+ – cp )  كه در آنها ساير عناصر مورد نياز گياه نيز جاي داده شده بود استفاده كرد.

آزمايشات نشان داده است كه NوP Cl, Mo,B,Mn, Cu,Zn, He,S و Mg, Ca, K  را مي توان در تركيب زئوپونيك مورد استفاده قرار داد.

۲-۱-۴ بهسازي و آماده سازي خاكها:

زئوليتها بدليل دارا بودن خواص بي نظيري همچون جذب و دفع رطوب، كنترلPH خاك، قدرت تبادل يوني، قدرت انتخاب يون، سختي فيزيكي و مقاومت بالا در برابر شرايط شيميايي متفاوت در امر بهسازي و آماده سازي  خاكها در صنايع كشاورزي نقش ارزنده اي را ايفا مي كنند.

در اغلب شهرهاي بزرگ و مراكز صنعتي خاكهاي سطحي و آبهاي تحت الارضي به مواد سمي و عناصر فلزي سنگين و مضر نظير سرب، كادميوم، مس و غيره و همچنين مواد پرتوزا آغشته مي گردد كه در سيكل توليد از طريق گياه وارد بدن حيوان و انسان مي گردد.

علاوه بر آلودگيهاي شهري و صنعتي استفاده مداوم از كودهاي شيميايي نيز در تشديد اين آلودگيها بسيار مؤثر مي باشد. بطوريكه اغلب كودهاي شيميايي خود داراي درصد ناچيزي از عناصر فلزي نظير روي، سرب، غيره مي باشند تداوم كود دهي همه ساله موجب ازدياد درصد بالايي از اين عناصر در خاك زراعي شده و در نتيجه جذب اين عناصر توسط گياه مشكلاتي را سبب مي شود در بسياري از شهرهاي دنيا روزانه انباشته عظيمي از زباله جمع آوري و به كود مبدل مي گردد. استفاده از اين كودها موجب آغشتگي خاك هاي زراعي به پاره اي از عناصر فلزي و سمي گرديده و مسائل پيچيده اي را سبب مي شود. اختلاط درصدي از زئوليت با اين كودها تا حدي در حد آن معضل موثر و چاره ساز است.

زئوليت با خاصيت شديد جذب آب قادر است مقداري از آب موجود در خاك را تا حد اشباع خود جذب كند و آنرا براي مدت طولاني در درون شبكه بلوري خود نگهداري نمايد. آب موجود در شبكه بتدريج آزاد و جذب گياه مي گردد.

زئوليتها در معرض تابش مستقيم آفتاب در طول روز مقداري از آب بخش سطحي خود را از دست مي دهند. ولي در طول شب با پايين آمدن درجه حرارت محيط، مجدداً با جذب رطوبت هوا مقداري از آب از دست داده را جبران مي نمايد. اين عمل موجب كاهش چشمگير مصرف آب در كشاورزي مي گردد و حتي ممكن است در مناطق خشك و كم آب با توجه به خواص فيزيكي زمين زراعي، مصرف آب را به نصف تقليل دهند. در نتيجه استفاده از زئوليت براي كشورهايي نظير كشور ما كه با كمبود آب در كشاورزي مواجه است مي تواند مقداري از مشكلات ناشي از كمبود آب را مرتفع سازد.

عامل مهم ديگري كه مي توان به آن اشاره كرد استفاده از زئوليتهاي طبيعي جهت كنترل PH‌زمينهاي زراعي مي باشد. زئوليتهاي طبيعي بدليل تبادل كاتيونها و خواص غربال مولكولي خود با جذب و دفع بعضي عناصر و تركيبات موثر در PH‌باعث كنترل آن مي گردد. نتايج افزودن زئوليت به نسبت هاي وزني يك درصد، ۵ درصد و ۱۰ درصد به خاك زراعي موفقيتهاي قابل توجهي را در كنترل PH  در مدت زمان ۲ ساعت برآورده كرده است. ثابت شده است كه افزودن زئوليت باعث افزايش PH از ۱/۰ تا ۲/۱ واحد در زمين زراعي شده است.

زئوليت همچنين باعث بهبود حركت عناصر مورد نياز گياه در داخل زمين مي گردد كه مي تواند ناشي از تخلخل شبكه و يا خاصيت تبادل كاتيوني آن باشد از اين خاصيت مهم مي توان در خاكهاي زراعي ضعيف كه انتقال يونها در آن كم مي باشد استفاده نموده و قدرت خاك را بالا برد.


۲-۲ شناخت قابليتهاي كاربرد زئوليت هاي طبيعي در پرورش آبزيان

۲-۲-۱ مقدمه

سهم قابل توجهي از توليد، اشتغال و صادرات كشور مربوط به بخش آبزيان مي باشد به لحاظ ارزشمند بودن اين سرمايه ملي، دورنماي خوبي در اين بخش به چشم مي خورد. با توجه به سرمايه گذاري كمي گسترده در بخش آبزيان در سالهاي اخير، افزايش توليد اين محصول ناشي از افزايش منابع توليد در كشور است. در حالي كه در كشورهاي توسعه يافته بهره وري مورد توجه است لذا برنامه هاي اصلي اين بخش بايتي توجه به مسائلي داشته باشد كه بتوان از ظرفيتها موجود بيشترين استفاده را نمود. اين امر تحقيق نمي يابد مگر با انجام تحقيقات گسترده روي اين بخش با در نظر گرفتن شرايط آب و هوايي كشور و منابع طبيعي موجود در آن كه بتوان بهترين هماهنگي ور راهكار را بدست آورد.

خواص فيزيكي و شيميايي بي نظير زئوليتهاي طبيعي آنها را در جهت استفاده در پرورش آبزيان مورد توجه قرار داده است. مهمترين خاصيت زئوليت كه استفاده آنرا در پرورش آبزيان توجيه مي كند خاصيت ظرفيت تبادل كاتيوني مي باشد كه اين خاصيت را مي توان دستخوش تغييراتي داد كه در عمل سودمند تر واقع گردد. وجود اسناد و مدارك بسيار در مورد تأثيرات سودمند مصرف زئوليتهاي طبيعي در پرورش آبزيان و وجود زئوليتهاي طبيعي عالي در كشورمان و همچنين سرمايه گذاريهاي گسترده و قابل توجه در دو دهه اخير در مورد توسعه پرورش آبزيان در كشور، لازم مي باشد در اين زمينه مطالعات علمي و كاربردي صورت بگيرد.

براي بيان اهميت مصرف زئوليت يك مثال از كاربرد زئوليتهاي طبيعي كشورمان براي پرورش ماهيها كه در ميزان كشنده آمونياك mg 150 در طي ۲۴ ساعت بعمل آمده است را در جدول (۲-۲) نشان مي دهيم.

جدول (۲-۲) اثر زئوليت در مقابل ميزان كشنده آمونياك در طي ۲۴ ساعت

نام گروه مقدار زئوليت gr/lit درصد تلفات ماهي
۱ ۵ ۸۰
۲ ۱۰ ۰

هر دو جنبه قضيه هم عمل «معدنكاري زئوليت » و هم اينكه ( پرورش آبزيان) از برنامه هاي سرمايه گذاري و اهداف اشتغال زائي كشور محسوب مي گرددكه در شرق بدليل وجود استعدادهاي هر دو مورد سوژه مناسبي جهت رفع محروميت زدايي در اين مناطق بشمار مي آيد.

۲-۲-۲ آمونياك در پرورش آبزيان:

آمونياك NH3 ‌ گازي بيرنگ و محلول در آب است كه مي تواند به حالت يونيزه درآيد كه يون آن آمونيوم ( +۴ NH) ناميده مي شود. در طبيعت معمولاً با فعاليت آنزيمي موجودات زنده ( شكستن يا كاتابوليسم مولكولهاي نيتروژن دار از جمله اسيدهاي آمينه و نوكلئيك) حاصل مي شود. آمونياك در صنعت بعنوان يك محصول فرعي از تقطير زغال سنگ و يا در اثر عبور بخار ‌آب از روي سيانيد و يا در اثر تركيب گاز ازت با هيدروژن در حرارت و فشار زياد توليد مي شود. از آمونياك به عنوان يك ماده سرد كننده در سردخانه ها و كولرها استفاده مي گردد. همچنين در پالايشگاهها، ساخت كود شيميايي ، اسيد نيتريك و ساخت مواد شيميايي متعدد مصرف مي شود. بين يون آمونيوم و آمونياك تعادلي وجود دارد كه تحت تأثير دما و PH آب است:

-۴/۷۴ K=10

آلودگي آب به آمونياك مي تواند با منشأ آلي يا معدني باشد. مورد آلودگي آب به آمونياك به منشأ آلي عمدتاً در اثر وارد شدن فاضلابهاي شهري و دامداري ها يا زهكشي زمينهاي كشاورزي به آب مي باشد. در پرورش ماهيها استفاده از كودهاي آلي، آمونياك دفعي ماهي و آمونياك حاصل از فساد مواد غذايي اضافي را مي توان بعنوان عوامل توليد آمونياك نام برد. حضور آمونيوم در محيطهاي آبي اثرات زيان آوري را همچون كاهش غلظت اكسيژن محلول در آب، كاهش رشد جلبكها و نهايتاً باعث پوشيده شدن سطح منابع آبي مي گردد كه در نتيجه تغيير طعم، مزه، رنگ آب، افزايش ميزان مصرف كلر جهت ضدعفوني كردن آب و مسموميت هاي شديد در اكثر انواع آبزيان حتي در غلظتهاي كم را بهمراه دارد.

در مسموميتهاي مضمن با آمونياك (مقدار پايين تر از حد كشنده)، معمولاً ميزان رشد درصد بقاي ماهيان كاهش يافته و ماهيها نسبت به عوامل عفوني حساس تر مي شوند. اين حالات معمولاً با ضايعات آبششي، كبدي، كليوي همراه است. اولين علائم مسموميت حاد با آمونياك در ماهي شامل برقراري، افزايش سرعت تنفس و آمدن ماهي به سطح آب مي باشد.

روشهاي جداسازي آمونيوم عمدتاً به چهار روش نيتريفيكاسيون، ستون دفع گاز، كلر زني تا نقطه شكت و تبادل يوني توسط رزينهاي طبيعي(زئوليتها) و مصنوعي (آمبرليت۲۰۰) تقسيم مي شوند. در صنعت پرورش آبزيان بطور عمده از دو روش نيتريفيكا سيون و تبادل يوني استفاده مي گردد.

۲-۲-۳ اندازه گيري ظرفيت تبادل كاتيوني زئوليتها با(  ):

همانطوريکه قبلا گفته شد زئوليتها بدليل تنوع ساختمان بلوري داراي خواص فيزيکي و شيميايي مجزايي مي باشد . لذا جهت کاربردهاي تبادل کاتيوني بايستي زئوليتها حتماً قبلا مورد آزمايش واقع گردند تا مقدار مفيد بودن آنها مشخص گردد . بهمين منظور جهت کاربرد در محيط پرورش آبزيان لازم مي باشد ظرفيت تبادل کاتيوني زئوليتها با  مشخص گردد براي اين کار روشها و آزمايش هاي زيادي پيشنهاد گرديده است که در اينجا فقط به يک مورد که از لحاظ اجرا و آزمايش راحت تر مي باشد اشاره مي گردد.

اين روش كه سهل الوصول بوده و دقت كمتري نسبت به ساير روشها داراست جهت بدست آوردن فلوفيت تبادل كاتيوني بصورت تقريبي توصيه مي گردد. [j6] 2 گرم از نمونه پودر شده زئوليت انتخاب كنيد. سپس ۲۵۰ ميلي ليتر Nacl‌يك نرمال روي نمونه بريزيد. مخلوط حاصل را به مدت ۵ ساعت تكان دهيد. مخلوط حاصل را بگذاريد رسوب كند سپس جدا كرده و روي رسوب مانده ۲۵۰ ميلي ليتر Nacl يك نرمال بريزيد و مراحل فوق را انجام دهيد.اين عمل را سه مرحله تکرار کنيد . سپس نمونه ها را از کاغذ صافي عبور دهيد . مواد روي كاغذ صافي را با ۸۰ ميلي ليتر اتانول ۸۰ درصد بشوئيد تا نمكهاي اضافي در آن حل گردد. نمونه ها را در دماي ۱۰۵ – ۱۰۰ درجه سانتي گراد خشك كنيد. آناليز مقدار تفاوت مجموع يونهاي k ، Mg,Ca,Na  را روي نمونه ها با همديگر مقايسه كنيد.

اين تفاوت نشان دهنده ظرفيت تبادل كاتيوني زئوليت مورد آزمايش مي باشد.

(Sumoo  )مجموع كاتيونهاي قبل از عمليات و Sum1 ‌ مجموع كاتيونهاي بعد از عمليات).

اندازه گيري مجموع كاتيونهيا Na,k,ca,mg  در نمونه ها قبل از اجراي عمليات ظرفيت تبادل كاتيوني كل مي باشد كه اختلاف اين مقدار با مجموع كاتيونهاي فوق پس از اجراي مراحل آزمايش، ظرفيت تبادل كاتيوني موثر زئوليت مدنظر با  را تحت آن شرايط به ما مي دهد.

۲-۲-۴ افزايش ظرفيت تبادل كاتيوني زئوليتها

اخيراً گزارشاتي مبني بر وجود روشهاي علمي و كاربردي جهت بالا بردن ظرفيت تبادل كاتيوني زئوليتهاي طبيعي ارائه گرديده است. اين روشها بر اساس آماده سازي زئوليتهاي خام با كاتيونهايي است كه قدرت تبادل يوني آنها با كاتيونهاي مورد نظر بيشتر مي باشد. اين روش مي تواند محاسن زير را براي مصرف زئوليتهاي طبيعي بدنبال داشته باشد:

۱)- استفاده دقيق تر و بيشتر زئوليتها جهت جدا كردن كاتيونهاي مورد نظر و انتخابي تر از محيط اطراف.

۲)- مقدار زئوليت كمتر از لحاظ وزني و حجمي ، استفاده بيشتري را در محيط عمل ايفا مي نمايد.

۳)- زئوليت مورد نظر را تا اندازه دلخواه اكتيو نموده تا به مقدار مشخص و مورد نياز از محيط اطراف توانايي جذب كايتون داشته باشد.

۴)- در صورت نياز به مصرف زئوليتهاي باردار شده مي توان مقدار بار آنها را كنترل نمود.

يك روش بالا بردن ظرفيت تبادل كاتيوني زئوليت ها اكتيو كردن كلينو پتيلوليت ها با يون كلسيم مي باشد ( Cp-Ca ) كه اين نوع زئوليتها در مصارف تصفيه آب با مقدار بالاي آمونيوم بكار برده مي شود. تمام كلسيم هاي موجود در زئوليت در محيط با يونهاي  بدون ممانعت خاصي تبادل مي گردند. لذا استفاده از زئوليتهايي كه توسط يونها كلسيم فعال گرديده اند در مصارف آبزيان بهتر مي باشد.

جهت اين كار بايستي كلينو پتيلوليت ها را در محيط مايع حاوي كلريدسديم ۰۵/۰ مولار در دماي ۲۹۸ درجه كلوين بمدت ۲۴ ساعت با محلول شستشو داد. جهت دسترسي به ماكزيمم تبادل كاتيوني تحت شرايط موجود نسبت جامد به مايع حدود ۱۰ انتخاب مي گردد.

رابطه مستقيمي بين از دست دادن كاتيون كلسيم و جذب كاتيون آمونيوم توسط زئوليت بر قرار مي باشد لذا مي توان ظرفيت تبادل كاتيوني زئوليت را پس از اكتيو سازي توسط روشهايي كه قبلاً ارائه گرديد اندازه گيري نمود. با تغيير مولاريته و نسبت جامد به مايع محلول كريدكلسيم به زئوليت مي توان مقدار ظرفيت تبادل كاتيوني زئوليت را به اندازه مورد نظر رسانيد تا با اهداف و شرايط محيط مصرفي هماهنگي داشته باشد.

۲-۲-۵ مزاياي استفاده از زئوليتها طبيعي بعنوان فيلتر هاي شيميايي در پرورش آبزيان

در ميان روشهاي جداسازي آمونيوم كاربرد روش تبادل يوني توسط رزينهاي طبيعي(زئوليت) بدليل موارد ذيل انتخابي مناسب محسوب مي گردد:

  • راندمان بلا در حذف آمونيوم
  • عدم وابستگي راندمان حذف به شرايط محيطي مانند PH درجه حرارت و مواد سمي.
  • سهولت در عمليات
  • ارزان قيمت بودن زئوليتها
  • امكان استفاده از زئوليتهاي آمونيوم دار شده در مصارف كشاورزي و غيره.

بررسي خواص اكثرزئو ليتها نشا ن مي دهد كه انتخاب پذ يري كا تيونها به ترتيب كلي

زير مي باشد.

 

با دانستن اين مطلب كه پتالسيم در صد كمي از كاتيونهاي موجود درآبهاي پرورشي

آبزيان به خود اختصاص ميدهد درنتيجه قسمت عمده ظرفيت تبادلي اين كانيها صرف

جذب آمنيوم مي گردد در حا ليكه رزينهاي مصنوعي عليرغم داشتن ظرفيت كل تبادل يوني زياد، انتخاب پذيري بسيار كمي براي آمونيوم در مقايسه با كاتيونهاي ديگر دارند. تبادل كننده هاي مصنوعي علاوه بر برداشت آمونياك باعث حذف مواد معدني آب مي گردند ولي زئوليتها (بويژه كلينوپتيلوليت) ترجيحاً  را از آب برداشت كرده و تأثير اساسي بر مقدار كاتيونهاي ديگر آب نمي گذارد.

ارجعيت ديگر مصرف زئوليت در مقايسه با ساير روشهاي جداسازي آمونيوم تأثير قابل توجه زئوليتها در كوتاه مدت و حجم كم آب در جلوگيري از تلفات ناشي از آمونياك مي باشد. كه از اين خاصيت مهم مي توان در حمل و نقل ماهيان زنده استفاده نمود بطوريكه در حال حاضر توصيه مي گردد.

۲۰۰۰ كيلوگرم ماهي ( متوسط طول ۲۰-۲۵cm   ) در ۴۵۰۰۰ ليتر حمل شود.(۴۰% كيلوگرم به ازاي هر ليتر آب ). اگر آمونياك آب حذف گردد مي توان اين رقم را تا سه برابر افزايش داد. همچنين از زئوليتهاي طبيعي مي توان در آكواريوم هاي خانگي براي حذف آمونيوم استفاده نمود.

۲-۲-۶ نتيجه گيري و پيشنهادات

با وجود تأكيد گسترده حتي در منابع خارجي دال بر وجود ذخاير عالي زئوليت در ايران لازم مي باشد كه در اين مورد توجه بيشتر معطوف گردد تا قابليتهاي كاربرد زئوليتهاي طبيعي در مصارف گوناگون مشخص گردد.

جهت كاربرد زئوليتهاي طبيعي در پرورش آبزيان توصيه مي گردد انواع زئوليتهاي موجود در كشور شناسايي گرديده و براي هر كدام از آنها شناسنامه تحقيقاتي تهيه شود و با توجه به شرايط موجود در پرورش گونه هاي متفاوت آبزيان بهتر است نمونه هاي انتخاب گردند سپس با اعمال روشهاي بالا بردن كيفيت ماده معدني، نمونه هاي انتخاب شده را به بهترين وجه مورد استفاده قرار داده و تا حد امكان از استفاده خام اين ماده معدني پرهيز بعمل آورد تا با فرآوري اين ماده معدني بتوان سرمايه ملي بهترين و سودمندترين كاربردها را بعمل آورد.

۲-۳ شناخت قابليتهاي كاربرد زئوليتهاي طبيعي در خوراك دام

زئوليتها كاربردهاي گسترده اي در تقويت و كارايي غذايي حيوانات و همچنين محل زيست آنها يافته اند. شواهد معتبر نشان مي دهند كه افزودن ۱ تا ۶ درصد وزني كلينوپنيلوليت به رژيم غذايي برخي حيوانات مانند خوك، گاو، گوسفند، و خرگوش نه تنها باعث افزايش وزن و تقويت كارايي غذايي و رشد آنها مي شود، بلكه از بروز شدت وقوع برخي از بيماريهاي مهم حيوانات مثل dieharra مي كاهند.

از سال ۱۹۶۵ بر روي استفاده از زئوليتهاي طبيعي به عنوان مكمل غذايي ماهيان، خوكها، گاوها، گوسفند ها و ساير حيوانات مطالعاتي انجام گرفته است.

بر اساس تجربه موفقي كه در مورد استفاده از رس مونتموريونيتي (بنتونيت) در آهسته نمودن عبور مواد غذايي در سيستم هضمي جوجه ها شده و نتايج آن حاكي از كارايي اين ماده معدني بوده است. در سال ۱۹۶۸ در ژاپن به غذاي خوكها، جوجه ها و نشخواركنندگان كلينوپتيلوليت و موردنيت اضافه شد. نتيجه اين آزمايش افزايش قابل توجهي در وزن به ازاي هر واحد خوراك مصرف شده (كارايي غذايي) و همچنين افزايش سلامت كلي اين حيوانات را موجب شده است. در آزمايشهايي كه در ژاپن توسط wagi , kondo   بر روي خوكها انجام شده است، معلوم شد كه خوكهايي كه به جيره غذايي آنها پنج درصد وزني كلنيوپتيلوليت اضافه شده ۲۵ تا ۲۹ درصد از حيواناتي كه از جيره بدون كلينوپتيلوليت تغذيه مي كردند بيشتر رشد داشته اند. كارايي غذايي در مورد خوكهاي جواني كه كلينوپتيلوليت در تغذيه آنها بكار برده شد از گروه كنترلي (حيوانات با جيره و خوراك معمولي) بيشتر بوده است، اگر چه در مورد خوكهاي مسن تر اين افزايش تنها ۶ درصد بوده است.

همچنين از مقايسه مدفوع اين حيوانات معلوم شد كه عمل هضم در خوكهايي كه كلينوپتيلوليت در جيره غذايي آنها بود بهتر انجام شده است. بعلاوه ميزان نيتروژن موجود در مدفوع آنها از گروه دوم كمتر بوده است كه نشان دهنده آن است كه زئوليت باعث تبديل كارآتر نيتروژن به پروتئين حيواني شده است. در آزمايشهاي بعدي معلوم شده است كه در يك دوره دوازده هفته اي در حيواناتي كه از رژيم غذايي داراي زئوليت تغذيه مي كرده اند ميزان تبديل نيتروژن به پروتئين ۱ تا ۶ درصد نسبت به گروه كنترلي افزايش داشته است. آزمايشهاي بعدي نيز نشان داده است كه رطوبت و بوي مدفوع حيوانات نيز در اثر تغذيه جيره غذايي داراي زئوليت كاهش يافته و هيچگونه آثار سميت يا اثرات مضر ديگر نيز در اين آزمايشها مشاهده نشده است.

در آزمايشهايي كه در سال ۱۹۷۸ توسط Tori‌بر روي ۴۰۰ رأس خوك در ژاپن انجام شده است معلوم گرديد كه نرخ مرگ و ميزان وقوع بيماري در حيواناتي كه ۶ درصد كلينوپتيلوليت به رژيم غذايي شان اضافه شده بود به طور قابل ملاحظه اي پايينتر از ساير حيوانات (گروه كنترلي) بود. كاهش قابل ملاحظه اي نيز در تعداد موارد زير زخم معده پنديمونيا (ذات الريه) و مشكل قلبي مشاهده شده است. يك گروه ديگر ژاپني به سرپرتي Markita ‌ در سال ۱۹۷۸ با افزودن زئوليت به غذاي خوكهايي كه به بيماري Dirrhetic (اسهال) دچار بودند آنها در مدت ۷ روز به طور كامل درمان كرده اند. افزايش كلينوپتيلوليت در رژيم غذايي حيوانات حتي در كارايي شير آنها نيز موثر بوده و در رشد اولادي كه از مادراني كه در زمان آبستني از جيره غذايي داراي زئوليت تغذيه كرده اند به دنيا آمده اند، به نحو چشم گيري افزايش ملاحظه مي شود.(۶۳ تا ۸۶ درصد رشد بيشتر) . بعلاوه همان اثرات مثبت در مورد نرخ مرگ و مير و كاهش بيماري نيز در مورد آنها گزارش شده است. در نشخواركنندگان، آزاد شدن تدريجي  به ميكروارگانيسمهاي اين حيوانات اجازه مي دهد تا پروتئين سلولي را جهت جذب آسانتر توسط سيستم هضمي سنتز كنند. قابليت زئوليت در ايفاي نقش مخزن  امكان افزودن نيتروژن اضافي به خوراك حيوان را مهيا مي كند، در حالي كه همين حيوان را در مقابل توليد سطوح سمي آمونياك نيز محافظت مي كند.

Konalo ‌ و همكارانش در سال ۱۹۶۹ با انجام آزمايش در يك دور ۱۴ تا ۶۰ روزه مشاهده كردند كه افزودن كلينوپتيلوليت به غذاي گوساله هاي جوان باعث تحريك اشتهاي آنها، افزايش نرخ رشد و كاهش نرخ وقوع بيماري اسهال مي شود.

در اين آزمايش ۵ درصد زئوليت به علوفه معمولي حيوان اضافه شد و در نتيجه حيوانات گروه آزمايشي نسبت به گروه كنترلي ۲۰ درصد رشد بيشتر داشته اند. گرچه محاسبات نشان داد كه گروه آزمايشي علوفه بيشتري نيز مصرف كرده است.

فوكوشيما (۱۹۸۰ ) نشان داده است كه افزودن ۲ درصد زئوليت به جيره غذايي گاوها در محافظت از بيماري اسهال و افزايش توليد شير آنها موثر مي باشند. اين تأثير مستقيماٌ مربوط به افزايش آلبوين و كاهش ميزان اوره – N‌ در خون گزارش شده است.

پانل و همكاران ۱۹۹۳ مشاهده كرده اند كه افزايش كلينوپتيلوليت به جيره غذايي به نسبت وزني يك به ۱۰ مي تواند حيوانات را در برابر سميت سرب محيط محافظت نمايد. ميل شديد كلينوپتيلوليت به گرفتن Cd‌ و pb  موجب آن شده است كه به عنوان يك ماده افزودني مهم براي گاوهايي كه در جيره غذايي و محيط آنها مقادير زيادي از اين عنصر يافت مي شودمطرح مي شوند.

يكي ديگر از كاربردهاي زئوليت در خوراك حيوانات استفاده از آن جهت حفاظت حيوانات در مقابل ميكوتوكسينها است. تحقيقات دامنه داري در مورد اثرات كلينوپتيلوليت در برابر ميكوتوكسينها در دست اقدام مي باشد.

 

 

جستجوی گوگل :

كاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزيكاربرد مواد معدني و تركيبات آن در صنايع كشاورزي

© متن کپی رایت را در این بخش وارد کنید