Производство минеральных удобрений

Введение

 Минеральные удобрения производятся химической промышленностью и имеют искусственное происхождение, поэтому их иногда называют еще искусственными или химическими удобрениями. От органических удобрений они отличаются высокой концентрацией питательных веществ, и хотя в последнее время наблюдаются все более сильные тенденции к использованию естественных удобрений, минеральные удобрения в некоторых случаях бывают незаменимы. Если применять их целенаправленно в небольших количествах и следить при этом за уровнем содержания питательных веществ в почве, они не могут нанести существенного вреда экологии вашего сада. В зависимости от состава минеральные удобрения подразделяются на простые или односторонние, сложные или комплексные и микроудобрения, содержащие микроэлементы, используемые растениями в ограниченных количествах, но тем не менее необходимые для их развития.

 

 

 

Характеристика минеральных удобрений.

 

Минеральные удобрения – источник различных питательных элементов для растений и свойств почвы, в первую очередь азота, фосфора и калия, а затем кальция, магния, серы, железа. Все эти элементы относятся к группе макроэлементов так как они поглощаются растениями в значительных количествах. Кроме того, растениям необходимы другие элементы,

хотя и в очень небольших количествах. Их называют микроэлементами. К микроэлементам относятся марганец, бор, медь, цинк, молибден, йод, кобальт и некоторые другие. Все элементы в равной степени необходимы растениям. 

   При полном отсутствии любого элемента в почве растение не может расти и развиваться нормально. Все минеральные элементы участвуют в сложных преобразованиях органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза. Растения для образования своих органов – стеблей, листьев, цветков, плодов, клубней – используют минеральные питательные элементы в разных соотношениях.

     В почвах обычно имеются все необходимые растению питательные элементы. Но часто отдельных элементов бывает недостаточно для удовлетворительного роста растений. На песчаных почвах растения нередко испытывают недостаток магния, на торфяных почвах – молибдена, на черноземах – марганца и т. д. Недостаток элементов восполняется при помощи удобрений. Почвенную кислотность устраняют при помощи углекислых солей кальция и магния.

   Применение минеральных удобрений – один из основных приемов интенсивного земледелия. С помощью удобрений можно резко повысить урожаи любых культур на уже освоенных площадях без дополнительных затрат на обработку новых земель. При помощи минеральных удобрений можно использовать  даже самые бедные, так называемые бросовые земли.

Всем живым организмам необходимы вещества, регулирующие скорость

биохимических реакций. Микроэлементы и входят в состав таких веществ,

например ферментов. Действие их многообразно. Например, железо, марганец и цинк входят в состав некоторых ферментов – катализаторов окислительно-восстановительных реакций. Железо способствует образованию хлорофилла. При внесение ничтожных количеств молибдена урожайность бобовых резко возрастает.

Соединения молибдена повышают каталитическую активность ферментов,

участвующих в реакциях связывания атмосферного азота бактериями.

 

 

 

   Вырабатываемые химической промышленностью минеральные удобрения

подразделяются на:

а) фосфорные (главным образом простой и двойной суперфосфаты и преципитат);

б) азотные (сульфат аммония, аммиачная селитра, кальциевая и натриевая селитры);

 

в) калийные (хлористый калий и смешанные калийные соли);

г) борные, магниевые и марганцевые (соединения и соли, содержащие эти элементы).

 

 

   Минеральные удобрения производятся химической промышленностью и имеют искусственное происхождение, поэтому их иногда называют еще искусственными или химическими удобрениями. От органических удобрений они отличаются высокой концентрацией питательных веществ, и хотя в последнее время наблюдаются все более сильные тенденции к использованию естественных удобрений, минеральные удобрения в некоторых случаях бывают незаменимы. Если применять их целенаправленно в небольших количествах и следить при этом за уровнем содержания питательных веществ в почве, они не могут нанести существенного вреда экологии вашего сада. В зависимости от состава минеральные удобрения подразделяются на простые или односторонние, сложные или комплексные и микроудобрения, содержащие микроэлементы, используемые растениями в ограниченных количествах, но тем не менее необходимые для их развития.

 

 

Фосфорные удобрения

 

Природные соединения фосфора – фосфориты и апатиты – содержат фосфор в виде нерастворимого третичного фосфата Ca3(PO4)2, который плохо усваивается растениями. Для получения легко усваиваемых удобрений

фосфориты подвергают химической переработке, заключающейся в превращении нормальной соли в кислую. Таким путем приготовляют наиболее важные фосфорные удобрения – суперфосфат, двойной суперфосфат и преципитат.

 Для получения суперфосфата  мелко размолотый природный фосфорит  смешивают с таким количеством  серной кислоты, чтобы на одну  молекулу третичного фосфата  кальция приходилось две молекулы  серной кислоты. Смесь энергично  перемешивают и загружают в  особые непрерывно действующие камеры, где реакция заканчивается:

 

Ca3(PO4)2+2H2SO4=2CaSO4+Ca(H2PO4)2

 

В результате реакции получается смесь гипса с первичным фосфатом

Ca(H2PO4)2, сравнительно легко растворимым в воде. Эта смесь в

измельченном или гранулированном виде и называется суперфосфатом.

Простой суперфосфат – удобрение со сравнительно невысоким содержанием

питательных веществ (14 – 20% усвояемой P2O5). Более

эффективным и транспортабельным является двойной суперфосфат, представляющий собой продукт разложения природного фосфата не серной, а фосфорной кислотой.

   Количество усвояемой P2O5 в двойном суперфосфате составляет 40 – 50%.

Преципитат представляет собой фосфорное удобрение, в состав которого входит

вторичный фосфат кальция Ca2(HPO4)3 или CaHPO4, нерастворимый в воде, но растворяющийся в кислотах находящихся в почве.

Для приготовления преципитата с начало выделяют из фосфорита свободную

фосфорную кислоту, действуя на фосфорит серной кислотой в количестве большем,

чем это надо для получения суперфосфата:

                                     Ca3(PO4)2+3H2O=3CaSO4+2H3PO4

Затем раствор фосфорной кислоты сливают с осадка, содержащего гипс и другие

нерастворимые примеси, и прибавляют к нему известкового молока, т.е. извести,

разболтанной в воде, в таком количестве, чтобы образовался вторичный фосфат:

 

H3PO4+Ca(OH)2=CaHPO4·H2O+H2O

 

Кристаллический осадок отделяют от жидкости и осторожно, чтобы не удалить входящую в состав кристаллов воду, высушивают. Полученная соль, если она не потеряла кристаллизационной воды, хорошо усваивается растениями.

   Описанные выше фосфорные удобрения называются  простыми, так как содержат только один из необходимых растению элементов. Более перспективными являются

сложные минеральные удобрения, содержащие несколько питательных веществ. К удобрениям такого типа относятся: аммофос, калийная селитра и нитрофоска.

Первое из этих веществ получается путем взаимодействия фосфорной кислоты с аммиаком. В зависимости от степени нейтрализации образуется моноаммонийфосфат NH4H2PO4 и диаммоний фосфат (NH4)2HPO4.

    Калийная селитра  представляет собой двойное удобрение,

содержащее азот и калий. Получается она в результате обменного разложения хлористого калия и натронной или аммиачной селитры.

    Нитрофоска – тройное удобрение, содержащее азот, фосфор и калий. Получают нитрофоску сплавлением фосфата аммония (NH4)2HPO4, азотнокислого аммония NH4NO3 и хлористого  или  сернокислотного калия.

                              

 

Азотные удобрения

   Аммиачные и аммонийные удобрения: жидкий NH3, аммиачная вода,

сульфаты аммония и аммония-натрия и др. Превращается в почве в малоподвижную

форму, которая под действием присутствующих в почве нитрифицирующих бактерий постепенно переходит в более подвижную форму, хорошо усваиваемую растениями.

   Эти удобрения пригодны для всех сельскохозяйственных культур и применяются на кислых и некислых почвах при их известковании.

Нитратные удобрения: натриевая и кальциевая селитры. Длительное применение нитратных удобрений может иногда приводить к подщелачиванию почвы. Их используют на всех почвах для предпосевного внесения и подкормки  всех видов растений  в период вегетации.

   Аммонийно-нитратные удобрения: аммиачная селитра и аммиакаты на ее основе,известково-аммиачная селитра-смесь CaCo3 и NH4NO3.

  Эти удобрения можно использовать в различных климатических зонах под разные почвы  и все виды культур.

Амидные удобрения: различают хорошо растворимые и плохо растворимые. К хорошо растворимым относится карбамид, к плохо растворимым – уреформ и изобутиленкарбамид, получаемый конденсацией изомасляного альдегида с карбамидом. Области применения и масштабы производства медленно действующих удобрений из-за их высокой стоимости пока ограничены.

    Аммонийно-нитратно-амидные удобрения: концентрированные  водные растворы карбамида  и нитрата аммония и растворы их в аммиачной воде. Эффективны как для внесения в почву, так и для подкормки растений.

                             

 

 

Калийные удобрения

 

Калиевые удобрения – минеральные вещества, содержащие калий; применяются в качестве источника калийного питания с/х растений для повышения их урожайности.

В дореволюционной России калийные удобрения не производились. В СССР за годы довоенных пятилеток на базе открытых советскими учёными месторождений калия создана мощная калийная промышленность, обеспечивающая возрастающую потребность социалистического с/х в калийных удобрениях. В качестве калийных удобрений используются: сырые калийные соли (сильвинит, каинит), представляющие собой раздроблённые и размолотые соли; концентрированные удобрения (хлористый калий, сернокислый калий) получаемые химической переработкой сырых калийных солей; смешанные (30%-ные и 40%-ные калийные соли), представляющие механическую смесь хлористого калия сильвинитом или

каинитом; сульфат калия-магния, или кали-магнезия; древесная торфяная и

другая зола.

Сильвинит (mKCL – nNACL) содержат в среднем 14% K2O (принято

пересчитывать содержание калия в калийных удобрениях на окись калия K2O даже в том случае, если удобрение не заключает в себе кислорода); обладает

значительной гигроскопичностью, при хранении слёживается.

Каинит употребляемый на удобрение, не всегда отвечает формуле минерала каинита MgSO4 · KCL ·3HO, а может представлять собой или соль, близкую по составу к сильвиниту, или механическую смесь KCL, MgSO4 NaCL,

каинита, карналлита и других солей. В каините из прикарпатских месторождений СССР – около 10% K2O, 20% Na2O, 3-4% MgO, 40% CL.

Сырые калийные соли составляют небольшую долю в общей продукции калийных удобрений. Общие недостатки сырых калийных солей: низкий процент калия и большое количество балластных компонентов, не всегда безвредных для растений.

    Зерновые злаки (пшеница, рожь, овёс, ячмень), сахарная свёкла и другие

корнеплоды не чувствительны к избытку хлора в сырых калийных солях и хорошо их используют. Особенно эффективно внесение сильвинита под свёклу, которая положительно реагирует на примесь натрия. Для многих культур (табак, виноград, чай, цитрусовые, плодово–ягодные культуры, картофель, лён, гречиха) избыток хлора вреден: он снижает урожай и ухудшает его качество. Поэтому под указанные культуры сырые калийные соли не применяют.

Хлористый калий KCL – основной вид калийных удобрений в России. Получается из сильвинита, который для этого растворяют в горячей воде до состояния насыщения и затем охлаждают раствор; при этом осаждается главным образом KCL, а NaCL остаётся в растворе. Химически чистый хлористый калий содержит 63,2% K2O, а сорта, идущие на удобрение, - от 50 до 60% K2O. Это белый мелкокристаллический продукт, слабо гигроскопичный, при хранении слёживается.

Вносится почти под все культуры, в том числе и под некоторые с/х растения,

чувствительные к хлору (в хлористом калии на единицу действующего вещества приходится в пять раз меньше хлора, чем в сильвините или в каините).

    Сернокислый калий, сульфат калия K2SO4 получают обменным

разложением KCL и MgSO4, а также разложением KCL серной кислотой.

Чистая соль содержит 54,1% K2O. В технических сортах соли, идущих на

удобрение, 48 – 52% K2O. Это мелкокристаллический порошок сероватого

цвета, негигроскопичен и не слёживается. Сернокислый калий – хорошее калийное удобрение для всех культур и лучшее для растений, чувствительных к хлору.

 Внесение сульфата калия под табак, виноград, чай, цитрусовые, плодово–ягодные даёт большой прирост урожая и улучшает его качество.

Смешанные 30%-ые и 40%-ые калийные соли по своей удобрительной ценности занимают

промежуточное положение между хлористым калием и сильвинитом. Особенно эффективны при внесении под сахарную и кормовую свёклу. Все применяемые на удобрения калийные соли растворимы в воде. В почве калий, взаимодействуя с почвенным поглощающим комплексом, переходит в поглощенную, обменную форму.

Доступность калия для растений при этом не теряется, но способность к

передвижению в почве (а следовательно, к вымыванию из неё) крайне ограничена.Поэтому калийные удобрения целесообразно заделывать на глубину пахотного слоя.

Содержащие хлор сырые калийные соли вносят с осени под зяблевую вспашку. При этом значительная часть хлора вымывается из верхних слоёв почвы, а калий