Курсовая работа: Минеральные удобрения и их применение
Ca3 (PO4 ) 2 + 3H2 SO4 = 2H3 PO4 + 3CaSO4 ¯
Отделив осадок, полученной кислотой, затем обрабатывают новую порцию фосфорита:
Ca3 ( PO4 ) 2 + 4H3 PO4 = 3Ca (H2 PO4 ) 2.
Производство минеральных удобрений является одной из важных отраслей химической промышленности. Ко всем минеральным удобрениям предъявляется требование, чтобы питательные элементы были в водорастворимой форме.
Это соли азотной, фосфорной и других кислот. Желательно, чтобы других компонентов удобрений, примесей, было как можно меньше, так как это "балласт". Удобрения при транспортировке и хранении должны быть стойкими к влаге, не слёживаться, сохранять сыпучесть. Для этого их выпускают гранулированными. Удобрения не должны содержать вредных попутных для растений, людей и животных веществ: фтора, радиоактивных веществ, тяжелых металлов [2].
Суперфосфат
Суперфосфат - Сa (H2 PO4 ) 2* H2 O содержит 19,5% фосфора из апатитового концентрата и 14% из фосфоритов, а также некоторое количество свободной фосфорной кислоты (до 5,5%), что значительно ухудшает его качества. Для устранения этого недостатка применяют нейтрализацию твердыми добавками: известь, мел, доломит, аммиак. Простой суперфосфат - рассыпчатый продукт темно-серого цвета с характерным запахом фосфорной кислоты.
В удобрении первого сорта содержится не менее 19,5% Р2 О5 , 2-го сорта-19%, 3-го сорта - 14%, содержание воды 15-16%, гипса-до 40%.
Для лучшего рассеивания его часто вносят в смеси с перегноем, торфом, фосфоритной мукой для улучшения физических свойств удобрение увлажняют и окатывают в гранулы.
Гранулированный суперфосфат обладает лучшей сыпучестью и рассеиваемостью. (Диаметр гранул 1-4 мм) [5].
Английский ученый Лооз в 1843 г. полевыми опытами на Ротамстедской опытной станции доказал, что наряду с зольными элементами в состав удобрений должен входить фосфор.
В том же году на этой станции впервые было изготовлено заводским путем минеральное удобрение _ суперфосфат [6].
Гранулированный суперфосфат рекомендуется для предпосевного внесения под различные сельскохозяйственные культуры в дозе 7,5 - 20 кг/га P2 O5 : кукурузу, подсолнечник, хлопчатник, свекла.
Его можно применять на любых почвах, любым способом, под все культуры. По многочисленным опытам, проведенным в нашей стране, 0,5ц гранулированного суперфосфата на 1 га дает прибавление 2,5-3 ц зерна [7].
Получение суперфосфата производят следующим образом:
[Ca3 (PO4 ) 2 ] 3 *CaF2 + 7H2 SO4 + 3H2 O - > 3Ca (H2 PO4 ) 2* H2 O + 7CaSO4 + 2HF
А также изготовляется из высокопроцентного (39-40% Р2 О5) апатитового концентрата или из природных фосфатов - апатитов и фосфоритов разложением их с 61-67% серной кислотой.
Ca3 (PO4 ) 2 + 2H2 SO4 = Ca (H2 PO4 ) 2 + 2CaSO4
Жидкая смесь при выходе затвердевает вследствие кристаллизации монокальцийфосфата [14].
| Производство и поставка фосфорсодержащих удобрений и кормовых добавок в РФ, млн. т. P2 O5 . | |||||||||
| Годы | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 |
| Производство | 4,2 | 3,7 | 2,7 | 2,3 | 1,6 | 1,74 | 1,49 | 1,80 | 1,8 |
| Поставки сельскому хозяйству | 3,6 | 3,6 | 1,4 | 0,7 | 0,3 | 0,38 | 0,36 | 0,4 | 0,4 |
| Экспорт | 0,7 | 0,7 | 1,3 | 1,6 | 1,3 | 1,36 | 1,13 | 1,4 | 1,4 |
Фосфоритная мука
Фосфоритная мука - самое дешевое из фосфорных удобрений. По объему производства и применения она занимает второе место в мире. В настоящее время выпускается фосфоритная мука со следующим содержанием P2 O5 -высший сорт-25%,1 сорт-22%,2 сорт-19%, диаметр крупинок муки - 0,17 мм. Это тонкий порошок серого или бурого цвета [5].
Большой след в агрохимии оставил профессор Петербургского земледельческого института А.Н. Энгельгардт (1832-1893) Ему принадлежит приоритет в применении фосфоритной муки в качестве удобрения. Он впервые доказал хорошее действие и последействие этого удобрения на малоплодородных пустошах. Следует отметить, что никакая другая страна не использует фосфоритную муку в таком количестве и с таким успехом как наша. В этом немалая заслуга А.Н. Энгельгардта [4].
Фосфорные удобрения необходимы растению с начального периода их жизни. Сильный эффект действия такого удобрения обуславливается способностью отдельных растений усваивать фосфорную кислоту труднорастворимых соединений. Она не только увеличивает урожаи, но и улучшает его качество, повышает зимостойкость озимых культур, ускоряет созревание [3].
Эффективность применения фосфоритной муки зависит от контакта с почвой, она усиливается при наибольшем контакте, что зависит от тонины помола. Также эффект зависит от геологического возраста и минералогического состава фосфорита. Более древние хуже усваиваются растениями, чем молодые.
Приготовление муки весьма просто. Фосфорит освобождается от примесей (гипса, песка), дробится и размалывается до состояния тонкой муки (80% -с диаметром 0,17 мм). количество выпуска фосфорных удобрений падает с каждым годом. За пять лет (1990-1994гг.) в три раза сократилось производство апатитового концентрата с 19,3 млн. т.д.о 6,48 млн. т [9].
4. Комплексные удобрения
Аммофос
Аммофос - это смесь NH4 H2 PO4 и (NH4 ) 2 HPO4 . Представляет собой двойное комплексное удобрение для различных почв под различные сельскохозяйственные культуры. Содержит 45-52% P2 O5 и 10-12% азота. Растворимо в воде. Обладает хорошими физико-химическими и свойствами, не нуждается в гранулировки и применении конденсирующих добавок. В его составе не имеется балластных компонентов, не гигроскопичен, легко рассеивается. Физиологически кислое удобрение, при внесении несколько подкисляет почву [5].
В 1761 шведский ученый Валериус высказал гипотезу о том, что растения питаются гумусом. Этот ошибочный взгляда под названием "гумусовая теория" был достаточно распространен. Эта гипотеза была высказана на основе наблюдений, что растения лучше росли на почвах, богатых гумусом; Но ошибочность этой теории уже тогда была очевидной. Со времен М.В. Ломоносова известно, что гумус появляется в почве только в результат гниения растений, т.е. является образованием вторичным. И только с1859г., когда ученые Кноп и Сакс впервые доказали возможность выращивания растений на растворах минеральных солей, теория минерального питания растений стала безраздельно господствующей. Именно она дала толчок к развитию производства минеральных удобрений. Подтвердилась мысль о том, что нет ничего лучше для практики, чем хорошая теория [7].
Аммофос преимущественно применяется в качестве рядкового удобрения под различные сельскохозяйственные культуры, можно использовать и как основное удобрение (напр. под хлопчатник). Является хорошим компонентом для смешивания со всеми стандартными удобрениями. Недостаток в том, что в нем неуравновешенное содержание N и P (1: 4), что ограничивает его самостоятельное применение.
Аммофос получается путем взаимодействия фосфорной кислоты с аммиаком. В зависимости от степени нейтрализации образуется моноаммонийфосфат NH4 H2 PO4 и диаммонийфосфат (NH4 ) 2 HPO4
NH3 +H3 PO4 =NH4 H2 PO4
По итогам І полугодия 2005 года общее производство аммофоса составило 206 тыс. т [13]