Тема 8. Технология минеральных удобрений

Примеры тестовых заданий по теме 7

Контрольные вопросы к теме 7

1. В чем заключается проблема «связанного» азота?

2. Укажите промышленные методы «связывания» атмосферного азо­та и сравните их энергоемкость и эффективность.

3. Перечислите основные области использования аммиака и его ра­створов.

4. Почему аммиачно-воздушные смеси с содержанием аммиака от 0,155 до 0,270 об. дол. не используются в производстве?

5. Как и почему изменилась структура сырья аммиачного производ­ства в последние годы?

6. Что такое метанирование (предкатализ) в производстве аммиака?

7. Почему в производстве аммиака используется циклическая схе­ма?

8. Как получают контактную массу для производства аммиака? Для
чего в нее вводятся оксиды алюминия, калия и кальция?

9. Почему в производстве аммиака наиболее распространены систе­мы так называемого «среднего» давления?

10. Чем обеспечивается оптимальный температурный режим в колон­не синтеза?

№1

Химическая продукция, получаемая из аммиака:

- NH₄NO₃;

- H₂SO₄;

- (NH₂)₂CO;

- CH₃OH;

- CH₄.

№2

Последовательность превращений в химической схеме синтеза аммиака:

- 3H₂ + N₂ = 2NH₃

- CO + H₂O = CO₂ + H₂

- CH₄ + H₂O = CO + 3H₂

Значение минеральных удобрений, их классификация. Технология азотных удобрений. Аммиачная селитра. Карбамид. Жидкие азотные удобрения, их свойства и агрономическая эффективность. Технико-экономические показатели установок производства азотных удобрений. Масштабы производства фосфорных удобрений и кормовых фосфатов. Технология производства простого суперфосфата. Производство фосфорной кислоты. Технологические схемы производства двойного суперфосфата. Калийные удобрения. Технологические схемы производства хлорида калия и бесхлорных удобрений. Комплексные удобрения, их основные преимущества.

Микроудобрения и микроудобрения с добавкой микроэлементов.

Удобрения — это вещества, содержащие элементы, необхо­димые для питания растений, и вносимые в почву с целью получения высоких и устойчивых урожаев. В состав растений входит около вось­мидесяти химических элементов. Основную массу растений составля­ют углерод, кислород, водород. Жизненно важными элементами яв­ляются азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо, бор, марганец, медь, цинк и др.

Источником веществ, необходимых для питания растений, служат окружающая растения атмосфера и почва, в которой они произра­стают.

Углерод в виде углекислоты и кислород растения извле­кают из воздуха. Небольшие количества углекислоты воспринимаются корневой системой растений из почвы. Водород растения полу­чают с атмосферными осадками и с влагой, имеющейся в почве. Азот растения получают из почвы через корневую систему в виде растворов азотнокислых солей, мочевины, аммиака и др. Некото­рое количество азота растения получают в результате процес­сов фиксации азота атмосферы. Однако эти естественные про­цессы не обеспечивают потреб­ности растений в азоте и поэ­тому он должен вноситься в почву с удобрениями. Фосфор растения могут получать из почвы в виде растворимых фос­форнокислых солей. Но содер­жание этих солей в почве очень невелико, и поэтому фосфор растения получают главным образом бла­годаря внесению в почву удобрений. Калий также вносится в почву с удобрениями. Бор, сера, медь, кобальт и некоторые другие элементы в небольших количествах необходимы для развития растений. Эти элементы называют в сельскохозяйственной практике микроэлементами, а содержащие их удобрения — мик­роудобрениями.

Классификация удобрений

Удобрения классифицируются по происхождению, агрохи­мическому значению, составу и количеству входящих в них питательных элементов.

По происхождению удобрения подразделяются на естественные и искусственные.

Естественные удобрения — это природные вещест­ва, не подвергнутые переработке: навоз, зола растений, так называе­мые агрономические руды (фосфориты и апатиты).

Искусственные удобрения, получаемые переработ­кой природных материалов, могут содержать высокий процент пи­тательных элементов в различном их соотношении.

По происхождению удобрения можно также подразделять на мине­ральные, органические, органо-минеральные и бактериальные. К минеральным удобрениям, в значительных количествах вырабатываемых на химических предприятиях, относятся главным образом неорганические соли, из органических соединений — кар­бамид (мочевина). Органические удобрения содержат пита­тельные элементы, входящие в состав органических соединений. Органо-минеральные удобрения — смесь органических и минеральных удобрений. Бактериальные удобрения содер­жат культуры бактерий, которые способствуют накоплению в почве усвояемых форм питательных элементов.

По агрохимическому значению удобрения делятся на прямые и кос­венные. Прямые удобрения содержат питательные элементы, на­пример азот, фосфор, калий, которые усваиваются растениями, т. е. прямые удобрения являются пищей для растений. Косвенные удобрения вносят в почву для улучшения ее физических, химических и биологических свойств. В качестве косвенных удобрений использу­ют известняк, доломит, гипс и др.

По составу, т. е. по видам питательных элементов, прямые удобре­ния подразделяются на азотные, фосфорные, калий­ные, магниевые и др. В отдельную группу входят микро­удобрения.

По количеству питательных элементов удобрения подразделяются на простые, или односторонние, и комплексные, или многосторонние.

Простые, или односторонние, удобрения содержат только один питательный элемент — азот, фосфор или калий. Напри­мер, суперфосфат содержит монокальцийфосфат Са(Н₂РО₄)₂, т. е. в нем имеется только один питательный элемент — фосфор, и он пред­ставляет собой простое фосфорное удобрение. Аммиачная селитра NH₄NO₃, в которой из питательных элементов содержится только азот, относится к простым азотным удобрениям. КС1 содержит питательный элемент калий и является простым калийным удобрением.

Комплексные, или многосторонние, удобрения содержат несколько питательных элементов в различных сочетаниях.

Помимо высокой концентрации питательных веществ, качество удобрений определяется их физическими свойствами. Удобрения долж­ны быть сухими, рассыпчатыми, удобными для рассева механическими сеялками. Они не должны слеживаться в глыбы или крупные комки. Частицы удобрений должны быть не слишком крупными, чтобы расте­ниям было легче извлекать из них питательные вещества, но и не слиш­ком мелкими, иначе они будут разноситься ветром, распыляться при транспортировке. В связи с этим выпускают гранулированные удоб­рения — в виде шариков диаметром 2—4 мм.

Показателем качества удобрений является способность их впиты­вать влагу — гигроскопичность. Гигроскопичность удобрений опре­деляет условия их транспортировки, хранения, характер тары.

Фосфорные удобрения

Сырье. Фосфорсодержащие соединения в больших количествах дает природа в виде так называемых фосфатных руд, или природных фосфатов, — апатитов и фосфоритов.

Сырьем для производства суперфосфата служат природные фосфа­ты — фосфориты и апатиты и башенная серная кислота. Между ними протекает следующая реакция:

Са₃(Р0₄)₂ + 2H₂S0₄ + n Н₂0 = Са(Н₂РО₄)₂ • Н2О + 2[CaS0₄ • 2Н₂0]

По реакции получается твердая смесь монокальцийфосфата с гипсом, которая и называется простым суперфосфатом или просто суперфосфатом.

Азотные удобрения

Азотные удобрения в большинстве случаев получают искусственным путем; их синтезируют из азотной или серной кислоты, аммиаки, дву­окиси углерода, гидрата окиси кальция и т. д. Все азотные удобрения хорошо растворяются в воде и усваиваются растениями.

Азотные удобрения подразделяются на аммиачные, нитратные, аммиачно-нитратные и амидные. Аммиачные удобрения содержат азот в форме катиона NH₄+ (сульфат аммония (NH₄)₂SO₄), нитратные — в форме аниона NO₃- (нитрат кальция Са (NO₃)₂ или нитрат натрия NaNO₃), аммиачно-нитратные — в форме катиона NH₄+ и аниона NO₃- (нитрат аммония, или аммиачная селитра NH₄NO₃), амидные — в фор­ме группы NH₂ (карбамид CO(NH₂)₂).

Промышленность выпускает следующие основные виды азотных удобрений: сульфат аммония, нитрат натрия, аммиачную селитру и карбамид, или мочевину.

Сульфат аммония — белый кристаллический продукт. Получают его в результате нейтрализации серной кислоты газообразным аммиа­ком:

H₂SО₄ + 2NH₃ = (NH₄)2S0₄

Нитрат натрия, или чилийская селитра. Нитрат натрия также относится к неконцентрированным удобрениям — содержание азота в нем составляет около 16%. Нитрат натрия производят из раствора соды или едкого натра и окислов азота, содержащихся в отходящих газах азотнокислотных установок.

Аммиачная селитра. Нитрат аммония, или аммиачная селитра — концентрированное азотное удобре­ние, содержащее около 35% азота. Это наиболее распространенное азотное удобрение в РФ, используемое практически на любых поч­вах и под любые культуры. Помимо сельского хозяйства, аммиачную селитру применяют для производства некоторых взрывчатых веществ.

К арбамид (мочевина). Карбамид, или мочевина, (NH₂)₂СО— наиболее ценное азотное удобрение, которое содержит около 46% азота, а также углерод, легко усвояемые растениями. Мочевина более эффективна, чем аммиачная селитра, еще и потому, что при внесении азота в почву в виде мочевины прирост урожая будет выше, чем при внесении того же количества азота в виде аммиачной селитры. Карбамид — не только удобрение, его также применяют в животноводстве в качестве добавки к кормам.