План
Введение
1. Аммиачные удобрения
Водный аммиак или аммиачная вода
Мочевина
Натриевая селитра
Сульфат аммония
2. Калийные удобрения
Поташ
Сульфат калия
3. Фосфорные удобрения
Двойной суперфосфат
Суперфосфат
Фосфоритная мука
4. Комплексные удобрения
Аммофос
Кали-магнезия
Нитроаммофоска
Нитрофоска
Вывод
Приложения
Литература
Введение
Минеральные удобрения — источник различных питательныхэлементов для растений, в первую очередь это азот, фосфор и калий, а затемкальций, магний, сера, железо. Все эти элементы относятся к группемакроэлементов, так как они поглощаются растениями в значительных количествах. Приполном отсутствии любого элемента в почве растение не может расти и развиватьсянормально. Все минеральные элементы участвуют в сложных преобразованияхорганических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза. Растения дляобразования своих органов — стеблей, листьев, цветков, плодов, клубней — используют минеральные питательные элементы в разных соотношениях.
В целом прогнозируется,что в течение оставшихся лет текущего десятилетия мировое потреблениеминеральных удобрений будет увеличиваться в соответствии с ростом мировогонаселения. Несмотря на то, что в развитых странах Западной и Восточной Европы,включая бывший СССР и Северную Америку, живёт лишь около четверти населенияземного шара, в 1990 году на эти страны приходилось 56% от общего мировогопотребления минеральных удобрений. Однако доля развивающихся стран в общем,объёме потребления увеличилась с 29% в 1980 году до 44% в 1990 году иожидается, что эта доля будет продолжать увеличиваться, хотя и более медленнымитемпами, чем в 80-е годы. Потребление в Северной Америке и Западной Европе,по-видимому, сократится из-за изменений в сельскохозяйственной политике (вчастности, из-за мер, направленных на сокращение излишков продукциирастениеводства в Западной Европе), а также из-за возрастающей обеспокоенностипо поводу экологических проблем, которая в некоторых из этих стран привела квведению законодательных актов, направленных на защиту окружающей среды. Опасения,связанные с нитратами, (сильные в Западной Европе), распространяются на другиеразвитые регионы. Уже отмечено, и, по-видимому, будет продолжаться сокращениепотребления минеральных удобрений в Восточной Европе и бывшем СССР — вследствиенедавних экономических изменений. Приведённый прогноз по увеличению спроса вэтих регионах, безусловно, нуждается в пересмотре в свете последнихэкономических изменений.
Согласно более позднемупрогнозу, в бывшем СССР и Восточной Европе общее потребление минеральныхудобрений будет сокращаться приблизительно на 3 млн. т в год. В целом, однако,прогнозируется, что мировое потребление удобрений будет увеличиваться. [14]
Целью этой курсовойработы является обобщение современных сведений о выпуске минеральных удобрений,особенностях их использования в зависимости от физиологического действия,химического состава, а также собраны некоторые сведения об истории ихразработки.
Немаловажным являетсятакже разработка справочных материалов, которые могут быть использованы длясоздания электронных изданий и в курсе преподавания химии в школах.
Курсовая состоит изчетырех разделов, иллюстративного материала и списка использованной литературы.
1. Аммиачные удобрения
Аммиачная селитра — (NH4NO3),содержащая 34-35% азота, наиболее распространенная форма азотных удобрений. Сольбесцветна, гигроскопична t пл. — 169,6, поэтомувыпускается в гранулированном виде (диаметр гранул 1-3 мм) и хранится в сухомпомещении в пятислойных бумажных или полиэтиленовых мешках. [1]
Значение азотного удобрения для растений, а также рольбобовых культур (связывающих молекулярный азот) в обогащении почвы азотом былипоказаны французским ученым Буссенго (современник Либиха), который уже тогдаотмечал положительное действие чилийской селитры как удобрения. [7]
При внесении данного удобрения в кислую почву необходимоопережающее известкование, поскольку аммиачная селитра — физиологически кислоеудобрение. При его использование нужно помнить, что одна половина азотасодержится в форме аммония, который способен поглощаться почвой, другая — вформе нитратов, обладающих большой подвижностью в почвенном растворе. Этопозволяет широко дифференцировать способы, дозы и сроки применения взависимости от свойств почвы, климата и биологических особенностей удобряемыхкультур. Аммиачную селитру вносят в качестве допосевного удобрения. [3]
Соль получается при нейтрализации азотной кислоты аммиаком.
Производство минеральных удобрений по видам, тыс. т
/>
К 2000 г. производство минеральных удобрений сократилось посравнению с 1990 г. в 1,3 раза, в том числе азотных — в 1,2 раза, фосфорных — в2,1 раза, производство калийных удобрений увеличились в 1,03 раза (рис.1).
В последние десять лет в производстве минеральных удобренийнаблюдалась тенденция к снижению относительных объемов выпуска фосфорных иросту производства калийных удобрений. [14]Водный аммиак или аммиачная вода
Водный аммиак или аммиачная вода NH4OH — раствор аммиака в воде, содержащий 20-25% аммиака. Дляудобрения применяют водный аммиак двух сортов: с содержанием 20% аммиака (16%N)и 25% (20,5 N). При температуре 150Судельный вес водного аммиака первого сорта составляет 0,910. Второго сорта — 0,927. Аммиачная вода не разрушает черные металлы, замерзает при температуре — 33-560С.Ее лучше перевозить на близкие расстояния. Азот в этих удобрениях находится восновном в форме свободного аммиака, и только незначительная часть в видекатиона NH4+. Это определяет ихотличие от твердых нитратных и аммонийных азотных удобрений не только пофизическим, но и по агрохимическим свойствам. [1]
Начало использования аммиака связано с именем советскогоученого Прянишникова Д.Н. (1865-1948). Он создал основную теорию азотногопитания растений. Ученые и практики были убеждены, что растения могут питатьсялишь нитратным азотом селитры, и констатировали, что внесение аммонийныхудобрений вызывает угнетение и гибель растений. Но многолетние исследования Д.Н.Прянишникова свидетельствуют о том, что растения не только способны усваиватьазот из аммония, но и поглощают его быстрее нитратного. [6]
По агрономической эффективности жидкий аммиак не уступаеттвердым азотным удобрениям, а в некоторых случаях может быть более эффективным,в частности на легких почвах в условиях орошения или в увлажненных районах. Чтобыисключить потери азота при улетучивании аммиака, жидкие азотные удобрениянеобходимо заделывать в почву в зависимости от дозы азота и типа почв наглубину: безводный аммиак — 14-18 см, водный — 10-12 см. [4] Выпуск аммиака,сырья для производства азотных удобрений, по итогам Iполугодия 2005 года возрос на 16% до 1,3 млн [15]Мочевина
Мочевина — [CO (NH2)2] содержит 46% азота. Это самое концентрированное из твердыхазотных удобрений. Азот в мочевине находится в органической форме в виде амидакарбаминовой кислоты. Мочевина биологически кислое удобрение. По величинепотенциальной кислотности она близка к аммиачной селитре. Выпускается вгранулированном виде (диаметр гранул 0,2-2,5 мм их покрывают жировой добавкой),обладает хорошими свойствами, слабо слеживается при хранении. Хорошо растворимав воде, спиртах, аммиаке, плохо — в эфире. [5]
Мочевина конечный продукт обмена белков у многихбеспозвоночных, рыб, земноводных, млекопитающих, человека. Открыта французскимхимиком И. Руэлем в 1773 году. Мочевина входит в состав многих гигиенических икосметических средств. [9]
Мочевину эффективно применять во всех почвенных зонах страны.Особенно перспективно применение ее в районах орошения (хлопчатник) и вовлажных субтропиках. Лучше ее вносить за 10-15 дней до посева, после разложениябиурета. В почве она растворяется и под действием фермента уреазы превращаетсяв углекислый аммоний. При использовании в качестве некорневой подкормкиконцентрация раствора до 5% не вызывает ожога листьев. [7]
Мочевина получается в результате взаимодействия углекислогогаза и аммиака при высоком давлении и температуре.
CO2+2NH3=(NH2) 2+H2O [3]
Производственный потенциал химической индустрии в Россииразмещен на 58 предприятиях, расположенных практически во всех регионах России,кроме Дальнего Востока. Их общая мощность — 19,6 млн. т в 100% питательныхвеществ, объем действующих мощностей на 1 января 2001 г составил 18,1 млн. т. Четырнадцатьпредприятий имеют ежегодный выпуск свыше 300 тыс. т. (в 100% питательныхвеществ). Основными из них являются: ОАО «Уралкалий», ОАО «Сильвинит»,ОАО «Аммофос», ОАО «Кирово-Чепецкий ХК», ОАО «Воскресенскиеминудобрения» и ОАО «Акрон» (г. Новгород), которые успешнодействуют не только на внутреннем рынке, но и на внешнем. В современныхусловиях их производственный потенциал используется на 70 — 88% против среднеотраслевогопоказателя 59,1%. [14]
Натриевая селитра
Натриевая селитра NaNO3 — в химически чистом виде бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Всельском хозяйстве применяют техническую натриевую селитру представляющую собойкристаллы сероватого или желтоватого цвета. В первом сорте должно содержатся NaNO3 — не менее 99%, влаги не более 1%, вовтором соответственно 98% и 2%. Удобрение гигроскопично, при хранениислеживается, рассеиваемость удовлетворительная лишь в сухом состоянии. [5]
Впервые это вещество стало использоваться как удобрение в1825 г в Гамбурге. [4]
Удобрение физиологически щелочное, поэтому целесообразноприменять на кислых почвах. Входящие в состав Катины натрия обуславливаютположительное действие на урожай сахарной и кормовой свеклы. Натриевую селитрутакже применяют в пищевой промышленности для консервирования, в металлургии, встекольной промышленности. [7]
Добывается из природных залежей в Чили, известна подназванием чилийской селитры. В промышленности получают путем адсорбции оксиловазота раствором щелочи с последующим окислением образовавшихся нитратов натрияазотной кислотой. Другой способ получения основан на обменной реакции междунитратами кальция и аммония с натриевыми солями. [2]
2CaNO3+2NaNO3=2NaNO3+CaCl2Сульфат аммония
Сульфат аммония [ (NH4) 2SO4] — сернокислый аммоний содержит 20,5% азота. Идо 24% серы. Представляет собой кристаллический продукт белого или серого цвета.В нем могут присутствовать небольшие примеси серной кислоты, что придаетудобрению слабокислую реакцию. Технический сульфат аммония, выпускаемый наудобрение, может иметь примеси Ca, Mg,SiO2, следы родананистого аммония инекоторое количество органических веществ, смоляных кислот, фенола. [1]
В сухом состоянии обладает хорошими физическими свойствами ипри хранении сохраняет рассыпчатость. Производится в крупнокристаллическом виде.[5]
Растения из сернокислого аммония быстрее поглощают катион,чем анион, так как потребность их в азоте больше по сравнению с серой. Находясьв поглощенном состоянии, ионы аммония приобретают меньшую подвижность. Поэтомуустраняется опасность вымывания азота в сильно влажную почву. Сульфат аммониянаиболее эффективен в условиях орошения или избыточного увлажнения. [7]
До ХХ века растительность на Земле существовала за счетпочвенного азота, накопленного свободно живущими и симбиотическимиазотфиксирующими микроорганизмами. Сто лет тому назад или чуть больше послеоткрытия Габером способа химического восстановления молекулярного азотапоявился технический азот минеральных удобрений. В советское время за счетразвития химической промышленности производилось много минеральных удобрений,им было отдано предпочтение в снабжении азотом сельскохозяйственных культур. [10]
Специально как удобрение в России не производится, нополучается в больших количествах как побочный продукт коксогазовогопроизводства и капролактамовой промышленности. Получается при взаимодействииаммиака с серной кислотой. При выпаривании раствором сульфат аммония выпадает ввиде кристаллов. [14]
По уровню концентрации производства отечественнаяпромышленность минеральных удобрений занимает третье место в мире, уступая СШАи Китаю, единичные линии производства по своей мощности соответствуют зарубежныманалогам, в остальном уступая оборудованию современных зарубежных предприятий. Существенныеразличия наблюдаются в техническом состоянии основных фондов и эффективности ихиспользования. [13]
2. Калийные удобрения
Калийная селитра (азотнокислый калий, нитрат калия) KNO3 — хорошо усвояемое растениямивысококонцентрированное азотно-калиевое удобрение. Содержит N-13,59%и К2О — 46,5%. По стандарту различают 3 сорта (в промышленномпродукте должно быть не менее 98% KNO3). Калиеваяселитра обладает хорошими физическими свойствами. Гигроскопичность еенезначительная, хорошо рассеивается. Растворимость ее в воде высокая (в 1 лпри10 С0-212г соли). Типичное физиологически щелочное удобрение. Представляетсобой мелкие сухие на ощупь кристаллы белого цвета, на раскаленном углевспыхивают, окрашивая пламя в фиолетовый цвет. [5]
Среди ученых внесших вклад в разработку применения калийныхудобрений достойное место занимает выдающийся ученый А.Т. Кирсанов. Он уделялнемало внимания проблеме эффективного использования калийных удобрений ивзаимосвязью калийных и азотных удобрений. В связи с этим опубликовал сериюработ. Изучая взаимодействия различных видов удобрений, А.Т. Кирсанов еще в1934 г пришел к выводу, что при сильном недостатке калия азотные удобрения нетолько не повышают урожай, но и даже губят его. [4]
Калийная селитра может с успехом применятся под всесельскохозяйственные культуры, особенно эффективна под лен, овощные, табак,виноград, цитрусовые. Используется в качестве основного удобрения. Придостаточном содержании уровня калия в почве растения более экономно расходуютвлагу и такие элементы как азот, фосфор. [7]
Получают несколькими способами: взаимодействием растворовнитрата натрия и хлорида калия
NaNO3+KCl=KNO3 +NaCl
Поглощением NO2 щелочью KOH.
Нейтрализацией HNO3+KOH = KNO3+H2O.
В небольших количествах в России встречается в видемаломощных природных скоплениях, приуроченных к сухим бессточным котловинам врайонах с жарким климатом. За рубежом природные месторождения имеются в Индии (бенгальскаяселитра), Египте, Чили, Иране и некоторых других странах. [8]Поташ
Поташ — K2CO3 (углекислый калий). В кальцинированном поташедолжно содержаться 63-66,7% оксида калия. Кальцинирование осуществляют дляуменьшения гигроскопичности. Поташ и бикарбонат калия (KHCO3)содержатся также в печной золе (при сжигании дров или соломы), в цементной пылии отходах алюминиевого производства. Их тоже следует использовать как удобрение.Теоретическое содержание оксида калия в отходах — 47%, но на практике оногораздо ниже из-за примесей. [1]
Поташ представляет собой бесцветные кристаллы. Растворимость- 113,5 г на 100 г воды при 200С. [5]
Поташ является хорошим источником калия для культур,чувствительных к хлоридам, а также на кислых почвах, так как он частично ихнейтрализует.
Только свекла, а также некоторые овощные культурыположительно реагируют на хлористый натрий, присутствующий в калийных солях. Однакона кислых дерново-подзолистых почвах хлористый калий активирует подвижностьалюминия и марганца, что депрессирует рост свеклы, клевера и других культур. Такиепочвы необходимо периодически известковать [7]. Физиологически роль калия врастении весьма многогранна. Над этой проблемой работало немалоученых-агрохимиков: С.И. Вольфкович, А.Т. Кирсанов, И.П. Малеченков [9]. Калийсосредотачивается в наиболее молодых частях растений, много его содержится впыльце. Он способствует нормальному ходу фотосинтеза, передвижению углеводов (сахара,крахмала) их накоплению в продуктивной части урожая, а также синтезу белков. Культуры,обеспеченные калием лучше переносят недостаток воды при кратковременныхзасухах, он повышает прочность стеблей, увеличивает устойчивость растений кнекоторым болезням.
Основным сырьем для производства всех калийных удобренийслужат различные калийсодержащие минералы (руды) природных месторождений. Дляпроизводства хлоридных удобрений (хлористый калий) служат сильвинитовые руды, адля производства поташа идет нефелиновый концентрат. Из этого концентрата кромепоташа в результате комплексной переработки получают еще окись алюминия, цементи соду. Поташ хотя и является хорошим бесхлорным калийным удобрением, но вбольших хозяйствах его в качестве удобрения почти не применяют из-за его плохихфизических свойств. Поташ содержится и в печной золе от сжигания дров иособенно соломы. Вот почему золу тоже надо всегда хранить в герметично закрытойтаре, предохраняя от попадания в нее влаги. Отсыревая, зола тоже теряет своикачества калийного удобрения [10].Сульфат калия
Сульфат калия (сернокислый калий, K2SO4). Ценнейшее удобрение, особенно для культур,страдающих от хлоридов, содержащее К2О до 48%, не более 1% MgO и не выше 10% влаги. Удобрение негигроскопично, хорошорассеивается, предназначено для подкисления почвы. Сульфат калия представляетсобой бесцветные кристаллы. Растворимость — 10 г на 100 г воды [5].
В 1865 г. началась добыча калийных солей в Стассфурте. Вдореволюционной России калийные удобрения не производились вследствиеслаборазвитой промышленности. В СССР за годы довоенных пятилеток на базеоткрытых советскими учёными месторождений калия создана мощная калийнаяпромышленность, удовлетворяющая возрастающую потребность сельскогохозяйства в калийных удобрениях [7].
Больше всего калия потребляют корне — и клубнеплоды — подсолнечник, бобовые культуры и гречиха. Менее всего растения обеспеченыкалием на торфяных, супесчаных и пойменных почвах. Нередко даже внесение одногокалия значительно повышает урожай.
Один из способов производства сульфата калия сводится кобменному разложению хлорида калия и сульфата магния:
2KCL + 2MgSO4 = K2SO4 •MgSO4 + MgCL2
K2SO4 • MgSO4 + 2KCL =2K2SO4 + MgCL2
Производство иприменение минеральных удобрений в некоторых странах мира на 2001г [13]:Страна
Площадь пашни,
млн. га производство минудобрений млн. т применение минудобрений млн. т импорт удобрений млн. т экспорт удобрений млн. т валовое производство зерна и бобовых млн т Китай 124 29,2 34,6 6,9 1,3 462 США 177 16,5 28,5 14 7,4 338 Канада 45,6 13 2,5 6,7 10,1 57 Россия 84,8 11,5 1,4 --- 9,6 65,4 Германия 11,8 4,3 2,7 1,7 3,3 45,1 Франция 18,3 1,6 4,1 3,3 --- 67,5
3. Фосфорные удобрения
Хлористый калий (KCl) — основноекалийное удобрение во всем мире. Содержание оксида калия составляет: вхимически чистой соли — 63,2%, в технической соли, в том числе идущей наудобрения — 52,4 — 61,9%. Он отличается повышенной гигроскопичностью, особенноесли кристаллы его мелкие. Поэтому современная технология производства даетпродукт крупнокристаллический в результате обработки аминами. По внешнему видуего кристаллы розовой или оранжевой окраски. В удобрении 1 сорта содержится 60%оксида калия; 2 сорта — 58%. Влажность обоих сортов — не более 1% [5].
Хлористый калий — самое концентрированное калийное удобрение.В нем минимальное содержание хлора на единицу калия в сравнении со смешаннойкалийной солью и сильвинитом. Вследствие этого при отсутствии сульфатов егоприменяют под чувствительные к хлоридам культуры, но вносят егозаблаговременно, чтобы по возможностям Cl — удалилсяза пределы пахотного слоя почвы.
Калий не только повышают урожай, но и обычно улучшаеткачество товарной продукции, если форма и дозы выбраны правильно. В урожаевозрастает содержание углеводов и белковых веществ, прочнее становиться волокно.Большие заслуги в изучении действия калийных удобрений принадлежатПетербургскому А. В [7].
Многие калийные удобрения представляют собой природныекалийные соли, ис — пользуемые в сельском хозяйстве в размолотом виде. Большиеразработки их находятся в Соликамске, на Западной Украине, в Туркмении. Открытызалежи калийных руд в Казахстане, Сибири [5].
Удобрение получают из сильвинита (KCl*NaCl).
Наиболее распространены 2 метода для осуществления этоготехнологического процесса. Самый старый из них основан на различном изменениирастворимости хлористых калия и натрия при повышении температуры с 20 до 1000С.Второй метод основан на различии удельных весов хлористых калия и натрия (1,987и 2,17 г/см3 соответственно) [10]. До сих пор крупнейшей отрасльюхимического комплекса России является производство минеральных удобрений. Егодоля составляет более 21% товарной продукции химической и нефтехимическойпромышленности, 35% экспорта химических товаров. От уровня и направленийразвития этого крупного блока химической индустрии зависит решение очень многихважных проблем в экономике России и, в первую очередь, насыщение рынкапродуктами питания и товарами первой необходимости, создание необходимыхусловий для обеспечения независимости внутреннего рынка России от импортасельскохозяйственной продукции [13].Двойной суперфосфат
Двойной суперфосфат Ca (H2PO4) 2 — содержит 45% P2O5и 3-5% свободной фосфорной кислоты. Это — аморфное вещество светло-серогоцвета, растворимое в воде и подкисляющее почву. Выпускается в гранулированномвиде [5].
Фосфор — один из важнейших элементов питания растений, таккак входит в состав белков. Если азот в почве может пополняться путем фиксацииего из воздуха, то фосфаты — только внесением в почву в виде удобрений. Главныеисточники фосфора — фосфориты, апатиты, вивианит и отходы металлургическойпромышленности — томасшлак, фосфатшлак.
Д.Н. Прянишников поставил фосфор в один ряд с азотом икалием — элементами, которые больше всего выносятся растениями из почвы ипотерю которых надо компенсировать, внося в землю минеральные удобрения [2].
Значит, растению, прежде всего, необходимы фосфорные,азотные и калийные удобрения.
Двойной суперфосфат применяют на кислых подзолистых,торфяных, серых лесных почвах, а также на деградированных и выщелоченныхчерноземах и красноземах. По применению не отличается от простого суперфосфата,но более транспортабелен и требует меньших затрат на упаковку, перевозку,хранение. Используется для локального внесения под наиболее ценные техническиеи зерновые культуры [7].
Для получения двойного суперфосфата из природного фосфатавыделяют сначала фосфорную кислоту:
Ca3 (PO4) 2+ 3H2SO4 = 2H3PO4 + 3CaSO4¯
Отделив осадок, полученной кислотой, затем обрабатываютновую порцию фосфорита:
Ca3 (PO4)2 + 4H3PO4= 3Ca (H2PO4) 2.
Производство минеральных удобрений является одной из важныхотраслей химической промышленности. Ко всем минеральным удобрениямпредъявляется требование, чтобы питательные элементы были в водорастворимойформе.
Это соли азотной, фосфорной и других кислот. Желательно,чтобы других компонентов удобрений, примесей, было как можно меньше, так какэто «балласт». Удобрения при транспортировке и хранении должны бытьстойкими к влаге, не слёживаться, сохранять сыпучесть. Для этого их выпускаютгранулированными. Удобрения не должны содержать вредных попутных для растений,людей и животных веществ: фтора, радиоактивных веществ, тяжелых металлов [2].Суперфосфат
Суперфосфат — Сa (H2PO4) 2*H2O содержит 19,5% фосфора из апатитового концентрата и 14% изфосфоритов, а также некоторое количество свободной фосфорной кислоты (до 5,5%),что значительно ухудшает его качества. Для устранения этого недостаткаприменяют нейтрализацию твердыми добавками: известь, мел, доломит, аммиак. Простойсуперфосфат — рассыпчатый продукт темно-серого цвета с характерным запахомфосфорной кислоты.
В удобрении первого сорта содержится не менее 19,5% Р2О5,2-го сорта-19%, 3-го сорта — 14%, содержание воды 15-16%, гипса-до 40%.
Для лучшего рассеивания его часто вносят в смеси сперегноем, торфом, фосфоритной мукой для улучшения физических свойств удобрениеувлажняют и окатывают в гранулы.
Гранулированный суперфосфат обладает лучшей сыпучестью ирассеиваемостью. (Диаметр гранул 1-4 мм) [5].
Английский ученый Лооз в 1843 г. полевыми опытами наРотамстедской опытной станции доказал, что наряду с зольными элементами всостав удобрений должен входить фосфор.
В том же году на этой станции впервые было изготовленозаводским путем минеральное удобрение _ суперфосфат [6].
Гранулированный суперфосфат рекомендуется для предпосевноговнесения под различные сельскохозяйственные культуры в дозе 7,5 — 20 кг/га P2O5: кукурузу,подсолнечник, хлопчатник, свекла.
Его можно применять на любых почвах, любым способом, под всекультуры. По многочисленным опытам, проведенным в нашей стране, 0,5цгранулированного суперфосфата на 1 га дает прибавление 2,5-3 ц зерна [7].
Получение суперфосфата производят следующим образом:
[Ca3 (PO4) 2]3*CaF2 + 7H2SO4 + 3H2O — > 3Ca (H2PO4) 2*H2O + 7CaSO4+ 2HF
А также изготовляется из высокопроцентного (39-40% Р2О5)апатитового концентрата или из природных фосфатов — апатитов и фосфоритовразложением их с 61-67% серной кислотой.
Ca3 (PO4) 2+ 2H2SO4= Ca (H2PO4) 2 +2CaSO4
Жидкая смесь при выходе затвердевает вследствиекристаллизации монокальцийфосфата [14].
Производство и поставка фосфорсодержащих удобрений и кормовых добавок в РФ, млн. т. P2O5. 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. Пообъему производства и применения она занимает второе место в мире. В настоящеевремя выпускается фосфоритная мука со следующим содержанием P2O5-высший сорт-25%,1 сорт-22%,2 сорт-19%, диаметркрупинок муки — 0,17 мм. Это тонкий порошок серого или бурого цвета [5].
Большой след в агрохимии оставил профессор Петербургскогоземледельческого института А.Н. Энгельгардт (1832-1893) Ему принадлежитприоритет в применении фосфоритной муки в качестве удобрения. Он впервыедоказал хорошее действие и последействие этого удобрения на малоплодородныхпустошах. Следует отметить, что никакая другая страна не использует фосфоритнуюмуку в таком количестве и с таким успехом как наша. В этом немалая заслуга А.Н.Энгельгардта [4].
Фосфорные удобрения необходимы растению с начального периодаих жизни. Сильный эффект действия такого удобрения обуславливается способностьюотдельных растений усваивать фосфорную кислоту труднорастворимых соединений. Онане только увеличивает урожаи, но и улучшает его качество, повышаетзимостойкость озимых культур, ускоряет созревание [3].
Эффективность применения фосфоритной муки зависит отконтакта с почвой, она усиливается при наибольшем контакте, что зависит оттонины помола. Также эффект зависит от геологического возраста иминералогического состава фосфорита. Более древние хуже усваиваются растениями,чем молодые.
Приготовление муки весьма просто. Фосфорит освобождается отпримесей (гипса, песка), дробится и размалывается до состояния тонкой муки (80%-с диаметром 0,17 мм). количество выпуска фосфорных удобрений падает с каждымгодом. За пять лет (1990-1994гг.) в три раза сократилось производствоапатитового концентрата с 19,3 млн. т.д.о 6,48 млн. т [9].
4. Комплексные удобренияАммофос
Аммофос — это смесь NH4H2PO4и (NH4) 2HPO4. Представляет собой двойноекомплексное удобрение для различных почв под различные сельскохозяйственныекультуры. Содержит 45-52% P2O5 и 10-12% азота. Растворимо в воде. Обладаетхорошими физико-химическими и свойствами, не нуждается в гранулировки иприменении конденсирующих добавок. В его составе не имеется балластныхкомпонентов, не гигроскопичен, легко рассеивается. Физиологически кислое удобрение,при внесении несколько подкисляет почву [5].
В 1761 шведский ученый Валериус высказал гипотезу о том, чторастения питаются гумусом. Этот ошибочный взгляда под названием «гумусоваятеория» был достаточно распространен. Эта гипотеза была высказана на основенаблюдений, что растения лучше росли на почвах, богатых гумусом; Но ошибочностьэтой теории уже тогда была очевидной. Со времен М.В. Ломоносова известно, чтогумус появляется в почве только в результат гниения растений, т.е. являетсяобразованием вторичным. И только с1859г., когда ученые Кноп и Сакс впервыедоказали возможность выращивания растений на растворах минеральных солей,теория минерального питания растений стала безраздельно господствующей. Именноона дала толчок к развитию производства минеральных удобрений. Подтвердиласьмысль о том, что нет ничего лучше для практики, чем хорошая теория [7].
Аммофос преимущественно применяется в качестве рядковогоудобрения под различные сельскохозяйственные культуры, можно использовать и какосновное удобрение (напр. под хлопчатник). Является хорошим компонентом длясмешивания со всеми стандартными удобрениями. Недостаток в том, что в немнеуравновешенное содержание N и P(1: 4), что ограничивает его самостоятельное применение.
Аммофос получается путем взаимодействия фосфорной кислоты саммиаком. В зависимости от степени нейтрализации образуется моноаммонийфосфатNH4H2PO4 и диаммонийфосфат (NH4) 2HPO4
NH3+H3PO4=NH4H2PO4
По итогам І полугодия 2005 года общее производство аммофосасоставило 206 тыс. т [13]Кали-магнезия
Кали-магнезия (сульфат калия магния) K2SO4* MgSO4 — серые кристаллы, легко растворимые в воде. Содержит 28-30% К, в расчете на К2Ои 8-10% Mg в MgO. Обладаетхорошей рассеиваемостью и малой гигроскопичностью. Слеживается лишь придлительном хранении. Можно смешивать со всеми удобрениями кроме мочевины [5].
Большой вклад в изучение роли калийных удобрений в питаниирастений сделал выдающийся ученый-агрохимик Ф.В. Турчин. Им внесено новоепредставление о значении К в азотном и углеводном обмене, в синтезе азотныхорганических соединениях, установлена специфическая роль К в нитратном иаммиачном питании растений. Ф.В. Турчин доказал, что недостаток К в условиях NH4 питания вызывает обильное накопление NH4+, приводящее к аммиачномуотравлению. Поэтому при недостатке К в растениях скорость синтеза аминокислот иобновление белков замедляется. Применяют кали-магнезию как основное удобрениепри посеве и в подкормках. Оно является одним из лучших удобрений длячувствительных к хлору культур [6]. Особенно эффективно на легких (песчаных исубпесчаных) почвах под картофель, горох, люпин, клевер, гречиху, ягодные иплодовые растения.
Получают из минералов и руд, содержащих К и Mg в сульфатной форме и других калийных солей смешиванием с K2SO4, а такжеобразуется как побочный продукт при производстве сернокислого калия. КромеРоссии производят в Германии и Англии [4].Нитроаммофоска
Нитроаммофоска (азофоска) — комплексное азотно-фосфорноеудобрение. Гранулы состоят из аммиачной селитры, аммофоса, частично диаммофоса,NH4Cl, NH4NO3, KNO3-водорастворимых солей доступных растениям. Азофоскасодержит 18,2% N, 14,6% Р2О5,14,6% К2О. Для придания лучших физических свойств гранулыобрабатывают с поверхности гидрофобными веществами [5].
Удобрение используют как основное, но особенно ценно оно дляпредпосевного внесения, вследствие высокого содержания водорастворимого Р2О5.На посевах зерновых культур дает ту же прибавку урожая, что и смесь простыхудобрений аммиачной селитра, суперфосфата и хлористого калия. Использованиенитроаммофоски экономически более выгодно, так как избавляет хозяйства отприготовления смесей в период напряженных работ, кроме того 1 т азофоскизаменяет более чем 1,5 т простых удобрений, поэтому уменьшаются затраты наупаковку и перевозку [3].
Получают ее при взаимодействии аммиака, азотной и фосфорнойкислот с добавлением хлористого или сернокислого калия. Аммиак и азотнуюкислоту можно заменить твердым нитратом аммония и фосфорной кислотой [5].
Одно из крупнейших предприятий России по выпуску новых видовминеральных удобрений, в том числе и азофоски — Буйский химический завод (Костромскаяобласть). Но в ассортименте нашей страны преобладает аммофос [1].
Производство сложных удобрений в нашей стране организовано в60-ых годах. Удельный вес их в общих поставках земледельного фонда страны уже в1980г составил 20,2% [12].Нитрофоска
Нитрофоска — это смесь аммофоса с калийной селитрой,нитратом калия, KNO3. Она особенно удобна для пользования, так какодновременно содержит всё наиболее необходимые растениям элементы — азот,фосфор, калий. Нитрофоска представляет собой тройное комплексное удобрение дляразличных почв под различные сельскохозяйственные культуры. Содержит 35-52% N, P2O5и K2O. Удобрениерастворимо в воде [5].
До революции производства минеральных удобрений в Россиипрактически не было; вся продукция нескольких мелких заводов составляла в 1913г. только 89 тыс. т. Строительство новых заводов началось лишь в 1925-1926 гг. иприобрело в дальнейшем большой размах.
Особенно выросло производство минеральных удобрений послеокончания второй мировой войны. Если в 1940 г. было произведено всехминеральных удобрений только 3,2 млн. т, то в 1954 г. выработка удобренийсоставила почти 8 млн. т, а через 10 лет — уже 25,6 млн. т. [12]
Сложно-смешанные удобрения характеризуются высокойконцентрацией питательных веществ, поэтому применение таких удобренийобеспечивает значительное сокращение расходов хозяйства на их транспортировку,смешивание, хранение и внесение
К числу недостатков комплексных удобрений относится то, чтопри внесении, например, необходимого количества азота, других питательныхэлементов вносится меньше или больше, чем требуется [7].
Получают нитрофоску сплавлением фосфата аммония (NH4)2HPO4, азотнокислого аммония NH4NO3и хлористого или сернокислотного калия [3].
Вывод
В настоящее время трудно найти издание, в котором в полномобъеме подробно описывался бы весь ряд минеральных удобрений. В этой курсовойработе проведен анализ литературы и справочных материалов по минеральнымудобрениям, что может быть использовано в. электронных изданиях и в курсеизучения химии в средних школах. Приведенный материал использовался припроведении уроков и подготовки тематических пособий по химии в средней школе №5г. Калуга.
Приложения
Приложение 1
ИЛЛЮСТРАТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ
Таблица 1Производство минеральных удобрений в России (тыс. т питательных веществ). Удобрения 1985 1990 1992 1993 1994 1995 1996 В том числе Россия Всего 17304 15979 12300 9917 8266 9639 9076 Из них Азотные 8013 7186 5815 4777 4050 4879 4807 Фосфорные 4437 4943 3015 2512 1718 1929 1584 Калийные 4852 3848 4086 2628 2498 2831 2685 % от общего производства по СССР 52,1 50,4 - - - - -
Таблица 2. Поставка минеральныхудобрений сельскому хозяйству России (тыс. т питательных веществ). Удобрения 1985 1990 1992 1993 1994 1995 1996 Всего по России 17304 15979 12300 9917 8266 9639 9076 Из них Азотные 8013 7186 5815 4777 4050 4879 4807 Фосфорные 4437 4943 3015 2512 1718 1929 1584 Калийные 4852 3848 4086 2628 2498 2831 2685 % от общего производства по СССР 52,1 50,4 - - - - -
Таблица 3. Поставка минеральных удобрений на 1 гектар, кг (100%питательных веществ). Удобрения 1985 1990 1992 1993 1994 1995 1996 Россия всего 96,5 83,4 44,2 31,8 12,1 14,1 14,2 В том числе Азотные 40,4 32,5 21,0 17,8 8,5 8,8 8,9 Фосфорные 30,6 33,4 12,4 7,8 2,3 3,9 3,4 Калийные 25,5 17,5 10,8 6,2 1,3 1,4 2,0 % от общих поставок по СССР 84,8 - - - - - -
Диаграмма 1: Производство минеральныхудобрений в России (в тыс. т/год питательных веществ).
/>
Диаграмма 2: Поставка минеральных удобрений сельскомухозяйству России (в тыс. т в год питательных веществ).
/>
Литература
1. Минеев В.Г. Агрохимия. Учебник — М.:Изд-во МГУ, 1990. — 486 с.
2. Петухов М.П. Агрохимия и системаудобрения — М.: КолосС, 1979 — 392 с.
3. Минеев В.Г., Грызлов В.П., Р.И. Синдяшкини др. Агрохимия. Под ред. Минеева В.Г. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: агропромиздат,1986. — 252 с.
4. Муравин Э.А. Агрохимия. — М.: КолосС2003. — 384 с.
5. Сельскохозяйственная энциклопедия.В 5 т. Т.1,2,3,4,5 /: Редкол.: Аверьянов С.Ф., Бараев А.И. и др. (Гл. ред. МацкевичВ.В. И Лобанов П. П) — М.: Сов. Энциклопедия. 1969.
6. Смирнов П.М. Муравин З.А. Агрохимия.- 3-е изд., перераб. и доп. — М: Агропромиздат, 1991. — 288 с.
7. Кореньков Д.А., Синягин И.И. и др.Удобрения и их способы использования/Под ред. Коренькова. — М.: Колос, 1982. — 415 с.
8. Сельскохозяйственныйэнциклопедический словарь/: Редкол.: Голышин Е.Р., Гребцова В.Г., Каштанов А.Н.,Скорбут А.А. и др.М. — советская энциклопедия — 1989. — 665 с.
9. Дудина Н.Х. и др. Агрохимия исистема удобрения. — 3-е изд-е., перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1991. — 400с.
10 Минеев В.Г. Агрохимия: учебник — 2-е изд., перераб. И доп. — М.: Изд-во МГУ, изд-во Колоса 2004. — 720 с.
11. Журнал агрохимия, гл. ред. МельниковН. Н.,№4, апр. 1999
12. www.erudition.ru/
14. www/eurochem.ru
15. www.fertilizers-rus/info/modules/myarticles