Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

Классификация минеральных удобрений

Удобрения классифицируют по происхождению, назначению, составу, свойствам, способам получения и др.

По происхождению удобрения разделяют на минеральные, ор­ганические, органо-минеральные и бактериальные. Минеральные или искусственные удобрения — специально вырабатываемые на химических предприятиях неорганические вещества, главным обра­зом минеральные соли; однако к ним относят и некоторые органи­ческие вещества, например, карбамид. Органические удобрения содержат питательные элементы, главным образом (но не исклю­чительно) в виде органических соединений, и являются обычно продуктами естественного происхождения (навоз, фекалии, торф, солома и др.). Органо-минеральные удобрения — смеси органиче­ских и минеральных удобрений. Бактериальные удобрения содер­жат культуры бактерий, способствующих накоплению в почве усвояемых форм питательных элементов.

По срокам внесения удобрения разделяют на основные (пред­посевные), вносимые до посева, припосевные, вносимые во время посева (например, в рядки), и подкормки, вносимые в период раз­вития растений.

По видам питательных элементов (табл. 3) удобрения разделя­ют на азотные, фосфорные (или фосфатные), калийные (калиевые),

Хлористый калий 30 и 40 % - иая калий­ная соль Сильвинит молотый Карналлит молотый Сульфат калия Калимаг (лангбейнн -

Товый) Калимаг (шеннто-

Вый) Канннт

Суперфосфат аммо­низированный Суперфосфат двой­ной аммонизиро­ванный Аммофос

Днаммофос

Нитроаммофос

Сульфоаммофос

Метафосфат калия

Калийно-аммначная

Селитра Калиевая селитра

(нитрат калия) Аммофоска

Нитрофоска

Нитроаммофоска Диаммонитрофоска

Калийные

КС1 KCl + NaCl

КС1 + NaCl KCI • MgCI2 • 6H20 + NaCI K2S04

K2S04-2MgS04 + CaS04+NaCl

K2S04 + MgS04

KCI •MgS04-3H20 + NaCl Комплексные CaHP04 + NH4H2P04 + CaS04

CaHP04 + NH4H2P04

NH4H2P04 + (NH4)2HP04 (NH4)2HP04 + NH4H2PO4

NH4NO3 + NH4H2P04 (NH4)2HP04 + (NH4)2S04

(KP03)„ NH4NO3 + KN03 + NH4C1 KNOa

(NH4)2HP04 + (NH4)2S04 + + KN03 + NH4C1

NH4N03 + (NH4)2HP04+

+ KN03 + NH4C1 Или NH4N03+ CaHP04 +

+ CaC03 + KN03 + NH4Cl Или NH4N03 + CaHP04 + + (NH4)2HP04 + CaS04 • 2H20+ + KNOj + NH4C1

Nh4no3+nh4h2po4 + + kn03 + nh4c1

NHtN03 + (NH4)2HP04 +

+ KN03 + NH4C1 50-62% K20 30-40% K20

12-15% K20 12-13% K20 48-52% K20 19-21% K20

28-30% K20

8-12% K20

1,5-3% N, 19-20% P205 6-7% N, 40 -50% P205

11-14% N,

РД

16-18% N 46 - 48% P205 21—22% N, 21-22% P20, 18-20% N, 16-20% P206 57-59% P206 38-40% K20

16% N, 26-28% K20

13,5% N, 46,5% K20 11-12% N, 11-16% P206, 15-20% K20 11-20% N, 8-16% P206 10-21% K20

17-18,5% N, 17-18,5% P205, 17-18,5% K20 To Же

Магниевые, борные и т. д. Удобрения, содержащие только ми­кроэлементы, объединяют в общую группу микроудобрений.

По агрохимическому значению удобрения разделяют на пря­мые, являющиеся источниками питательных элементов для ра­стений, и косвенные, служащие для мобилизации питательных веществ из почвы путем улучшения ее физических, химиче­ских и биологических свойств (например, для нейтрализации кис­лотности почвы известкованием, или для мелиорации гипсова­нием и др.).

Деление удобрений на прямые и косвенные является в извест­ной мере условным, так как все прямые удобрения оказывают и Косвенное действие, а элементы, входящие в состав косвенных удобрений, в той или иной степени используются в питании рас­тения.

Прямые минеральные удобрения могут содержать один или не­сколько разных питательных элементов. Три главных питательных элемента — азот, фосфор и калий — вносятся под посевы в наи­больших количествах. По их содержанию удобрения разделяют на простые, в состав которых входит только один из главных пита­тельных элементов, и комплексные, содержащие два и более пи­тательных элемента. По числу главных питательных элементов комплексные удобрения называют двойными (например, типа РК) и тройными (NPK); последние называют также полными. Удобре­ния, содержащие значительные количества питательных элементов и мало балластных веществ, называют концентрированными, а удобрения, все компоненты которых служат для питания расте­ний — безбалластными. К последним относятся, например, соли, и катион и анион которых содержат питательные элементы, такие как KN03, NH4NO3 и др. Концентрированные и безбалластные удобрения обладают высокой эффективностью, а их перевозка об­ходится дешевле, чем неконцентрированных удобрений. Так как любой питательный элемент находится в удобрении в форме ка­кого-либо соединения, т. е. в связи с другими элементами, в той или иной мере используемыми растением, то, строго говоря, про­стых удобрений нет. Применяя термины простые, двойные и трой­ные удобрения, имеют в виду содержание в них одного, двух или трех главных элементов — азота, фосфора и калия или вообще тех элементов, ради внесения которых в почву удобрение исполь­зуется; сопутствующие элементы, хотя и извлекаемые растениями, этой классификацией не учитываются.

По конституции удобрения разделяют на простые, смешанные и сложные. Простыми называют удобрения, содержащие только один питательный элемент в одной форме (например, азот в NaNOa). Смешанными удобрениями называют механические смеси удобре­ний, состоящие из разнородных частиц, получаемые тукосмеше­нием. Если же удобрение, содержащее несколько питательных элементов, получается в результате химической реакции в завод­ской аппаратуре, его называют сложным.

Сложные удобрения состоят из однородных частиц, содержа­щих питательные элементы в нескольких формах. Деление удобре­ний на смешанные и сложные в значительной мере условно. Сме­шанные удобрения при хранении нередко становятся сложными В результате реакций, протекающих между составляющими смесь компонентами. Иногда называют сложно-смешанными удобрения, получаемые в результате «мокрого тукосмешения» — смешения твердых продуктов с жидкими (плавами, растворами) и последую­щего отверждения смесей, сопровождающегося перекристаллиза­цией и другими процессами. (Такие удобрения за границей назы­вают также тукосмесями мокрого смешения.)

Количества питательных веществ и их соотношения в комп­лексных удобрениях могут быть различными. Удобрения, в кото­рых соотношение питательных элементов соответствует агротехни­ческим требованиям (для определенной культуры, почвы и т. д.) называют уравновешенными.

По агрегатному состоянию удобрения разделяют на твердые, жидкие (например, аммиак, водные растворы и суспензии) и газо­образные, применяемые под укрытиями (например, двуокись угле­рода).

Усвоение удобрений растениями зависит от их растворимости И от характера почв, в первую очередь от концентрации ионов во­дорода в почвенном растворе. Например, некоторые почвы обла­дают свойствами, позволяющими растениям усваивать Р2О5 (хотя и медленно) из практически не растворимого в воде трехкальцие - вого фосфата, особенно из тонкодисперсных его разновидностей — фосфоритной и костяной муки. Концентрация ионов водорода в почвенном растворе, необходимая для усвоения Р2О5 из разных видов фосфорных удобрений, различна. Методом оценки усвояе­мости Р2О5 является определение растворимости фосфатных со­единений в искусственных растворах, кислотность которых близка к кислотности почвенных растворов — в аммиачном растворе ци­трата аммония (реактив Петермана) и в 2%-ном растворе лимон­ной кислоты. Для определения усвояемой Р2О5 применяют также 0,05 н. раствор серной кислоты и Н-катиониты. Усвояемость кор­мовых фосфатов, используемых в животноводстве (см. ниже), опре­деляют по их растворимости в 0,4%-ном растворе соляной кислоты.

По степени растворимости фосфорные удобрения разделяют на водорастворимые, цитратнорастворимые (т. е. растворимые в ци­трате аммония), лимоннорастворимые (растворимые в лимонной, гуминовой и других слабых органических кислотах) и трудно или нерастворимые. Почти все азотные неорганические удобрения рас­творимы в воде, так же как и применяемые в качестве искусствен­ных удобрений соединения калия.

Водорастворимые удобрения наиболее легко усваиваются рас­тениями, однако значительная их часть вымывается из почвы грун­товыми и дождевыми водами и исчезает непроизводительно. Из азотных удобрений растения извлекают 50—70% N, из калийных — 40 60% КгО. Еще в меньшей степени используется фосфор, кото­рый частично переходит в форму трудно усваиваемую растениями в результате идущих в почве химических и биологических про­цессов.

Эффективность легко растворимых удобрений значительно воз­растает при применении их в крупнокристаллическом или в гра­нулированном виде. При этом удобрение размещается в почве оча­гами и медленнее переходит в почвенный раствор, вследствие чего уменьшаются потери питательных веществ и увеличивается ис­пользование их растениями. Повышенная эффективность гранули­рованных удобрений обусловлена также возможностью их внесе­ния малыми дозами совместно с семенами в рядки 12.

Большим преимуществом гранулированных удобрений являются их хорошие физические свойства — они не комкуются, не слежи­ваются, не пылят. Эти удобрения можно вносить в почву с по­мощью туковых или комбинированных сеялок, применяемых для одновременного высева семян и минеральных удобрений 18'19, что, помимо облегчения труда и повышения его производительности, значительно улучшает использование удобрений.

Для создания в почве запаса питательных веществ применяют удобрения долговременного действия. Длительно сохраняющимися в почве фосфатами являются цитратно-, лимонно - и, особенно, труднорастворимые фосфаты. Для создания в почве запасов азота служат естественные и искусственные органические азотсодержа­щие соединения. К последним относятся, например, оксамид (ди - амид щавелевой кислоты H2NCOCONH2), медленно разлагаю­щийся в почве с образованием NHj и NO3; производные пири­дина C5H5N; мочевино-формальдегидные высокомолекулярные композиции — уреаформы, карбамиформы (диметилентримочевина, триметилентетрамочевина и другие)—продукты совместной кон­денсации карбамида (мочевины) CO(NH2)2 и формальдегида СН20; они могут служить источником азота в почве в течение дли­тельного времени. Для этой же цели могут служить цитратнорас - творимые двойные соли типа MeNH4P04, например, магнийаммо- нийфосф ат MgNH4P04 • Н20. Медленный переход любых водорас­творимых веществ в почвенный раствор может быть достигнут также при покрытии гранул удобрения пленками из высокомоле­кулярных соединений или при применении гранулированных удоб­рений; полученных из порошков с добавками этих же соединений (например, полиакриламида) или полимеризующихся веществ.

Исследование10 скорости растворения в воде некоторых минеральных удобрений — NaN03, NH4N03, KCI, CO(NH2)2 — В условиях, аналогичных естественным, показало, что это диффу­зионный процесс, характеризующийся температурными коэффи­циентами в пределах 1,1 —1,8. Коэффициенты скорости растворе­ния для этих солей в диапазоне линейной скорости воды от 2 до 50 см! мин имеют значения от 0,1 до 0,25 см/мин. В пределах 0—30° эти коэффициенты увеличиваются почти пропорционально повыше­нию температуры. Покрытие зерен удобрения полимерной пленкой позволяет регулировать скорость их растворения, так как послед­няя не зависит ни от вида удобрения, ни от скорости потока, а определяется диффузионной проницаемостью пленки, обусловлен­ной природой полимера, его концентрацией и типом использован­ного растворителя. Так, скорость растворения в воде CO(NH2)2. КС1 и других солей уменьшается в '00—200 раз при покрытии их зерен пленкой, образованной из 27%-ного раствора полистирола В бензоле или 10%-ного раствора поливинилацетата в ацетоне, или из 5%-ного раствора нитроцеллюлозы.

Внесение удобрений не только повышает количество усвояемых растениями питательных веществ в почве, но влияет и на физиче­ские, физико-химические и биологические свойства почвы, от кото­рых также зависит ее плодородие. Одним из важных факторов является изменение рН почвенного раствора. Внесение в почву веществ, обладающих кислыми или щелочными свойствами, соот­ветствующим образом влияет на реакцию почвенного раствора. Однако вследствие неодинакового использования растениями кз - тионов я анионов растворенных солей изменение рН может прои­зойти и при внесении в почву нейтральных солей. Например, при систематическом внесении в почву таких веществ как (NH. I2SO4. NH4C1, почвенный раствор приобретает кислую реакцию: взамен извлекаемых растением катионов раствор обогащается ионами во­дорода, что приводит к накоплению в почве свободной кислоты. Другие удобрения, например. NaNO,, Ся(,!Ч03)2, являются источни­ками накопления в почве ионов ОН". Поэтому только химическая характеристика реакции удобрений недостаточна. Они должны различаться и по физиологическим свойствам, обусловленным не­одинаковой степенью использования катионов и анионов. По этсгму признаку удобрения классифицируют на физиологически кислые, физиологически щелочные и Физиологически нейтральные.

Большое значение имеют физические свойства удобрений. Во­дорастворимые удобрительные соли не должны быть сильно гигро­скопичными. не должны слеживаться при хранении, они должны быть сыпучими, легко рассеваться на почву, но в то же время сохраняться на ней в течение некоторого времени, не сдуваясь ветром и не слишком быстро вымываясь дождевой водой. Этим требованиям в наибольшей мере отвечают гранулированные удо­брения, производство и применение которых непрерывно возра­стает.