Минеральные удобрения

Дл я повышения урожайности сельскохозяйственных культур огромное значение имеет внесение в почву элементов, необходимых для роста и развития растений. Эти элементы вносятся в почву в виде органических ( навоз, торф и др. ) и минеральных (продукты химической переработки минерального сырья) удобрений . Производство последних является одной из важнейших отраслей химической промышленности, тесно связанной с производством серной кислоты и связанного азота.

            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).

            Природные соединения фосфора – фосфориты и апатиты – содержат фосфор в виде нерастворимого третичного фосфата Ca 3 ( PO 4 ) 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:

Ca 3 ( PO 4 ) 2 +2H 2 SO 4 =2CaSO 4 +Ca(H 2 PO 4 ) 2

            В результате реакции получается смесь гипса с первичным фосфатом Ca ( H 2 PO 4 ) 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 P 2 O 5 ). Более эффективным и транспортабельным является двойной суперфосфат , представляющий собой продукт разложения природного фосфата не серной, а фосфорной кислотой. Количество усвояемой P 2 O 5 в двойном суперфосфате составляет 40 – 50%.

            Преципитат представляет собой фосфорное удобрение, в состав которого входит вторичный фосфат кальция Ca 2 ( HPO 4 ) 3 или CaHPO 4 , нерастворимый в воде, но растворяющийся в кислотах находящихся в почве.

            Для приготовления преципитата с начла выделяют из фосфорита свободную фосфорную кислоту, действуя на фосфорит серной кислотой в количестве большем, чем это надо для получения суперфосфата:

Ca 3 ( PO 4 ) 2 +3 H 2 O =3 CaSO 4 +2 H 3 PO 4

            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:

H 3 PO 4 + Ca( OH) 2 =CaHPO 4 ·H 2 O+H 2 O

            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 NH 4 H 2 PO 4 и диаммонийфосфат ( NH 4 ) 2 HPO 4 . 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 ( NH 4 ) 2 HPO 4 , азотнокислого аммония NH 4 NO 3 и хлористого   или   сернокислотного калия.

            До революции производства минеральных удобрений в России практически не было; вся продукция нескольких мелких заводов составляла в 1913 г . только 89 тыс. т. Строительство новых заводов началось лишь в 1925–1926 гг. и приобрело в дальнейшем большой размах.

            Особенно выросло производство минеральных удобрений после окончания второй мировой войны. Если в 1940 г . было произведено всех минеральных удобрений только 3,2 млн. т, то в 1954 г . выработка удобрений составила почти 8 млн. т, а через 10 лет – уже 25,6 млн. т.