что такое сложное удобрение и что им удобряют
Комплексные удобрения
Содержание:
Разновидности комплексных удобрений
Комплексные удобрения
Различают двойные (фосфоро-калийные P + K, азотно-фосфорные N + P, азотно-калийные N + K) и тройные удобрения (азотно-фосфорно-калийные N + P + K).
По способу производства
По агрегатному состоянию
Суспензированные комплексные удобрения производят путем взаимодействия химического сырья в различных состояниях (твердых, жидких, газообразных) с добавлением разнообразных суспензирующих добавок.
Соотношения основных элементов питания (NPK) характеризуют массовым отношением N : P2O5 : K2O. (например, 1 : 1,5 : 0,5). При этом азот принято принимать за единицу.
Сложные удобрения. Содержание питательных веществ в сложных удобрениях может выражаться и в процентах по содержанию действующих элементов (15 : 17 : 8). Сумма этих величин составляет общую величину действующего вещества удобрения.
Сложные удобрения
Сложные удобрения производятся в течение единого технологического цикла при химическом взаимодействии исходных компонентов. Каждая молекула или гранула сложного удобрения содержит два и более питательных элемента.
Преимущества сложных удобрений
Общепризнано, что сложные удобрения во многих случаях гораздо эффективнее односоставных. Этому способствуют следующие свойства сложных комплексных удобрений:
Уменьшение расходов по перевозке, хранению и внесению удобрений.
Ассортимент сложных удобрений
Ассортимент сложных удобрений достаточно разнообразен. Это обусловлено необходимостью применения различных соотношений азота, фосфора и калия для сельскохозяйственных культур в каждой из почвенно-климатических зон.
Трехкомпонентные сложные комплексные удобрения
Являются наиболее распространенными.
Азофоска (нитроаммофоска)
Аммофоска
Диаммофоска
Нитрофоска
Виды комплексных удобрений
Двухкомпонентные комплексные сложные удобрения
Широко применяются в сельском хозяйстве для повышения плодородия почв – как отдельно, так и совместно с односоставными удобрениями. К двухкомпонентным удобрениям относятся:
Азотофосфат
Аммофосфат
Аммофос
Нитроаммофосфат
Диаммонийфосфат (ДАФ)
Примером сложносмешанных удобрений могут служить следующие вещества:
Монокалийфосфат
Нитрат калия (селитра калиевая)
Нитроаммофос
Сложносмешанные удобрения
Сложносмешанные удобрения производятся смешиванием порошкообразных однокомпонентных удобрений с введением в смесь аммиакатов, кислот и прочих азот- и фосфорсодержащих продуктов. Кроме того, в состав таких удобрений могут вводиться аммиак и вода.Основные технологические операции при получении сложносмешанных удобрений:
В результате этих операций получают разнообразные марки удобрений.
К примеру, на основе простого суперфосфата, двойного суперфосфата, аммиачной селитры, сульфата аммония, аммонизирующего раствора (NH3– 21,7 % NH4NO3– 65 %), серной кислоты получают сложносмешанные удобрения разнообразных марок: 5: 10: 20, 5: 20: 20, 10: 20: 0, 12: 12: 12 и другие.
Используя раствор, содержащий 2-30 % мочевины, 14–24 % аммиачной селитры и 25–35 % аммиака, получают удобрения марок 20: 10: 10, 15: 15: 15 и другие.
При использовании полифосфорной кислоты, аммиака, серной кислоты, суперфосфатов простого и двойного, хлорида калия получают удобрения следующих марок: 6: 24: 24, 10: 45: 5 и другие.
Смешанные удобрения
Смешанные удобрения производятся механическим смешиванием двух и более простых удобрений в гранулированном или порошкообразном виде. Соответственно, получают гранулированные или порошкообразные тукосмеси. Смешивают удобрения при необходимости одновременного внесения на поле нескольких видов питательных веществ.
Смеси удобрений имеют разнообразный состав, легко приспосабливаемы к требованиям всевозможных культур и почвенно-климатических зон как по концентрации, так и по соотношению питательных веществ.
В процессе приготовления и хранения компоненты смешанного удобрения способны проявлять высокую реакционную способность и вступать в химическое взаимодействие. В этой связи при приготовлении смесей нужно выбирать удобрения, учитывая их возможное взаимодействие. Существует несколько основных правил смешивания удобрений: (Изображение)
Некоторые марки жидких комплексны удобрений:
Тукосмеси могут готовить как на промышленных предприятиях, так и непосредственно в хозяйствах. Основное требование к тукам – хорошая сыпучесть и неслеживаемость.
Жидкие комплексные удобрения
Жидкие комплексные удобрения (растворы и суспензии) получают путем горячего или холодного смешивания безводного аммиака, раствора мочевины, аммиачной селитры, хлористого калия, суперфосфата, полифосфата аммония (твердого), ортофосфорной и суперфосфорной кислот.
Горячее смешивание приводит к образованию базисных растворов высокой концентрации. При использовании орто- и полифосфорных кислот получают жидкости с нейтральной реакцией.
Холодное смешивание позволяет готовить удобрительные вещества с разным соотношением действующих веществ, добавляя к базовому раствору различные удобрения (нитрат аммония, карбамид, хлорид калия и прочие). Также в ЖКУ вводят микроэлементы, инсектициды и гербициды.
ЖКУ слабо корродируют черные металлы. Это позволяет использовать для их перевозки и внесения машины, предназначенные для внесения жидкого навоза и водного аммиака.
ЖКУ не содержат свободного аммиака, что предотвращает потери азота при их внесении путем разбрызгивания по поверхности поля с последующей заделкой.
Однако фосфаты в составе ЖКУ труднорастворимы и могут смываться поверхностными стоками и мигрировать из корнеобитаемого слоя почвы.
Кроме того, ЖКУ могут подвергаться кристаллизации с выпадением осадка при хранении при повышенных (более +28°C) или пониженных (–18°C) температурах. Температура выпадения осадка зависит от марки удобрения.
Комплексные удобрения
Комплексные удобрения – удобрения, в составе которых содержится не менее двух элементов питания. Применяются, в зависимости от климата и типа почв, в основное, припосевное внесение, в качестве различных подкормок в течение вегетационного периода. По способу производства комплексные удобрения подразделяются на сложные, сложно-смешанные и смешанные.
Содержание:
Разновидности комплексных удобрений
Комплексные удобрения
Различают двойные (фосфоро-калийные P + K, азотно-фосфорные N + P, азотно-калийные N + K) и тройные удобрения (азотно-фосфорно-калийные N + P + K).
По способу производства
По агрегатному состоянию
Суспензированные комплексные удобрения производят путем взаимодействия химического сырья в различных состояниях (твердых, жидких, газообразных) с добавлением разнообразных суспензирующих добавок. [6]
Соотношения основных элементов питания (NPK) характеризуют массовым отношением N : P2O5 : K2O. (например, 1 : 1,5 : 0,5). При этом азот принято принимать за единицу.
Сложные удобрения. Содержание питательных веществ в сложных удобрениях может выражаться и в процентах по содержанию действующих элементов (15 : 17 : 8). Сумма этих величин составляет общую величину действующего вещества удобрения. [11]
Сложные удобрения
Сложные удобрения производятся в течение единого технологического цикла при химическом взаимодействии исходных компонентов. Каждая молекула или гранула сложного удобрения содержит два и более питательных элемента. [6]
Преимущества сложных удобрений
Общепризнано, что сложные удобрения во многих случаях гораздо эффективнее односоставных. Этому способствуют следующие свойства сложных комплексных удобрений:
Уменьшение расходов по перевозке, хранению и внесению удобрений. [6]
Ассортимент сложных удобрений
Ассортимент сложных удобрений достаточно разнообразен. Это обусловлено необходимостью применения различных соотношений азота, фосфора и калия для сельскохозяйственных культур в каждой из почвенно-климатических зон.
Азофоска (нитроаммофоска)
Трехкомпонентные сложные комплексные удобрения
Являются наиболее распространенными.
Азофоска (нитроаммофоска)
Аммофоска
Диаммофоска
Нитрофоска
Виды комплексных удобрений
Двухкомпонентные комплексные сложные удобрения
Широко применяются в сельском хозяйстве для повышения плодородия почв – как отдельно, так и совместно с односоставными удобрениями. К двухкомпонентным удобрениям относятся:
Азотофосфат
Аммофосфат
Аммофос
Нитроаммофосфат
Диаммонийфосфат (ДАФ)
Примером сложносмешанных удобрений могут служить следующие вещества:
Монокалийфосфат
Нитрат калия (селитра калиевая)
Нитроаммофос
Сложносмешанные удобрения
Сложносмешанные удобрения производятся смешиванием порошкообразных однокомпонентных удобрений с введением в смесь аммиакатов, кислот и прочих азот- и фосфорсодержащих продуктов. Кроме того, в состав таких удобрений могут вводиться аммиак и вода.Основные технологические операции при получении сложносмешанных удобрений:
В результате этих операций получают разнообразные марки удобрений.
К примеру, на основе простого суперфосфата, двойного суперфосфата, аммиачной селитры, сульфата аммония, аммонизирующего раствора (NH3– 21,7 % NH4NO3– 65 %), серной кислоты получают сложносмешанные удобрения разнообразных марок: 5: 10: 20, 5: 20: 20, 10: 20: 0, 12: 12: 12 и другие.
Используя раствор, содержащий 2-30 % мочевины, 14–24 % аммиачной селитры и 25–35 % аммиака, получают удобрения марок 20: 10: 10, 15: 15: 15 и другие.
При использовании полифосфорной кислоты, аммиака, серной кислоты, суперфосфатов простого и двойного, хлорида калия получают удобрения следующих марок: 6: 24: 24, 10: 45: 5 и другие. [6]
Смешанные удобрения
Смешанные удобрения производятся механическим смешиванием двух и более простых удобрений в гранулированном или порошкообразном виде. Соответственно, получают гранулированные или порошкообразные тукосмеси. Смешивают удобрения при необходимости одновременного внесения на поле нескольких видов питательных веществ.
Смеси удобрений имеют разнообразный состав, легко приспосабливаемы к требованиям всевозможных культур и почвенно-климатических зон как по концентрации, так и по соотношению питательных веществ.
Основные правила смешивания минеральных удобрений
В процессе приготовления и хранения компоненты смешанного удобрения способны проявлять высокую реакционную способность и вступать в химическое взаимодействие. В этой связи при приготовлении смесей нужно выбирать удобрения, учитывая их возможное взаимодействие. Существует несколько основных правил смешивания удобрений: (Изображение)
Некоторые марки жидких комплексны удобрений:
Тукосмеси могут готовить как на промышленных предприятиях, так и непосредственно в хозяйствах. Основное требование к тукам – хорошая сыпучесть и неслеживаемость. [2]
Жидкие комплексные удобрения
Жидкие комплексные удобрения (растворы и суспензии) получают путем горячего или холодного смешивания безводного аммиака, раствора мочевины, аммиачной селитры, хлористого калия, суперфосфата, полифосфата аммония (твердого), ортофосфорной и суперфосфорной кислот.
Горячее смешивание приводит к образованию базисных растворов высокой концентрации. При использовании орто- и полифосфорных кислот получают жидкости с нейтральной реакцией.
Холодное смешивание позволяет готовить удобрительные вещества с разным соотношением действующих веществ, добавляя к базовому раствору различные удобрения (нитрат аммония, карбамид, хлорид калия и прочие). Также в ЖКУ вводят микроэлементы, инсектициды и гербициды.
ЖКУ слабо корродируют черные металлы. Это позволяет использовать для их перевозки и внесения машины, предназначенные для внесения жидкого навоза и водного аммиака.
ЖКУ не содержат свободного аммиака, что предотвращает потери азота при их внесении путем разбрызгивания по поверхности поля с последующей заделкой.
Однако фосфаты в составе ЖКУ труднорастворимы и могут смываться поверхностными стоками и мигрировать из корнеобитаемого слоя почвы.
Кроме того, ЖКУ могут подвергаться кристаллизации с выпадением осадка при хранении при повышенных (более +28°C) или пониженных (–18°C) температурах. Температура выпадения осадка зависит от марки удобрения. [2] [9]
Комплексные удобрения
Минеральные удобрения подразделяются на две большие группы: простые и комплексные. И, если простые удобрения содержат один-единственный питательный элемент, то их количество в комплексных удобрениях стартует от двух и доходит до полутора десятков наименований.
Следовательно, комплексными называются такие удобрения, в составе которых имеется не меньше, чем два элемента питания. Они широко используются в самых разных климатических условиях на любых типах почв, причём, как в предпосевное внесение, так и в качестве подкормок на всех этапах вегетации растений.
Преимущества комплексных удобрений
Такому широкому распространению комплексные удобрения обязаны следующим своим положительным качествам:
Недостатки комплексных удобрений
Можно выделить лишь один ощутимый недостаток применения комплексных удобрений в сравнении с односоставными, – их недостаточно широкий ассортимент. Ведь, по сути, каждая культура требует подходящего только ей соотношения питательных элементов, поэтому часто приходится корректировать состав вносимых комплексных смесей простыми удобрениями.
Классификация комплексных удобрений
В зависимости от способов изготовления они делятся на несколько видов:
В зависимости от их агрегатного состояния:
И по количеству компонентов:
Смешанные удобрения
Данная разновидность комплексных удобрений является смесью нескольких простых удобрений, полученной, либо на химических предприятиях, либо непосредственно на производственной базе конечного потребителя.
Для их изготовления берётся два или больше простых удобрения в виде гранул либо порошка, и смешиваются механическим способом в тукосмесительных агрегатах.
Отлично зарекомендовали себя смеси с применением аммиачной селитры, мочевины, двойного и аммонизированного суперфосфатов, аммофоса и флотационного хлористого калия.
Сложносмешанные удобрения
Это комплексные удобрения, для производства которых используется единый технологический процесс. В каждой своей грануле они содержат несколько питательных элементов, но в составе различных химических веществ. В процессе их производства применяется как физическая, так и химическая обработки исходного сырья.
Вот основные этапы создания сложносмешанных удобрений:
Например, из смеси простого и двойного суперфосфатов, аммония сульфата, селитры аммиачной, аммонизирующего раствора (аммиака и аммония нитрата), а также серной кислоты получаются смеси различного состава, с соотношением азот/калий/фосфор – 5:10:20, 12:12:12, 10:20:0 и так далее.
Сложные удобрения
Этот вид комплексных удобрений получается в результате проведения химических реакций между разными компонентами исходного сырья в рамках общего технологического цикла. В каждой из молекул и гранул содержаться два или больше элемента питания.
Они бывают двух и трёх компонентными.
Двухкомпонентные сложные удобрения
Они нашли своё применение в сельском хозяйстве, как для отдельного внесения, так и в комплексе с простыми удобрениями. К ним, например, относятся такие продукты:
Трёхкомпонентные сложные удобрения
Их можно встретить как на частных подворьях, так и на складах агрофирм чаще всего, благодаря наиболее полному составу и легкости усвоения растениями питательных элементов, содержащихся в них.
К ним относятся, к примеру:
Многофункциональные удобрения
Данная разновидность удобрений является самой молодой и перспективной, поскольку содержит в своём составе, помимо макроэлементов ещё и различное количество микроэлементов, а также биостимуляторов. Особенностью веществ такого рода является их узкая специализация. То есть, для того, чтобы данное удобрение оказало максимальное воздействие, его следует вносить только по той культуре, по которой это рекомендовано производителем. Примерами таких удобрений служат линейки «Кемира-агро», «Миком-Реаком» и прочие.
Жидкие комплексные удобрения
Данная разновидность удобрений выпускается в виде растворов либо суспензий, полученных путём горячего либо холодного смешивания таких видов сырья:
Примерами жидких комплексных удобрений могут служить различные виды «Эколиста», «Флоровита» и прочих.
Многообразие комплексных удобрений позволит выбрать наиболее подходящее
Природные комплексные удобрения
Природа также позаботилась о восстановлении баланса минералов почвы за счёт использования природных веществ. Самым распространённым и простым в получении является древесная зола. В её составе учёными обнаружено 74 элемента, но больше всего там калия, фосфора, кальция и кремния и других элементов, – железа, серы, магния, бора, меди, марганца, молибдена, цинка.
К примеру, зола из берёзовых дров состоит из соединений кальция (40 %), калия (от 12 %), фосфора (от 5 %), магния (от 2 %).
Её можно использовать в качестве полноценной замены заводским минеральным удобрениям, однако при условии параллельного внесения достаточного количества азотных удобрений, поскольку азот в золе не содержится вообще.
Как правильно вносить комплексные удобрения?
Внесение этой разновидности минеральных удобрений можно производить под любые культуры, однако, при этом учитывать несколько важных нюансов:
К примеру, на тяжёлых почвах их следует внести с осени, а на лёгких – перед посевом, дабы не допустить вымывания питательных веществ.
Жидкие формы лучше применять после дождя либо обильного полива, следя, чтобы жидкость не попала на листву.
Внекорневая подкормка производится утром либо вечером, при сухой, но, желательно, пасмурной погоде. Желательно сочетать её с обработкой микроэлементами и стимуляторами.
Советы по приготовлению смешанных комплексных удобрений
Различные химические вещества – удобрения могут, при определённых условиях, вступать в химические реакции друг с другом, в результате чего падает их питательная ценность или сильно затрудняется внесение. Для того чтобы не возникало таких проблем, следует выполнять простые рекомендации по приготовлению туковых смесей:
Как показывает практика, применение комплексных удобрений самых распространенных и доступных марок существенно упрощает и удешевляет подкормку культурных растений. Однако, взяв за основу комплексное удобрение, следует всё же сбалансировать его состав при помощи односоставных простых удобрений.
Сложные удобрения
Сложные – это удобрения в жидком и твёрдом состоянии, включающие минеральный комплекс. Выделяют основные свойства сложных удобрений:
Такие удобрения — это, по сути, соли, в которых пропорция содержания элементов зависит от потребности конкретного растения и регулируется путем смешивания с простыми удобрениями.
Доза, которую необходимо вносить в почву для подкормки зависит от концентрации основного компонента. Чем его больше, тем меньше требуется применить. При внесении сложных удобрений компоненты равномерно распределяются в почве и на 15% снижают расходы.
Виды сложных удобрений и их состав
Удобрение сложное обычно включает 4 основные компонента в разных сочетаниях: азот, фосфор, калий, магний. И отличаются соотношением и видом связей, от которых зависят гигроскопичность и водорастворимость. Для чего необходимо применение этих компонентов в почве?
Азот. Это вещество важно для усвоения солнечного света и энергии при помощи фотосинтеза. Азот является частью хлорофилла, участвующего в этом процессе, а также азот – составляющая часть липоидов, алкалоидов и других важных для растений веществ. Азот – для быстрого роста.
Фосфор. Один из 3-х самых необходимых растениям компонентов. Фосфор контролирует обменные процессы внутри растений, является источником энергии для клеток. Этот элемент входит в структуру РНК и ДНК, отвечающих за передачу генетической информации. Благодаря фосфору происходит правильное развитие растения, рост, плодоношение. Нехватка фосфора ведет к прекращению роста и развития семенных камер – растение не плодоносит, изменяет цвет, форму, начитается отмирание листьев. Острая нехватка может даже привести к отмиранию корней, в том числе и у деревьев, вплоть до их падения.
Калий. Органический состав почвы не содержит калий, хотя он необходим для урожайности и выносливости растений, из-за чего и применяется в виде удобрения. Повышается устойчивость растений к засухе, низким температурам. Калий влияет на рост и формирования плодов. Нехватка калия ведет к потемнению листьев, вялости и слабости бутонов и соцветий. Более других в удобрениях, богатых калием, нуждаются подсолнечник, гречиха, свекла, картофель, пшеница и другие зерновые.
Магний. Этот элемент, как и азот, входит в структуру хлорофилла и осуществляет основные органические процессы растения. Также магний облегчает усвоение фосфора. Магний осуществляет углеводный обмен в клубнях, корнях, семенах, плодах. При нехватке магния может наблюдаться увядание и отмирание несозревших плодов.
Сочетание и использование основных компонентов для почвы в удобрениях:
Для высокой урожайности и правильного развития растениям требуется воздух, свет, тепло, вода, а также питательные компоненты. Создание этих условий на поле или грядке гарантируют успех в выращивании культур и высокую урожайность. Почва, принимающая семя растения не может дать ему все необходимые вещества в нужном объеме, поэтому использование удобрений необходимо.
Сложные удобрения решают проблему взаимоусваиваемости различных элементов, повышают полезные свойства компонентов, снижают расход и трудозатраты по обработке почвы.
Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru
Агрономия, земледелие, сельское хозяйство
Популярные статьи
Приложения для Android
Сложные удобрения
Сложные удобрения имеют преимущества
Производство сложных удобрений
В СССР производство сложных удобрений было начато в 60-х гг. Доля их в общих поставках земледелию в 1980 г. составила 20,2%.
В ассортименте сложных удобрений России преобладает аммофос. Из трехкомпонентных удобрений с соотношением питательных веществ 1:1:1 преимущественно используется нитрофоска и нитроаммофоска, из двухкомпонентных — нитрофос и нитроаммофос. Позже в ассортименте появились азофоска, диаммоний фосфат, ЖКУ, диаммофоска, аммофосфат, кристаллин. В различных регионах изучалась эффективность внесения карбоаммофоски и карбоаммофоса.
Перспективно расширение ассортимента концентрированных твердых и жидких комплексных удобрений за счет использования полифосфорных кислот, а также обогащение их микроэлементами, магнием и др.
Важным свойством сложных удобрений является растворимость компонентов, входящих в их состав, в воде и растворах.
Технологические способы получения сложных удобрений можно разделить на две группы:
Получение сложных удобрений изначально основывалось на азотнокислотном разложении фосфатного сырья. Сейчас используются технологические схемы с фосфорной кислотой. В качестве азотного компонента применяют аммиачную селитру, мочевину, сернокислый аммоний в твердом и жидком виде.
Из фосфорсодержащих компонентов применяется фосфорная кислота, получаемая из апатитов и фосфоритов, а также фосфорсодержащие продукты. Для производства используется высококачественное фосфорное сырье с повышенным содержанием фосфора, небольшим количеством примесей, прежде всего полуторных оксидов. В фосфорных рудах, как правило, содержится большое количество примесей, поэтому практически все они подлежат обогащению. Фосфориты с соотношением Fe2O3: P2O5 более 8-10, не применяются для производства водорастворимых фосфорных и сложных удобрений.
Фосфориты, с высоким содержанием оксидов алюминия и железа, малопригодны для сернокислотной переработки для производства фосфорной кислоты, так как образуются нерастворимые фосфаты железа и алюминия, а часть фосфорной кислоты теряется. На практике для получения экстракционной фосфорной кислоты используют фосфатное сырье с содержанием Fe2O3 не выше 8% от массы Р2O5. Полученную экстракционную фосфорную кислоту с содержанием Р2O5 28-32% для производства сложных удобрений упаривают, повышая концентрацию Р2O5 до 52%.
Для производства сложных удобрений применяют также полифосфорную (суперфосфорную) кислоту кислоту, содержащую 75-77% Р2O5. Свыше половины фосфора в кислоте находится в полифосфорной форме (42% — в пирофосфорной форме Н4Р2O7, 8% — в триполифосфорной Н5Р3O10, 1% — в тетраполифосфорной H6P4O13), 49% Р2O5 — в ортофосфорной форме.
Из калийсодержащих компонентов для получения сложных удобрений применяется в основном хлористый калий.
Сложные удобрения на основе азотно-кислотного разложения фосфатного сырья
Впервые идея о разложении фосфатного сырья азотной кислотой была высказана в 1908 г. Д.Н. Прянишниковым. Однако реализована она была значительно позже, когда возросло производство азотной кислоты из синтетического аммиака.
Процесс разложения природного фосфатного сырья азотной кислотой протекает по реакции:
Выделяющийся фтористый водород взаимодействует с двуокисью кремния с образованием фтористого кремния, последний вновь реагирует с фтористым водородом, образуя кремнефтористую кислоту. От разложения фосфатного сырья азотной кислотой в вытяжке содержится большое количество нитрата кальция, который является нежелательной примесью в готовом удобрении из-за высокой гигроскопичности и ухудшении физических свойств сложного удобрения.
Высокое содержание кальция в фосфорной кислоте приводит к образованию нерастворимого фосфата кальция, фосфор которого труднодоступен растениям. Поэтому в производстве сложных удобрений азотнокислотным разложением фосфатного сырья важно вывести из системы избыток кальция, снизив соотношение СаО:Р2O5. В этой технологии производства используется измельченный апатитовый концентрат и 47-55%-я азотная кислота. Технологические схемы различаются по способу выделения из раствора избыточного кальция.
Схемы образования сложных удобрений, различающиеся по способу выделения из раствора избыточного кальция
Нитрофосы и нитрофоски
1. Производство нитрофоски с вымораживанием избытка нитрата кальция.
При частичном вымораживании нитрата кальция и его выделении из раствора с последующей обработкой аммиаком с одновременной упаркой образуется смесь, содержащая фосфаты аммония, дикальцийфосфат и аммиачную селитру:
Нитрофоска может содержать до 40-50% питательных веществ. Схема имеет возможность менять соотношение питательных веществ и получать гранулированное удобрение, в котором до 60% Р2O5 растворимо в воде. Для получения нитрофоски с содержанием 50-60% водорастворимого фосфора по этому методу, из раствора выводят 70% СаО в виде Ca(NO3)2⋅4H2O. Удобрение показало высокую эффективность во всех регионах, где растения испытывают недостаток азота, фосфора и калия.
2. Производство нитрофоски связыванием избытка кальция углекислым газом (карбонатная схема):
При обработке нитрата кальция и фосфорной кислоты аммиаком и углекислым газом получается смесь, состоящая из дикальцийфосфата, аммиачной селитры и углекислого кальция. После смешивания с хлористым калием смесь без отделения солей кальция гранулируется, сушится, разделяется на фракции и дробится. Карбонатная нитрофоска содержит 35-37% питательных веществ. Схема наиболее экономична по производству, однако агрохимически выпускать карбонатную нитрофоску в гранулированном виде нецелесообразно, так как фосфор находится в ней в цитратно-растворимой форме. Порошкообразная карбонатная нитрофоска может использоваться для основного внесения.
3. Производство нитрофоски и нитрофосов связыванием избытка кальция сульфатом аммония (сульфатная схема).
В горячую кашеобразную смесь нитрата кальция и фосфорной кислоты — пульпу — вводят сульфат аммония, который реагирует с кальциевой селитрой с образованием аммиачной селитры и безводного сернокислого кальция. Смесь высушивают и гранулируют.
В зависимости от расхода сульфата аммония можно получать продукт с различным содержанием водорастворимой Р2O5.
Для получения тройного удобрения в горячую пульпу вводят необходимое количество хлористого калий, который частично взаимодействует с аммиачной селитрой с образованием хлористого аммония и калийной селитры:
После высушивания и грануляции получается сульфатная нитрофоска. Оно характеризуется хорошими физическими свойствами, может использоваться под большинство культур на всех типах почв. Смесь содержит СаНРO4⋅2Н2O, Са(Н2РO4)2⋅Н2O, NaNO3, NН4Сl, КNO3, СаSO4.
Если сульфат аммония заменить сульфатом калия, то последний растворяют в азотной кислоте и этим раствором обрабатывают фосфатное сырье. Суспензия нейтрализуется аммиаком, продукт гранулируется и сушится. В настоящее время это основной способ производства нитрофоски с 33-36%-м содержанием питательных веществ.
4. Производство нитрофоски связыванием избытка кальция серной кислотой (сернокислотная схема).
Избыток кальция связывается серной кислотой в процессе азотно-кислотного разложения фосфатов с последующей обработкой раствора аммиаком. В образующуюся смесь добавляют хлористый калий и получают готовый продукт — сернокислую нитрофоску с содержанием 35% питательных веществ, по составу и свойствам близка к сульфатной нитрофоске. Связанный избыток кальция остается в удобрении в виде примеси сульфата кальция.
Аммиак может вызывать вследствие локального подщелачивания среды ретроградацию образовавшихся растворимых солей фосфорной кислоты.
Способ позволяет менять соотношение питательных веществ в широких пределах и выпускать продукт с содержанием до 50-60% Р2O5 в водорастворимой форме.
5. Производство нитрофоски связыванием избытка кальция фосфорной кислотой (фосфатная схема).
Фосфатное сырье подвергается разложению смесью азотной и фосфорной кислот в соотношении, определяемом заданным соотношением N:Р2O5 в готовом продукте и содержанием водорастворимого фосфора. В полученном растворе после разложения входит Ca(NO3)2 и свободные фосфорная и азотная кислоты. Его подвергают аммонизации, при которой кальций раствора переходит в дикальцийфосфат (СаНРO4). Затем вводят хлористый кальций, гранулируют и сушат.
По этой схеме получают удобрение с самым высоким содержанием водорастворимой фосфорной кислоты (до 80%), в сульфатном и сернокислом методах — около 55%. При введении хлористого калия получается фосфорная нитрофоска. Содержание азота, фосфора и калия составляет по 17%.
В России выпускается несколько марок гранулированных нитрофосок.
Размер гранул нитрофосок составляет 1-4 мм, достаточно прочные, при кондиционировании за счет добавления небольших количеств минеральных масел и припудривания тальком или размолотым известняком не слеживаются при транспортировке и хранении. Нитрофоски применяют в качестве основного удобрения, припосевного в рядки и в подкормку. Эффективность та же, что и эквивалентных количеств смеси простых удобрений.
Нитрофоски используются как основное удобрение под многие культуры и для локального внесения, прежде всего под картофель.
Технология производства нитрофосок, основанная на разложении сырья азотной кислотой или ее смесью с другими кислотами, используется в зарубежных странах: Германия, Австрия и Франция. В Германии нитрофоски выпускают без хлоридов, некоторые содержат магний. Во Франции выпускают большой ассортимент нитрофосок под различные культуры. Под виноград и плодовые культуры выпускают бесхлорную нитрофоску.
Таблица. Характеристика нитрофосфатов
| Нитрофосфаты | N, % | P2O5 (усвояемая), % | K2O | Содержание водорастворимой P2O5, % (от общего содержания) |
|---|---|---|---|---|
| Нитрофос марки А | 23,5 | 17 | — | 50 |
| Нитрофос марки В | 24 | 14 | — | 50 |
| Нитрофоска марки А (16:16:13) | 16-17 | 16-17 | 13-14 | 55 |
| Нитрофоска марки Б (13:10:13) | 12,5-13,5 | 8,5-9,5 | 12,5-13,5 | 55 |
| Нитрофоска марки В (12:12:12) | 11-12 | 10-11 | 11-12 | 55 |
Нитроаммофос
Нитроаммофос представляет собой смесь NН4Н2РO4 + NН4NO3. Получают нейтрализацией смесей азотной и фосфорной кислот аммиаком. Содержание азота и фосфора — 23% каждого. При добавлении калийных солей получают нитроаммофоски. Содержание N, Р2O5 и К2O составляет по 16-17%. Почти не содержат балласта. Количество водорастворимых фосфатов составляет свыше 90%. Применяют теми же способами, что и нитрофоски. Эффективность сопоставима со смесями простых удобрений.
Нитроаммофоска марки 17:17:17 получают введением хлористого калия, при введении сернокислого калия — марку 16:16:16. Удобрение универсально и используется на всех типах почв в качестве основного, под сахарную свёклу и картофель — также при посеве.
Сложные удобрения, получаемые нейтрализацией фосфорных кислот аммиаком
Фосфаты аммония (аммофос и диаммофос)
Аммофос содержит 10-12% N и 46-50% Р2O5. Диаммофос, производимый из апатитов, содержит 18% N и 50% Р2O5, из фосфоритов Каратау — 16-17% N и 41-42% Р2O5. Аммофос характеризуется хорошими физико-химическими и механическими свойствами без применения кондицирующих добавок при гранулировании. Аммофос и диаммофос — физиологически кислые удобрения.
Аммофос в основном применяется в качестве рядкового удобрения под сельскохозяйственные культуры и как основное, например, под хлопчатник. Является хорошим компонентом для приготовления смешанных удобрений, так как совместим со многими удобрениями. Недостатком является неуравновешенное соотношение азота и фосфора (1:4), тогда как оптимальное соотношение азота к фосфору должно быть близким к единице или менее (большинство растений потребляет азота, чем фосфора).
У диаммофоса это соотношение азота и фосфора (1:2,5), но физические свойства хуже. Его также можно использовать для рядкового внесения и в подкормку под технические и овощные культуры. Из-за высокой стоимости его применение ограничено; используется в животноводстве в качестве кормовой добавки. Является самым концентрированным из всех сложных удобрений.
При добавлении к аммофосу и диаммофосу хлорида калия выпускают тройные удобрения, которые распространены в США, Англии, Японии и Индии, так как в этих странах имеются большие запасы серы и крупные производства серной кислоты, что обеспечивает получение фосфорной кислоты и сложных удобрений на ее основе. США по производству и использованию моно- и диаммонийфосфатов занимают лидирующее место в мире. Из-за неуравновешенного содержания азота к фосфору в США большой объем этих удобрений используют для получения смешанных удобрений.
Сравнительные испытания этих удобрений с выравниванием доз К под основные культуры и на основных типах почв показали их равную эффективность эквивалентной смеси простых удобрений.
Фосфаты аммония удобны для локального внесения в качестве припосевного или припосадочного удобрения. Они не содержат больших количеств балласта, не создают высокой концентрации раствора и не повышают его осмотического давления.
Полифосфаты аммония
До недавнего времени технология производства суперфосфата, преципитата и фосфата аммония основывалась на применении ортофосфорной кислоты (Н3РO4), которая в чистом виде содержит не более 54% Р2O5. Смеси полифосфорных кислот содержат от 70 до 83% Р2O5, что позволяет получать более концентрированные комплексные удобрения.
Получение полифосфорных кислот требует нагревания и вакуума:
В этих реакциях происходит конденсация фосфатных групп, поэтому полифосфорные кислоты называют конденсированными. В химической промышленности их также называют суперфосфорными кислотами, которое, скорее, является коммерческим термином.
Полифосфорные кислоты: НРO3 — метафосфорная, Н4Р2O7 — пирофосфорная, Н3Р3О10 — триполифосфорная, Н6Р4O13 — полифосфорная. В СССР полифосфаты были получены в 1964 г.
Для транспортировки полифосфорных кислот используют специальные автомобильные и железнодорожные цистерны из нержавеющей стали.
Исходным продуктом для производства полифосфатов служит смесь полифосфорных кислот, получаемую из концентрированной ортофосфорной кислоты или из фосфора. Наиболее концентрированные полифосфорные кислоты получают из термической ортофосфорной кислоты.
Из полифосфорных кислот получают тройной суперфосфат, содержащий 55% Р2O5. При насыщении аммиаком полифосфорных кислот под давлением получают полифосфаты аммония.
Для практических целей ценными являются второй и третий из приведенных полифосфатов аммония, характеризующиеся высоким содержанием фосфора и азота и приемлемым их соотношением. Эти удобрения используют в твердом виде или вводят основным компонентом в состав жидких и суспендированных удобрений.
Полифосфаты аммония хорошо растворимы в воде. Аммоний полифосфатов частично может заменяться калием, кальцием или микроэлементами (цинк, медь, железо). Последние с ортофосфатами образуют нерастворимые соли, тогда как с полифосфатами они хелатируются и сохраняют доступность для растений, что перспективно для создания новых видов и форм удобрений.
Таблица. Характеристика некоторых полифосфатов аммония 1
| Удобрение | Формула | N, % | P2O5, % | N:P2O5 | N+P2O5, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Диаммоний пирофосфат | (NH4)2H2P2O7 | 13 | 66,9 | 1:5 | 79,9 |
| Триаммоний пирофосфат | (NH4)3HP2O7 | 18,3 | 62,0 | 1:3,4 | 80,3 |
| Тетрааммоний пирофосфат | (NH4)4P2O7 | 22,7 | 57,7 | 1:2,5 | 80,4 |
| Пентааммоний триполифосфат дигидрат | (NH4)3P3O10⋅2H2O | 18,4 | 56,2 | 1:3,1 | 74,6 |
Физические свойства полифосфатов аммония хорошие, гранулы прочные, являются хорошим компонентом для смешанных удобрений. Так, добавлением аммиачной селитры или карбамидом и хлорида калия, можно получать тройное удобрение с суммарным содержанием действующего вещества 60%.
В США твердые смеси готовят из полифосфорной кислоты и твердого полифосфата аммония с добавлением соли калия, оксидов магния, цинка, расплавленной серы. Это позволяет выпускать более сложные по составу и целевому назначению удобрения.
Полифосфаты в почве менее подвижны, чем ортофосфаты, так как активнее взаимодействуют с почвенными минералами. В почве протекают процессы гидролиза полифосфатов, интенсивность которых возрастает с повышением биологической активности среды. При 7-12 °С они протекают медленно, с повышением температуры — усиливаются. Оптимальная температура для гидролиза — 30-35 °С. Реакции гидролиза полифосфатов:
Поглощение растениями фосфора полифосфатов происходит медленнее, чем ортофосфатов, в связи с гидролизом последних до ортофосфорной формы. За вегетационный период преимущество в поглощении фосфора сохраняется за полифосфатами, так как ретроградация выражена меньше, чем у ортофосфатов. Полифосфаты аммония применяются под все культуры на всех типах почв.
Фосфоаммомагнезия
Фосфоаммомагнезия, или магнийаммонийфосфат (МgNН4РO4⋅Н2O) — малорастворимое сложное удобрение, содержащее 10,9% N, 45,7% Р2O5 и 25,9% МgO. Нитрификация аммония в почвенных условиях протекает так же быстро, как и аммонийных удобрений. Азот представлен водонерастворимой формой, фосфор и магний — лимонно-растворимой. Поэтому эти удобрения относятся к удобрениям длительного действия. Их целесообразно применять на легких песчаных почвах в качестве основного под картофель, корнеплоды и овощные культуры, а также в орошаемом земледелии, теплицах при выращивании овощей на гидропонике.
Магний-аммоний-фосфат образуется при взаимодействии раствора моноаммонийфосфата с водной суспензией оксида магния или его солей или фосфорной кислоты, аммиака и гидроксида магния с его солями (хлоридом, сульфатом или карбонатом). Например:
Фосфаты и полифосфаты мочевины
Фосфаты и полифосфаты мочевины образуются при взаимодействии фосфорных кислот с мочевиной. Содержат 16-19,6% N и 41-45% Р2O5, хорошо растворимы, применяются всеми способами. Полифосфат мочевины получают взаимодействием полифосфорных кислот с мочевиной с последующей аммонизацией продукта. Состоит из 31-35% N и 24-31% Р2O5. Меняя соотношение мочевины и полифосфорной кислоты, получают удобрения с заданным соотношением азота и фосфора, при добавлении в смесь калийных солей — и калия. Могут применятся под большинство культур, за исключением лугов и пастбищ, так как при поверхностном внесении значительны потери азота, снижающие эффективность.
В Японии и США выпускаются удобрения: мочевина-фосфат аммония, мочевина-двойной суперфосфат с содержанием питательных веществ 52-60%, мочевина-полифосфат аммония.
Соотношение питательных элементов можно регулировать введением аммиака и хлорида калия.
Карбоаммофосы и карбоаммофоски
Карбоаммофосы получают при взаимодействии полупродуктов синтеза карбамида (аммиака и двуокиси углерода) и фосфорной кислоты. Соотношение азота и фосфора составляет — 25:30; 34:17; 33:20 и др.
При введении калийсодержащих солей получают карбоаммофоску с суммарным содержанием питательных веществ до 60-65%, например, марки 20:20:20. Азот в этих удобрениях находится в амидной (70-75%) и аммиачной формах, до 90% фосфора — в водорастворимой форме.
В полевых опытах применение этих удобрений равноценно смесям простых удобрений. На рис и хлопчатник влияют лучше, чем смесь простых удобрений с аммиачной селитрой. На сенокосах и пастбищах при поверхностном внесении отмечены потери азота.
Метафосфат калия
Метафосфат калия (KPO3) содержит до 60% Р2O5 и до 40% K2O, концентрированное сложное удобрение. Получен метафосфат калия с содержанием фосфора в цитратнорастворимой и водорастворимой формах. Наиболее перспективным является способ получения разложением хлористого или углекислого калия ортофосфорной кислотой при температуре 450 °С. При применении экстракционной фосфорной кислоты получают формы метафосфатов калия, содержащие 54% Р2O5 (в водорастворимой форме), 35-40% K2O, а также 60% Р2O5 (в цитратно-растворимой форме) и 40% K2O.
В ряде опытов картофель, сахарная свекла, ячмень, лен показывали хороший эффект от применения этого удобрения.
Калийная селитра
В качестве исходного сырья используют концентрированные растворы нитрата натрия, которые образуются при щелочной абсорбции отходящих нитрозных газов в производстве азотной кислоты, и хлористый калий. Удобрение негигроскопично, хорошо рассеивается. Вносят под овощные культуры, особенно в закрытом грунте. Хорошо подходит для культур, чувствительных к хлору.
Недостатком калийной селитры является соотношение между азотом и калием (1:3,5). Поэтому при ее внесении требуется дополнительное применять азотные удобрений, а при необходимости внесения фосфора, то и фосфорных.
Применение и эффективность сложных удобрений
Действие сложных удобрений на урожайность культур зависит от:
Все факторы взаимосвязаны. Так, на дерново-подзолистых почвах цитратно-растворимая форма Р2O5 при прямом действии и последействии также доступна для растений, как и водорастворимая, тогда как на черноземах, сероземах и каштановых почвах более доступна водорастворимая форма. В сложных гранулированных удобрениях оптимальное содержание водорастворимой Р2O5 от усвояемой должно составляет не менее 50%, на черноземах и сероземах — не менее 60-70%.
Сернокислотная нитрофоска, нитроаммофоски и диаммонитрофоски с наибольшим содержанием водорастворимого фосфора обеспечивают максимальную эффективность на дерново-подзолистых почвах. Действие карбонатных гранулированных нитрофосок, которые почти не содержат водорастворимый фосфор, хуже действия эквивалентных смесей простых удобрений, прежде всего на черноземах. С увеличением в составе удобрения доли водорастворимого фосфора возрастает и коэффициент его использования растениями. Та же закономерность сохраняется при оценке способов внесения удобрений. Например, при локальном внесении более эффективны сложные удобрения с большим содержанием фосфора в водорастворимой форме.
Трехкомпонентные сложные удобрения в различных почвенно-климатических условиях показывают высокую эффективность. В зональном аспекте с учетом биологических особенностей культур отмечены следующие закономерности по сравнению со смесями простых удобрений:
Локальное внесение нитроаммофоски на дерново-подзолистых, серых лесных почвах и чернозёмах эффективнее суперфосфата. На фоне основного внесения и повышенного содержания в почве фосфора при рядковом внесении действие минеральных удобрений снижается. Биологические особенности культур и разнообразие почв обусловливают необходимость в сложных удобрениях с различным соотношением азота, фосфора и калия.
На дерново-подзолистых почвах фосфорных и калийных удобрений при внесении осенью и весной показывают примерно одинаковую эффективность. Весеннее внесение азотных удобрений более эффективно, чем осеннее, так как азот за зимне-весенний период вымывается в нижележащие слои почвы, что вызывает азотное голодание озимых и яровых культур весной. Поэтому на рыхлопесчаных почвах сложные удобрения и эквивалентные смеси простых удобрений при внесении в полной дозе с осени малоэффективны. На озимых культурах возрастает действие сложных удобрений при половиной дозе азота, вносимой весной.
Таким образом, на дерново-подзолистых почвах сложные удобрения с преобладанием фосфора и калия при осеннем внесении под озимые и яровые и внесении азота в полной дозе весной более эффективны по сравнению со всей дозой удобрений в выровненном соотношении питательных веществ, внесенной осенью.
В зоне достаточного увлажнения, прежде всего на легких дерново-подзолистых почвах, рекомендуется внесение осенью сложных удобрений с меньшим содержанием азота (1:2:2, 1:2:1, 1:4:0) с последующим весенним внесением дополнительного азота до оптимального содержания. На выщелоченных чернозёмах и дерново-подзолистых глинистых почвах разовое внесение всей дозы сложных или смесей простых удобрений не уступает дробному внесению в процессе вегетации.
Сложные удобрения на основе мочевины при основном внесении под зерновые, картофель, сахарную свеклу, кукурузу и другие культуры на почвах лесолуговой и лесостепной зон также эффективны, как нитроаммофоска и смеси простых удобрений. При удобрении риса на лугово-черноземной почве карбоаммофоска и смесь удобрений с сульфатом аммония показывали большее положительное действие на урожай, чем нитроаммофоска, так как последняя содержит азот в нитратно-аммиачной форме.
На лугах и пастбищах на дерново-подзолистых и горно-луговых почвах карбоаммофоски и карбоаммофоса по действию уступают удобрениям с нитратно-аммиачной формой азота, что связано с потерями азота в результате гидролиза мочевины при поверхностном внесении. На хлопчатнике и зерновых культурах в условиях орошения на каштановых почвах и сероземах карбамидсодержащие удобрения эффективнее смесей на основе аммиачной селитре.
Полифосфаты по эффективности не уступают удобрениям на ортофосфатной основе, поэтому могут применяться под сельскохозяйственные культуры в различных почвенно-климатических условиях.
В порошковидном полифосфате кальция фосфор находится в цитратнорастворимой форме, что в некоторых случаях снижает его действие, например, на картофель — культуру, которая лучше отзывается на водорастворимые фосфорные удобрения.
Включение в макроудобрения микроэлементов улучшает питание растений и повышает их эффективность. Разработан ассортимент сложных удобрений, обогащенных микроэлементами. Например, аммофос, содержащий N — 12% и Р2O5 — 51%, В — 0,4%, Zn — 1,0% Mn — 3,0%; нитроаммофоска, содержащая N — 17%, Р2O5 — 17%, K2O — 17%, В — 0,17%, Мо — 0,05%, Mn — 1,5%, Со — 0,05% и I — 0,003%; карбоаммофоска — N — 21%, Р2O5 — 21%, K2O — 21%, I — 0,2%.