Технология неорганических веществ и минеральных удобрений (стр. 49 )

Нитрат калия в природе встречается в виде небольших залежей. Искусственным способом, известным с давних времен, калийную селитру получали в так называемых селитряницах из компостов, в которые входили навоз, зола, известь, хворост и др. В результате биохимических процессов с течением времени в таких компостах образовывалась селитра, которую выщелачивали водой и подвергали кристаллизации.

Получение нитрата калия нейтрализацией щелочей азотной кислотой вследствие необходимости затраты дорого сырья – едкого кали или поташа и азотной кислоты – осуществляется редко. Для нейтрализации берется 30-35% раствор КОН и 50% азотная кислота или сухой поташ, содержащий 85-87% К2СО3 и около 5% КНСО3, и 25-30%-ная азотная кислота. Полученный раствор, содержащий около 30% КNО3, выпаривают при 110-1200С, отфильтровывают от примесей и направляют на кристаллизацию. Кристаллы отфуговывают и высушивают.

Способ получения нитрата кальция абсорбцией калийными щелочами нитрозных газов также применяется в ограниченных масштабах из-за дефицитности едкого кали и особенно поташа.

Наибольшее промышленное распространение имеет конверсионный способ получения нитрата калия. Этот способ основан на обменном разложении нитрата натрия и хлористого калия:

NаNО3 + КСl ↔ NаСl + КNО3 (4)

Для производства калийной селитры конверсионным способом используют растворы нитрата натрия, получаемые инвертированием растворов, образующихся при щелочной абсорбции выхлопных нитрозных газов. Средний состав инвертированных растворов натриевой селитры: 450-500г/л NаNО3; до 4 г/л NаНСО3 + Nа2СО3; до 1 г/л NаNО2; 1 г/л NаСl +Nа2SО4. Хлористый калий, применяемый для обменного разложения, содержит 95-98% КСl.

Раствор натриевой селитры предварительно фильтруют, выпаривают до содержания NаNО3 600-700 г/л и затем направляют на обменное разложение, которое проводят в стальном реакторе. Сюда же подают постепенно измельченный хлористый калий или раствор хлористого калия в слабых горячих щелоках, содержащих нитрат натрия. Избыток нитрата натрия сверх стехиометрического количества составляет 90-120 г/л. Для ускорения процесса конверсии и предотвращения забивания реактора осадком хлористого натрия в нижнюю часть аппарата подают сжатый воздух или перемешивают раствор механической мешалкой. Благодаря интенсивному перемешиванию почти весь образующийся хлористый натрий находится в реакторе во взвешенном состоянии. Процесс конверсии продолжается 4 часа. В начале реакции температура раствора в аппарате 80-900С, к концу процесса ее повышают до 119-1220С. Для уменьшения пенообразования в реактор добавляют небольшое количество минерального масла. Поваренную соль отделяют от раствора на тканевых фильтрах. Поваренную соль, содержащую после фильтрации 15-20% КNО3, промывают на фильтре холодной водой, при этом содержание нитрата калия в шламе снижается до 1-3%. Горячий раствор нитрата калия и промывные воды направляют в кристаллизатор, где при охлаждении раствора до 25-300С выделяются кристаллы КNО3(первая кристаллизация). Кристаллический продукт после отделения на центрифуге от маточного раствора, возвращаемого в реактор, содержит 94-96% КNО3 и до 6% NаСl.

На получение 1 т нитрата калия конверсионным способом расходуют: 0.93 т нитрата натрия, 0.92 т хлорида калия, 11 т пара, 20 м3 воды, 180 МДж электроэнергии.

Нитрат калия может быть получен обменным разложением хлористого калия и нитрата аммония. В качестве побочного продукта в этом случае получается хлористый аммоний, т. е. продукт более ценный, чем поваренная соль, образующаяся при обменном разложении хлористого калия и нитрата натрия.

6.3.Медные, марганцевые, цинковые, молибденовые удобрения.

Медные удобрения необходимы не только для повышения урожайности, но и для обеспечения организма животных и человека медью, недостаток которой вызывает заболевания. В качестве медного удобрения используют колчеданный огарок – отход сернокислотной промышленности. Он содержит 0.3-0.6% Сu и другие микроэлементы, в частности цинк, кобальт, молибден. Для этой же цели могут быть использованы измельченные медьсодержащие шлаки и медные руды. Концентрированной формой медного удобрения является сульфат меди – медный купорос СuSО4 *5Н2О, пригодный не только для внесения в почву, но и для предпосевной обработки семян и внекорневой подкормки растений.

В качестве марганцевого удобрения используют марганцевые шламы – отходы, получаемые при мокром обогащении марганцевых руд. Марганцевый шлам содержит 15-18% марганца в виде нерастворимых в воде соединений МnО2. Водорастворимым удобрением является сульфат марганца МnSО4*5Н2О, который получают растворением в серной кислоте природных соединений марганца – карбонатных марганцевых руд – или восстановлением до закиси марганца МnО пиролюзита МnО2. Добавляя к простому суперфосфату перед его гранулированием 10-15 % марганцевого шлама получают марганцевый суперфосфат, содержащий 18% усвояемой Р2О5 и до 3% марганца.

В качестве цинковых удобрений используют чаще всего сульфат цинка ZnSО4*5Н2О, а также цинкосодержащие промышленные отходы, например, шлаки медеплавильных заводов.

Основным видом молибденового удобрения является растворимый в воде парамолибдат аммония 3(NН4)2О *7МоО3 *4Н2О или 5(NН4)2О *12МоО3 *7Н2О, обычно называемый молибдатом аммония, а также молибдат аммония-натрия. Их получают из отходов производства ферросплавов, электроламповых заводов и др. Молибденовый суперфосфат получают, добавляя соединения молибдена к простому суперфосфату перед его гранулированием; он содержит 0.05-0.2% Мо.

6.4. Борные удобрения.

Среди микроудобрений борные удобрения являются самыми распространенными. Наиболее концентрированные борные удобрения – это борная кислота Н3ВО3 и бура Nа2В4О7 *10Н2О, но обычно в качестве удобрений используют промышленные отходы, содержащие небольшие количества бора, некоторые природные бораты или продукты их простейшей переработки. Для получения борных удобрений могут быть использованы и менее богатые бором материалы, такие как природные растворы – рапы некоторых солевых озер и нефтяные буровые воды, а также отходы от обогащения борных руд. Местные удобрения – зола, торф, навоз – также содержат бор: 1 кг древесной золы содержит 200-700 мг бора, 1 кг сухого вещества навоза и торфа – около 20 мг.

Осажденный борат магния.

В производстве борной кислоты в качестве отхода получают маточный раствор, содержащий 21-23% МgSО4 и 1.8-3.5% Н3ВО3. Этот раствор перерабатывают в борное удобрение, осаждая бор оксидом магния. При этом получается осадок боратов магния хВ2О3 *yМgО *z Н2О малорастворимых в воде, но хорошо растворяющихся в 2% лимонной кислоте. Осадок отделяют, промывают водой, высушивают и измельчают. Полученный продукт согласно ГОСТ, должен содержать н/м 5% В2О5 в усвояемой растениями форме (лимоннорастворимой). В этом удобрении оксид магния также находится в усвояемой форме, поэтому оно служит источником не только бора, но и магния.

Борнотодалитовое удобрение

Природный минерал датолит – водный боросиликат кальция 2СаО * В2О3 *2SiО2 * Н2О. При разложении датолитовой поррды или датолитового концентрата 45-50% серной кислотой образуется борнодоталитовое удобрение. Для его получения используют такие же аппараты, как в суперфосфатном производстве. Датолит и серная кислота перемешиваются в течение нескольких минут, и полученная пульпа поступает из смесителя в камеру, где происходит схватывание и вызревание реакционной массы в течение 1 часа. После выгрузки застывшей массы и ее измельчения получается готовое удобрение с хорошими физическими свойствами – сухое и рассыпчатое. Бор в нем находится в водорастворимой форме. Оно содержит более 13% Н3ВО3, сульфат кальция, кремневую кислоту и небольшие количества свободной серной кислоты.

Боросуперфосфаты

Боросуперфосфат можно получить смешением суперфосфата с борнотодалитовым удобрением или другими водорастворимыми соединениями бора. Он содержит 17-18% усвояемой Р2О5 и 1-2% бора в пересчете на Н3ВО3. Обработкой фосфорной кислотой датолитовой руды или смеси датолитового концентрата с фосфоритной мукой можно получить бородвойной суперфосфат, содержащий 36-40% усвояемой Р2О5 и 6-8% Н3ВО3.

6.5 Микроудобрения

В состав растительных и животных организмов входят десятки химических элементов. Те их них, которые содержатся в количествах, не превышающих сотых долей процента, называют микроэлементами. Иногда микроэлементы, содержащиеся в совсем малых количествах, называют ультрамикроэлементами. Соединения микроэлементов, используемые в качестве удобрения, называют микроудобрениями.

Микроэлементы входят в состав ферментов, витаминов, гормонов, пигментов и других соединений, имеющих важные жизненные функции. Они влияют на биохимические превращения и таким образом оказывают действие на многие физиологические функции в растительных организмах, осуществляемые через ферментные системы. Микроэлементы активизируют различные ферменты, являющиеся катализаторами биохимических процессов. Например, они влияют на углеводный обмен, усиливают использование света в процессе фотосинтеза, ускоряют синтез белков. Под влиянием отдельных микроэлементов могут усиливаться те или иные полезные свойства растения: засухоустойчивость, морозоустойчивость, ускорение развития и созревание семян, сопротивляемость болезням и т. д. Недостаток микроэлементов обусловливает нарушения в обмене веществ и приводит к заболеваниям растений и животных. Однако к вредным последствиям может привести и избыток микроэлементов. Поэтому при использовании микроудобрений необходимо учитывать содержание данных микроэлементов в почве и потребности в них растений.

Некоторые микроэлементы, такие как бор, медь, марганец, цинк, молибден, железо, необходимы для осуществления жизненных функций всех растений, другие не требуются для отдельных видов.

В качестве микроудобрений используют содержащие микроэлементы естественные ископаемые (минералы), промышленные отходы и специально изготавливаемые соединения, главным образом растворимые в воде соли. Их применяют как путем предпосевного внесения в почву, так и для внекорневой подкормки растений, а также для пропитки семян.

7. Смешанные удобрения.

Смешанными называют комплексные удобрения, получаемые смешением готовых удобрений. Процесс приготовления смешанных удобрений называют тукосмешением.