Азотная промышленность и производство удобрений в России
Основными сферами деятельности современной азотной промышленности России, основы которой были заложены в 1927 году с запуском Чернореченского химического завода, являются:
- получение водорода методом паровой конверсии (риформинга) метана и природного газа,
- производство аммиака и азотной кислоты,
- выпуск на их основе комплекса азотных удобрений.
К числу последних из перечисленных продуктов азотной отрасли относятся органические и неорганические соединения, имеющие в своём составе азот, а именно:
- мочевина (карбамид) и цианамид кальция – амидные удобрения;
- аммофос и диаммофос, хлористый аммоний, сульфат, сульфид и карбонат аммония – удобрения аммиачные;
- калиевая, кальциевая и натриевая селитры – нитратные удобрения;
- аммиачная и известково-аммиачная селитры – аммиачно-натриевые удобрения.
Кроме того, аммиак, являющийся важнейшим сырьём для химической промышленности (общемировая выработка его составляет свыше 180 млн т в год) и получаемая из него азотная кислота являются главными компонентами в деле производства взрывчатых веществ, серной кислоты, соды, растворителей.
История технологий
Продолжительное время источником получения селитры (комплекса минералов, имеющих в своём составе аммоний и нитраты группы щелочных и щелочноземельных металлов), служащей в качестве сырья для получения аммиака, а из него – азотной кислоты; являлись месторождения в Чили и Индии. А также простейшие технологии на основе использования органических отходов флоры и фауны, с добавлением ряда горных пород и строительного мусора. Интереснейший исторический факт: Видный французский учёный Гаспар Монж сумел-таки в момент блокады и вызванного ею экономического кризиса, обеспечить революционные силы Французской республики порохом. А произошло это посредством переработки отбросов и навоза под воздействием бактерий.
Долго так продолжаться не могло. Залежи селитры быстро истощались. А переработка мусора мало что давала. Мировая научная общественность пребывала в сильном затруднении в связи с грядущей проблемой отсутствия удобрений для нужд растениеводства, грозящей тотальным голодом. Но целый ряд проведённых крупнейшими европейскими учёными исследований, привёл в начале XX-го века к осуществлению синтеза аммиака, положенного в основу функционирования современной азотной промышленности.
Роль азота в жизни растений
В это же самое время крупнейший специалист в области агрохимии – российский академик Д. Н. Прянишников проанализировав международный опыт земледелия, приходит к выводу о важности обеспечения культурных растений азотом. Впоследствии жизнь подтвердила его умозаключения.
Сейчас из 214 млн т производимых в мире удобрений 57% падает на долю азотных. 24% – на фосфорные, остальное – на калийные. Развивающиеся страны мира: Китай, Индия, Индонезия, Бразилия быстрыми темпами наращивают их выпуск. Ситуация такова, что лидирующие позиции по выпуску азотных удобрений удерживают:
Список крупнейших экспортёров возглавляют:
- Россия – 9,1 млн т,
- Китай – 7,2 млн т,
- Нидерланды – 2,6 млн т.
А всё потому, что азот является важнейшим химическим элементом живой клетки. Входя в состав белков, хлорофилла, нуклеиновых кислот, ферментов, фосфатидов, витаминов, алкалоидов, он активно воздействует на процессы фотосинтеза и обмена веществ, запуская, регулируя и ускоряя рост и развитие самих растений. Его недостаток или отсутствие приводит к замедлению процесса созревания плодов, подверженности болезням, вплоть до полного прекращения роста и гибели самих растений.
Производство удобрений
Две третьих изготавливаемых и употребляемых азотных удобрений (в 2019 году их было выпущено 23,95 млн т) в нашей стране составляют аммиачная селитра и мочевина. Раннее для их производства применялся коксовый газ, что обуславливало привязку предприятий к объектам металлургической отрасли. Сегодня активнее используется газ природный, обеспечивая тем самым взаимодействие с нефтегазовой промышленностью.
Процесс получения аммиака заключается в синтезе его молекул из азота и водорода при повышенном давлении и температуре, проходящем при участии железного катализатора. Азот извлекают из воздуха, а водород является результатом восстановления воды из природного газа, имеющего в своём составе значительное количество метана.
В зависимости от необходимости получения того или иного продукта, последующая технология будет выглядеть следующим образом:
- Аммиачная селитра – реакция нейтрализации азотной кислоты под воздействием аммиака.
- Мочевина – процесс взаимодействия аммиака и углекислого газа.
- Сульфат аммония – итог протекания аммиачного газа сквозь раствор серной кислоты.
И это лишь малая часть технологических особенностей производства, предназначенного для удовлетворения потребностей агропромышленного комплекса. Структуры призванной обеспечить сельскохозяйственной продукцией жителей страны в необходимом объёме – выполнить продовольственную программу. Для осуществления столь важной задачи требуется дальнейшее развитие азотной промышленности, нацеленное на значительное увеличение выпуска азотных удобрений (снижающее импортную зависимость), как одного из приоритетных направлений российской экономики.
Источник
Азотные удобрения и их применение. Виды азотных удобрений
Применение азотных удобрений – это необходимое условие для выращивания здоровых и крепких растений. Основным элементом таких веществ является азот, который крайне необходим для правильного их развития. Он является одним из наиболее важных веществ, которые растения используют.
Назначение азотных удобрений
Азотные удобрения применяются для обогащения любой почвы минеральными соединениями, вне зависимости от ее состава и показателей РН. Единственное отличие состоит в том, что необходимо учитывать количество вносимых удобрений для разных земляных составов. Так, для более бедных песчаных потребуется большее количество и частота применения, а на черноземах его расход будет намного меньше.
Первыми сигналами к их применению становится внешний вид растений. При недостатке азота листья на них теряют яркость окраски, беспричинно желтеют и опадают, наблюдается слабое развитие и образование новых побегов.
Конечно, эти признаки являются сигналом к сильнейшему истощению почвы, и применять минеральные подкормки необходимо до того, как они появятся. Азотные удобрения бывают трех видов, это:
Особенности и виды азотных удобрений
Наиболее широко используемые удобрения – это аммиачная селитра и сульфат аммония.
Нитратные соединения используются реже, но при этом они имеют неоспоримые достоинства – не подкисляют почву, что иногда бывает крайне важным для некоторых видов растений. К этой группе относят калиевую и натриевую селитру.
Амидные – это самый известный в широком круге садоводов и земледельцев вид азотных удобрений. Ярким представителем этой группы является мочевина.
Применение
Азотные удобрения вносятся в почву при посадке растений и дальнейших подкормках. Также они могут вноситься для обогащения почвы минеральными веществами в периоды вспашки.
Азотные удобрения используются как при выращивании плодово-овощных культур, так и для комнатных растений. В первую очередь азот способствует развитию и приумножению зеленой массы, а излишнее количество может привести к задержке цветения растений. Важно учитывать, что растения с древесными, луковичными или разветвленными корневыми системами более остро нуждаются в азоте, который начинают вносить еще с самого молодого возраста, а корнеплоды в начальный период не удобряют, начиная эти процессы только после появления окрепшей листвы.
Также следует помнить, что, имея искусственное происхождение, такие составы могут нанести вред растениям, если неправильно их дозировать и применять бессистемно.
Несмотря на то, что азотные удобрения бывают трех видов, существует еще несколько подвидов их соединений.
Аммонийные и аммиачные удобрения
Сульфат аммония – это удобрение, которое содержит 21% азота, легко растворимо в воде, практически не слеживается. Также является ценным поставщиком серы, которая содержится в этом соединении в количестве 24 процентов. По составу это нейтральная соль, однако при поглощении растениями является подкисляющим веществом. Поэтому использование на кислых почвах должно быть хорошо расчитано по дозировке, либо необходимо заменять его другими средствами. С осторожностью следует их применять на следующих почвах: бурых, серых лесных, красноземах, дерново-подзолистых, желтоземах. На этих землях сульфат аммония применяется только в сочетании с щелочными фосфорными удобрениями, такими как фосфоритная мука, известь или томасшлак.
На черноземистых и полупустынных почвах опасаться подкисления почвы при использовании сульфата аммония не стоит, так как в них содержится много свободных карбонатов, нейтрализующих его действие.
Рекомендуемый способ внесения удобрения – это орошение почвы. Как показывает практика, сульфат аммония малоэффективен при внесении его непосредственно в почву в сухом виде.
Хлористый аммоний – кристаллическое вещество, содержащее около 25% азота. Хорошо растворим в воде, мало гигроскопичен. Как и сульфат аммония, придает почве кисловатость, потому имеет такой же ряд противопоказаний к использованию и должен совмещаться с применением щелочных удобрений для нейтрализации.
Необходимо очень осторожно, только в рамках рекомендации производителя, применять хлористый аммоний, так как содержащийся в нем хлор трудно переносится некоторыми растениями, которые могут погибнуть от его воздействия. К таким чувствительным культурам относят: картофель, виноград, гречиху, цитрусы, лен, табак, овощные и плодоовощные растения. Зерновые и озимые культуры равноценно реагируют на удобрения.
Нитратные удобрения
К этой группе удобрений относят натриевую и кальциевую селитры. Это щелочные составы, которые хорошо применять на кислых почвах, также они могут использоваться совместно с другими веществами, имеющими кислую реакцию.
Натриевая селитра содержит около 16% азота. Органолептические характеристики: белый кристаллический порошок, гигроскопичен, легко растворяется в воде. Наиболее часто это удобрение используют для выращивания корнеплодов, для чего вносят в почву в сухом виде еще при посадке, а в дальнейшем поливают непосредственно растения раствором слабой концентрации.
Калиевая селитра содержит 15% азота. Легко растворима в воде и имеет повышенный уровень гигроскопичности, что является показанием к хранению в плотно запакованных целлофановых мешках. Это одно из наиболее подходящих удобрений для кислых почв или нейтрализации других составов, оказывающих подкисляющий эффект.
Аммиачно-нитратные удобрения
К этой группе относятся аммиачная и известково-аммиачная селитры.
Суммарное содержание азота в этом веществе составляет 35%. Аммиачная селитра очень гигроскопична, поэтому должна храниться в плотно запакованных, водонепроницаемых мешках. При внесении в почву, необходимо смешивать ее со свежегашенной известью, где содержание будет достигать пропорций 7:3. Таким способом чаще всего пользуются при машинном удобрении полей. Производство азотных удобрений осуществляется с добавлением вещества, являющегося разрыхлителем и поглощателем излишней влаги, к ним относятся: мел, молотый известняк, фосфоритная мука.
Аммиачная селитра легко растворима в воде, а потому во время полива ее не разводят заранее водой, она вносится в сухом виде в почву при посадке растений. Нежелательно самостоятельное применение на кислых почвах, так как дополнительно усугбляет их PH-реакцию.
Аммиачная селитра может использоваться как во время посадки, так и при вторичном удобрении растений. Чаще всего используют для выращивания картофеля, свеклы, зерновых, озимых и пропашных культур.
Известково-аммиачная селитра в своем составе содержит около 20% азота, а благодаря содержанию углекислого кальция является более благоприятным для растений удобрением, чем аммиачная.
Амидные удобрения
К амидным удобрениям относится мочевина, которая по содержанию азота занимает второе место. Количество его составляет 46%. Форма выпуска – гранулы, покрытые пленкой, в состав которой входят жиры, не позволяющие веществу слеживаться. При использовании мочевины не допускается поверхностное распространение удобрения. Это связано с тем, что, вступая в реакцию с бактериями почвы, она преобразуется в углекислый аммоний. Это наиболее простая и доступная для поглощения растениями форма. Однако не стоит забывать, что, взаимодействуя с кислородом воздуха, она разлагается, в том числе, на газообразный аммиачный аммоний, и эффективность внесения удобрений убывает с его испарением.
Мочевина универсальна по своему применению и хорошо значительно повышает урожайность различных культур. Особенно предпочтительно использование на почвах, подвергающихся стабильному увлажнению, так как меньше других веществ она имеет свойство вымываться водой.
Цианамид кальция. Содержание азота 20%, абсолютно не растворяется в воде, порошок темного серого цвета, является щелочным удобрением. Именно в связи с большим содержанием кальция в составе удобрения, рекомендуется использование на кислых почвах, которые хорошо нейтрализуются этим составом. Однако стоит ограничить его применение или использовать в сочетании с кислыми удобрениями на щелочных почвах. Это удобрение крайне важно вносить заранее, до начала посева, так как при взаимодействии с почвой и ее бактериями образуется цианамид, которое может ослаблять растения или даже приводить к их гибели. Но по истечении времени это вещество перерабатывается в мочевину. Для этого понадобится не менее 10 дней, поэтому удобрения вносятся заблаговременно, еще до начала посева. Также удобрения используются как дополнительная подкормка, которая вносится ранней весной или осенью непосредственно в почву.
Жидкие удобрения
Безводный аммиак занимает первое место по содержанию азота — 82,3%. Процесс его производства довольно сложен, вещество получается при сжижении газа аммиака. Безводный аммиак нельзя хранить в открытых емкостях, так как он имеет свойство испаряться, а также приводит к коррозии металлов, таких как: цинк и медь, но не воздействует на сталь, железо и чугун, в связи с чем хранится удобрение в толстостенных цистернах из этих металлов.
Аммиачная вода – это удобрение является раствором аммиака в воде, где азот содержится в количестве 15–20%. Хранение не влечет особых затрат. Аммиачная вода не вступает в реакцию с черными металлами, и ее можно хранить в обычных емкостях из углеродистой стали.
Эти азотные удобрения вносятся непосредственно в почву на глубину около десяти сантиметров, что осуществляется с помощью применения специальных машин и производится как в весенний период до начала посева, так и осенью, после сбора урожая и начала вспашки. Чаще всего они используются для подкормки пропашных культур.
Аммиакаты. В промышленных условиях их получают путем растворения твердых форм, таких как все виды селитры и мочевина. Содержание азота в таких растворах достигает 50%. Для хранения потребуются специальные герметичные цистерны, сделанные из алюминия, или емкости, изготовленные из полимеров.
Аммиакаты воздействуют таким же образом, как и твердые азотные удобрения, названия и свойства которых упомянуты в данной статье.
Мочевиноформальдегидные удобрения
Эта группа азотных удобрений замедленного действия отличается малой способностью растворяться в воде, за счет чего и достигается эффект длительного действия и сохранения большей части азота. Особенно выгодно их использование на больших площадях, так как возможно концентрированное внесение в почву, что не будет угрожать перенасыщением благодаря их малой способности к растворению. В связи с этим сокращаются затраты на привлечение необходимых трудовых и финансовых ресурсов для удобрения почвы.
Они содержат 40% азота, большая часть из которого находится в нерастворимой форме, тем не менее легко усвояемой растениями. Назначение азотных удобрений пролонгированного действия оправдывает себя как в финансовом, так и в практическом применении.
К этой группе также относятся капсулированные азотные удобрения. Они изготавливаются по технологии обычных, водорастворимых азотных удобрений, которые покрываются специальными составами, замедляющими процессы распределения минералов в толще земли. В качестве подобных защитных слоев используются: эмульсия полиэтилена, акриловая смола или сера, что также способствует уменьшению затрат на внесение удобрений и долговременному воздействию на растения.
Азотные и фосфорные удобрения при внесении в почву имеют свойство нитрифицироваться. Это приводит к загрязнению окружающей среды и вымыванию подобных соединений при поливе или выпадении осадков. В ходе этого процесса также разлагается азот, содержащийся в них. Это неизбежно ведет к потере концентрации и означает снижение уровня потребления его растениями. В целях нейтрализации этого процесса и для борьбы с его последствиями применяются ингибиторы нитрификации. Они могут добавляться как в твердом, так и в жидком виде, в дозировке 0,5–3% от общего количества азота, содержащегося в данном виде удобрения.
При таком взаимовыгодном применении процесс нитрификации продлится до двух месяцев, достигая пика в период, когда корневая система растений достаточно окрепла и успела в достаточной мере поглотить азот, содержащийся в удобрении. Такой способ использования азотных удобрений в сочетании с ингибиторами нитрификации существенно повышает урожайность выращиваемых культур. Также наблюдается высокий рост качества продукции и понижение процентного содержания в ней нитратов. Азотные удобрения, названия или состав которых имеет указание на содержание ингибиторов нитрификации, наиболее безопасны и эффективны в применении. Что также приводит к значительной экономии при обработке больших площадей и снижению используемых доз удобрений, что напрямую влияет на качество и себестоимость продукции.
Азотные удобрения и их применение
Удобрения азотного происхождения довольно легко растворяются в воде и посредством этого быстро доставляются к корневой системе растений. Поэтому наиболее эффективным и приемлемым методом их использования является внесение в почву или непосредственно под корни растения в весенний период, когда нехватка этого вещества наиболее сильно проявляется при развитии молодых растений. Решение, о том какие азотные удобрения необходимо применять в каждом конкретном случае, должно быть хорошо обосновано и взвешено.
Не рекомендуется вносить их осенью, это ограничение касается деревьев и кустарников многолетних, так как это может снизить их морозостойкость и в случае наступления сильных холодов растения могут погибнуть. Азотные удобрения весной пойдут только на пользу. Особенно аккуратно применяются они для плодовых деревьев, так как переизбыток может повлечь продление периода цветения и созревания плодов, также листва может долго оставаться на ветках, вплоть до морозов, что неизбежно приведет к повреждению побегов и слабости закладываемых почек.
Когда производится внесение азотных удобрений для кустарников и деревьев, установленную дозу снижают наполовину.
Так же как животным и человеку, растениям постоянно необходимо питаться. Наилучшим способом обеспечить их всеми необходимыми микроэлементами станет подкормка азотными удобрениями в сочетании с использованием органических. Такой подход обеспечит садовода здоровыми растениями и высокими урожаями с каждого квадратного метра земельного участка.
Источник