Как добывают фосфор для удобрения

Как получают фосфорные удобрения

Основным сырьем для производства фосфорных удобрений в нашей стране служат хибинские апатиты, а также фосфориты, месторождения которых расположены в разных районах СССР и довольно многочисленны. На обогатительных фабриках сырая апатитовая руда перерабатывается в апатитовый концентрат, содержащий до 40% Р₂О₅. При этом содержащиеся в руде другие минералы — нефелин, титаномагнетит и т. п. — отделяются от апатита и используются в различных отраслях промышленности. Апатитовый концентрат поступает на химические заводы для производства суперфосфата.

Химическая промышленность Советского Союза производит следующие фосфорные удобрения: суперфосфат простой порошкообразный, гранулированный, аммонизированный, двойной, томасшлак, обесфторенный фосфат, аммофос. Путем тонкого размола из фосфоритов готовят фосфоритную муку.

В зависимости от формы, в которой фосфаты содержат фосфорный ангидрид (Р₂О₅), фосфорные удобрения разделяют на три группы:

1. Воднорастворимые. Они наиболее подвижны в почве и потому действуют быстрее. К ним относятся: суперфосфат (простой и двойной), фосфаты аммония (аммофос, диаммофос), фосфаты калия, некоторые сорта нитрофоски и др.

2. Лимонно- и цитратнорастворимые. Они содержат соли фосфорной кислоты, растворимые в 2%-ном растворе лимонной кислоты или аммиачном растворе лимоннокислого аммония. Такое условное мерило применяется в сельскохозяйственной практике для оценки удобрений, которые по степени растворимости находятся между воднорастворимыми и практически не растворимыми формами фосфатов. Эту группу называют «усвояемыми» фосфатами. К ним относятся: приципитат, томасшлак и обесфторенные фосфаты.

3. Нерастворимые фосфаты. Они растворяются лишь в сильных минеральных кислотах. Нерастворимыми их называют условно. Они усваиваются растениями медленно и главным образом на кислых почвах.

Самое распространенное фосфорное удобрение суперфосфат.

Его изготовляют на химических заводах действием серной кислотой на измельченный фосфорит или апатитовый концентрат. Процесс производства в основном заключается во взаимодействии фосфата с серной кислотой. Кислота переводит фосфор из трудноусвояемой формы в воднорастворимое состояние, при котором он делается легко доступным для усвоения корнями растений.

Почти все советские суперфосфатные заводы сейчас работают по наиболее совершенному непрерывному способу. Серная кислота концентрации 76% поступает из сернокислотного цеха в приемный бак. Непрерывно действующий насос перекачивает ее в верхний напорный бак. В напорном баке поддерживается постоянный уровень кислоты; избыток ее по переливной трубе возвращается обратно в приемный бак. Из напорного бака кислота поступает в сернокислотный смеситель для разбавления водой до концентрации 68%. Из смесителя разбавленная кислота проходит один за другим три регулирующих прибора. Один прибор регулирует температуру, другой — концентрацию, третий — расход кислоты. Все они настроены на заданный режим и работают автоматически и взаимосвязанно.

Пройдя регулирующие приборы, серная кислота в строго определенной дозе поступает в суперфосфатный смеситель, куда одновременно загружается апатитовый концентрат. До поступления в суперфосфатный смеситель апатитовый концентрат проходит через ряд аппаратов. Транспортер подает его со склада в приемный бункер, откуда концентрат при помощи шнекового питателя и элеватора идет в расположенный наверху прямой шнек (винтовой транспортер). Шнек обеспечивает питание ленточного весового дозатора. Избыток апатитового концентрата снимается с воронки весового дозатора обратным шнеком и возвращается в приемный бункер. В дозаторе же сохраняется постоянный уровень концентрата. Из дозатора апатитовый концентрат поступает в суперфосфатный смеситель.

Загруженные в суперфосфатный смеситель апатитовый концентрат и серная кислота тщательно перемешиваются в течение 5-6 мин. Получается сметанообразная масса — пульпа. Она непрерывно сливается в суперфосфатную камеру. В результате взаимодействия апатитового концентрата с серной кислотой выделяется большое количество тепла и температура пульпы достигает 100-120°.

В суперфосфатной камере продолжается начавшаяся в смесителе реакция разложения апатита серной кислотой. Пульпа затвердевает — «схватывается». На это требуется около часа. Все это время суперфосфатная камера медленно вращается вокруг неподвижного центрального вала в виде трубы. За один оборот камеры пульпа успевает затвердеть настолько, что ее можно выгружать из камеры. В течение часа суперфосфатная камера выпускает до 60 Т суперфосфата.

Суперфосфат выгружают из камеры особым приспособлением — каруселью. Смонтированная внутри камеры карусель снабжена ножами, которые срезают суперфосфат и при помощи скребков сбрасывают его в вырез центральной трубы. Из трубы суперфосфат попадает на транспортер, а с него — на склад.

На складе суперфосфат при помощи грейфера укладывают в кучи высотой 6-8 м. Здесь его выдерживают до 15-20 суток, чтобы процесс разложения фосфатного сырья завершился. За это время суперфосфат несколько раз перелопачивают. Когда он «дозреет», его пропускают через грохот и затем грузят в вагоны.

В процессе производства из суперфосфатного смесителя и камеры выделяются газы, содержащие фтористый кремний и водяные пары. Их отсасывают вентилятором в абсорбционную (поглотительную) аппаратуру. При этом фтористый кремний поглощается водой и образует раствор кремнефтористоводородной кислоты. Из нее получают фтористые соли и другие соединения, применяемые в сельском хозяйстве и промышленности.

В суперфосфате содержится от 14 до 20% Р₂О₅ в воднорастворимой, быстро усваиваемой растениями форме.

При непрерывном способе производства суперфосфата все процессы работы механизированы, аппаратура хорошо закрыта. Все это облегчает и оздоровляет труд рабочих.

Суперфосфат выходит из камеры в виде кусков или порошка. Но при хранении он слеживается, портит тару, образует комки. Во избежание этого суперфосфат выпускают в виде зерен (гранул) определенной величины (1-4 мм в диаметре).

Гранулированный суперфосфат не слеживается, не пылит. С помощью рядовой сеялки его можно вносить вместе с семенами в почву на нужную глубину, не опасаясь понижения всхожести семян. При внесении гранулированного суперфосфата в рядки сеялкой можно значительно уменьшить дозу суперфосфата.

Гранулирование суперфосфата производится на заводе следующим образом: порошковидный суперфосфат смешивают с молотым известняком или доломитом, чтобы нейтрализовать его свободную кислотность. Нейтрализованный суперфосфат подают ленточным питателем в горизонтально вращающийся цилиндр — гранулятор. Здесь суперфосфат смачивается водой, которую разбрызгивают через форсунки. При вращении гранулятора смоченный пластичный суперфосфат приобретает форму гранул различной величины.

Влажный гранулированный суперфосфат поступает в сушильный барабан, обогреваемый топочными газами. После сушки его подают элеватором на грохот с двумя ситами. Через первое проходят гранулы диаметром 1-4 мм. Гранулы крупнее этого размера направляются в дробилку, а оттуда в дробленом виде снова возвращаются на грохот с ситами.

Гранулы, задержанные на втором сите, представляют собой готовый гранулированный суперфосфат. С помощью транспортера он направляется в бункер, затем упаковывается в многослойные бумажные мешки и поступает на склад готовой продукции.

Гранулированный суперфосфат из апатита содержит 19,5 — 20% Р₂О₅ в усвояемой растениями форме; из фосфоритов получают суперфосфат с меньшим содержанием Р₂О₅.

Двойной суперфосфат содержит до 48-50% Р₂О₅, т. е. в два раза больше по сравнению с простым. Это удобрение получают разложением апатита или фосфорита фосфорной кислотой.

Фосфорную кислоту получают на заводах двумя способами. По одному — фосфат обрабатывают большим количеством серной кислоты. В осадок выпадает гипс. Раствор отфильтровывается. Этот раствор и представляет собой разбавленную фосфорную кислоту. По другому способу фосфат смешивают с песком, углем или коксом и плавят в электропечи. В результате выделяется газообразный фосфор, который окисляется затем кислородом воздуха и образует с парами воды фосфорную кислоту.

Нейтрализуя фосфорную кислоту аммиаком, получают фосфаты аммония — удобрения, содержащие 47-51% Р₂О₅ и, кроме того, 10-20% азота. Двойной суперфосфат и фосфаты аммония за высокое содержание в них питательного вещества называют концентрированными удобрениями.

Другие виды удобрений

КАЛИЙНЫЕ УДОБРЕНИЯ

Источником сырья для производства калийных удобрений служат главным образом Соликамское (Урал) и Стебниковское (Западная Украина) месторождения калийных солей. Залежи калия в СССР очень велики; они превосходят все известные мировые запасы. В ближайшие годы будут разрабатываться калийные залежи в Белоруссии и других районах СССР.

Химическая промышленность нашей страны производит много калийных удобрений: хлористый калий, калийные соли, сернокислый калий, калинит, калимагнезию.

МИКРОУДОБРЕНИЯ

Кроме основных минеральных удобрений (азотных, фосфорных и калийных), в современном сельском хозяйстве широко применяются так называемые микроудобрения. Малые количества их, внесенные в почву дополнительно к основным удобрениям, обеспечивают хорошее развитие растений и высокие урожаи.

В качестве борного удобрения применяются борная кислота и бура, а также отходы от производства борной кислоты. Кроме того, суперфосфатные заводы выпускают специально приготовленный борный суперфосфат. Бор особенно эффективен на подзолистых (нечерноземных) почвах после их известкования. Бор предохраняет растения от некоторых заболеваний.

В качестве удобрения, содержащего медь, применяют так называемые пиритные огарки, представляющие собой отходы при производстве серной кислоты. Применяется для этой цели и медный купорос. Удобрение медью особенно нужно на торфяных и болотных почвах.

В качестве марганцевых удобрений применяют главным образом марганцевый шлам — отходы производства, получаемые при обогащении марганцевых руд и при производстве марганца. Для этой же цели употребляется и сернокислый марганец. Выпускается суперфосфат с небольшой примесью марганца (около 1,5%). Марганцевые удобрения успешно применяются на черноземных почвах. В качестве микроудобрения на семенных посевах бобовых растений (клевер, люцерна и др.) с успехом используют соли молибдена.

Источник

Фосфорные удобрения

Минеральные удобрения, содержащие фосфор, являются важнейшим источником питания и энергии для растений.

Без этого элемента нарушается фотосинтез, дыхание и другие обменные процессы.

Значение и применение

При полноценном фосфорном питании растений:

• улучшается вкус и химический состав плодов и ягод (увеличивается сахаристость);
• из листьев усиливается приток питательных веществ;
• повышается продуктивность и декоративность растений, а также морозоустойчивость;
• замедляется процесс старения растений;
• создается иммунитет против вирусов и заболеваний;
• возможен ранний урожай.

Фосфорные удобрения состоят из ряда органических соединений, кислот и витаминов, а содержание самого фосфора в растении — приблизительно 0,2%.

Фосфориты являются важным источником питания садовых и овощных культур.

«Передозировка» фосфором на практике не наблюдалась, поэтому не стоит беспокоиться, если вы положили удобрения больше, чем указано в инструкции.

Растение усваивает данный элемент ровно столько, сколько ему необходимо. Рекомендуется использовать фосфорные удобрения раз в два-три года.

Самое эффективное время для фосфатной подкормки — это осень. К комнатным растениям это не относится, их можно «подкармливать» по мере необходимости.

Разновидности фосфорных удобрений

Чтобы правильно подобрать удобрение, необходимо учитывать каждый вид и способ его внесения. Рассмотрим 3 группы:

• Водорастворимые (суперфосфат простой, двойной, аммонизированный или обогащенный);
• Нерастворимые в воде (преципитат, обесфторенный фосфат, плавленый фосфат, мартеновский фосфат (шлак);
• Труднорастворимые, которые не могут использоваться самими растениями (фосфоритная и костная мука). Этот вид удобрений почти не растворяется в слабых кислотах (яблочная, лимонная, угольная).

Простой суперфосфат имеет вид порошка от светло-серого до темно-серого оттенков с характерным запахом фосфора. Это удобрение содержит фосфор от 16 до 20%, гипс и подходит для всех видов почвы, за исключением кислой среды.

Как правило, выпускается в виде порошка или в гранулах. Применение данного фосфорита благотворно влияет на развитие овощных культур.

Двойной гранулированный суперфосфат состоит из 42-50% фосфорной кислоты, выпускается в порошковом или гранулированном виде. Рекомендуется удобрять яблони, малину, сливу, вишню, абрикос и кустарники.

Обогащенный (аммонизированный) суперфосфат — это концентрированный минеральный комплекс (подкормка). Он предотвращает заболевания растений и используется в любом виде грунта.

Фосфоритная мука содержит около 30% фосфора. Это удобрение хорошо усваивается только в кислой среде (подзолистые, торфяные почвы, чернозем) или с добавлением навоза.

Основным преимуществом фосфоритной муки является низкая цена и экологичность.

Костную муку изготавливают из костей сельскохозяйственных животных. Ее часто применяют в качестве подкормки многих видов флоры: картофель, томаты, огурцы, тропические (лианы, фикусы) и домашние растения.

Это удобрение не содержит каких-либо примесей и считается экологически чистым.

Преципиат содержит в себе около 40% фосфора, не растворяется в воде и выпускается в виде порошка. Это удобрение подходит для всех видов почвы.

Термофосфат является разновидностью мартеновского шлака, обесфторенного фосфата и томасшлака. Наименьшее содержание фосфора в томасшлаке — около 13-15%.

Его добывают путем переработки железной руды. Все эти фосфаты хорошо себя чувствуют в кислых почвах и незаменимы для чернозема.

Как правильно вносить в почву

Разные удобрения, внесенные в почву, претерпевают некоторые изменения. Так, суперфосфаты, взаимодействуя с грунтом, превращаются в нерастворимые гранулы и остаются там, где их внесли.

Чем меньше почва соприкасается с фосфорными элементами, тем они более доступны растению. И наоборот, в случае с труднорастворимыми фосфатами (фосфоритная, костная мука) — чем больше они реагируют с почвой, тем лучше для растения.

Все питательные элементы усваиваются только, когда есть хороший контакт с грунтом. Поэтому любое удобрение нужно вносить именно в корни.

Рассмотрим несколько способов.

1. Разбрасывание на поверхности почвы (с заделкой). Особенностью данного способа является равномерное разбрасывание удобрения. Этот метод целесообразен для органической подкормки (азотные, различные селитры, мочевина). Но на практике можно вносить и фосфорные удобрения. Однако, это работает только в кислых почвах (подойдет костная или фосфоритная мука).
2. Разбрасывание без заделки. Как правило, водорастворимые фосфаты вносятся поздней осенью по поверхности грунта, занятой растительностью. Благодаря высокой концентрации органических веществ, фосфор становится более подвижен, а, следовательно, и доступен корням растений. Фосфорную подкормку необходимо вносить в скважину только по периметру (не более 1 кв. м на лунку).
3. Локальное внесение, то есть непосредственно в лунки, скважины, рубчики, колеи, борозды. Таким образом, повышается концентрация питательных веществ вокруг корней. Этот прием не подходит для труднорастворимых фосфатов, поскольку почва не сможет впитать большое количество полезных элементов.
4. Послойное внесение. Корни деревьев гумусового горизонта по мере удаления от штамба, размещаются глубоко. Поэтому вносить удобрения необходимо на разные уровни, то есть послойно. Чем дальше корни расположены от штамба, тем глубже нужно вносить удобрение.

Итак, мы разобрали способы внесения подкормки. Теперь рассмотрим применение популярных фосфатных удобрений на конкретных примерах.

Суперфосфат можно применять как в примесях, так и в чистом виде. Его необходимо разводить в теплой или горячей воде в пропорции 10 грамм на 10 литров воды. Готовую смесь вносят по 0,5 л под один куст.

При использовании двойного суперфосфата дозу делим на два.

Костная мука идеально подходит для подкормки домашних растений. Необходимое количество удобрения рассчитывается так: пол чайной ложки на 1 литр объема горшка или кашпо.

Фосфоритная мука применяется в комплексе с подкисляющими веществами: сульфатом аммония или обычным суперфосфатом. Эффект от такой подкормки можно ожидать только через четыре-пять лет применения.

Преципитат нейтрализует кислотность почвы и не растворяется в воде. Это удобрение действует только в составе основного удобрения.

Суперфосфат обогащенный используется, как правило, в нейтральных или щелочных почвах. Этот вид подкормки используется в качестве основного внесения. В кислой среде фосфорная кислота превращается в алюминий или железо. Поэтому важно заранее соединить подкормку с известью, мелом или компостом.

Любая фосфорная подкормка имеет «долгоиграющий» эффект. Максимальный результат можно увидеть только через пару-тройку лет использования.

Почему растениям не хватает фосфора?

Дефицит фосфора можно определить по трем признакам:

1. резко замедляется рост;
2. листья приобретают серо-зеленый или красно-фиолетовый оттенок (сначала по краям, а затем и по всей поверхности растения), опадают;
3. слабая корневая система.

Причины довольно простые. Бывает так, что фосфор не усваивается из-за избыточного применения химии: инсектициды, пестициды, гербициды, а также при использовании калийных и азотных удобрений. Из-за этого микрофлора почвы «умирает», и, следовательно, не может впитывать подкормку.

Некоторые травы содержат фосфор и его количество колеблется от 0,7 до 1%:

Не прибегая к помощи к химии, можно приготовить натуральный компост с добавлением фосфорных растений.

Делаем фосфорное удобрение своими руками

Одним из самых известных и доступных подкормок является компост. Он представляет собой продукт жизнедеятельности разлагающихся растений, насекомых, биологических отходов и различных микроорганизмов.

Сделать такое удобрение довольно просто. Достаточно соблюдать определенные требования.

Правило 1. Компостная куча должна состоять из компонентов:

• азотная масса (куриный помет, навоз, остатки от фруктов и овощей, трава, различные сорняки и толстые стебли);
• углеродистая масса (солома, стружки, листья, пергамент, газета, картон, сучки деревьев и так далее).

Эти составляющие необходимо комбинировать в соотношении 1:1.

Правило 2. Во избежание длительного разложения, все органические элементы нужно тщательно измельчить.

Правило 3. Необходимо поддерживать определенную влажность не более 50-70%. В жаркую погоду необходимо осуществлять полив компоста.

Правило 4. Все части компоста необходимо складывать слоями. Это обеспечит нужное количество кислорода и масса не будет перегреваться (при температуре 60 градусов Цельсия все микроорганизмы погибают). Желательно каждый пласт укладывать в 10-20 см для лучшего перегнивания.

Правило 5. Компост должен быть размещен в специальный самодельный ящик из досок или в выгребной яме. Чтобы поддержать температуру внутри самодельного удобрения, необходимо накрывать пленкой, ковром или старой тканью.

Правило 6. Чтобы ускорить созревание компоста, можно использовать специальные добавки:

• биодестукторы («Сияние», «Байкал М«, «Уникал С»);
• травяной отвар (пять частей измельченной травы + 20 столовых ложек воды + две части куриного помета);
• дрожжи (в одном литре воды разводят двести грамм сахара и одну столовую ложку сухих дрожжей).

Правило 7. В самодельную подкормку нельзя вкладывать следующие компоненты:

• зараженные листья, стебли, кору деревьев;
• хвойные растения;
• отходы сырого мяса, пластик, стекла, кости;
• фекалии людей и домашних животных (там могут быть глисты);
• цитрусовые фрукты и молочные продукты;
• кошачьи наполнители;
• сорняки с семенами;
• скорлупу грецкого ореха;
• крупные куски древесины и опилки.

Как понять, что удобрение готово?

• готовый компост приобретает черный цвет и имеет запах свежей лесной подстилки;
• все питательные элементы нельзя разглядеть (могут оставаться листочки или стебли);
• консистенция компоста рыхлая и пористая без посторонних запахов вроде аммиака или сырых тухлых яиц.

Созревшее домашнее удобрение вносят под растение из расчета 12-20 кг на 1 квадратный метр. Компост следует использовать в осенне-весенний период времени.

В свежем компосте содержится большое скопление азотистых элементов. Крайне не рекомендуется вносить такое удобрение нитратным культурам: редис, шпинат, свекла обыкновенная или листовая (Мангольд).

Заключение

Подводя итоги, недостаток фосфора в организме растения может привести к плохим последствиям: разрушается корневая система, отмирают и опадают листья, происходит остановка в росте и развитии.

Чтобы избежать этого, нужно использовать специальные фосфорные подкормки. Они доступны в магазинах, а также можно сделать их своими руками, соблюдая некоторые правила, и добавив немного фосфорных трав.

Главный редактор и автор сайта. Агроном-овощевод по образованию, закончил аграрный университет МСХА им. К. А. Тимирязева в 2010 г.

Увлекаюсь опытным садоводством и журналистикой. Люблю читать классику, любимый автор — Ф. М. Достоевский. Мечтаю стать директором крупного с/х предприятия 🙂

Источник