Производство фосфорных удобрений расположено

Производство фосфорных удобрений в России

Фосфор входит в число важнейших элементов для полноценного питания и развития растительного организма. Но в природе фосфор не содержится в чистом виде (он моментально окисляется на воздухе), поэтому растениям приходится «извлекать» питательное вещество из минеральных и органических соединений. Современные сельскохозяйственные почвы содержат очень мало таких соединений, поэтому агропромышленные предприятия вынуждены самостоятельно вносить в грунт химические подкормки. Чтобы удовлетворить потребности отечественного (и мирового) сельского хозяйства, российский химический комплекс ведет активное производство фосфорных удобрений.

Потенциал данного сегмента отечественного рынка очень велик – химические предприятия нашей страны ежегодно выпускают основные минеральные удобрения (фосфорные, азотные, калийные) в объеме, превышающем 13 млн тонн. Такие производственные темпы полностью покрывают нужды российских фермеров и позволяют экспортировать подкормки в другие страны мира.

Основная добыча сырья ведется за полярным кругом – в Мурманской области. Производство фосфорных удобрений сосредоточено в центральных районах страны – Череповце, Нижнем Новгороде, Воскресенске. Также подкормки изготавливают из отходов производства на некоторых металлургических предприятиях Урала.

Сырье для получения фосфорных подкормок

Производство фосфорных удобрений выполняется из фосфорсодержащих руд (апатитов, фосфоритов), в которых содержится не более 40% оксида фосфора. Для обогащения сырья используются различные способы, преследующие одну цель – получить соли ортофосфорной кислоты. Затем из этих солей производятся фосфорные минеральные удобрения, которые легко усваиваются растениями.

Основные группы подкормок на основе фосфора

Водорастворимые фосфорные удобрения (гранулированные и порошковые) под воздействием почвенной влаги разлагаются на питательные элементы, которые поступают в организм растения через корневую систему. В этой категории наиболее востребованы простые, двойные и тройные суперфосфаты – отличные удобрения для картофеля, брюквы, капусты и других сельскохозяйственных культур.

Цитратно- и лимоннорастворимые фосфорные подкормки вносятся до начала посевных работ. Наиболее эффективными удобрениями этой группы являются костная мука, получаемая путем измельчения костей животных, термофосфаты и преципитат. Эти вещества подходят для питания любых культурных растений и всех типов грунтов, но наибольший эффект дают в кислых почвах.

Труднорастворимые фосфорные удобрения действуют медленно, но хорошо насыщают грунт питательными веществами. Как правило, подобные подкормки (фосфоритная мука, вивианит) используются для повышения урожайности озимых зерновых культур.

Роль фосфорных удобрений в жизнедеятельности растений

Фосфор принимает активное участие в фотосинтезе и дыхании, регулирует проницаемость клеточных мембран, стимулирует процессы энергетического обмена между всеми частями организма растения.

Оптимальное время для фосфорной подкормки – начальные стадии развития растений, так как этот элемент способствует укреплению корневой системы. Недостаток фосфора в ранний вегетативный период дает необратимые последствия, которые нельзя исправить последующей интенсивной подкормкой. Итогом фосфорного голодания станет существенная задержка в цветении и созревании плодов. Кроме того, дефицит фосфора снижает общую урожайность, а в вызревших плодах наблюдается низкое содержание сахаров и белков.

Своевременное внесение фосфорсодержащих подкормок поможет избежать негативных последствий. Что касается вида питания, то чистые заводские составы – оптимальный вариант для крупных сельскохозяйственных предприятий. Для небольших фермерских хозяйств и приусадебных участков наиболее подходят комплексные азотно-фосфорно-калийные удобрения. Сложные химические составы дают растениям целый набор полезных элементов, помогают бороться с негативными погодными явлениями и заболевания. Правильное использование таких удобрений – верный способ вырастить здоровый и богатый урожай.

Уже определились со стилем? Закажите проект под ключ в компании «Лэнд» и осуществите свою мечту

Источник

Производство фосфорных удобрений

1.2 Производство фосфорных удобрений

Для производства фосфорных удобрений используют природные залежи фосфорсодержащих руд — фосфоритов и апатитов. Большая часть мировых запасов фосфора приходится на морские (осадочные) фосфориты и продукты их выветривания. Предполагается, что они океанического происхождения. В прибрежных регионах пояса пассатов на протяжении долгого периода происходило отложение фосфатов вследствие различных органических и неорганических процессов. Концентрация фосфоритов в месторождении увеличивалась в результате медленной аккумуляции фосфатов из окружающей среды. Крупнейшими месторождениями осадочных фосфоритов владеют Марокко (70% от мировых запасов фосфатов) и Западная Сахара, США, Китай, Тунис, Казахстан. Фосфориты — осадочные горные породы, сложенные минералами из группы апатита. Наиболее распространенный фосфатный минерал — фторкарбонатапатит (франколит), отличающийся от апатита наличием в структуре анионов CO 2- ₂, изоморфно замещающих с образованием непрерывного ряда от фторапатита до карбонатапатита (курскита); иные изоморфные замещения: атомов Ca на Sr, Na и др.; атомов F на ОН — , Сl — , и т.д.; на . Ф. содержат также нефосфатные минералы: основные — глауконит, доломит, кальцит, кварц, халцедон; второстепенные — глинистые, алюмосиликатные, пирит, гидроксиды Fe. В Ф. присутствуют также орг. в-во (фосфатизированные обломки ихтиофауны, рептилий, моллюсков и т. п.), часто U, РЗЭ (лантаноиды цериевой группы), Sr, реже примеси Pb, V, Sc, Zr, Se и др. Ф. имеют обычно темный (до черного), серый, буро-серый, редко белый, иногда зеленый, красный и желтый цвет; плотность 2,8-3,0 г/см 3 ; твердость по минералогической шкале 2-4; содержание P₂O₅ от 5 до 38-40% по массе (Фосфор — один из главных промышленных источников P и сырья для производства фосфорных удобрений).

Фосфориты подразделяют на морские и континентальные. Среди морских фосфоритов выделяют пластовые, или микрозернистые (разновидность — оолитово-микрозернистые), зернистые, желваковые, ракушечные; среди континентальных — породы коры выветривания (карстовые, вторичные, или остаточные) и органогенные (гуано). В СНГ промышленное значение имеют в основном оолитово-микрозернистые, желваковые и ракушечные фосфориты, залегающие преимущественно в России и Казахстане.

Оолитово-микрозернистые Ф. (Каратауский бассейн, Казахстан) сложены округлыми фосфатными зернами и оолита-ми (агрегаты шаровой и эллипсоидной формы) размерами 0,07-0,30 мм, содержат 20-35% P₂O₅. Фосфориты Каратау труднообогатимы, поэтому кислотной переработке на растворимые удобрения подвергают непосредственно руды, содержащие не менее 24,5% P₂O₅; другое направление использования — электротермическое восстановление с получением желтого фосфора.

Желваковые фосфатиты — фосфатные конкреции (желваки) размерами от 0,03-0,05 до 15-30 см и более (6-12% P₂O₅). Грохочением и промывкой из них получают концентрат (от 16-18 до 22-23% P₂O₅), флотацией которого содержание P может быть немного повышено. Если основная примесь в таких концентратах — кварц, их можно перерабатывать на растворимые удобрения (Чилисайское месторождение, Казахстан). Из-за высокого содержания Fe₂O₃ и Al₂O₃ концентраты из фосфоритов самых крупных месторождений этого типа (Вятско-Камское, Егорьевское) непригодны для кислотной переработки.

Ракушечные фосфориты развиты в Прибалтийском бассейне (месторождения Кингисеппское, Маарду и др.) и представлены фосфатными раковинами, сцементированными кварцевым песком (мощность пластов от нескольких десятков см до 1-2 м). Руды бедные (6-14% P₂O₅), но хорошо обогащаются флотацией (28-30% P₂O₅).

Мировые запасы Ф. 42,8 млрд. т (1984). В СССР запасы Ф. исчислялись 968,8 млн. т (в пересчете на P₂O₅; 1984), что составляло 53% от общих разведанных запасов фосфатных руд (остальное — апатитовые руды); в добыче фосфатов доля фосфоритов значительно ниже (около 27%; 1984). Наибольшими ресурсами фосфоритами располагают США, Марокко и др. страны Сев. Африки и Ближнего Востока, а также Перу; в этих странах запасы фосфатного сырья представлены почти исключительно Ф.

Основную часть фосфоритов (до 90%) используют в промышленности фосфорных удобрений и фосфорных солей, небольшую — в черной и цветной металлургии, производстве керамики и стекла, для попутного извлечения в промышленности масштабе ряда РЗЭ.

Апатит – это фосфорнокислый кальций, но внешний вид его такой разнообразный и странный, что недаром старые минералоги назвали его апатитом, что значит по-гречески «обманщик»: то это прозрачные кристаллики, до мелочей напоминающие берилл или даже кварц, то это плотные массы, неотличимые от простого известняка, то это радиально-лучистые шары, то порода зернистая и блестящая, как крупнозернистый мрамор.

Апатиты – разновидность фосфоритов, они могут быть как магматического, так и морского (осадочного) происхождения. Название это было дано группе минералов около двухсот лет назад, и в переводе с греческого означает «обманчивый» (apátán), изначально так называли минерал, который часто путали с аквамарином, аметистом или оливином. Апатитовые минералы представлены фторапатитом Ca₅(PO₄)₃F (промышленно наиболее значимый), гидроксиапатитом Ca₅(PO₄)₃(OH) и хлорапатитом Ca₅(PO₄)₃Cl, франколитом (разновидность карбонатапатита) (Ca,H₂O)₁₀(F,OH)₂(PO₄,CO₃)₆, вилькеитом Ca₁₀(OH)₂(PO₄,SiO₄,SO₄)₆, пироморфитом Pb₁₀Cl₂(PO₄,AsO₄)₆ и многими другими. Наиболее крупные месторождения магматического апатита находятся в России, странах Южной Африки (щелочной комплекс Палабора), Уганде и Бразилии. Крупнейшее в мире магматическое месторождение апатита – Хибинский массив нефелиновых сиенитов – залегает на Кольском полуострове, близ Кировска. Он был открыт в 1926 группой ученых под руководством академика А.Е.Ферсмана.

В дореволюционной России были известны и разрабатывались лишь маломощные месторождения фосфоритов низкого качества. Поэтому событием огромного народнохозяйственного значения было открытие в 20-х годах месторождения апатита на Кольском полуострове в Хибинах. Здесь построена крупная обогатительная фабрика, которая разделяет добываемую горную породу на концентрат с высоким содержанием фосфора и примеси – «нефелиновые хвосты», используемые для производства алюминия, соды, поташа и цемента.

Большинство (80–90%) добываемой фосфатной руды идет на получение удобрений. В 1799 было доказано, что фосфор необходим для нормальной жизнедеятельности растений. Накапливаясь в биомассе, фосфор исчезает из почвы. Ежегодно мировой урожай уносит с полей несколько миллионов тонн фосфора, наряду с азотом и калием, поэтому необходимо возобновление его ресурсов в плодородном слое. В древние времена люди удобряли почву навозом, костями и гуано. Первое искусственное фосфорное удобрение – суперфосфат – было получено в Англии в 1839 Лаузом, а в 1842 там же было организовано его первое промышленное производство. В России первое предприятие по производству суперфосфата появилось в 1868. Сейчас его получают, обрабатывая апатит серной кислотой:

Побочно получающийся сульфат кальция не отделяют.

Доля производства удобрений, содержащих в своем составе только один фосфор, падает, и все больше производится комплексных удобрений, содержащих два или три питательных элемента. Большая часть фосфорных удобрений, производимых в России, приходится на аммофос, диаммофос и азофоску. Ежегодное мировое производство фосфорных удобрений на начало 21 века составило 41 млн. тонн, а суммарное количество всех удобрений – 190 млн. тонн. Основными производителями фосфорных удобрений являются Марокко, США и Россия, а основными потребителями – страны Азии, Латинской Америки и Западной Европы.

Самое дешевое фосфорное удобрение – это тонко измельченный фосфорит – фосфоритная мука. Фосфор содержится в ней в виде нерастворимого в воде фосфата кальция Са₃(РО₄)₂. Поэтому фосфориты усваиваются не всеми растениями и не на всех почвах. Основную массу добываемых фосфорных руд перерабатывают химическими методами в вещества, доступные всем растениям на любой почве. Это водорастворимые фосфаты кальция:

Двойной суперфосфат (цвет и внешний вид сходен с простым суперфосфатом – серый мелкозернистый порошок). Более ценный продукт – двойной суперфосфат, так как в нем содержится в три раза больше фосфора по массе, его получают обработкой апатита фосфорной кислотой:

По сравнению с простым суперфосфатом он не содержит СаSО₄ и является значительно концентрированным удобрением (содержит до 50% Р₂О₅).

Преципитат – содержит 35-40% Р₂О₅.

Получается при нейтрализации фосфорной кислоты раствором гидроксида кальция:

Применяется на кислых почвах.

Аммофос – сложное удобрение, содержащее азот (до 15% N) и фосфор (до 58% Р₂О₅) в виде NH₄H₂PO₄ и (NH₄)₂HPO₄. Получается при нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком.

Раньше в течение более 100 лет в качестве фосфорного удобрения широко использовали так называемый простой суперфосфат, который образуется при действии серной кислоты на природный фосфат кальция:

В этом случае в реакцию с фосфатом кальция вступает относительно меньше серной кислоты, чем при получении из него фосфорной кислоты. Получается смесь дигидрофосфата кальция и сульфата кальция. Это удобрение с массовой долей Р₂О₅ не выше 20%. Сейчас простой суперфосфат производится в сравнительно небольших масштабах на ранее построенных заводах. Примеры фосфорных удобрений даны в табл.4.

Удобрения, содержащие фосфор

Глава 2 Применение фосфорных удобрений

С урожаем выводится около двух третей фосфора, захваченного сельскохозяйственными культурами из почвы. Эти потери также восстанавливают путем внесения в почву минеральных удобрений.

Необходимый состав вносимого удобрения и его эффективность зависят от характеристик почвы, например, рН, но растворимость фосфатных удобрений определяет время, за которое происходит его усвоение растениями, и долю усвоенного фосфора, которая обычно мала и составляет около 20%.

Суперфосфат двойной — гранулированное минеральное фосфорное удобрение. Суперфосфат получают разложением апатитового концентрата фосфорной кислотой, удобрение не содержит серы.

Основной состав суперфосфата включает 43% фосфора, в том числе до 6,5 % в форме свободной фосфорной кислоты. Удобрение применяется на любых почвах преимущественно для основного внесения, может использоваться для подкормок. Особенно эффективно на щелочных и нейтральных почвах. Дозы внесения двойного суперфосфата при использовании в сельском хозяйстве устанавливаются агрохимической службой с учетом обеспеченности почвы питательными элементами и биологическими особенностями культур.

Двойной суперфосфат обладает хорошими физико-химическими свойствами, широко используется как фосфорный компонент в приготовлении тукосмеси, а также как химическое сырье в промышленности.

Массовая доля усвояемых фосфатов Р₂О₅, %

Массовая доля свободной кислоты Н₃РО₄, %

Источник