Значення і функції добрив

Зміст

Введення

Значення і функції добрив

Фосфорні добрива

Суперфосфат

Гранульований суперфосфат

Концентрований суперфосфат (подвійний і потрійний)

Преципітат

Обесфторенний фосфат

Фосфатшлак мартенівський

Використання фосфоритів на добриво без хімічної переробки

Вівіаніт

Кісткове борошно

Особливості застосування фосфатних добрив

Список літератури

Програми

Введення

Промисловість мінеральних добрив - одна з базових галузей хімічного комплексу Росії. Виробничий потенціал галузі становлять понад тридцять спеціалізованих підприємств, що випускають понад 13 млн т азотних, калійних та фосфорних добрив на рік. На частку Російської Федерації припадає до 6-7% загальносвітового випуску добрив. Галузь виробляє більше 20% продукції хімічного комплексу у вартісному вираженні, а її частка в структурі експорту хімічних галузей перевищує третину. На тлі інших галузей хімічного комплексу промисловість мінеральних добрив виглядає самої благополучною.

У Росії частина підприємств з виробництва фосфорних добрив розташована в безпосередній близькості від родовищ фосфорної сировини - фосфоритів (Воскресенськ, Кингисепп). Виробництвом фосфорних добрив зайняті також деякі центри кольорової металургії (Красноуральск), де сировиною служать відходять при металургійному процесі гази, насичені сіркою.

Основні добувачі фосфорної сировини в Росії - ВАТ «Апатит» і Ковдорський ГЗК. Обидва розташовані в Мурманській обл., За полярним колом, що істотно підвищує витрати на транспортування до центрів виробництва добрив, особливо до Балакова, Мелеуз і Бєлорєченська.

Лідерами у виробництві фосфорних добрив залишаються ВАТ «Амофос» (Череповець), ВАТ «Воскресенські мінеральні добрива» і ВАТ «Акрон» (Великий Новгород). (Див. додатки 1, 2)

Значення і функції добрив

Класик природознавства Климент Аркадійович Тімірязєв ​​справедливо вважав, що все мистецтво землеробства зосереджено в одній точці - в харчуванні рослин. Він говорив, що недоїдання людей починається з голодування рослин. К. А. Тімірязєв ​​неодноразово підкреслював, що справжній годувальник людини не земля, а рослини. «Звільнення» рослин від «влади землі» він вважав найактуальнішим завданням агрономічної науки. Дійсно, лише в порівняно рідкісних випадках сільськогосподарські культури знаходять у грунті велику кількість води і всі необхідні елементи їжі в легкозасвоюваній формі, в достатній кількості і в правильному співвідношенні. Звичайно ж у практиці землеробство стикається з недоліком те вологи, то двох-трьох і навіть більше поживних речовин, без усунення дефіциту яких рослинний організм не може нормально розвиватися і забезпечувати високу продуктивність.

Не дивно тому, що до тих пір, поки агрономічна хімія не вивчила законів живлення рослин і не запропонувала вже століття з чвертю тому нового прийому управління процесом харчування-застосування мінеральних добрив, - врожаї культур ні в одній країні не відзначалися ні високим рівнем, ні стабільністю .

З плином часу на прикладі цілих країн з'ясувалося, що врожай все більше і більше стає функцією добрив (Д. М. Прянішніков).

Добре відомо, що раціональне застосування добрив сприяє більш ощадливому використанню води рослинами, посилює їх харчування, підвищує врожай і покращує його якість, робить грунту більш родючими. Однак розумне використання великого асортименту сучасних добрив вимагає знань як агрохімічних властивостей грунту, так і фізіологічних особливостей вирощуваних культур, не кажучи вже про склад, види і якості самих удобрювальних речовин. Надлишком добрив не можна замінити нестачу знань, сказав учень і наступник Тімірязєва, що видається агрохімік XX століття академік Д. М. Прянишников.

Наука про кругообіг речовин у землеробстві, харчуванні рослин і регулювання цього процесу за допомогою добрив - агрономічна хімія - склалася в першій половині минулого століття. Вона знайшла яскраве вираження в працях Ж.-Батіста Буссенго (1836) -

Агрохімія вивчає споживання рослинами поживних елементів з грунту, видалення їх з врожаями і повернення з добривами (місцевими, в більшості своїй органічними і промисловими, - в основному - мінеральними).

Ті елементи, які необхідні всім рослинам в досить великих кількостях, але містяться у грунті в доступних рослинам з'єднаннях у відносно невеликих запасах, можуть виявитися дефіцитними. А це рано чи пізно, але неминуче призведе до падіння врожаїв. У більшості типів грунтів в такому положенні виявляються двох поживних речовини - азот і фосфор. Нерідко це ж характерно і для калію, хоча зазвичай у всіх грунтах його у багато разів більше, ніж азоту і фосфору разом узятих.

На практиці чітко проявляється слабка доступність культурним рослинам грунтових резервів: і азоту, і фосфору, і калію; як правило, лише близько 1% того чи іншого поживного елемента від його загальної наявності в грунті знаходиться в доступному рослинам стані. А цього буває замало для гарного врожаю.

Хімічні та біологічні процеси, що протікають у грунті, сприяють поступовому переходу багатства грунту в її родючість. Мета добрива полягає в усуненні розриву між необхідною кількістю того чи іншого потрібного культурі поживної речовини і тим, що може дати грунт для досягнення високого врожаю.

Проте, відзначаючи великі досягнення науки в галузі вивчення живлення рослин, необхідно підкреслити, що далеко не все, пов'язане з засвоєнням корінням поживних речовин із грунту, з'ясовано і є ще невирішені проблеми.

Фосфорні добрива

З усіх мінеральних добрив, виготовлених промисловістю, першими з'явилися фосфорні. Історично це було неминуче, якщо взяти до уваги безумовну необхідність фосфору для всіх рослин, постійне видалення за межі земельної території господарств взятого з грунту фосфору з товарною продукцією і відсутність природного припливу в грунт фосфатів.

Застосування гною, відоме вже на зорі сільськогосподарського промислу, певною мірою підтримувало кругообіг речовин у землеробстві, особливо в докапіталістичних суспільних формаціях, коли господарства залишалися в основному натуральними, відчуження продукції не носило яскраво вираженими характеру і поряд із ріллею було багато лучних угідь, фосфор яких через корми і гній перекачувався на поля.

Однак цей кругообіг речовин виявився різко порушеним з розвитком капіталізму і розповсюдженням товарного виробництва на сільське господарство, коли обмін продуктами між містом і селом незмірно виріс і розораними виявилися не тільки всі землі польового призначення, але і велика частина лугів. При такому положенні навіть повне використання гною та інших відходів самого сільськогосподарського виробництва вже не могло підтримувати на належному рівні режим живлення рослин (в тому числі і фосфорного) у грунті.

Гній не в змозі повернути грунті азоту і фосфору зерна, проданого господарством на бік, а тим часом у складі зерна йде дві третини фосфору, три п'ятих азоту і лише одна сьома калію, взятих хлібами з грунту. При панувала трипільної системі землеробства хліба займали дві третини всієї ріллі. З цих цифр видно, що нетоварна частину врожаю хлібів, використовувана в тваринництві і переходячи у гній, не могла служити для підтримки круговороту речовин про землеробстві на даному рівні урожайності.

З введенням у ряді країн протягом XVIII - XIX століть польового травосіяння і коренеплодів в більш інтенсивної плодосменной системі землеробства, коли становище з азотом завдяки бобовим культурам стало поступово поліпшуватися, недолік фосфору ще більше посилився. Причиною тому було не тільки більш високе споживання фосфатів бобовими культурами (конюшина, люцерна, горох та інші), а також картоплею і буряками, ніж хлібами, але і зникнення пари (ріллю стали на 100% засівати) і підвищення врожаїв зернових. Разом з тим загострилася потреба в калії, якого просапні культури і бобові трави споживали більше, ніж зернові хліба.

Зовнішнім проявом нестачі фосфору в грунті було падіння умолота хлібів, тобто розширення в складі врожаю відносини між зерном і соломою на користь соломи. Тепер ми знаємо, що справа не обмежується цим, бо погіршується і якість зерна, в якому з-за фосфорної недостатності знижується вміст протеїну і накопичуються аміди, не використані в процесі синтезу білкових речовин (А. Демолон, 1961). Аміди ж не в стані,: замінити білок в харчуванні людей, хоча жуйні тварини частково використовують і амідний азот.

З усіх органів рослини вміст фосфору найбільш стабільно в насінні; у вегетативній масі воно піддається значним коливанням. Тому і спостерігається при фосфорному голод недобір насамперед зерна, в той час як солома, хоч і з меншим вмістом фосфатів, ще зберігає колишню вагу. Те ж слід сказати і про аналогічні органах інших культур.

Відомості про важливість фосфорнокислих солей для живлення рослин у наукових колах почали поширюватися ще в нервом десятилітті XIX століття, проте потрібна енергійна пропаганда Ю. Лібіха (1840) для того, щоб цією речовиною зацікавилися і практики. Патент на виробництво першого фосфорного добрива узятий був Дж. Лоозом в 1842 р.

Виробництво зводилося до обробки копалин речовин, багатих фосфором - капролітов сірчаної кислоти, з перекладом тризаміщені фосфату кальцію в однозаміщений, розчинний у воді і доступний рослинам. Сировиною служили і кістки тварин. Відомо, що кістки, поряд з пічної золою, застосовували на добриво задовго до цього. Але повільне розкладання кісток у грунті змусило шукати спосіб прискорення цього процесу. Незабаром знайдений був більш надійне джерело фосфатної сировини - фосфорити, на основі яких і досі ведеться суперфосфатні виробництво в усьому світі. У СРСР головним джерелом сировини є апатит і у меншій мірі - фосфорити.

Фосфорити утворилися у віддалені геологічні епохи двома шляхами: при мінералізації скелетів живих істот, що населяють Землю у віддалені геологічні епохи, і осадженням фосфорної кислоти кальцієм з води. Світові запаси фосфатної сировини розподіляються, за даними 6-го Міжнародного конгресу по добривах, наступним чином (у млрд. т Р ₂ 0 _5): Марокко 21, США-13, 5, СРСР-7, 6, Туніс - 2, Алжир - 1, а всього - 46,7.

Апатит - вивержених порід, широко поширена в мелкораздробленном стані, хоча і в дуже невеликих кількостях в материнських породах, на яких виникли грунту. Але великі поклади цього мінералу вкрай рідкісні. Найбільше з них відкрито було в 1926 р. в Хібінах (Кольський півострів) за Полярним колом. Незабаром його почали розробляти, і з тих пір воно є основою радянської суперфосфатний промисловості. Незначні і менш цінні за складом родовища апатитів є на Уралі і в Південному Прибайкалля, за кордоном - в Бразилії, Іспанії, Канаді, США і Швеції, але вони поки не експлуатуються.

Поклади фосфоритів зустрічаються частіше. Проте Західна Європа позбавлена ​​їх у кількостях, придатних для розробки. Майже немає їх і в Азії, крім Радянського Союзу і Китаю (Юн-нань).

Найбагатші родовища фосфоритів експлуатуються в ряді країн Північної Африки (Марокко і частково Туніс, Алжир). Їх вивозять в багато держави; імпортувала їх і дореволюційна Росія. На американському континенті цінні поклади фосфоритів знайдені у Флориді, в Теннесі і в інших штатах. Наші вітчизняні родовища фосфоритів були відкриті в кінці XVIII століття, але вивчати їх стали пізніше-у другій половині XIX століття. У цьому напрямку багато зробив професор агрономічної хімії Петербурзького землеробського інституту А. Н. Енгельгардт, якому належить і перша успішна спроба застосування розмелених фосфоритів для удобрення підзолистих грунтів Смоленської області. До цього ними мостили шосе і вулиці в містах.

На жаль, за змістом фосфору і багатству полуторними окислами, велика частина наших фосфоритів належить до низькоякісним, що ускладнює їх переробку на суперфосфат. Найбільш цінне родовище фосфоритів знаходиться в горах Каратау (Південний Казахстан). Апатит ж заздалегідь треба відокремлювати від супроводжуючої його мінералу нефеліну. Для цього тонко подрібнену породу взмучивают у воді, в яку доданий спеціальний реагент (тюленячий жир, рідке скло, гас). Через воду інтенсивно продувають повітря. Реагент пристає до частинок апатиту і тим забезпечує поглинання ними бульбашок повітря. Частинки апатиту спливають у вигляді піни, їх зливають, а нефелін залишається знизу і несеться струмом води. Такий метод поділу твердих тіл називається флотацією. Збагачений апатит містить 39-40% Р2О5,.

Нефелін також знаходить застосування в різних галузях народного господарства. Для кислих грунтів він служить відповідним джерелом калію.

За розчинності всі фосфорні добрива можуть бути розділені на три групи: 1 - розчинні у воді (легкозасвоювані усіма культурами), 2 - нерозчинні у воді, але розчиняються в слабких (у тому числі і органічних) кислотах і тому також доступні рослинам і 3-нерозчинні у воді і погано розчиняються в слабких кислотах, неусвояемие для переважної більшості культур, якщо ці з'єднання не розкладаються кислими грунтами з появою більш легкорозчинних солей. У світі найбільш поширена перша група добрив. До неї відноситься суперфосфат, який отримують з апатитів або фосфоритів.

Суперфосфат

При дії сірчаної кислотою концентрації 57% і вище «а тонкоподрібненою фосфатне сировину отримують суміш монофосфату кальцію і безводного сульфату кальцію, витісняють фтористий водень, який випаровується. Реакція йде таким шляхом:

[Ca ₃ (P 0 _{4) 2] 3} - CAF ₂ + 7 H ₂ S 0 ₄ + 3 H ₂ 0 = = 3 Ca (H ₂ P 04) ₂ - H ₂ 0 + 7 CaS 0 ₄ + 2 HF.

На 1 т сировини витрачають близько 1 т кислоти і отримують до 2т готової продукції. Тому вміст фосфору в добриві виявляється приблизно вдвічі нижче, ніж у «подібному сировину. У цьому головна причина непридатності низькопроцентних фосфоритів для переробки на суперфосфат. З апатитового концентрату отримують суперфосфат, що містить 18,7-19% P ₂ 05 в засвоювання для (рослин формі. Вищий сорт добрива має навіть 19,5% Р2О5, в той же час продукція, одержувана при переробці Каратауського фосфориту, містить всього лише 14 % Р2О5 (у вихідній сировині 26-29% Р2О5).

Поряд із записаною вище головною реакцією між трьох-кальцієвим фосфатом та сірчаної кислотою відбуваються і інші взаємодії. Так, в місцях, де через недосконалість перемішування виходить деякий надлишок сірчаної кислоти, трьохкальцієвого фосфат розкладається повністю:

[Ca3 (PO4bb-CaF ₂ +10 H ₂ SO4 = 6H3PO4-r-10CaSO ₄ +2 HF.

Вільна фосфорна кислота в результаті останньої реакції присутній у значній кількості: близько 5% у вищому сорті і до 5,5%-в першому і більш низьких сортах.

Вона обумовлює підвищену кислотність суперфосфату і його гігроскопічність (вологи в ньому 12-15%). Доводиться нейтралізувати добриво. Навпаки, в місцях, де з-за неповного перемішування виходить недолік сірчаної кислоти, утворюється двох-заміщений фосфат кальцію (преципітат), який розчинний у слабких кислотах. Реакція протікає так:

[Ca ₃ (P 0 _{4) 2] 3} - CaF ₂ +4 H ₂ S 0 ₄ +12 H ₂ 0 = = 6 CaHP 04-2 H ₂ 0 + 4 CaS 0 ₄ + 2 HF.

Таким чином, до складу засвоюваних для рослин фосфатів входять монофосфат кальцію, дифосфат кальцію і вільна фосфорна кислота. Монофосфат та фосфорна кислота в сумі дають від 75 до 90% засвоювання P ₂ 0 s. Отже, на частку ді-фосфату припадає не більше 25-10% P ₂ 0 s від усієї засвоювання фосфорної кислоти суперфосфату. Невелика частина трехкаль-ціевого фосфату залишається нерозкладаного. Деяка кількість фосфорної кислоти пов'язується залізом і алюмінієм. Вважають, що 1% окису заліза у фосфатному сировину пов'язує 2%. а 1% окису алюмінію-1% P ₂ 0 s. Вільна фосфорна кислота в суперфосфаті заважає утворенню гіпсу (CaS 0 _{4-2Н 2} 0), тому сульфат кальцію залишається безводним або приєднує лише одну молекулу води на дві молекули CaS 04. Сульфат кальцію складає до 40% ваги суперфосфату.

Суперфосфат порошкоподібний - речовина темно-сірого (з фосфориту) або світло-сірого (з апатиту) кольору, з характерним запахом фосфорної кислоти. При внесенні в грунт він в порівняно короткий термін перетворюється на дифосфат кальцію:

Са (Н ₂ Р0 _{4) 2} + Са (НС0 _{3) 2} = 2СаНР0 _{4-2Н 2} 0 + 2С0 _2.

Ця реакція відбувається у нейтральних грунтах. При наявності в грунті карбонатів перетворення частково йде і далі:

Са (Н ₂ Р0 _{4) 2} + 2Са (НС0 _{3) 2} = Са ₃ (Р0 _{4) 2} +4 Н ₂ 0 + 4С0 _2.

На грунтах кислих, багатих полуторними окислами, можливе утворення слаборозчинних і тому важкодоступних рослинам фосфатів заліза і алюмінію.

У всіх грунтах частина аніонів фосфорної кислоти адсорбується позитивно зарядженими колоїдними частинками і в цьому стані залишається доступною рослинам (фосфатні аніони Н2РО4 І НРО4 "витісняються з поверхні твердих частинок в розчин в обмін на інші аніони, переважно НСОЗ). Мікрооргаіізми також пов'язують деяку частку фосфатів, переводячи їх до складу свого тіла. Щоб зменшити взаємодія суперфосфату з грунтом, в ній створюють удобрені вогнища, по-перше, внесенням у грунт порошкоподібного суперфосфату порціями і, по-друге, наданням йому груднястій будови.

Другий шлях більш прийнятний, тому що він легко здійснимо промисловим способом, покращує властивості добрива і більш придатний для механізованого внесення.

Гранульований суперфосфат

Ніяких клеять речовин для виробництва гранульованого суперфосфату не потрібно. Досить готовий порошкоподібний продукт кілька зволожити і висушити в обертовому барабані. Утворюються гранули різних розмірів. Придатними вважаються ті з них, які мають у діаметрі від 1 до 4 мм. Після розсіву більш великі гранули розмелюють і разом з більш дрібними з них складають «ретур». Потім його направляють на повторне гранулювання з новою партією порошкоподібного продукту. Ретур грає роль центрів утворення нових гранул. Гранульований суперфосфат відрізняється більш високим вмістом засвоювання Р2О5 (19,5-22% проти 14-19% у порошкоподібною), меншою кислотністю (1-2,5% замість 5-5,5% в порошкоподібною) і кращими фізичними властивостями, що забезпечує хорошу рассеваемость добрива. При дотриманні ряду пересторог його можна вносити навіть у суміші з висіваних насінням.

Концентрований суперфосфат (подвійний і потрійний)

Присутність сульфату кальцію (40%) в простому суперфосфаті робить його малотранспортабельних добривом.

Не можна, правда, сказати, що гіпс для всіх грунтів і культур служить тільки баластом. Для підзолистих і особливо супіщаних грунтів, з притаманним їм малим вмістом сульфатів і взагалі сірки, все добрива, що містять сульфат-іони, більш ефективні, ніж позбавлені їх. Ряду культур (бобові, хрестоцвіті і інші), які споживають багато сірки, гіпс у суперфосфаті може бути корисним. Але для більшості рослин і грунтів гіпс майже марний. Звідси і виникло прагнення позбутися від нього при виготовленні подвійного і потрійного суперфосфату, який називають концентрованим.

Технологія виробництва концентрованого суперфосфату має дві фази. У першій з них обробляють фосфорит (можна низькопроцентні) сірчаної або соляною кислотою для вилучення вільної фосфорної кислоти. Реакція з сірчаною кислотою при більш широкому співвідношенні між кислотою і фосфоритом, ніж у випадку приготування простого суперфосфату, була показана вище (стор. 273). Відокремивши фільтруванням Н ₃ Р0 ₄ від гіпсу, нею обробляють нову порцію фосфатної сировини (високопроцентного) і одержують концентрований суперфосфат, тобто монофосфат кальцію з невеликою кількістю домішок:

[Ca ₃ (PO _{4) 2] 3-CaF 2} +14 H ₃ PO4 + 10H ₂ O = = 10Ca (H ₂ PO4) _{2-H 2} O + 2HF.

При розкладанні фосфориту або апатиту соляною кислотою отримують фосфорну кислоту і хлористий кальцій. Поділ їх більш складно, і тому останній метод в техніці поки мало поширений.

Розроблено і впроваджується більш перспективний спосіб-сублімація фосфору з низькопроцентних фосфоритів при нагріванні їх в електропечах або в доменних печах з коксом або антрацитом в інтервалі 1400-1600 °. Виділився елементарний фосфор збирається під водою, потім його спалюють у присутності повітря і утворилася пятиокись фосфору з'єднують з водою; виникає фосфорна кислота.

Р ₂ 0 ₅ + ДТ ₂ 0 = 2НзР0 _4.

Виробництво дає концентрований суперфосфат з вмістом не менше 45% засвоювання P ₂ Os - При цьому на частку воднорастворімие має припадати не менше 85% від засвоювання. Вільна кислотність - не більше 2,5%. Добриво випускають в гранульованому вигляді, причому гранули на 97% повинні бути міцні. Що стосується діаметру гранул, то від 1 до 2 мм їх повинно бути не більше 40%, від 2 до 4 - не менше 50%.

Маючи фосфорну кислоту, можна виготовляти не тільки концентрований суперфосфат, але і ряд інших цінних добрив. Ще в передвоєнні роки в Кіровську (Хібіни) був отриманий при розкладанні апатитового концентрату фосфорною кислотою суперфосфат, що містить 50% P ₂ Os в воднорастворімие формі.

По дії на врожай простий і концентрований суперфосфати, взяті в еквівалентній дозі по фосфору, дають близьке ефект. Тому перевага концентрованого добрива полягає у зменшенні витрат на упаковку, перевезення, зберігання та внесення в грунт.

Преципітат

Це білий або світло-сірий порошок. Отримують преципітат нейтралізацією фосфорної кислоти вапняним молоком (суспензією гідрату окису кальцію):

Н ₃ Р0 ₄ + Са (ОН) ₂ = СаНР0 _{4-2Н 2} 0.

Зміст P ₂ Os в преципітату коливається в залежності від якості вихідної сировини від 25-27 до 30-35%. Він розчиняється в лимоннокислий аммонійці і доступний усім рослинам. Вносять його під оранку або культивацію у тих же дозах по фосфору, що і суперфосфат. Преципітат володіє хорошими фізичними властивостями, не простежується, добре розсіюється машинами.

Обесфторенний фосфат

Суперфосфатная промисловість - одна з головних споживачів сірчаної кислоти в усьому світі, тим часом видобуток сірки і мінералів піритів (сировина для виробництва H ₂ SOj) не встигає за зростанням потреб у цій кислоті.

Технічна думка працює над проблемою безкислотного розкладання фосфоритів і апатитів при виробленні фосфорних добрив. Великих успіхів досягнуто в галузі термічної переробки. Особливо перспективно виготовлення обесфторенний фосфату. Сутність процесу зводиться до прожаренню при 1400-1450 ° апатиту (з додаванням 2-3% кремнезему) або Каратауського фосфориту (з додатком вапна) у присутності водяної пари. У цих умовах кристалічна решітка апатиту руйнується і 90% фтору видаляється. Виходить трехкальциевого фосфат, розчинний у слабких кислотах; при переробці апатиту добриво містить 30-32% Р2О5, при прожарюванні фосфориту - 20-22%. На 70-92% ці фосфати розчиняються у 2%-ний лимонної кислоти, що і вказує сну можливість їх позитивної дії на рослини. Встановлено, що при основному внесенні суперфосфату і обесфторенний фосфату в рівних дозах Р2О5 вони близькі по ефективності. Обесфторенний фосфат знаходить застосування і для мінеральної підгодівлі тварин.

Фосфатшлак мартенівський

При отриманні сталі з чавуну утворюється шлак, хоча і бідний фосфором, але він має цінність як фосфорне добриво. Фосфатшлак містить подвійну сіль тетрафосфат і силікату кальцію, а також залізо, марганець, магній і деякі інші речовини, має від 8 до 12% Р2О5, майже повністю розчинної у 2%-ний лимонної кислоти. Добриво сільнощелочних. Фосфатшлак не вигідно перевозити на далекі відстані, його необхідно застосовувати поблизу місць отримання на кислих і слабокислих грунтах. Мартенівський шлак вносять тільки як основне добриво (під оранку).

Використання фосфоритів на добриво без хімічної переробки

У Росії багато родовищ фосфоритів, бідних фосфором і не придатних для хімічної переробки. Ще Енгельгардт в кінці минулого століття зробив успішні спроби застосування тонко розмелених фосфоритів, проте наукова розробка цього питання належить Д. Н. Прянишникову.

Вже перші експерименти, проведені в піщаних культурах з різними рослинами, дозволили встановити, що злаки або зовсім нездатні харчуватися фосфорною кислотою фосфоритів, або проявляють цю здатність лише в дуже незначною мірою. Однак гірчиця і люпин засвоювали фосфор фосфоритного борошна цілком задовільно. Надалі така здатність виявлена ​​у гречки, гороху та конопель (правда, до двох останніх культурах це стосується в меншій мірі). Тепер до цієї групи рослин зараховують ще буркун і еспарцет.

У серії дослідів з різними грунтами Д. М. Прянишников показав, що підзолисті і кислі торф'янисті грунти роблять фосфор фосфориту доступним і злакам. Нейтральні ж чорноземи до цього нездатні.

На початку цього століття до появи робіт К. К-Гед-ройца залишалося неясним, який же механізм розкладання фосфориту в грунті. Вивчаючи колоїди грунту, він прийшов до висновку (1911) про можливість обмінного поглинання грунтами не тільки катіонів кальцію, магнію, калію, натрію, амонію, але і водню. Останній, накопичуючись в підзолистих грунтах, знижує насиченість їх підставами, підвищує потенційну кислотність. Вона і служить засобом перекладу фосфориту в розчинні сполуки.

Після К. К-Гедройца вчені встановили, що потенційна кислотність за своєю природою неоднорідна: спостерігається більш активна - обмінна і менш рухлива - гідролітична кислотність. Для прогнозу можливості застосування фосфориту досить знати їх сумарне значення в мг-екв. на 100 г грунту.

Доведено, що грунт розкладає фосфорит при потенційній кислотності від 2,5 і вище мг-екв на 100 г грунту (Б. А. Голубєв). Дія фосфоритного борошна проявляється тим сильніше, чим вище потенційна кислотність і чим нижчий вміст рухомих фосфатів у грунті (коли їх для живлення культур недостатньо).

У вирішення проблеми Фосфоритування грунтів цінний внесок вніс А. Н. Лебедянцев. Йому належить думка про застосування фосфоритного борошна і в зоні вилужених чорноземів зі значною потенційною кислотністю. Він вивчав дію фосфориту та суперфосфату на Шатіловской (нині Орловської) дослідної станції. Результати його робіт отримали підтвердження у багатьох інших пунктах зони вилужених (північних) чорноземів і там, де серед потужних чорноземів зустрічаються вилужені.

Надалі підтвердилося, що аморфні фосфорити краще діють, ніж кристалічні. Ще важливіше, однак, тонина розмелювання фосфориту: чим менше діаметр його частинок, тим вище їх питома поверхня, а отже, і можливість більш тісного контакту з грунтовими колоїдами, що несуть на своїй поверхні Н-іони. Усі кислоти, що знаходяться в грунтовому розчині (вугільна, інші мінеральні, а також органічні), також швидше провзаімодействуют з найдрібнішими частинками фосфоритного борошна і переведуть її фосфати у розчинні форми. Досліди на Долгопрудному агрохімічної станції імені Д. М. Прянишникова (Московська область, кисла важкосуглинисті опідзолених грунтів) показали, що фосфорит тонкого розмелу (0,08 мм) за впливом на урожай зерна озимого жита наближається до суперфосфату (при рівній дозі - по 45 кг Р ₂ 0 ₅ на 1 га), у той час як фосфоритне борошно більш грубого помелу (0,17 мм) відставала в дії від суперфосфату.

Д. М. Прянишников з'ясував також роль супутніх фосфорити добрив. З'ясовано, що всі фізіологічно-кислі добрива (аміачні солі і в меншій мірі - калійні, крім золи карбонату калію і нефеліну) підсилюють розкладання фосфоритного борошна в грунті, фізіологічно-лужні солі - послаблюють, а нейтралізація грунтової кислотності і зовсім зупиняє його. Цілком очевидно, що вапнування грунтів перед внесенням фосфориту неприпустимо, оскільки вапно реагує перш за все з кислотами грунтового розчину і найбільш рухомою частиною потенційної кислотності (обмінної) твердої фази грунту. Так обмежується і затягується на великий термін взаємодія фосфориту з грунтом. Спостереження показали, що при наявності карбонату кальцію в самому фосфорит він не розкладається в грунті до тих пір, поки не розчиниться що входить до його складу вуглекисла вапно. Однак, через кілька років після Фосфоритування, коли реакція фосфоритного борошна з грунтом хоча б частково відбудеться, вапнування кислих грунтів помірною дозою можливо.

Добре розкладають фосфорит кислі торфу. Ще до революції в лабораторії Д. М. Прянишникова було показано, що при широкому відношенні між верхівковим торфом і фосфоритом (100:1) останній повністю переходить в воднорастворімие з'єднання. Але в такому повному розкладанні потреби немає. Цілком достатньо, якщо фосфорит перетвориться на двозаміщений фосфат кальцію. Виходячи з цього встановлено, що торфо-фосфоритні компости можна готувати при відношенні торфу до фосфорити 95:5 або 90: 10.

Не слід думати, що для таких компостів придатні тільки верхові торфу. Більшість низинних торфів для того, щоб розкласти фосфорит, також володіє достатньо високою потенційною кислотністю. До того ж вони значно багатші азотом і зольними елементами, ніж верхові торфу. Для посилення біологічної діяльності в торфокомпост до них бажано додавати близько 10% гною або гною. Через декілька місяців такі компости бувають придатні для внесення в будь-які грунти і під всі культури.

Висока виробництво характерно і для гнійно-фосфоритні компостів, при заготівлі яких 2-3% фосфориту додаю г в стійлі або при укладанні гною в штабелі.

З усіх фосфорних добрив фосфоритне борошно надає найбільш тривала післядія на врожай. Фосфорити-вать кислі і слабокислі грунту слід лише один раз за ротацію навіть найдовшого сівозміни. Але припосівне внесення суперфосфату необхідно практикувати під усі культури. При такому поєднанні нерозчинного та розчинної добрив досягається і економія їх і добре задовольняються потреби рослин. Треба лише дбати про достатній рівень живлення культур іншими елементами (азот, калій), при нестачі яких одним фосфором не можна поправити справу. Нерідкі випадки, коли в грунті бракує і деяких мікроелементів.

Вівіаніт

Вівіаніт (болотна руда) - фосфорнокисла закисное сіль заліза - Fe ₃ (PO. I)-8Н2О. Чистий вівіаніт містить 28,3% Р2О5. Він зустрічається під шаром торфу у вигляді білястої маси, забруднений має від 12 до 26% Р2О5. На повітрі швидко синіє. Від краплі перекису водню посиніння настає миттєво. Болотяна руда - хороше джерело фосфору для культур на підзолистих, сірих лісових грунтах і вилужених чорноземах. Вона легко рихлити при висиханні і задовільно розсіюється. Вапнування посилює її дію.

У практиці при незначній потужності родовищ вівіаніта його не відокремлюють від торфу, а вносять у грунт як торфо-вівнанітовой суміші.

Кісткове борошно

У кістках знаходять близько 60% тризаміщені фосфату кальцію і трохи такої ж солі магнію. Існують різні способи обробки кісток кислотами або лугами для підвищення їх ефективності. Добре, якщо органічними розчинниками з кісток попередньо витягають жир. Це не тільки дає цінний технічний продукт, а й робить кістки крихкими, піддаються тонкому розмелу, підсилює їх дію при внесенні в грунт. Ще краще після знежирення, обробляючи кістки пором, витягувати з них клейкі речовини і желатин. При цьому вміст азоту в кістках падає з 3-5 до 0,7-1,2%, а кількість Р2О5 підвищується з 15 - 20 до 29-34% - На кислих і слабокислих грунтах кісткове борошно, як і фосфоритне, дає трохи більший позитивний ефект (особливо в перші після внесення роки). Але з огляду на те, що значну частину її застосовують для мінеральної підгодівлі тварин, а також на приготування кістяного вугілля (для очищення цукрових розчинів на заводах), на добриво кістяний борошна направляють небагато, тільки не придатну для інших цілей. Її використовують як основне добриво в дозі близько 90 кг Р ₂ 0 ₅ на 1 га.

Особливості застосування фосфатних добрив

Фосфор - поширений у природі елемент, але існує він тільки у вигляді поєднанні з іншими елементами, головним чином з киснем. П грунті зазвичай міститься 0,1-0,2% Р ₂ 0 _5. Фосфор знаходиться у вигляді органічних і неорганічних сполук.

Вміст органічних сполук у грунтах коливається від 10 до 50% і залежить від кількості в грунті гумусу. Органічні фосфорні сполуки грунту майже недоступні для рослин, як фосфорних добрив застосовують тільки мінеральні солі фосфорної кислоти. Кількість засвоюваних фосфатів у грунтах невелика - близько 5-10% загального фосфору грунту.

Водорозчинні фосфати калію, натрію, амонію, магнії, кальцію - кращі джерела фосфорного живлення рослині. Нерозчинні у воді двузамещаемие солі магнію або кальцію (преципітат) також хорошим джерелом фосфорного живлення, так як у воді вони швидко розкладаються (гідролізуються). Трьохосновні кальцієві фосфати стають засвоєними для рослин лише поїло обробки їх кислотами або взаємодії з кислими грунтами. Фосфати полуторних окислів (фосфати алюмінію і заліза) значно менш засвоюваність, ніж водорозчинні фосфати.

У молодих рослині слабко розвинена коренева система, яка може забезпечити надходження в рослини фосфору тільки в тому випадку, коли стикається з засвоєними фосфатами. Нестача фосфору в перший період росту рослин негативно впливає на їх розвиток, що в подальшому але може бути повністю усунуто внесенням фосфорних добрив. Устої біологічною особливістю фосфатного живлення рослин і пояснюється висока ефективність рядкового внесення водорозчинних фосфорних добрив при посіві замість з насінням або поблизу них. Тому важливо забезпечити інтенсивне фосфорне харчування молодих рослині.

Істотно поліпшити фосфорне харчування молодих рослин не можна ні намочуванням насіння в розчинах фосфатів, ні опудривание цим добривом. Посилити постачальника їх фосфором можна лише внесенням при посіві в рядки або гнізда фосфорних добрив у кількості 10-20 кг _Р о 0 ₅ па 1 га.

При внесенні мінеральних добрив необхідно враховувати коефіцієнт використання фосфорних добрив в тих плі інших конкретних умовах. Із азотних і калійних добрив використовується в середньому 60-70% азоту і калію, а з фосфорних удобренні у рік внесення тільки близько 20-25% і в 2-3 роки приблизно 40% фосфору. Одноразово внесені фосфорні добрива у великих дозах надають тривалий післядія. Поширене уявлення про те, що фосфорні добрива в грунті швидко ретроградіруют, тобто переходять в неусвояемие для рослин сполуки, не відповідає дійсності. Слабке використання їх у рік внесення викликається тим, що фосфорні сполуки знаходяться в грунті в нерухомому або вкрай малорухомому стані і тому не можуть бути повністю поглинені корінням рослин. Фосфорні добрива вносять у кількість, в 4-5 разів перевищує винос фосфору тієї надбавкою урожаю (тієї чи іншої культури), яку хочуть отримати.

При встановленні доз фосфорних добрив перш за все необхідно враховувати запас засвоюваних фосфатів у грунті, знати величину середніх врожаїв, що отримуються без внесення добрив, а також післядію раніше внесених фосфорних добрив.

У грунтовому розчині можна знайти тільки незначні кількості фосфору, близько 1-2 мг Р ₂ 0 ₆ на 1 л. Рослини поглинають з грунтового розчину наявні в ньому фосфати, причому можуть майже повністю витягувати їх, доводячи вміст фосфатів до нікчемною величини (близько 0,03 мг Pj 0 ₆ па 1 л розчину). Натомість поглинених і »розчину фосфатів у нього надходять нові порції з твердих частинок грунту. Тому, незважаючи на досить малий вміст фосфатів у грунтовому розчині, рослини забезпечуються цим елементом харчування. Підвищення концентрації фосфатів у грунтовому розчині при внесенні фосфорних добрив і збільшення швидкості їх переходу us твердих частинок грунту в розчин покращують фосфорне живлення рослин.

Заклопотані грунтом фосфати малорухомі, вони пересуваються на досить невеликі відстані. Вкрай мала рухливість в грунті фосфатів дозволяє вважати, що вони не вимиваються з грунту і що фосфорні добрива зберігаються в її орному шарі.

Живлення рослин фосфором залежить від того, наскільки швидко і густо коріння рослин пронизують грунт, і особливо ту її частину, де знаходяться добрива. Тому необхідно створювати запаси засвоюваних фосфатів там, де знаходиться активна, усмоктувальна частина кореневої системи рослин. При внесенні добрив важливо правильно розподілити їх у грунті.

Таким чином, молоді рослини необхідно забезпечити достатньою кількістю фосфору і мати запаси засвоюваних фосфатів у зоні стійкої вологості грунту, оскільки кращі умови харчування фосфором створюються тоді, коли вода і поживні речовини використовуються рослинами з одного і того ж шару грунту. Особливо важливо це в посушливих умовах. Більшу частину добрив в цьому випадку потрібно внести восени під зяблеву оранку, меншу - навесні місцево, в рядки. У сильно посушливих районах, коли величина врожаю визначається погодними умовами і висихає весь орний шар, можна обмежитися й одним рядковим внесенням (під зернові культури) фосфорних добрив в малих дозах.

Список літератури

1. Екологія. Заставскій Ф.Д., Л., 2005

1. Гребцова В.І. Економічна та соціальна географія Росії.

2. Козьева І.А. Економічна географія і регіонолістіка .- М.: КноРус, 2005-325с.

3. Короновській Н.В. Історична геологія .- М.: КноРус, 2006-458с.

   1. Природокористування. Пилові Т.Г. , Л., 2005

   2. Регіональна економіка: Підручник .- 2-е вид., Прераб. і доп. / Т.Г. Морозова, М.П. Победин, Г.Б. Поляк та ін; Під ред. Т.Г. Морозової .- М.: ЮНИТИ, 2002 .- 472с.

   3. Територіальна структура виробничих комплексів. Паломарчук М.М., К., 2007

   4. Економічна географія Росії: Підручник / За ред. В.І. Відапіна, М.В. Степанова .- М.: Инфра, 2000 .- 533с.

4. Шимов С.С. Економічна та регіоналістика. - Фін.статінформ, 2006-185с.

Додаток 1.

Виробництво мінеральних добрив в регіонах РФ (у перерахунку на 100% поживних речовин, тисяч тонн)