Сырьё для производства минеральных удобрений
Для производства фосфорных удобрений используют апатит и фосфориты. Хлорид калия получают из сильвинита и карналлита. Неисчерпаемым сырьевым источником для производства азотных удобрений служит атмосфера – воздух, содержащий 78 % (об.) свободного азота. Атмосферный азот превращают в связанный азот, т.е. в азотные соединения, и практически это почти единственный источник азота для промышленного производства, т.к. природные минералы, содержащие азот, встречаются сравнительно редко.
В производстве удобрений широко также используют природное минеральное сырьё. На Кольском полуострове имеется самое богатое в мире Хибинское месторождение апатитов, которое является основным источником сырья для производства фосфорных удобрений. Месторождения фосфоритов имеются во многих районах РФ. На Северном Урале находится Верхнекамское (Соликамское) месторождение солей магния и калия. На базе этих месторождений построены химически промышленные предприятия. Эти и другие месторождения являются мощной сырьевой базой промышленности удобрений.
Помимо природного сырья для производства минеральных удобрений используют полупродукты и продукты химической и других отраслей промышленности. К таким видам сырья относятся минеральные кислоты: серная, азотная, фосфорная, соляная, угольная, и щелочи, главным образом аммиак, который перерабатываются в разные азотные удобрения, но частично непосредственно используют в качестве жидкого удобрения.
|
|
|
Как ископаемые минералы, так и различные промышленные полупродукты и отходы, используемые в качестве сырья для производства удобрений, содержат часто несколько ценных элементов.
Производства многих удобрений комбинируется с другими химическими производствами, а иногда и с производствами других отраслей промышленности. Так заводы суперфосфата, потребляя значительное количество серной кислоты, строятся рядом с сернокислыми заводами – это устраняет необходимость перевозки серной кислоты. Во всех случаях необходимость комбинирования производств возникает из условия целесообразного и дешёвого способа обеспечения их сырьём.
Раздел 2. ПРОИЗВОДСТВО АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ
Также выделяют амидные азотные удобрения, содержащие азот в форме NH2.
К аммиачным удобрениям относятся: сульфат аммония, хлористый аммоний, бикарбонат аммония, жидкие аммиачные удобрения.
К аммиачно-нитратным удобрениям относятся: аммиачная селитра (нитрат аммония, азотнокислый аммоний), известковая селитра (сульфонитрат аммония, лейна-селитра, монтан-селитра, нитросульфат аммония).
Нитратные удобрения — натриевая селитра (нитрат натрия, азотнокислый натрий, чилийская селитра), кальциевая селитра (нитрат кальция, азотнокислый кальций, известковая селитра, норвежская селитра), калийная селитра (нитрат калия, азотнокислый калий). Калийная селитра, кроме азота, содержит калий и является источником азотно-калийного питания растений.
|
|
|
Амидные удобрения — мочевина (карбамид), цианамид кальция, мочевино-формальдегидные удобрения. Наиболее ценна мочевина.
В качестве минеральных азотных удобрений используют сульфат и нитрат аммония, фосфаты аммония, нитраты кальция и натрия, цианамид кальция, карбамид, а так же получаемые на основе этих солей смешанные и сложные удобрения. Используют также жидкие азотные удобрения (жидкий аммиак, аммиачная вода, аммиакаты, водные растворы различных солей).
Сырьем для получения аммиачных форм азотных удобрений служит аммиак, в нитратных – азотная кислота, в амидных – аммиак или свободный азот.
Все нитраты относятся к огневзрывчатым веществам. Хранить нитраты необходимо отдельно от органических и неорганических веществ. Азотную кислоту следует хранить в темных склянках, беречь от огня. Особенно токсичны нитриты.
«Нитрогениум» (лат.) означает «рождающий селитру», а «нитрат» означает «селитра». Нитраты калия, натрия, кальция и аммония называют селитрами. Например, селитры: KNO3 – нитрат калия (индийская селитра), NаNО3 – нитрат натрия (чилийская селитра), Са(NО3)2 – нитрат кальция (норвежская селитра), NH4NO3 – нитрат аммония (аммиачная или аммонийная селитра, ее месторождений в природе нет).
|
|
|
Одной из важных характеристик является содержание питательного элемента в удобрении. Расчет питательного элемента для азотных удобрений ведут по содержанию азота.
Азотные удобрения не рекомендуется вносить поздней осенью или ранней весной, т. к. талые воды смывают до половины удобрений. Важно соблюдать нормы и сроки внесения удобрений, вносить их не сразу, а в несколько приемов. Применять медленно действующие формы удобрений (гранулы, покрытые защитной пленкой), при посадке использовать сорта, склонные к низкому накоплению нитратов. Коэффициент использования азотных удобрений – 40-60 %. Избыточное употребление азотных удобрений не только ведет к аккумуляции нитратов в растениях, но и приводит к загрязнению ими водоемов и грунтовых вод. ПДК нитратов регламентируется ГОСТом. Для суммы нитрат-ионов в почве принято значение 130 мг/кг, в воде разных водоисточников – 45 мг/л. Многие растения способны накапливать большие количества нитратов, например: капуста, кабачки, петрушка, укроп, свекла столовая, тыква и др. Такие растения называют нитратонакопителями.
|
|
|
Причины накопления нитратов в овощах и способы выращивания экологически чистой продукции растениеводства
Наиболее интенсивно азот поглощается во время роста и развития стеблей и листьев. При созревании семян потребление азота из почвы практически прекращается. Плоды, достигшие полной зрелости, уже не содержат нитратов – происходит полное превращение соединений азота в белки. Но у многих овощей ценится именно незрелый плод (огурцы, кабачки). Удобрять такие культуры азотными удобрениями желательно не позднее, чем за 2–3 недели до уборки урожая. Кроме того, полному превращению нитратов в белки препятствуют плохая освещенность, избыточная влажность и несбалансированность питательных элементов (недостаток фосфора и калия). Не следует увлекаться внесезонными тепличными овощами. Например, 2 кг тепличных огурцов, съеденных за один прием, могут вызвать опасное для жизни отравление нитратами. Надо также знать, преимущественно в каких частях растения накапливаются нитраты: у капусты – в кочерыжке, у моркови – в сердцевине, у кабачков, огурцов, арбузов, дыни, картофеле – в кожуре. У дыни и арбуза не следует есть незрелую мякоть, прилежащую к корке. Огурцы лучше почистить и срезать место прикрепления их к стеблю. У зеленных культур нитраты накапливаются в стеблях (петрушка, салат, укроп, сельдерей). Содержание нитратов в различных частях растений неравномерно: в черешках листьев, стебле, корне содержание их в 1,5–4,0 раза выше, чем в листьях. Всемирная организация здравоохранения считает допустимым содержание нитратов в диетических продуктах до 300 мг NO3– на 1 кг сырого вещества.
Если самое высокое содержание нитратов отмечается в свекле, капусте, салате, зеленом луке, то самое низкое содержание нитратов – в репчатом луке, томатах, чесноке, перце, фасоли.
Чтобы вырастить экологически чистую продукцию, прежде всего необходимо грамотно вносить азотные удобрения в почву: в строго рассчитанных дозах и в оптимальные сроки. Выращивать овощи, особенно зеленные культуры, надо при хорошей освещенности, оптимальных показателях влажности почвы и температуры. И все же для уменьшения содержания нитратов овощные культуры лучше подкармливать органическими удобрениями. Несвоевременное внесение удобрений, особенно в избыточных дозах, в том числе и органического удобрения – навоза, приводит к тому, что поступившие в растение минеральные соединения азота не успевают полностью превратиться в белковые.
Рекомендации по предотвращению отравления нитратами
Весной на прилавках магазинов и рынков появляются зеленные культуры: салат, шпинат, зеленый лук, огурцы, выращенные в теплице, в закрытом грунте. Как уменьшить содержание нитратов в них? Перечислим некоторые из них.
1. Такие ранние культуры, как зелень петрушки, укропа, сельдерея, необходимо поставить как букет в воду на прямой солнечный свет. В таких условиях нитраты в листьях в течение 2–3 ч полностью перерабатываются и потом практически не обнаруживаются. После этого зелень можно без опасений употреблять в пищу.
2. Свеклу, кабачки, тыкву перед приготовлением необходимо порезать мелкими кубиками и 2–3 раза залить теплой водой, выдерживая по 5–10 минут. Нитраты хорошо растворимы в воде, особенно теплой, и вымываются водой (посмотрите таблицу растворимости кислот, оснований, солей). При мытье и чистке теряется 10–15% нитратов.
3. Варка овощей снижает содержание нитратов на 50–80%.
4. Уменьшает количество нитратов в овощах квашение, соление, маринование.
5. При долгом хранении содержание нитратов в овощах уменьшается.
А вот сушка, приготовление соков и пюре, наоборот, повышают количество нитратов.
Рекомендации по предотвращению отравления нитратами:
1) варка овощей;
2) очистка от кожуры;
3) удаление участков наибольшего скопления нитратов;
4) вымачивание.
Для того чтобы оценить, насколько реальна опасность отравления нитратами, учащимся предлагается расчетная задача.
Гуа́но - разложившиеся естественным образом остатки помёта морских птиц и летучих мышей. Содержит значительную долю соединений азота (около 9 % аммиака) и фосфора (около 13 % P2O5). Используется в качестве азотно-фосфорного удобрения. Значительные залежи гуано имеются в Южной Америке (Перу, Боливия), Южной Африке (например, остров Ичабо у побережья Намибии), на островах Тихого океана. Термин гуано также используется в отношении удобрений из отбросов рыбного и зверобойного промыслов. Гуанин был впервые выделен из гуано, отсюда и его название. Гуани́н – азотистое основание, аминопроизводное пурина (6-окси-2-аминопурин), является составной частью нуклеиновых кислот.
Люпин - один из лучших многолетников, цветущих в начале лета. Он заслужил любовь цветоводов благодаря необычной форме соцветий, огромному разнообразию окрасок и неприхотливости. Любуясь этим необычным растением в своем саду, мы даже не знаем о том, что люпин имеет ценность не только как декоративное растение. В мировом земледелии он используется как ценнейшее зеленое удобрение (сидерат) и кормовая культура. Люпин – растение семейства бобовых. Изначально люпин использовали как ценнейшую кормовую культуру. Люпин издавна служил зеленым удобрением. Среди всех растений, известных как сидераты, люпин занимает одно из первых мест, а на песчаных почвах это основная культура, используемая в качестве азотного удобрения. Благодаря имеющимся на корнях клубенькам люпин способен усваивать азот из воздуха. В корнях и надземных частях его накапливается не менее 200 кг азота на 1 га.
Сераделла (Ornithopus) — род растений семейства бобовых. Возделывается как кормовое растение, на бедных почвах используется на зелёное удобрение. Сераделла обогащает почву азотом, фосфором и кальцием. Зеленую массу сераделлы можно использовать и как зеленое удобрение, и на корм скоту. Хороший медонос.
Производство карбамида
Свойства карбамида
Карбамид (диамид угольной кислоты, мочевина)- является полным амидом карбаминовой кислоты.
Свойства карбамида:
В чистом виде карбамид представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, не имеющее запаха, кристаллы которого имеют форму длинных игол или ромбических призм. Обладает сильной гигроскопичностью (впитывает влагу). Выпускаемый промышленностью продукт может быть слабо окрашен в желтоватый или розоватый цвет, что объясняется присутствием примесей. Чистый карбамид содержит 46,6% азота, хорошо растворяется воде, спирте, аммиаке. С повышением температуры растворимость карбамида в воде увеличивается, при увеличении температуры до 120 градусов, в одном растворе карбамид разлагается на аммиак и углекислый газ. Карбамид обладает свойствами слабого основания. С кислотами он образует соли. При нагревании водных растворов карбамида выше 80 градусов происходит его интенсивный гидролиз и карбамид превращается в карбамат аммония.
(реакция)
При дальнейшем повышении температуры карбамат аммония разлагается на аммиак и углекислый газ. При более низких температурах гидролиз карбамида протекает с низкой скоростью. В случае нагревания водных растворов карбамида одновременно с гидролизом происходит термическое разложение карбамида с образованием биурета и выделением аммиака.
(реакция)
В присутствии избытка аммиака разложение карбамида приостанавливается, добавка NH4O3 приводит к стабилизации карбамида. При нагревании выше температуры плавления карбамид разлагается с образованием аммиака, биурета и др. веществ. При длительном нагревании водных растворов карбамида протекают реакции изомеризации, гидролиза, дезаминирования и образуются различные соединения. С кислотами карбамид образует солеобразные комплексные соединения, например:
1. Нитрат карбамида CO(NH2)2 ·HNO3- малорастворимый в воде, при нагревании разлогается со взрывом
2. Фосфат карбамида CO(NH2)2·H3PO4- хорошо растворяется в воде. С солями карбамид образует комплексные соединения. Большой интерес представляют те из них в которых оба соединения являются удобрениями.
При взаимодействии карбамида с гидрофосфатом кальция образуется гидрофосфат карбамида и дегидрофосфат кальция. Он используется в производстве сложных удобрений. С формальдегидом карбамид взаимодействует, давая разнообразные высокомолекулярные соединения. Путем поликонденсации карбамид с формальдегидом в кислой среде получают специфические азотные соединения, относятся к концентрированным азотным удобрениям, так как содержат до 40% азота. В расплавленном виде карбамид взаимодействует с щелочами металлов и их амидами, с образованием солей цианамида. Карбамид устойчив к действию H2O2 и KMnO4. Карбамид содержащий до 46,5% азота является концентрированным безболастным удобрением для многих сельскохозяйственных культур. Как удобрение карбамид имеет преимущество перед нитратом аммония, он не взрывоопасен, менее гигроскопичен и не так сильно слеживается. В почве карбамид под действием влаги сначала превращается в карбонат аммония, который оказывает нейтрализующее действие на кислую почву. Далее ион аммония нейтрофицируется, что приводит к подкислению почвы. Карбамид используется так же как заменитель естественного белка в кормах для жвачных животных. Так же является сырьём для производства карбамидных смол, меламина, цианидов калия и натрия, гидрозина и т.д. Вредной примесью в карбамиде является биурет. Если его соединение больше 0,25%, то при в некорневой подкормке растений возможен ожог листьев. В настоящее время выпускают 2 вида карбамида: кристаллический и гранулированный. Кристаллический предназначен для технологических нужд. Гранулированный используется главным образом как удобрение или азотосодержащая добавка к кормам.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 2819; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!