ФОСФОРНЫЕ УДОБРЕНИЯ

Источником сырья для промышленного производства фосфорных удобрений являются природные фосфорные руды, подразделяемые на две основные группы: апатиты и фосфориты. По содержанию Р2О5 фосфорные руды бывают очень богатыми (35%) и очень бедными (5-10%).

Апатиты - породы эндогенного происхождения; часто кристаллизуются с другими минералами, например нефелином. В чистом минерале содержание Р2О5 достигает 42%, в промышленных же рудах в связи с примесями других минералов оно колеблется в пределах 15-20%. Самые крупные запасы апатитов в нашей стране открыты в 1925 г. в Хибинах.

Эмпирическая формула апатита Са5(Р04)3Р или [Саз(Р04)2]з •СаР2. Фторид кальция может замещаться хлоридом, карбонатом, гидратом окиси. В связи с этим различают апатиты как фторапатит, хлорапатит, карбонатапатит и гидроксилапатит.

Апатит - бесцветный, чаще зеленоватый или желто-зеленый минерал с кристаллами в виде шестигранной призмы, отличающимися высокой прочностью. Химическое или термическое удаление фтора приводит к разрушению его кристаллической решетки. Товарная апатитная руда содержит около 30% Р205. Обогащенный путем флотации апатитовый концентрат, освобожденный от нефелина, содержит до 40% Р2Об. Это лучшее в мире сырье для производства растворимых фосфорных удобрений.

Нефелин (КЫа)20-А120з*28Ю2 - алюмосиликат с содержанием 5-6% К20. На кислых почвах его можно использовать в качестве калийного удобрения. В воде он нерастворим, но при внесении в кислую почву калий становится доступным для растений.

Фосфориты - осадочная порода, состоящая из кристаллических и аморфных кальциевых фосфатов с примесью кварца, глинистых частиц и других минералов. По современным представлениям, фосфориты образовались на дне морей, где при благоприятных условиях они постепенно накапливались. Фосфорная кислота в фосфоритах представлена соединениями типа фторапатита [Саз(Р04)2]з*СаР2 и гидроксилапатита [Са3(Р04)2]3 Са(0Н)2.

Фосфоритные месторождения по геотектоническому положению разделяют на платформенные (залегают на больших участках земной коры и характеризуются горизонтальным залеганием, малой мощностью фосфоритных слоев) и геосинклинальные (расположены в складчатых горных районах, например фосфориты Каратау).

Из платформенных месторождений можно выделить Вятско- Камское, где фосфорит, отмытый от породы, содержит 24-26% Р2Об и около 5% полуторных окислов; Егорьевское, которое состоит из двух слоев (верхний содержит 25-26% Р205 при 4-5% полуторных окислов, а нижний - 21-23% Р2Об при 10-12% полуторных окислов; эти фосфориты применяются на удобрение без предварительной химической переработки); Щигровское (фосфориты относятся к песчанистым, подобного рода фосфориты встречаются и в Воронежской, Тамбовской, Орловской, Брянской, Калужской и Смоленской областях; они содержат 14-19% Р2Об, непригодны для химической переработки и используются в виде фосфоритной муки). Фосфориты Каратау сформировались на подвижных участках земной коры, на месте которых возникли в дальнейшем горные образования. Характерной чертой этого месторождения является наличие мощных высокопродуктивных фосфатсодержащих слоев сложного залегания со значительными тектоническими изменениями. Фосфоритные слои часто чередуются с фосфатно-кремнистыми и фосфатно-карбонат- ными породами. В главном слое месторождения этих фосфоритов содержание Р2О5 составляет 26-29%. Наибольшую ценность представляют пластовые фосфориты Каратау с мощностью пласта до 7 м, содержанием Р205 30-35% и полуторных окислов лишь 2-2,5%. Существенный недостаток этих фосфоритов - повышенное количество магния, придающего им гигроскопичность, для устранения этого нужна дополнительная обработка, что приводит к удорожанию получаемой продукции.

Обычно выделяют несколько видов фосфоритов: желваковые (конкреционные), в виде окатанных камней; пластовые (массивные), представляющие слитую массу, но встречающиеся реже.

Общий недостаток залежей фосфоритов в нашей стране - низкая концентрация фосфора и высокое содержание полуторных окислов в сырье. Это затрудняет их переработку на суперфосфат. Наличие полуторных окислов приводит к дополнительному расходу кислоты при переработке, а также к ретроградация растворимых солей фосфорной кислоты. Например, при получении 1 т усвояемой Р2О5 в суперфосфате для разложения апатитового концентрата используют 1,885 т серной кислоты, а для фосфоритов в связи с необходимостью разложения в них примесей необходимо 2,5 т серной кислоты (в пересчете на 100% НгЗОД

Во второй половине XX столетия темпы производства и применения фосфорных удобрений в нашей стране были высокими, что объясняется наличием больших площадей пашни с дефицитом усвояемого фосфора в почве почти всех земледельческих районов.

Все фосфорные удобрения можно разделить на три группы (рис. 5.2.): 1) содержащие водорастворимые фосфорные соединения; 2) содержащие фосфор, нерастворимый в воде, но растворимый в слабых кислотах (лимонной кислоте) и лимоннокислом аммонии (доступен практически всем культурным растениям); 3) содержащие фосфорные соединения, которые не растворяются ни в воде, ни в слабых кислотах (не усваиваются большинством культур, однако под действием кислотности почвы, корневых выделений растений, сопутствующих физиологически кислых удобрений и т.д. фосфор этих удобрений постепенно переходит в усвояемую для растений форму).

Поскольку большинство почв нашей страны имеют реакцию, близкую к нейтральной, то на них наиболее эффективны удобрения с водорастворимыми формами фосфорных соединений. В мире наиболее широко применяется эта группа удобрений. Технология переработки фосфатного сырья направлена на перевод фосфора в усвояемую для растений форму.