СЛОЖНЫЕ УДОБРЕНИЯ НА ОСНОВЕ ФОСФОРНОЙ И АЗОТНОЙ КИСЛОТ И АММИАКА

1. Сложные удобрения, получаемые путем нейтрализации фосфорной и азотной кислот аммиаком

Сырьем для получения этих удобрений служат экстракционная или термическая фосфорная кислота, слабая азотная кислота и соли калия.

Нитроаммофоска марки 17:17:17 получается в результате введения хлористого калия как калийного компонента. При введении сернокислого калия получается марка 16:16:16. Эти удобрения универсальны и используются на всех типах почв в качестве основного, а под сахарную свеклу и картофель также и при посеве.

2. Сложные удобрения, получаемые путем нейтрализации фосфорных кислот аммиаком (фосфаты аммония)

1. Н3РО4 + ЫНз = ЫН4Н2Р04 - моноаммонийфосфат (аммофос).
2. Н3РО4 + 2ЫН3 = (ЫН4)2НР04 - диаммонийфосфат (диаммофос). Аммофос содержит 10-12% N и 46-50% Р2Сgt;5; диаммофос, производимый из апатитов, - 18% N и 50% Р205, а из фосфоритов Каратау - 16-17% N и 41-42% Р205. Аммофос обладает хорошими физико-химическими и механическими свойствами, не нуждается в применении кондицирующих добавок при гранулировании. Аммофос и диаммофос - физиологически кислые удобрения, поэтому при внесении они несколько подкисляют почву.

Аммофос преимущественно применяется в качестве рядкового удобрения под различные сельскохозяйственные культуры, можно использовать и как основное удобрение, например под хлопчатник и другие культуры. Это хороший компонент для приготовления тукосмесей, так как характеризуется хорошей совместимостью со всеми стандартными удобрениями.

У диаммофоса лучшее соотношение азота и фосфора (1:2,5), но худшие физические свойства. Его также можно широко использовать для внесения в рядки и в подкормку под технические и овощные культуры. Однако из-за высокой стоимости применение его в качестве удобрения ограничено; используется в животноводстве в качестве кормовой добавки.

При добавлении к аммофосу и диаммофосу хлористого калия производят тройные удобрения. Они преимущественно распространены в США, Англии, Японии и Индии, что связано с широкими возможностями использования больших запасов серы и крупным производством серной кислоты, что обеспечивает получение фосфорной кислоты и сложных удобрений на ее основе. США по производству и применению моно- и диаммонийфосфатов занимают ведущее место в мире. Эти удобрения, обладая рядом положительных качеств (хорошие физические свойства, высокая концентрация питательных веществ, хорошая смешиваемость с другими удобрениями), имеют и существенные недостатки - неудовлетворительное соотношение между азотом и фосфором. Поэтому в США значительный объем этих удобрений используют для получения преимущественно смешанных удобрений с более уравновешенным соотношением между азотом и фосфором.

Полифосфаты аммония получают путем аммонизации поли- фосфорных кислот аммиаком. В принципе, получение полифосфор-

ных кислот требует нагревания и вакуума. Схематически это можно представить следующим образом:

2Н3Р04 -gt; Н4Р207 + Н20; Н4Р207 + Н3РО4 -gt; Н5Р3О10 + Н20;

Н5Р3О10 + Н3РО4 -gt; Н6Р4О13 + Н20; и т.д.

В этих реакциях происходит конденсация (уплотнение) молекул с выделением воды. Поэтому полифосфорные кислоты называют еще конденсированными. В химической промышленности за ними утвердилось название суперфосфорной кислоты (коммерческий термин). Смесь полифосфорных кислот состоит из метафос- форной НР03, пирофосфорной Н4Р2О7, триполифосфорной Н5Р3О10, тетраполифосфорной Н6Р401з и др.

Максимальная концентрация Р2О5 в смеси полифосфорных кислот составляет 83%. При обычном атмосферном давлении и температуре образуется полифосфат аммония с содержанием 13-15% gt;1Нз и 60-65% Р2О5, полифосфаты аммония хорошо растворимы в воде. Они удерживают в растворе и микроэлементы (цинк, медь, железо), которые дают нерастворяющиеся соли с ортофосфатами. Они хелатируются полифосфорными кислотами, сохраняясь в доступном для растений состоянии. Физические свойства полифосфатов аммония хорошие, гранулы прочные. Они являются хорошим компонентом для тукосмешения. Например, добавив к ним аммиачную селитру и хлорид калия, приготовляют тройное удобрение с суммарным содержанием 60% д.в. С такой же концентрацией можно выпускать сложное удобрение, смешав полифосфат аммония с мочевиной и хлоридом калия.

В США твердые смеси готовят из полифосфорной кислоты и твердого полифосфата аммония с добавлением калийного компонента, окиси магния, окиси цинка, расплавленной серы. Это позволяет производить удобрения более сложного состава по целевому назначению.

В почве протекают процессы гидролиза полифосфатов, которые тем интенсивнее, чем выше биологическая активность среды. При 7- 12°С они протекают медленно, с повышением температуры - усиливаются. Оптимальная температура для гидролиза 30-35°С. Реакции гидролиза полифосфатов протекают следующим образом:

НРОз + Н20 -gt; Н4Р207; Н4Р2О7 + Н20 -gt; 2Н3Р04;

Н5Р3О10 + 2Н20 -gt; ЗН3РО4.

Растения поглощают фосфор из полифосфатов несколько медленнее, чем из ортофосфатов, в связи с гидролизом последних до ортофосфорной формы. За вегетационный же период некоторое преимущество в поглощении Р2Об растениями принадлежит полифосфатам, у которых ретроградация выражена в меньшей степени, чем у ортофосфатов. Полифосфаты аммония могут применяться под все культуры на любых почвах.

Фосфаты и полифосфаты мочевины. Образуются при взаимодействии фосфорных кислот с мочевиной. Фосфаты мочевины содержат 16-19,6% N и 41-45% Р2О5.

В Японии, США и других странах выпускаются такие удобрения, как мочевина-фосфат аммония, мочевина-двойной суперфосфат с содержанием питательных веществ 52-60%, а также мочевина-полифосфат аммония.

Карбоаммофосы и карбоаммофоски. При взаимодействии полупродуктов синтеза карбамида (аммиака и двуокиси углерода) и фосфорной кислоты получается карбоаммофос с широким соотношением между азотом и фосфором - марок 25:30; 34:17; 33:20 и т.д., а введение в смеси калийсодержащих солей - карбоаммофоска с суммарным содержанием питательных веществ до 60-65% (например, марки 20:20:20). Азот в этих удобрениях представлен в амидной (70- 75%) и аммиачной формах, до 90% фосфора - в водорастворимой форме.

В полевых опытах применение этих удобрений одинаково эффективно со смесью простых удобрений. На рис и хлопчатник они влияли лучше, чем смесь простых удобрений на аммиачной селитре. На сенокосах и пастбищах при поверхностном внесении наблюдались потери азота из карбоаммофосов и карбоаммофосок, что снижает их эффективность.

Магний-аммонийфосфат образуется при взаимодействии раствора моноаммонийфосфата с водной суспензией окиси магния или его солей или фосфорной кислоты, аммиака и гидрата окиси магния или его солей (хлористого, сернокислого или углекислого магния). Например:

МёС\2 + (ЫН4)2НР04 + Ш4ОН -gt; М§КН4Р04 + Н20 + N^01.

Магний-аммоний-фосфат содержит 10,9% 14, 45,7% Р2О5 и 25,9% М§0.

Метафосфат калия (КРОз) содержит до 60% Р2О5 и до 40% К20. Это предельно концентрированное сложное удобрение. Получен метафосфат калия с содержанием всего фосфора в цитратно- растворимой и водорастворимой формах. Наиболее перспективным является способ его получения путем разложения хлористого или углекислого калия ортофосфорной кислотой при температуре 450°. При использовании экстракционной фосфорной кислоты получены формы метафосфатов калия, содержащие 54% Р2О5 (весь фосфор в водорастворимой форме), 35-40% К20, а также 60% Р205 (весь фосфор в цитратно-растворимой форме) и 40% К20.

Калийная селитра (КЫОз) содержит 13% азота и 46% окиси калия. Образование нитрата калия основано на обменном разложении №N03 и КС1:

№Ж)3 + КС1 -gt; №С1 + КЖ)3.

В качестве исходного сырья используют упаренные растворы нитрата натрия, которые образуются при щелочной абсорбции отходящих нитрозных газов при производстве разбавленной азотной кислоты, и стандартный хлористый калий. Удобрение негигроскопично, хорошо рассеивается. Применяется под овощные культуры, особенно в закрытом грунте. Ценное удобрение для культур, чувствительных к хлору.