Безвідходна переробка відходів сірчаної кислоти для отримання добрив
Глава 1 УДОБРЕННЯ З ВІДПРАЦЕНОЇ СІРНОЇ КИСЛОТИ
Тверді амонійні добрива становлять приблизно 4% валового виробництва азотних добрив. Виробництво твердих добрив зростає. До твердих амонійних добрив відносяться сульфат амонію та хлористий амоній.
Сульфат амонію містить приблизно 21% азоту. Сульфат амонію є кристалічною сіль, добре розчинну у воді. Гігроскопічність добрива слабка, за нормальних умов зберігання злежується мало і зберігає хорошу розсіваність. Отримують сульфат амонію шляхом уловлювання сірчаною кислотою аміаку з газів, що утворюються при коксуванні кам'яного вугілля, або нейтралізацією синтетичним аміаком відпрацьованої сірчаної кислоти різних хімічних виробництв. Велика кількість сульфату амонію виробляється як побічний продукт при виробництві капролактаму. Синтетичний сульфат амонію білого кольору, а коксохімічний має сіре, синювате або червоне забарвлення. Добриво містить 24% сірки і є добрим джерелом цього елемента живлення для рослин.
Хлористий амоній є побічним продуктом під час виробництва соди. Добриво містить близько 25% азоту. Для культур малопридатний, оскільки містить велику кількість хлору.
Водні розчини аміачної селітри та сечовини
Як рідкі азотні суміші застосовують аміакати і КАСи.
Аміакатами називають розчини, отримані спільним або роздільним розчиненням в аміачній воді заданих кількостей аміачної або кальцієвої селітри, карбаміду або інших азотовмісних речовин.
КАСами називають рідкі азотні добрива, що складаються з водних розчинів карбаміду та аміачної.селітри. На відміну від рідких добрив аміачних КАС майже не містить вільного аміаку, його можна вносити за допомогою високопродуктивних наземних агрегатів без одночасного загортання в грунт. КАС з інгібітором корозії можна перевозити у звичайних залізничних цистернах та автоцистернах, особливо вигідне транспортування КАС трубопроводами та водним транспортом. Низька температура кристалізації та замерзання дає можливість транспортувати та зберігати КАС цілий рік, особливо у заглиблених у ґрунт природно утеплених сховищах з бетону та асфальту з внутрішнім плівковим покриттям, з армованого скловолокна або м'якої сталі. КАС має високу щільність, що дозволяє значно скоротити капітальні вкладення на транспортування та зберігання.
При використанні КАС забезпечується висока точність дозування та рівномірність внесення по всій площі. Для транспортування та внесення КАС можна використовувати ту ж техніку, що й для рідких комплексних добрив, аміачної води. Використання КАС у сільському господарстві має переваги перед твердими добривами. По-перше, повна механізація всіх вантажно-розвантажувальних робіт, зменшення витрат на виробництво та застосування. По-друге, покращуються умови праці, виключається витрата тари, забезпечення рівномірності внесення та дозування азоту. По-третє, спрощується приготування необхідних тукосумішей, у тому числі з добавкою мікроелементів та пестицидів.
Рідкі азотні добрива позбавлені недоліків, які часто спостерігаються у твердих добрив. Вони мають вільну плинність, не припадають пилом і не злежуються. Сира погода і навіть дощ не впливають на них. Також вони значно дешевші за тверді, менші й витрати праці на їх внесення. У ґрунт рідкі азотні добрива вносять.причіпними або навісними машинами в агрегаті з плугами або культиваторами на певну глибину (щоб уникнути втрат аміаку): аміачну воду та аміакати – на 10–12 см, рідкий безводний аміак – на 15–20 см (залежно від механічного складу ґрунту).
Рідкі добрива можна застосовувати не лише навесні, а й наприкінці літа (під посів озимих) та восени (під урожай ярих наступного року). Розчини аміачної селітри та сечовини (до 30–32%) не містять аміаку, тому їх можна вносити як підживлення, розбризкуючи по поверхні ґрунту. Дози рідких добрив (за азотом) такі самі, як і твердих азотних добрив.
Складні рідкі добрива - водні розчини, що містять до 27% азоту, фосфору та калію. При введенні стабілізуючих добавок, наприклад, колоїдної глини, бентоніту, що оберігають розчин від кристалізації, концентрацію поживних речовин у добриві можна збільшити до 40%. Складні рідкі добрива не містять вільного аміаку, тому їх можна вносити поверхнево під оранку, культивацію або боронування і рядки при посіві.
З погляду споживчих властивостей застосування розчинів (суспензій) дозволяє повністю механізувати трудомісткі процеси навантаження та розвантаження добрив, внесення їх у ґрунт.
Підвищення ефективності азотних добрив
Втрати азоту при денітрифікації нітратів, що утворюються при нітрифікації амонійного азоту ґрунту та амонійних азотних добрив та сечовини, а також із нітратних азотних добрив, дуже суттєві. Втрати азоту добрив різко зростають у грунті і досягають 50%. Найбільш інтенсивно газоподібні втрати азоту в ході біологічної та непрямої денітрифікації відбуваються в перші 20 днів після внесення азотних добрив та в умовах обмеженого біологічного поглинанняґрунті. Зі збільшенням доз азотних добрив втрати зростають. Втрати азоту добрив з допомогою вимивання нітратів на зв'язкових грунтах незначні, але в легких дренованих грунтах з промивним режимом зволоження можуть становити значні величини. Великі втрати за рахунок випаровування аміаку спостерігаються при порушенні технології внесення аміачних форм рідких азотних добрив, а також при поверхневому внесенні та несвоєчасному закладенні сечовини на карбонатних та лужних ґрунтах.
Підвищення ефективності азоту добрив та зниження втрат забезпечуються при збільшенні розмірів засвоєння азоту сільськогосподарськими культурами за рахунок оптимізації режиму та умов харчування рослин, а також агротехнічних заходів та створення сприятливого водного режиму та реакції ґрунту.
Під впливом азотних добрив посилюється мінералізація органічної речовини та зростають не тільки засвоєння рослинами ґрунтового азоту, а й його втрати. Втрати азоту добрив можуть бути знижені за рахунок посилення іммобілізації або гальмування мінералізації органічної речовини ґрунтів шляхом внесення органічних добрив, у тому числі соломи, проведення агротехнічних ґрунтозахисних та природоохоронних заходів, вирощування пожнивних та проміжних культур, обробітку трав, використання зеленого добрива.
Щоб уникнути втрат азоту та усунення небезпеки забруднення нітратами рослин та навколишнього середовища, розробляються нові форми азотних добрив – повільнорозчинні, капсульовані з контрольованою швидкістю вивільнення азоту, модифіковані інгібіторами нітрифікації. Останні препарати при внесенні у ґрунт у невеликих дозах гальмують нітрифікацію протягом двох місяців та зберігають мінеральний азот ґрунту та добрив у амонійній формі. Пригнічуючи нітрифікацію азотудобрив, інгібітори знижують у 2 рази його втрати у газоподібній формі внаслідок вимивання нітратів. В результаті підвищуються врожаї різних культур та ефективність азотних добрив.
Фосфорні добрива
За змістом фосфорні руди поділяють дуже багаті, у яких міститься до 35% фосфору; багаті, що містять 28-35% фосфору; середньої якості – 18–28% фосфору; бідні - 10-18% фосфору; дуже бідні - 5-10% фосфору; фосфатсодержащіе - 0,5-5% фосфору. За своїм походженням фосфорні руди діляться на апатити, породи –ендогенного походження, та фосфорити, породи екзогенного походження.
У чистому мінералі апатиту міститься до 42% фосфору, але у виробництві відсоток вмісту апатиту в руді дещо менший (15–20%) через присутність у ньому інших мінералів. Апатит - безбарвний мінерал із зеленуватим або жовто-зеленим відтінком із шестигранними кристалами. Серед апатитовмісних руд виділяють магматичні та карбонатитові.
Фосфорити – осадова порода, до складу якої входять кристалічні та аморфні кальцієві фосфати з домішкою кварцу, глинистих частинок та інших мінералів. Фосфорити відрізняються від апатитів великою пористістю частинок та дрібнокристалічною структурою. Основними типами фосфоритних родовищ є платформні та геосинклінальні. Родовища платформного типу залягають великих ділянках земної кори і характеризуються горизонтальним заляганням. Геосинклінальні фосфоритні родовища виникають у результаті рухів земної кори, у яких сформувалися гірські освіти. Відмінною ознакою родовищ геосинклінального типу є наявність потужних шарів фосфатовмісних, які часто поєднуються з фосфатно-кремнистими і фосфатно-карбонатними породами. До інших типів фосфоритнихродовищ відносяться метаморфізовані, утворені під дією високої температури та тиску, родовища континентального походження, що з'явилися в результаті вторинних процесів, що протікають у континентальних умовах, під дією текучих вод та вітру на бідні породи фосфоритів.