![]() 26.01.2021 26.01.2021 26.01.2021
|
Отзывчивость растений и почв на фосфор![]() Первой формой фосфорных удобрений были кости животных, в которых содержится около 50% трикальцийфосфата, или 23% Р2О5. В туковой промышленности качество фосфоритов все еще определяют по содержанию в них трикальцийфосфата. В продажу фосфор идет в виде фосфатов или фосфорной кислоты. Фосфорная кислота содержит 44% фосфора. Добыча, экспорт, импорт и потребление фосфоритов в США в 1939 г. выражались в следующих цифрах (в т): ![]() Примерно 1/4 добытых в США фосфоритов вывозилась за границу. Фосфориты, потребляемые внутри страны, используют главным образом для приготовления суперфосфата. Запасы фосфатов в США, поданным 1940 г., составляют 13504207688 т, из них 5391557416 т в восточных штатах (преимущественно во Флориде и Теннесси) и 8112650272 т в западных штатах. Большая часть фосфатов, используемых внутри страны, добывается во Флориде, где разведанные запасы оцениваются в 2032000000 т, а общие запасы - в 5080000000 т. Очевидно, запасы фосфатов во Флориде, при существующих темпах потребления, могут обеспечить США на 700 лет, если все потребности страны будут покрываться только за счет этих залежей. ![]() Суперфосфат получают путем обработки фосфоритов серной кислотой. Тонкоразмолотый фосфорит смешивают с примерно равным по весу количеством серной кислоты в верхней части высоких бетонных камер, напоминающих силосные башни. Смесь опускают на дно камер, где кислота переводит фосфаты из нерастворимой в растворимую форму. Кислота извлекает из фосфоритов 2/3 кальция и переводит их в легкодоступную форму. Суперфосфат оставляют в камере до тех пор, пока будет использована большая часть серной кислоты, а затем хранят его в кучах до полного использования серной кислоты. Это называется «созреванием». Сернокислый кальций, образовавшийся в процессе приготовления суперфосфата, соединяется со свободной водой суперфосфата и переводит ее в кристаллизационную воду, благодаря чему суперфосфат становится сухим. В процессе «созревания» суперфосфат уплотняется и образует твердую массу. После «созревания» суперфосфат размалывают и просеивают, а затем используют в смешанных удобрениях или для непосредственного внесения в почву. Если суперфосфат вполне созрел, то он сохраняет хорошие физические свойства. Суперфосфат, отгружаемый раньше, чем прореагирует вся кислота, затвердевает, еще не достигнув места назначения. Хороший суперфосфат представляет собой смесь монокальцийфосфата и гипса. Время, необходимое для приготовления суперфосфата, может быть сокращено путем использования избытка серной кислоты. Добавочная серная кислота реагирует с монокальцийфосфатом до образования свободной фосфорной кислоты и дополнительного количества гипса. Свободная фосфорная кислота делает суперфосфат вязким и разъедает тару. Свободную фосфорную кислоту можно нейтрализовать известью или аммиаком. В большинстве случаев свежеосажденный суперфосфат содержит 18-19% Р2О5. Стандартный 18%-ный суперфосфат отгружают в таком виде, как он изготовлен на заводе, с небольшой добавкой доломита для нейтрализации свободной кислоты. Шестнадцатипроцентный суперфосфат можно приготовить, добавив к 18%-ному суперфосфату доломит или песок; 20%-ный суперфосфат изготовляют, добавляя тройной суперфосфат к 18%-ному суперфосфату. Добавление к суперфосфату песка не оправдывает себя; добавление тройного суперфосфата для получения 20%-ного суперфосфата из 18%-ного вносит слишком малое изменение, чтобы оказаться выгодным, не считая тех случаев, когда такое добавление бывает необходимо для доведения суперфосфата до стандарта. Разумнее и дешевле продавать свежеосажденный суперфосфат с той концентрацией фосфорной кислоты, которая в нем получилась при выпуске заводом без добавления других материалов. Фосфорную кислоту можно изготовить, добавив к фосфориту серную кислоту в количестве, достаточном для перевода всего содержащегося в нем кальция в гипс. Фосфорная кислота растворима в воде. Гипс почти нерастворим в воде. Фосфорную кислоту можно растворить в воде и отделить от гипса путем фильтрования. Элемент фосфор можно получить путем нагревания фосфорита (2700°) с коксом и силикатным песком. Кокс отнимает из фосфорита кислород и образует ядовитый угарный газ - окись углерода; двуокись кремния отнимает из фосфатов кальций и образует известково-силикатный шлак; фосфор выделяется в виде паров. Пары собирают, охлаждают и сгущают в жидкость, которую хранят в цистернах. Для приготовления удобрений фосфор сжигают, а затем пропускают через распыленную воду, где он превращается в фосфорную кислоту. Тройной суперфосфат, часто называемый концентрированным суперфосфатом, получают путем обработки фосфорита фосфорной кислотой. Фосфорная кислота отнимает 2/3 кальция из фосфорита, в результате чего получают почти чистый монокальцийфосфат. «Созревание» тройного суперфосфата происходит так же, как «созревание» простого. Тройной суперфосфат отличается от простого тем, что в нем нет примеси гипса. Тройной суперфосфат содержит около 45% Р2О5 (фосфорной кислоты). Фосфат аммония приготовляют путем пропуска аммиака через фосфорную кислоту. В фосфате аммония одна молекула аммиака обычно бывает связана с одной молекулой фосфорной кислоты; такое соединение называют аммофосом. Если же с одной молекулой фосфорной кислоты связаны две молекулы аммиака, тогда полученный продукт называют диаммофосом. Аммофос содержит 11% азота и 45% Р2О5. Диаммофос содержит около 21% азота и 53% Р2О5. Преципитат (дикальцийфосфат) изготовляют, обрабатывая известняк фосфорной кислотой. В отличие от суперфосфата, в котором преобладает монокальцийфосфат, преципитат состоит преимущественно из двухзамещенного фосфата кальция. В нем содержится около 40% Р2О5. Метафосфат кальция получают путем сжигания фосфора в присутствии фосфорита. Горящий фосфор берет 2/3 содержащегося в фосфорите кальция. При высокой температуре метафосфат кальция представляет собой жидкость. Охлаждаясь, он превращается в стекловидную массу, содержащую 62-64% Р2О5. При использовании метафосфата на удобрение его предварительно тонко размалывают. Метафосфат кальция представляет собой то же самое химическое соединение, как и монокальцийфосфат в суперфосфате, только лишенное двух молекул воды. Когда метафосфат кальция вносят в почву, он присоединяет две молекулы воды и превращается в монокальцийфосфат, т. е. переходит в ту же форму, в которой фосфор содержится и в суперфосфате. ![]() Метафосфат калия получают путем сжигания фосфора в присутствии хлористого калия. Выделяющийся хлор можно использовать в других отраслях промышленности. Плавленый фосфат образуется при нагревании фосфоритов с силикатным песком. В ходе этого процесса значительно снижается содержание фтора. Высказывалось предположение, что плавленый фосфат представляет собой смесь альфа-трикальцийфосфата и фосфорита (апатита). Трикальцийфосфат образуется при аммонизации суперфосфата, когда к 18%-ному суперфосфату добавляют свыше 2% аммиака. При этом трикальцийфосфат вступает в реакцию с фтористым кальцием и снова образует фосфорит. Количество вновь образующегося фосфорита увеличивается по мере повышения количества аммиака. Добавление серной кислоты к фосфориту переводит фосфор в воднорастворимую форму; добавление аммиака к суперфосфату переводит воднорастворимые фосфаты в нерастворимую в воде форму. Томасшлак содержит около 75% извести и 8-12% Р2О5. В состав томас-шлака фосфор входит в виде основной соли кальция, точный состав которой не установлен. Внесение извести в кислые почвы превращает воднорастворимые фосфаты в фосфаты кальция; в сильнокислых почвах растворимые фосфаты переходят в фосфаты железа, алюминия и поглощенные фосфаты, которые менее доступны для растений, чем моно- и дикальцийфосфаты. При известковании сильнокислых почв имеющиеся в них фосфаты железа, алюминия и поглощенные фосфаты не переходят непосредственно в фосфаты кальция. Но после использования растениями части фосфора фосфатов железа, алюминия и кальция фосфор, освободившийся при разложении органического вещества, будет связан скорее с кальцием, чем с железом или алюминием. Поэтому в известкованных сильнокислых почвах фосфаты, возвращающиеся в почву с растительными остатками или внесенные в виде минеральных удобрений, остаются более доступными для растений, чем в неизвесткованных почвах. Фосфаты, внесенные в известкованную почву, отличаются большей растворимостью в слабых кислотах, чем фосфаты, внесенные в кислую почву. Слабые кислоты извлекали из фосфорных удобрений на известкованной и неизвесткованной почвах следующие количества фосфора (Швеция): ![]() Приведенная выше различная растворимость фосфора в слабых кислотах была получена после того, как известь и фосфорные удобрения значительна повысили урожаи сельскохозяйственных культур.
|