3. Технології виробництва мінеральних добрив
Для нормального росту рослинам необхідний Нітроген, Фосфор, Калій, Кальцій, Магній, Ферум, Сульфур, внесені у великих (макро-) кількостях, а також Бор, Йод, Цинк, Молібден, Манган, Купрум, Кобальт і т. п, внесені в мікрокількостях. Макро- і мікродобрива прискорюють біохімічні процеси формування і росту рослин. Нітроген, Фосфор, Сульфур беруть участь у синтезі білку, Кальцій утримується в рослинних тканинах, Магній входить у сполуку хлорофіла, Ферум бере участь у його утворенні, Калій стимулює обмін речовин у рослині. Ці й інші елементи необхідно вносити в ґрунт для запобігання його виснаженню і зменшенню врожайності. Речовини, що містять елементи, необхідні для харчування рослин, і ті, що вносять у ґрунт із метою одержання високих стійких врожаїв, називають мінеральними добривами.
3.1. Класифікація мінеральних добрив
За числом живильних елементів добрива поділяють на прості, що містять один елемент (наприклад, рідкий аміак, карбамід, хлористий калій), і комплексні, що містять кілька живильних елементів (у нітрофосці їх три — Нітроген, Фосфор, Калій).
За концентрацією — на концентровані, більш 37,5 % (наприклад, у карбаміді 45—46 % N, у подвійному суперфосфаті 44—52 % Р2О5), і неконцентровані (в аміачній воді 20—21 % азоту, у фосфоритному борошні 18—26 % Р2О5).
За фізіологічним впливом на ґрунт розрізняють кислі, лужні і нейтральні добрива. Кислі добрива після засвоєння рослиною живильних елементів закислюють ґрунт невикористаними залишковими іонами, лужні — залужнюють, а після нейтральних шкідливого баласту в ґрунті не залишається. Наприклад, з добрив, що містять Нітроген, до кислих відносять сульфат амонію, до лужних — нітрат натрію, до нейтральних — калійну селітру
За агрегатним станом добрива можуть бути твердими (порошкоподібними або гранульованими) і рідкими.
За природою основного компонента мінеральні добрива підрозділяються на азотні, фосфорні і калійні.
В особливу групу виділяють мікродобрива.
3.2. Особливості технологій виробництва азотних добрив
Азотні добрива— це речовини, що містять азот. Найбільше розповсюджені добрива, представлені в табл. 1.
Усі представлені в таблиці добрива отримують синтетичним шляхом, виходячи з аміаку і нітратної кислоти.
Технологічний процес виробництва аміачної селітри включає такі стадії:
нейтралізація нітратної кислоти газоподібним аміаком;
концентрування розчину нітрату амонію до плаву із вмістом ΝΗ4Ν03 98-99 %;
гранулювання плаву.
Таблиця 1
Схема виробництва аміачної селітри представлена на рис. 4.
Нейтралізатор 1 — циліндрична ємність з корозійностійкої сталі, усередині якої розмішений другий циліндр 2. Азотна кислота і газоподібний аміак безупинно подаються в нижню частину циліндра 2, в якому відбувається нейтралізація кислоти, що супроводжується виділенням теплоти. Нагрітий розчин піднімається нагору і переливається через краї циліндрів у простір 3 між ними, що складає випарну частину апарата. Тут видаляється значна частина води з розчину, внаслідок чого температура в нейтралізаторі знижується. Водяну пару, що виділяється, виводять з апарата і використовують як теплоносій при подальшому упарюванні розчину. З нейтралізатора розчин надходить у донейтралізатор 4, куди подається додатково аміак для повної нейтралізації розчину. Потім розчин направляють у вакуум-випарний апарат 5, де концентрація доводиться до 97...98 %. Плав, що утворюється, надходить у грануляційну башту 6. Башта являє собою залізобетонний циліндр (висота 35...40 м, діаметр 12...16 м), у нижній частині якого є щілини для надходження повітря. Для створення висхідного повітряного потоку встановлюється вентилятор, а для розбризкування плаву селітри — форсунка. Краплі селітри, падаючи вниз, застигають у потоці холодного повітря й утворюють гранули, що надходять на додаткове охолодження і потім розсіюються на фракції. Частки, менші за 1 мм і більші за З мм, приєднуються до розчину, що йде на випарювання. Готовий продукт (частки розміром 1...3 мм) упаковується у водонепроникні мішки (багатошарові паперові, просочені бітумом, або поліетиленові).
Рис. 4. Схема виробництва аміачної селітри
Аміачна селітра випускаються двох марок: А — кристалічна або луската, Б — гранульована.
Як вихідні продукти для виробництва карбаміду використовують синтетичний аміак і діоксид Карбону — побічний продукт при виробництві водню з природного газу.
Процеси йдуть при тиску 18—20 МПа і температурі 180—200 °С, що забезпечує вихід карбаміду (по СО2) 60—70 %.
Сульфат амонію (NH4)2SО4 одержують як побічний продукт коксохімічних заводів і виробництв капролактаму.
Рідкий аміак— найбільш концентроване азотне добриво, через високий тиск парів його зберігають і транспортують у герметичній тарі. Виробництво рідких добрив має ряд переваг: відпадає потреба їх гранулювання, сушіння, упакування в тару і т. п. Рідкі добрива одержують за так названою "короткою" схемою, тому капітальні й експлуатаційні витрати на 1 тонну азоту на 15—20 % нижчі, ніж у виробництві аміачної селітри. Собівартість 1 т азоту в карбаміді трохи вища, ніж в аміачній селітрі. В останні роки за рахунок удосконалення технологічних процесів виробництв ці відмінності зменшилися.