1. Классификация удобрений Удобрения классифицируют по:-происхождению- назначению-составу-свойствам-способам получения-по агрегатному состоянию.

По происхождению МУ бывают: минеральные, органические, органо-минеральные, бактериальные.

Минеральные – это специально выработанные на хим предприятиях неорганические вещества и ископаемые минеральные соли (карбамид).Органические - это вещества, содержащие питательные элементы в органической форме и являющиеся продуктами естественного происхождения (торф, солома, нафоз).Органо-минеральные – это смесь орг-их и минеральных удобрений, кот получаются путем обработки аммиаком или фосфорной кислотой органических веществ, и путем смешения орг-их и МУ.Бактериальные- препараты, содержащие микроорганизмы, кот фиксируют атмосферный азот либо минерализуют орг вещ-во в почве (агрофил, азорезин).По агрохимическому действию: прямые, косвенные, препараты регулирующие рост растений.Прямые - для непосредственного питания растений, содержат микро и макроэлементы.Косвенные - для химического или физического воздействия на почву с целью улучшения ее свойств для применения МУ и увеличения их степени использования.Прямые делятся на: простые(односторонние, содержат один питательный элемент), комплексные (многосторонние). Простые: 1) азотные (питательный элемент азот), в зависимости от формы, в которой содержится азот: аммиачные, аммонийные, нитратные, амидные и их формы. 2) фосфорные (соли фосфорной кислоты): водорастворимые, цитратнорастворимые (щелочным раствором лимоннокислого аммония), лимоннорастворимые (2% раствор лимонной кислоты). 3) калийные. 4) микроудобрения (технические соли или кислоты).Комплексные: двойные (азотно-фосфорные), тройные (полные).По характеру производства: смешанные (путем смешения готовых удобрений), сложные (путем химической переработки исходного сырья), сложно-смешанные (полученные путем смешения порошкообразных готовых удобрений с добавлением аммиака, фосфорной или азотной кислоты).По концентрации действующих веществ: низко концентрированные (20-25% действующих веществ), концентрированные (30-60%), высококонцентрированные (более 60%), ультраконцентрированные (почти 100%).

По агрегатному состоянию: твердые, жидкие, газообразные.Кроме того МУ бывают:

- уравновешенные – комплексные удобрения, в кот оптимально подобрано соотношение питательных элементов от выращиваемых культур или почв, в которых они применяются.- безбаластные – все компоненты, входящие в состав служат для питания и роста растений.- пролонгированного действия – с регулируемой скоростью отдачи питательных веществ.В зависимости от изменения рН в почве при внесении удобрений: физиологически-кислые, физиологически-щелочные, физиологически-нейтральные. Физические свойства МУ. В соответствии с ГОСТом термин физические свойства МУ – совокупность физических, физико-механических и физико-химических свойств удобрений, определяющих их поведение при хранении, транспортировке и внесении в почву. Основными физ-ми свойствами явл: Гигроскопичность – свойство МУ поглощать влагу с определенной интенсивностью из окружающей среды при определенной температуре и влажности. Слеживаемость – свойство МУ образовывать фазовые контакты сцепления между зернами МУ (агломераты) при определенных внешних условиях. Гранулометрический состав – состав МУ по размерам (фракциям) частиц. Прочность – свойство гранул МУ, характеризующее его способность сохранять размеры и форму под воздействием внешних сил. Статическая прочность – прочность гранул МУ, определяемая усилием разрешения гранул данного размера при одноосном сжатии между двумя параллельными плоскостями. Динамическая прочность – прочность гранул МУ, определяемая степенью его разрешения при ударе о твердую поверхность с определенной силой. Истираемость – прочность гранул МУ, определяемая степенью его разрушения под воздействием сил трения. Сыпучесть – свойство МУ свободно ссыпаться под воздействием гравитационных сил в условиях складского хранения. Рассыпчатость – состояние МУ, характеризуемое степенью их агломерации, выраженное относительным количеством комков в процентах. Угол естественного откоса – угол образующей конуса свободно насыпанного МУ с горизонтальной поверхностью.

2. Сырье для производства фосфорных удобрений. Основные месторождения и методы обогащения сырья. Технические требования к фосфатному сырью. Сырьем для производства фосфорных удобрений, кормовых фосфатов и фосфорных кислот служат природные руды — апа­титы н фосфориты. Апатиты — вулканического происхождения. Они образовав лись в процессе остывания и кристаллизации расплавленной магмы. Фосфориты—руды осадочного происхождения. Они об­разовались в результате совместного осаждения в морях и океа­нах апатита, оксида кремния, гидрооксидов железа и алюминия* карбонатов кальция и магния и продуктов разрушения различ­ных горных пород. Большая часть запасов (32%) сосредоточена на Кольском полуострове в Хибинской тундре. Хибинская руда представляет собой смесь апатита и нефе­лина с примесями сопутствующих минералов — эгирина, полевого шпата, сфена, титаномагнетита и др. Наиболее мощные залежи фосфоритов расположены на склонах хребта Каратау в Южном Казахстане. Они содержат 25% Р2О5. Желбоковые месторождения сосредоточены в Северо-Западном Казахстане (до 3%)и в Беларуси в Брестской области. Месторождение ракушечных фосфоритов в Эстонии и в Ленинградской области, они представляют собой слои пород, насыщенные фосфотизирующими ракушками. Это бедная фосфатная руда с Р2О5 от 3 до 8%, но она обогащается. Фосфатное сырье подвергают обогащению для увеличения в нем концентрации Р₂0₅ и уменьшения содержания примесей (полуторных оксидов,карбонатов и силикатов магния, нераство­римого остатка). Первичное обогащение заключается в сухом или мокром дроблении руды и разделении ее по крупности кусков на грохо­тах или в отмывке пустой породы водой. Концентра­ты первичного обогащения или мытые фосфориты могут под­вергаться более глубокому вторичному обогащению методом флотации. Флотационное обогащение основано на различной смачивае­мости минералов, входящих в состав руды. Для обогащения фосфоритовых руд используют разнообраз­ные методы. Для отечественных фосфоритов наиболее распрост­ранено первичное обогащение. В промышленных масштабах ве­дут флотацию кингисеппского и каратауского фосфоритов. Сте­пень извлечения Р2О5 в этих процессах низкая — не превышает 75%. Особенно трудно поддаются флотации фосфориты Кара­тау. Для фосфоритов наиболее перспективными являются хими­ческие методы обогащения, которые заключаются в обработке руды растворами кислот или солей. Апатитовый концентрат по ГОСТу должен содержать (в пересчете на сухое вещество) не менее 39,4% Р₂0₅; влаги 1,0 ±0,5%.

3. Химизм процесса получения простого суперфосфата, его характеристика. Простым суперфосфатом называют водорастворимое фос­форное удобрение, получаемое разложением природных фосфа­тов серной кислотой. При разложении 3Сафосфат с серной кислотой в зависимости от соотношения получают либо фосфорную кислоту, либо кислые фосфаты кальция, последние образуются, если серная кислота находится в недостатке, при обработке природных фосфатов избытком серной кислоты образуется вначале суспензия, которая постепенно по мере протекания реакции загустевает и схватывается в твердую массу, которую потом измельчают. Суперфосфат представляет собой порошок или зерна серого цвета, его главной составляющей является моноСафосфат и сульфат Са. Суперфосфат состоит из нескольких твердых фаз и пропитывающей их жидкой фазой. В твердой фазе находятся фосфаты кальция, магния, железа, алюминия, полугидрат сульфата кальция. Жидкая фаза состоит из водного раствора фосфорной кислоты и раствора моноСафосфата, который также содержит ионы магния, алюминия, железа, иона фтора, гексафторкремниевой кислоты. Качество суперфосфата оценивается по содержанию в нем усваиваемого Р2О5 по сумме водорастворимого Р2О5 содержащегося в виде свободной фосфорной кислоты, чем полнее разложение природного фосфата, тем больше количество Р2О5 переходит в усваиваемую форму. Суперфосфат из апатитового концентрата содержит от 19 до 21% усваиваемого Р2О5, из фосфорита – до 14%. Сущность производства простого суперфосфата состоит в превращении природного фторапатита, нерастворимого в воде и почвенных растворах, в растворимые соединения, преимуще­ственно в монокальций фосфат Са(Н2Р0₄)₂. Практически в процессе производства простого суперфосфа­та разложение протекает в две стадии. На первой стадии около 70% апатита реагирует с серной кислотой. При этом образуется фосфорная кислота и полугидрат сульфата кальция:Ca5(P0₄)3F + 5H2S04 + 2,5Н₂О = 5 CaS04*0,5Н20 + ЗН3Р0₄ + HF. Так как растворимость сульфата кальция в фосфорной кис­лоте мала, он сразу начинает кристаллизоваться. При этом мик­рокристаллы сульфата кальция образуют структурную сетку, удерживающую большое количество жидкой фазы, и суперфос­фатная масса затвердевает (схватывается). Первая стадия процесса разложения начинается сразу после смешения реагентов и заканчивается в течение 20—40 мин в суперфосфатных камерах.После полного израсходования серной кислоты начинается вторая стадия разложения, в которой оставшийся апатит (30%) разлагается фосфорной кислотой. Образующийся монокальцийфосфат в отличие от сульфата кальция не сразу выпадает в осадок. Он постепенно насыщает раствор фосфорной кислоты. Стехиометрическая норма серной кислоты для разложения апатитового концентрата составляет 63,47 кг 100%-ной H2SO4 на 100 кг сырья. Чтобы ускорить процесс разложения, практическую нор­му расхода серной кислоты повышают до 68—72 кг. Концентрация серной кислоты оказывает существенное влия­ние на скорость разложения фосфата. При низких концентрациях серной кислоты степень пересыщения раствора сульфатом кальция мала, поэтому из раствора выделяются относительно крупные кристаллы суль­фата кальция. При высоких кон­центрациях серной кислоты жидкая фаза быстро пересыщается сульфатом кальция, из раствора выпадает большое количество мелких игольчатой формы кристаллов сульфата кальция, кото­рые покрывают поверхность фосфата плотной пленкой. Скорость разложения фосфатов увеличивается с ростом тем­пературы. Повышение температуры способствует также более интенсивному выделению фторсодержащих газов и большему испарению воды, т. е. снижению влажности суперфосфата. Од­нако при очень высокой температуре ухудшаются физические свойства суперфосфата. В оптимальных условиях температура в суперфосфатной камере находится в пределах 115—120 ^СС. Необходимый температурный режим поддерживается за счет тепла реакции и подогрева исходной серной кислоты до 55— 65 °С. Степень измельчения фосфата значительно влияет на ско­рость разложения. Мелкие частицы сырья разлагаются быстрее, чем крупные. Большое влияние на скорость разложения фосфата в на­чальный период оказывает интенсивность и продолжительность перемешивания реагентов в смесителе. В газах, выделяющихся при разложении фосфатов, фтор содержится в виде SiF₄. Выделение из реакционной смеси газообразного SiF₄, а так­же паров воды придает затвердевающему суперфосфату пори­стую структуру, что улучшает его физические свойства. Чтобы ускорить процесс разложения фосфата на складе, суперфосфат охлаждают до 30—50 °С распылением и перелопачиванием. При охлаждении происходит кристаллизация Са(Н₂Р0₄)₂-Н20 из жидкой фазы, за счет чего увеличивается концентрация Н3РО4 в растворе и разложение фосфата ускоряется. Дозревший суперфосфат имеет высокую кис­лотность. Для улучшения качества суперфосфат нейтрализуют твердыми добавками (известняк или мел, а также доломит, фосфоритную муку, обесфторенные фосфаты •и др.). После нейтрализации увеличивается содержание твердой фа­зы в суперфосфате и улучшаются его физические свойства.

4. Физико-химические основы производства простого суперфосфата. Сущность производства простого суперфосфата состоит в превращении природного фторапатита, нерастворимого в воде и почвенных растворах, в растворимые соединения, преимуще­ственно в монокальций фосфат Са(Н2Р0₄)₂. Практически в процессе производства простого суперфосфа­та разложение протекает в две стадии. На первой стадии около 70% апатита реагирует с серной кислотой. При этом образуется фосфорная кислота и полугидрат сульфата кальция:Ca5(P0₄)3F + 5H2S04 + 2,5Н₂О = 5 CaS04*0,5Н20 + ЗН3Р0₄ + HF. Так как растворимость сульфата кальция в фосфорной кис­лоте мала, он сразу начинает кристаллизоваться. При этом мик­рокристаллы сульфата кальция образуют структурную сетку, удерживающую большое количество жидкой фазы, и суперфос­фатная масса затвердевает (схватывается). Первая стадия процесса разложения начинается сразу после смешения реагентов и заканчивается в течение 20—40 мин в суперфосфатных камерах.После полного израсходования серной кислоты начинается вторая стадия разложения, в которой оставшийся апатит (30%) разлагается фосфорной кислотой. Образующийся монокальцийфосфат в отличие от сульфата кальция не сразу выпадает в осадок. Он постепенно насыщает раствор фосфорной кислоты. Стехиометрическая норма серной кислоты для разложения апатитового концентрата составляет 63,47 кг 100%-ной H2SO4 на 100 кг сырья. Чтобы ускорить процесс разложения, практическую нор­му расхода серной кислоты повышают до 68—72 кг. Концентрация серной кислоты оказывает существенное влия­ние на скорость разложения фосфата. При низких концентрациях серной кислоты степень пересыщения раствора сульфатом кальция мала, поэтому из раствора выделяются относительно крупные кристаллы суль­фата кальция. При высоких кон­центрациях серной кислоты жидкая фаза быстро пересыщается сульфатом кальция, из раствора выпадает большое количество мелких игольчатой формы кристаллов сульфата кальция, кото­рые покрывают поверхность фосфата плотной пленкой. Скорость разложения фосфатов увеличивается с ростом тем­пературы. Повышение температуры способствует также более интенсивному выделению фторсодержащих газов и большему испарению воды, т. е. снижению влажности суперфосфата. Од­нако при очень высокой температуре ухудшаются физические свойства суперфосфата. В оптимальных условиях температура в суперфосфатной камере находится в пределах 115—120 ^СС. Необходимый температурный режим поддерживается за счет тепла реакции и подогрева исходной серной кислоты до 55— 65 °С. Степень измельчения фосфата значительно влияет на ско­рость разложения. Мелкие частицы сырья разлагаются быстрее, чем крупные. Большое влияние на скорость разложения фосфата в на­чальный период оказывает интенсивность и продолжительность перемешивания реагентов в смесителе. В газах, выделяющихся при разложении фосфатов, фтор содержится в виде SiF₄. Выделение из реакционной смеси газообразного SiF₄, а так­же паров воды придает затвердевающему суперфосфату пори­стую структуру, что улучшает его физические свойства. Чтобы ускорить процесс разложения фосфата на складе, суперфосфат охлаждают до 30—50 °С распылением и перелопачиванием. При охлаждении происходит кристаллизация Са(Н₂Р0₄)₂-Н20 из жидкой фазы, за счет чего увеличивается концентрация Н3РО4 в растворе и разложение фосфата ускоряется. Дозревший суперфосфат имеет высокую кис­лотность. Для улучшения качества суперфосфат нейтрализуют твердыми добавками (известняк или мел, а также доломит, фосфоритную муку, обесфторенные фосфаты •и др.). После нейтрализации увеличивается содержание твердой фа­зы в суперфосфате и улучшаются его физические свойства.

5. Способы производства простого суперфосфата. Технологическая схема получения простого суперфосфата с использованием суперфосфатной камеры. Способы производства суперфосфата можно разделить на пе­риодические, полунепрерывные и непрерывные. 1)В ранее широко применявшихся периодических способах смешение фосфатной муки с серной кислотой и дальнейшее раз­ложение фосфата (созревание в камерах) производили в перио­дически действующих аппаратах. 2)В полунепрерывных способах применяют непрерывное сме­шение фосфата с серной кислотой при периодическом созрева­нии суперфосфата, суперфосфатные камеры работают с периодической загрузкой и выгрузкой. 3)В непрерывных способах основные стадии производства осу­ществляются в аппаратах непрерывного действия. Эти способы наиболее совершенны, поэтому они вытесняют периодические и полунепрерывные установки.

В современном непрерывном процессе применяют непрерывное разбавление серной кислоты водой в смесителе контролируемое концентратомером. Из смесителя суспензия перетекает в супер­фосфатную камеру. Цилиндрическая каме­ра непрерывного действия представляет собой вертикальный железобетон­ный цилиндр, имеющий стальной кожух и футеров­ку из диабазовых плиток. Цилиндр вращается на 16 ро­ликах вокруг неподвижной чугунной трубы, проходящей через сальниковое уплотне­ние в днище цилиндра. Вращение осуществляется с помощью электромотора через редуктор. В течение 1,5—2,5 ч камера делает один оборот. Желе­зобетонная крышка камеры неподвижна. К последней подвешена вертикальная чугунная перегородка, отделяющая зону загрузки от зоны выгрузки. Для вырезки готового суперфосфата служит фре­зер, вращающийся со скоростью 8—10 об/мин в направлении, про­тивоположном вращению камеры. Суспензия из смесителя непрерывно поступает в камеру в точке 9. Суспензия затвердевает и подходит к фрезеру готовой для выгрузки. За один оборот фрезер срезает слой супер­фосфата толщиной 5—25 мм. Срезанный ножами фрезера супер­фосфат попадает на транспортер, передающий продукт на склад. При подаче на склад суперфосфат несколько охлаждают, раз­брасывая его. Для этой цели применяют небольшой быстро вращающийся (1000— 1400 об/мин,) горизонтальный барабан с продольными лопастями. Падая на наружную поверхность барабана, суперфос­фат отбрасывается лопастями и разбивается на мелкие частицы, которые, оседая в кучу, охлаждаются окружающим воздухом с 70—90° до 30—60°. Суперфосфат вылеживается в нескольких ку­чах. срок вылеживания супер­фосфата на складе составляет обычно 2—3 недели. Для погрузки суперфосфата в железнодорожные вагоны при­меняются механизированные погрузчики^.

6. Устройство и принцип работы смесителя и суперфосфатной камеры производств суперфосфата. Четырехкамерный суперфосфатный смеситель непрерывного действия представляет собой горизонтальный прямо­угольный аппарат из листовой стали, футерованный кислото­упорным кирпичом. Аппарат снабжен четырьмя вертикальными лопастными мешалками из стали 0Х23Н28МЗДЗТ (ЭИ-943), привод которых, осуществляется от четырех электродвигателей. В первой по ходу пульпы камере мешалка вращается с часто­той 80 об/мин, остальные мешалки делают 135 об/мин. Вре­мя пребывания пульпы в смесителе регулируют шибером. Опускание и поднимание шибера производится ручной лебед­кой. Визуальное наблюдение за пульпой в смесителе ведут свер­ху через смотровое окно. Кольцевая суперфосфатная камера непрерывного действия представляет собой вертикальный железобетонный цилиндр со стальным кожухом диаметром 7,1 и высотой 2,4 м, опирающийся на 16 опорных роликов. Цилиндр медленно (один оборот за 1,5—2,5 ч) вращается на роликах вокруг неподвиж­ной центральной трубы, установленной на фундаменте и про­ходящей через сальниковое уплотнение в днище цилиндра. Цент­ральная труба по всей высоте камеры имеет щель для сброса внутрь трубы камерного суперфосфата. Неподвижная крышка камеры выполнена из железобетона. К ней подвешен щит, разделяющий зоны загрузки и выгрузки. Внутри камеры на вертикальном валу укреплен фрезер (карусель) для вырезки суперфосфата, вращающийся с частотой 8—10 об/мин в направ­лении, противоположном вращению камеры. Вращение камеры осуществляется с помощью электродвигателя через червячную передачу. Крышка камеры опирается на железобетонную кон­струкцию и служит рабочей площадкой. На ней установлены смеситель и электродвигатель с приводом. В крышке имеется отверстие для отсоса фторсодержащих газов.

Суперфосфатная пульпа, выходящая из смесителя, поступа­ет в кольцевое пространство через отверстие в крышке камеры возле неподвижного щита, и перемещается вместе с корпусом камеры. За время полного оборота камеры суперфосфат затвер­девает, срезается ножами фрезы и подается скребками от периферии в центральную трубу.

Производительность камеры в зависимости от скорости вра­щения составляет 40—50 т/ч суперфосфата.

7.Технологическая схема получения простого суперфосфата. Устройство и принцип работы бг.

Сущность производства простого суперфосфата состоит в превращении природного фторапатита, нерастворимого в воде и почвенных растворах, в растворимые соединения, преимуще­ственно в монокальций фосфат Са(Н2Р0₄)₂. Технологический процесс состоит из следующих основных операций: смешение измельченного фосфата с серной кислотой; затвердевание суперфосфатной пульпы в камерах; дозревание суперфосфата на складе; нейтрализация и гранулирование.

Практически в процессе производства простого суперфосфа­та разложение протекает в две стадии. На первой стадии около 70% апатита реагирует с серной кислотой. При этом образуется фосфорная кислота и полугидрат сульфата кальция: Ca_s(P0₄)F 4- 5H2S0₄ + 2, 5Н₂О = 5 (Ca2S0₄-0,5Н₂0) + ЗН3Р0₄ + HF простой суперфосфат получают непрерывным спо­собом с использованием кольцевой вращающейся камеры. Серную кислоту, подогретую до 55-65°С, из напорного ба­ка направляют в кислотный смеситель, где разбавляют во­дой до 68—68,5% H2SO4. Через щелевой расходомер серную кислоту непрерывно дозируют в смеситель , где в течение не­скольких минут смешивают с апатитовым концентратом, посту­пающим на бункера через весовой дозатор 5. Образующаяся при смешении густая сметанообразная пульпа при температуре 110—115°С непрерывно поступает в суперфосфатную камеру . Здесь продолжается начавшаяся в смесителе реакция разложе­ния фосфата серной кислотой. После затвердевания суперфос­фатную массу вырезают ножами фрезера . Срезанный супер­фосфат через центральную разгрузочную трубу удаляют из камеры и ленточным транспортером0 подают на склад. С транспортера суперфосфат попадает на разбрасыватель разбивающий комки суперфосфата. При этом часть влаги испа­ряется и суперфосфат охлаждается.

Отходящие из камеры фторсодержащие газы поступают на очистку в абсорбционные камеры, орошаемые водой или раз­бавленной кремнефтористоводородной кислотой. При циркуля­ции в камерах получается 8—10%-ный раствор H2SiF6, кото­рый отводят на переработку. Суперфосфат выдерживают на складах в течение 5—20 сут, где он хранится в кучах высотой 6—10 м. В течение этого вре­мени с помощью грейферного крана суперфосфат 2—3 раза перелопачивают для охлаждения. Вызревший суперфосфат смешивают с сухим молотым изве­стняком для нейтрализации, отсеивают от крупных частиц на грохоте и измельчают в валковой дробилке . Затем в ба­рабанном грануляторе порошкообразный суперфосфат сме­шивают с ретуром, увлажняют до 13—17%-ной влажности и при вращении барабана окатывают в гранулы округлой формы. Для увеличения прочности гранул процесс грануляции можно проводить в присутствии пара при температуре 60—-75 °С. Влажные гранулы сушат в прямоточной барабанной сушил­ке. Температура топочных газов на входе 600—650 °С, на выходе ПО—120 °С. Высушенный продукт классифицируют на виброгрохоте . Фракция с размером гранул 1—4 мм является товарным продуктом. Его охлаждают в аппарате КС и по­дают на затаривание. Мелкую фракцию направляют на грану­ляцию, а крупную измельчают в дробилке и возвращают элеватором на грохот. Барабанный гранулятор — полый цилиндрический барабан, вращающийся на бандажных опорах. Внутри него по окружно­сти на расстоянии 1 м от входа расположены направляющие ло­пасти. Внутрь барабана подведена труба с тремя форсунками для распыления воды. Для очистки стенок от налипшего на ник суперфосфата установлен нож из диабазовой плитки. Типовой барабанный гранулятор производительностью 20 т/ч суперфос­фата имеет длину 7,5 м, диаметр 1,4 м, устанавливается под углом 2° и вращается с частотой 7,5 об/мнн.