3. Класифікація і асортимент фосфорних добрив

За ступенем розчинності та доступністю засвоєння рослинами фосфорні добрива поділяють на три групи.

1. Водорозчинні—легкодоступні для засвоєння рослинами (су­перфосфати).

2. Напіврозчинні — менш доступні для засвоєння рослинами, ніж водорозчинні форми. Фосфати цих добрив нерозчинні у воді, але переходять у розчин лимонної кислоти (лимоннорозчинні) або в лужний розчин цитрату амонію (цитратнорозчинні). До них належать преципітат, томасшлак, фосфатшлак, знефторені фосфати та ін.

3. Нерозчинні у воді і погано розчинні у слабких кислотах важкорозчинні фосфати важкодоступні для засвоєння більшістю сільськогосподарських культур (фосфоритне і кісткове борошно).

В окрему групу виділяються конденсовані фосфати, для яких розчинність як характеристика вмісту засвоюваних форм Р₂О₅ великого значення не має. При внесенні в грунт вони перетворюються, внаслідок чого відбувається нагромадження легко доступних для рослин форм фосфору.

'ї;

Водорозчинні фосфорні добрива.

Суперфосфат гранульований суперфосфат простий) Ca(H₂PO4)₂·H₂O+H₃PO₄+2CaSO₄ добувають дією сірчаної кислоти на фосфорити й апатити:

Спочатку суміш фосфорної сировини з сірчаною кислотою за­сипають у камери й одержують суперфосфатну масу, яка в про­цесі реакції твердне. Потім цю масу зберігають на складі, де ре­акція продовжується протягом 10-20 діб, тобто відбувається її дозрівання. Дозрілий на складі суперфосфат містить 19-21% Р₂О₅, в тому числі не більш як 2,3% у вигляді вільної фосфор­ної кислоти, що надає йому характерного запаху.

Суперфосфат містить близько 30% гіпсу CaSO₄, який має практичне значення як джерело сірки, а також меліорант на за­солених грунтах.

За зовнішніми ознаками суперфосфат — це гранули розміром від 1 до 4 мм темно-сірого (продукт переробки фосфориту) або світло-сірого (продукт переробки апатиту) кольору.

Суперфосфат подвійний Са(Н₂РО₄)₂·Н₂О+Н₃РО₄ добувають розкладанням фосфоритів фосфорною кислотою. Спочатку фос­форити обробляють сірчаною кислотою і одержують вільну фос­форну кислоту, якою діють на нову порцію фосфатної сировини. Реакція відбувається за такою схемою:

Добутий продукт за зовнішніми ознаками подібний до супер­фосфату гранульованого, але містить значно меншу кількість гіп­су. Випускається у вигляді гранул розміром 1-4 мм.

Залежно від сировини і технології виробництва гранульований подвійний суперфосфат випускається двох марок: марка А міс­тить не менш як 48-50% засвоюваного фосфору, а марка Б, що випускається двох сортів, містить не менш як 45-47% (І сорт) або 42-44% (II сорт) засвоюваного фосфору. Подвійний супер­фосфат, що містить понад 50% засвоюваного фосфору, іноді на­зивається потрійним. Масова частка вільної фосфорної кислоти в перерахунку на Р₂О₅ у суперфосфаті марки А становить не більш як 2,5% і марки Б — не більш як 4,5-5 %.

Збагачений суперфосфат займає проміжне положення між

простим і подвійним суперфосфатом за вмістом засвоюваного фосфору (23,5-24,5% Р₂О₅). Виробництво його грунтується на взаємодії природних фосфатів з сумішшю фосфорної і сірчаної кислот.

Для поліпшення фізичних та агрохімічних властивостей су­перфосфатів у процесі грануляції їх нейтралізують кістковим і фосфоритним борошном, вапняком, крейдою, доломітом або га­зоподібним аміаком. Найефективнішою є нейтралізація аміаком.

Суперфосфат амонізований CaHPO₄+NH₄H₂PO₄+CaSO₄ добу­вають насиченням звичайного суперфосфату аміаком. Це склад­не добриво, що містить 6% азоту і 36% загального Р₂О₅, в тому числі 92% в засвоюваній і 70-80% в водорозчинній формах. Амонізація суперфосфату зменшує кількість водорозчинних фос­фатів у добриві, однак при цьому вміст засвоюваного фосфору практично не зменшується.

Суперфос містить 37-40% Р₂О₅, з яких 2/3 перебуває в дос­тупній для рослин формі і майже половина — у водорозчинній. Виготовляють його із фосфоритів з низьким вмістом фосфору, ви­користовуючи сірчану кислоту, якої витрачається на 20-25% менше, ніж при виробництві суперфосфату. При основному вне­сенні суперфос за ефективністю подібний до подвійного супер­фосфату.

Напіврозчинні фосфорні добрива.

Преципітат СаНРО₄·2Н₂О — порошок білого або кремового кольору, який погано розчиняєть­ся у воді, малогігроскопічний, не злежується. Містить 38% Р₂О₅. Фосфор преципітату переважно знаходиться у вигляді гідрофосфату кальцію СаНРО₄, що нерозчинний у воді, але добре розчин­ний у лужному розчині цитрату амонію і тому доступний рос­линам.

Добувають преципітат внаслідок взаємодії фосфорної кисло­ти з вапняним молоком або з суспензією подрібненого вапняку:

Використовують преципітат для основного удобрення сільсько­господарських культур. На кислих грунтах він має деяку перева­гу порівняно з суперфосфатом (менше зв'язується з грунтом), а на чорноземах до нього прирівнюється. Для припосівного внесен­ня і підживлення не рекомендується.

З вапняків, що не містять шкідливих домішок — сполук фто­ру, миш'яку, важких металів,— виготовляють кормовий преципі­тат (дикальційфосфат), який використовується як мінеральна до­бавка до кормів у тваринництві.

Фосфатшлак мартенівський 4CaO·P₂O₅·CaSiO₃ добувають у

процесі виплавки сталі з чавуну або залізних руд, багатих на фосфор. Це тонкорозмелений порошок темно-сірого кольору з добрими фізичними властивостями. Загальний вміст Р₂О₅ — 14-16%, у тому числі 8-12% цитратнорозчинного, що засвоюється рослинами. Водорозчинний фосфор практично відсутній. До скла­ду фосфатшлаку входять оксиди кальцію (25-30%), магнію (7-9%), марганцю та інших елементів. Добриво має лужну ре­акцію і тому діє як вапняний матеріал — знижує кислотність грун­ту. На дерново-підзолистих грунтах з підвищеною кислотністю при основному внесенні фосфатшлак не поступається суперфос­фату.

Томасшлак 4CaO·P₂O₅+CaO·P₂O₅·CaSiO₃ — побічний продукт переробки залізовмісних руд за методом Томаса, коли в конвер­тер, де плавиться метал, добавляють негашене вапно. У резуль­таті реакції утворюються тетракальцієві та інші важкорозчинні, малодоступні для живлення рослин фосфати, а також силікати кальцію та інших елементів. У зв'язку з різноманітним складом томасшлаку вміст Р₂О₅, розчинного в 2%-му розчині лимонної кислоти, коливається від 7-8 до 18-20%. Томасшлак — це важ­кий порошок темного кольору з добрими фізичними властивостя­ми, має лужну реакцію і використовується як основне добриво на кислих грунтах.

Термофосфати Na₂O·3CaO·Р₂O₅+SiO₂ добувають сплавлян­ням або спіканням природних фосфатів з піском, лужними соля­ми та іншими сполуками при високій температурі. При цьому ут­ворюються різні хімічні речовини, що містять від 20 до 40% цитратнорозчинного фосфору, мають лужну реакцію та за своїми властивостями близькі до томасшлаку і мартенівського фосфат­шлаку. За зовнішніми ознаками це тонкорозмелені порошки з добрими фізичними властивостями. До термофосфатів належать плавлені магнієві і знефторені фосфати.

Плавлений магнієвий фосфат α·Ca₃(P0₄)₂+MgSi0₃ містить 19-21% цитратнорозчинного засвоюваного фосфору і 8-14% MgO. Добувають його сплавлянням фосфориту або апати­ту з магнієвими силікатами—- олівінітом або серпентинітом. Найдоцільніше його використовувати на піщаних грунтах, бідних на магній.

Знефторений фосфат ЗСаО·Р₂О₅+4СаО·Р₂О₅ добувають про­жарюванням фторапатиту при 1400-1500°С з добавкою 2-3% кварцового піску при наявності водяної пари, внаслідок чого руй­нується кристалічна решітка фторапатиту і виділяється шкідли­вий для рослин фтор. При цьому 80% загальної кількості фос­фору перетворюється на більш доступні для засвоювання росли­нами форми. Знефторений фосфат містить 30-38% цитратно­розчинного фосфору. За зовнішніми ознаками це світло-сірий тонкорозмелений порошок, який використовується як основне добриво на кислих грунтах.

Нерозчинні фосфорні добрива.

Фосфоритне борошно Са₁₀(РО₄)₆[(ОН,F)]₂ містить фосфор у вигляді Са₃(РО₄)₂. Його виготовляють розмелюванням збагачених природних фосфатів без попередньої хімічної обробки. Тому вартість добрива невисока. За зовнішніми ознаками це тонкорозмелений порошок (на ситі з отворами 0,18 мм його залишається не більш як 10 %) сірого, темно-сірого або коричневого кольору. Вміст фосфору в добриві І сорту становить 28-30%, II сорту — 22-24%, III сорту—19-21%. Добриво не гігроскопічне, не злежується, добре розсіюється, проте пилить. Тому його треба вносити машинами, що одночасно виконують роботи по транспортуванню, розвантаженню, заванта­женню і внесенню в грунт.

Академік О. М. Енгельгардт ще наприкінці минулого століття встановив високу ефективність фосфоритного борошна на підзо­листих грунтах. Дослідженнями інших вчених встановлена висо­ка дія цього добрива на різних грунтах. Особливістю застосуван­ня фосфоритного борошна є те, що доступність його фосфору для більшості культурних рослин мала. Проте при внесенні в грунт фосфати кальцію Са₃(РО₄)₂ під дією кислот ґрунтового розчину поступово перетворюються на більш розчинні гідрофосфати каль­цію СаНРО₄, що краще засвоюються рослинами. Оскільки реак­ції розчинення Са₃(РО₄)₂ в грунті відбуваються повільно, фос­форитне борошно має найкращу післядію. Тому на більшості грунтів воно, з урахуванням післядії, не поступається суперфос­фату. Для припосівного удобрення і підживлення фосфоритне до­бриво використовувати недоцільно.

Ефективність фосфоритного борошна тим вища, чим більше в ньому фосфору і чим тонший помел фосфориту. Перспективною є грануляція фосфоритного борошна з фізіологічно кислими азот­ними і калійними добривами, що підвищить його ефективність.

Кісткове борошно — одне з перших фосфоритних добрив, що почала випускати промисловість. Виготовляють його розмелю­ванням знежирених і позбавлених желатину кісток. Залежно від способу виготовлення борошно містить 13-30% Р₂О₅ фосфатів кальцію і магнію. Нині як добриво майже не застосовується. Його використовують як мінеральну підкормку в тваринництві, а та­кож для нейтралізації вільної кислоти під час виробництва су­перфосфатів, для виготовлення кісткового вугілля, що використо­вується на цукрових заводах, тощо.

Конденсовані фосфати. Конденсовані фосфати — це продукти дегідратації дигідро- і гідрофосфатів. Вони є поліаніонними агре­гатами, що утворилися в результаті виникнення між тетраедрами РО₄^3- зв'язків Р—О—Р, і поділяються на три групи.

1) Поліфосфати (ланцюгові фосфати, лінійні фосфати)—спо­луки, що побудовані у вигляді ланцюгів з чергуванням атомів фосфору і кисню.

2) Циклофосфати (кільцеві фосфати, метафосфати) — сполу­ки, в яких атоми фосфору та кисню замкнені в цикли.

3) Ультрафосфати (ізополіфосфати, ізометафосфати, розгалу­жені фосфати) — сполуки фосфору з точками розгалуження, що є розгалуженими тривимірними структурами, комбінаціями лан­цюгів з кільцями, розгалуженими ланцюгами тощо.

Конденсовані фосфати — хімічно досить стійкі сполуки, проте за певних умов піддаються гідролізу у водних розчинах, кінцевим продуктом якого є фосфат-іони.

Як мінеральні добрива перспективні поліфосфати амонію (50-73 % Р₂О₅ і 11-16% N), калію (40% К₂О і 60% Р₂О₅) і каль­цію (27% Са і 57% Р₂О₅). Виробництво рідких комплексних добрив (РКД) грунтується на використанні суперфосфатної кис­лоти, що є сумішшю ортофосфорної і поліфосфорних кислот.

Від звичайних фосфорних добрив поліфосфати відрізняються тим, що в їх складі крім ортоформи є піро-, триполі-, полі- і метаформи. Це зумовлює їхні фізико-хімічні властивості (комплексоутворення, іонообмін, хелатування, а також здатність до гід­ролізу). Ці властивості впливають на швидкість їх розчинення в ґрунтовому розчині, характер взаємодії з компонентами грунту та фізіологічну специфічність дії.

Залежно від фізичних, хімічних і біологічних факторів внесе­ні в грунт поліфосфати (протягом від кількох діб до кількох місяців) гідролітично розкладаються, і їх фосфор стає доступним для живлення рослин.

Поліфосфати мають дещо більшу рухомість ортоформи фос­фору, що утворюється під час їх гідролізу, ніж „чисті” ортофосфати. Перетворення цих форм фосфору від аморфних сполук до кристалічних солей відбувається повільніше, внаслідок чого збе­рігається властивість їх розчинятися в слабких кислотах. Тому поліфосфати довше залишаються доступними для рослин. Крім того, поліфосфати як сполуки, що мають хелатні властивості, по­ліпшують надходження в рослини дво- і тривалентних металів та мікроелементів.

Ефективність конденсованих фосфатів залежить від власти­востей грунту, норм внесення та біологічних особливостей куль­тур. Більшість дослідників вважають, що їх дія на ріст, розви­ток і врожайність сільськогосподарських культур майже одна­кова. Іноді вони, мають деяку перевагу перед стандартними ор­тофосфорними добривами. Встановлено підвищену їх дію на грун­тах, кислотність яких змінюється в бік підлуговування, а гранулометричний склад — від легкого до важкого, а також при за­стосуванні їх під культури з довгим вегетаційним періодом. У перспективі ці добрива будуть широко застосовуватися на практиці.

Повернутися до плану