- •Рецензенты:
- •Рахимова, О.В.
- •1. КЛАССИФИКАЦИЯ И СВОЙСТВА МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
- •1.2. Ассортимент минеральных удобрений
- •1.3. Свойства минеральных удобрений
- •2.1. Сырье для производства минеральных удобрений
- •2.2. Растворение
- •2.4. Обжиг
- •2.5. Флотация
- •2.6. Гранулирование
- •2.7. Кондиционирование
- •Контрольные вопросы
- •3.2. Производство хлорида калия
- •3.3. Получение хлорида калия из сильвинита галургическим способом
- •Щелок
- •Контрольные вопросы
- •3.4. Получение хлорида калия из сильвинита флотационным способом
- •Контрольные вопросы
- •3.5. Получение хлорида калия из карналлита
- •Контрольные вопросы
- •3.6. Производство сульфата калия
- •Контрольные вопросы
- •4.2. Производство аммиачной селитры
- •Контрольные вопросы
- •4.3. Производство карбамида
- •Контрольные вопросы
- •4.4. Другие виды твердых азотных удобрений
- •4.5. Производство жидких азотных удобрений
- •Контрольные вопросы
- •5. ТЕХНОЛОГИЯ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ
- •5.1. Классификация фосфорных удобрений
- •5.2. Сырье для получения фосфорных удобрений и способы его переработки
- •5.3. Производство простого суперфосфата
- •5.4. Производство двойного суперфосфата
- •Контрольные вопросы
- •6.2. Сложные удобрения на основе фосфорной кислоты
- •6.3. Сложные удобрения на основе фосфорной и азотной кислот
- •6.4. Сложные удобрения на основе азотнокислотного разложения фосфатов
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •ТЕХНОЛОГИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет» Березниковский филиал
О.В. Рахимова
ТЕХНОЛОГИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
Утверждено на заседании кафедры и Ученого совета
в качестве учебного пособия
Березниковский филиал Пермского национального исследовательского политехнического университета
2013
УДК 546 ББК 24.1 Р27
Рецензенты:
канд. техн. наук О.К. Косвинцев (Березниковский филиал Пермского национального исследовательского
политехнического университета); канд. техн. наук Л.В. Белкин
(ОАО «Березниковский содовый завод»)
Рахимова, О.В.
Р27 Технология минеральных удобрений: учеб, пособие/О.В. Рахимо ва. - Пермь: Березниковский филиал Перм. нац. исслед. политехи, ун-та, 2013.- 134 с.
ISBN 978-5-398-00993-4
Рассмотрены теоретические основы технологии и процессы произ водства калийных, азотных, фосфорных и сложных твердых и жидких удобрений.
Написано в соответствии с программой курса «Технология удобре ний и солей» и предназначено для студентов всех форм обучения специ альности 240301.65 «Химическая технология неорганических веществ» и направления 240100 «Химическая технология».
УДК 546 ББК 24.1
ISBN 978-5-398-00993-4 |
©ПНИПУ, 2013 |
ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................................................. |
5 |
1. КЛАССИФИКАЦИЯ И СВОЙСТВА МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ..................................... |
7 |
1.1. Классификация минеральных удобрений........................................................................................ |
7 |
1.2. Ассортимент минеральных удобрений............................................................................................. |
9 |
1.3. Свойства минеральных удобрений................................................................................................... |
11 |
Контрольные вопросы ...„............................................................................................................................ |
13 |
2. ТИПОВЫЕ ПРОЦЕССЫ^ ПРОИЗВОДСТВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ.................. |
15 |
2.1. Сырье для производства минеральных удобрений..................................................................... |
15 |
2.2. Растворение............................................................................................................................................... |
17 |
2.3. Кристаллизация...................................................................................................................................... |
21 |
2.4. Обжиг......................................................................................................................................................... |
27 |
2.5. Флотация................................................................................................................................................... |
31 |
2.6. Гранулирование...................................................................................................................................... |
32 |
2.7. Кондиционирование.............................................................................................................................. |
33 |
Контрольные вопросы.................................................................................................................................. |
35 |
3. ТЕХНОЛОГИЯ КАЛИЙНЫХ УДОБРЕНИЙ...................................................................................... |
36 |
3.1. Виды калийных удобрений и сырье для их получения............................................................ |
36 |
3.2. Производство|хлорида калия............................................................................................................. |
38 |
3.3. Получение хлорида калия из сильвинита галургическим способом.................................... |
41 |
3.3.1. Принципиальная схема получения хлорида калия из сильвинита |
|
галургическим способом.............................................................................................................. |
42 |
3.3.2. Статический анализ получения хлорида калия из сильвинита..................................... |
42 |
3.3.3. Растворение сильвинита.............................................................................................................. |
46 |
Факторы, влияющие на процесс растворения сильвинита..................................................... |
46 |
Технологическая схема отделения растворения........................................................................ |
49 |
3.3.4. Осветление горячего насыщенного щелока.......................................................................... |
50 |
3.3.5. Кристаллизация хлорида калия из насыщенного раствора.............................................. |
50 |
3.3.6. Обезвоживание и сушка кристаллов хлорида калия.......................................................... |
53 |
3.3.7. Обработка готового продукта.................................................................................................... |
54 |
Контрольные вопросы.................................................................................................................................. |
54 |
3.4. Получение хлорида калия из сильвинита флотационным способом................................... |
55 |
3.4.1. Виды и особенности флотации.................................................................................................. |
55 |
3.4.2. Флотационные реагенты.............................................................................................................. |
57 |
3.4.3. Физико-химические основы флотации.................................................................................. |
58 |
3.4.4. Схемы флотационного обогащения сильвинита................................................................. |
60 |
3.4.5. Технология флотационного обогащения сильвинитовой руды..................................... |
66 |
Технологическая схема обесшламливания сильвинита.......................................................... |
67 |
Технологическая схема сильвиновой флотации........................................................................ |
68 |
Сгущение и обезвоживание продуктов обогащения................................................................ |
70 |
Сушка и обработка готового продукта......................................................................................... |
71 |
Контрольные вопросы.................................................................................................................................. |
71 |
3.5. Получение хлорида калия из карналлита...................................................................................... |
72 |
Контрольные вопросы.................................................................................................................................. |
75 |
3.6. Производство^ульфата калия............................................................................................................ |
75 |
3.6.1. Получение сульфата калия из природного сырья............................................................... |
76 |
3.6.2. Конверсионные способы получения сульфата калия......................................................... |
77 |
Производство K2SO4 из хлорида калия и сульфата аммония................................................ |
77 |
Производство K2SO4 из хлорида калия и мирабилита............................................................. |
78 |
Получение сульфата калия из хлорида калия и эпсомита....................................................... |
81 |
Контрольные вопросы.................................................................................................................................. |
82 |
4. ТЕХНОЛОГИЯ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ........................................................................................... |
83 |
4.1. Классификация азотных удобрений................................................................................. |
...83 |
4.2. Произволство|аммиачной селитры.................................................................................... |
...84 |
4.2.1. Состав и свойства аммиачной селитры.................................................................... |
....84 |
4.2.2. Способы снижения слеживаемости аммиачной селитры.................................. |
....85 |
4.2.3. Физико-химические основы процесса нейтрализации |
|
азотной кислоты аммиаком........................................................................................... |
„..86 |
4.2.4. Технологическая схема получения гранулированной аммиачной селитры |
„..87 |
4.2.5. Производство водоустойчивой аммиачной селитры........................................... |
...90 |
4.2.6. Известково-аммиачная селитра.................................................................................. |
...91 |
Контрольные вопросы.................................................................................................................... |
...91 |
4.3. Производство[карбамида...................................................................................................... |
...92 |
4.3.1. Состав и свойства карбамида...................................................................................... |
...92 |
4.3.2. Физико-химические основы синтеза карбамида.................................................. |
...93 |
4.3.3. Выделение непрореагировавших веществ из плава синтеза............................. |
...94 |
4.3.4. Технологическая схема синтеза карбамида............................................................ |
...95 |
Контрольные вопросы.................................................................................................................... |
...96 |
4.4. Другие виды твердых азотных удобрений...................................................................... |
...97 |
4.5. Производство|жидких азотных удобрений..................................................................... |
...98 |
4.5.1. Виды жидких азотных удобрений.............................................................................. |
...98 |
4.5.2. Физико-химические основы получения КАС........................................................ |
.100 |
4.5.3. Технология получения раствора КАС....................................................................... |
.103 |
Контрольные вопросы..................................................................................................................... |
104 |
5. ТЕХНОЛОГИЯ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ..................................................................... |
105 |
5.1. Классификация фосфорных удобрений............................................................................. |
105 |
5.2. Сырье для получения фосфорных удобрений и способы его переработки......... |
105 |
5.3. Производство|простого суперфосфата.............................................................................. |
107 |
Схема получения простого суперфосфата...................................................................... |
108 |
5.4. ПроизводствоТдвойного суперфосфата.............................................................................. |
109 |
5.5. Другие виды фосфорных удобрений................................................................................. |
111 |
Контрольные вопросы..................................................................................................................... |
113 |
6. ТЕХНОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНЫХ УДОБРЕНИЙ............................................................... |
114 |
6.1. Производство^нитрата калия................................................................................................ |
114 |
6.1.1. Способы получения нитрата калия............................................................................. |
114 |
6.1.2. Конверсионный способ получения нитрата калия из NaN03 и КС1.............. |
116 |
Теоретические основы процесса........................................................................................ |
116 |
Схема получения нитрата калия.......................................................................................... |
118 |
6.2. Сложные|удобрения на основе фосфорной кислоты................................................... |
119 |
6.2.1. Теоретические основы производства........................................................................ |
120 |
6.2.2. Технологические схемы производства аммофоса................................................. |
122 |
6.3. Сложные^удобрения на основе фосфорной и азотной кислот.................................. |
124 |
6.3.1. Теоретические основы процесса.................................................................................. |
124 |
6.3.2. Технологические схемы производства нитроаммофоски................................... |
126 |
6.4. Сложные удобрения на основе азотнокислотного разложения фосфатов............ |
127 |
6.4.1. Теоретические основы..................................................................................................... |
127 |
6.4.2. Способы получения сложных удобрений на основе азотнокислотного |
|
разложения фосфатов........................................................................................................ |
129 |
Контрольные вопросы..................................................................................................................... |
132 |
Список литературы............................................................................................................................... |
133 |
М и н е р а л ь н ы е у д о б р е н и я -технические продукты, основные ми неральные вещества которых содержат питательные элементы, необходимые для роста и развития растений и повышения плодородия почв.
В образовании ткани растения, его росте и развитии участвует большин ство химических элементов (около 70). Однако только 16 элементов абсолютно необходимы для жизнедеятельности растений:
-кислород, водород, углерод - на их долю приходится 90% массы сухо го вещества растений;
-азот, калий, фосфор, магний, сера, кальций - составляют 8 - 9% рас тительной массы;
-бор, железо, медь, марганец, цинк, молибден, кобальт - составляют всего 1 - 2% растительной массы.
Замена одного элемента другим невозможна, так как каждый выполняет свою функцию в растении.
Главными элементами являются кислород, углерод и водород, основную массу которых растения получают из воздуха и воды. Остальные элементы рас тения извлекают из почвенного раствора.
Наибольшее значение после кислорода, углерода и водорода среди эле ментов, обеспечивающих растения питанием, имеют азот, фосфор и калий. Удобрения, содержащие эти элементы, являются основными минеральными удобрениями. Роль и значение этих питательных элементов - действующих ве ществ удобрений - рассмотрены ниже.
Огромное значение азотных удобрений в увеличении урожайности сель скохозяйственных культур обусловливается исключительно важной ролью азо та в жизни растений. Азот входит в состав белков, являющихся главной состав ной частью цитоплазмы и ядра клеток, в состав нуклеиновых кислот, хлоро филла, ферментов и других органических азотистых соединений, которые иг рают важную роль в процессах обмена веществ в растении. При достаточном снабжении растений азотом в них усиливается синтез органических азотистых веществ. Растения образуют мощные листья и стебли с интенсивно-зеленой ок раской, хорошо растут и кустятся; улучшается формирование и развитие орга нов плодоношения. В результате резко повышаются урожай и содержание бел ка в нем. При недостатке азота рост растений резко замедляется, листья бывают мелкие, бледно-зеленой окраски, что связано с нарушением синтеза хлорофил ла, преждевременно желтеют, стебли становятся тонкими и слабо ветвятся. Ухудшаются также формирование и развитие репродуктивных органов и налив зерна, сильно снижаются урожай и содержание белка в нем.
Фосфор - важный элемент питания растений. Фосфор входит в нуклеи новые кислоты и нуклеопротеиды, участвующие в построении цитоплазмы и ядра клеток. В растительной клетке фосфор играет исключительно важную роль в энергетическом обмене, участвует в разнообразных процессах обмена веществ, деления и размножения. Особенно велика роль этого элемента в угле водном обмене, в процессах фотосинтеза, дыхания и брожения. Большая роль фосфора в углеводном обмене обусловливает положительное влияние фосфор-
ных удобрений на накопление сахара в сахарной свекле, крахмала в клубнях картофеля и т. д. Фосфор играет также важную роль в обмене азотистых ве ществ в растении. При недостатке фосфора замедляется рост и задерживается созревание растений, снижается урожай и ухудшается его качество. Недоступ ные для растений минеральные и органические соединения фосфора переходят в усвояемые очень медленно. Несмотря на большие общие запасы фосфора, его усвояемых соединений в почве содержится обычно мало, и, чтобы получить высокий урожай, необходимо внесение фосфорных удобрений.
Калий является одним из основных, наряду с азотом и фосфором, необ ходимых элементов минерального питания. В отличие от азота и фосфора он не входит в состав органических соединений в растении, а находится в клетках растения в ионной форме в виде растворимых солей в клеточном соке. Физио логические функции калия в растительном организме разнообразны. Он оказы вает положительное влияние на физическое состояние коллоидов цитоплазмы, повышает их оводненность, набухаемость и вязкость, что имеет большое зна чение для нормального обмена веществ в клетках, а также для повышения ус тойчивости растений к засухе. При недостатке калия растения быстрее вянут, в растении тормозится синтез белка, в результате нарушается весь азотный об мен. Калий повышает активность ферментов, участвующих в углеводном обме не, чем объясняется положительное влияние калийных удобрений на накопле ние крахмала в клубнях картофеля, сахара в сахарной свекле и других корне плодах. Под влиянием калия повышается морозоустойчивость растений, по вышается устойчивость растений к различным заболеваниям.
Некоторые питательные элементы, например, железо, сера, магний, каль ций, почти всегда находятся в почве в достаточном количестве.
Такие элементы, как бор, медь, марганец, цинк, молибден и кобальт, тре буются растениям в ничтожных количествах. Эти питательные элементы назы ваются микроэлементы.
Основные питательные элементы - азот, фосфор и калий - требуются рас тениям в больших количествах, поэтому их вносят в почву в виде удобрений.