7.3. Круговорот калия в земледелии

Круговорот калия в земледелииболее благоприятный, чем фосфора. В отличие от фосфора и азота основная часть калия содержится в нетоварной части растениеводческой продукции – листьях, стеблях, соломе, используемых на корм и подстилку. Поэтому он почти весь с навозом возвращается в почву. Таким образом, рациональное использование растительных отходов и навоза очень важно для обеспечения почвы калием. Однако возделываемые культуры выносят калия значительно больше, чем фосфора, а иногда и азота. Кроме того, какое-то количество калия вымывается из почвы, а также теряется из-за эрозии. Исследованиями РУП «Институт почвоведения и агрохимии» НАН Беларуси установлено, что из 1 га дерново-подзолистых почв разного гранулометрического состава может вымываться от 8 до 15 кг калия, торфяных – до 10 кг. При эрозии, в зависимости от степени эродированности почв, теряется от 5 до 25 кг калия в расчете на 1 га.

Небольшое количество калия поступает в почву с семенами (до 2 кг на 1 га) и атмосферными осадками (до 7 кг). Однако ни этот калий, ни поступающий с органическими удобрениями не может компенсировать вынос его урожаем и потери из почвы. Поэтому для повышения плодородия почв, получения высоких урожаев особенно требовательных к этому элементу питания культур важную роль играют минеральные калийные удобрения. Наиболее эффективны последние на песчаных и супесчаных почвах, а также торфяных, содержащих мало калия.

7.4. Месторождения калийных солей, способы получения, состав и свойства калийных удобрений

Сырьем для производства калийных солей являются природные калийные соли. Крупнейшими месторождениями хлористых калийных солей на территории стран СНГ являются Верхнедвинское, расположенное в России около городов Соликамск и Березники (более 12 млрд. т) и Белорусское (1 млрд. 247 млн. т).Прикарпатское месторождение (Западная Украина) представлено преимущественно сернокислыми солями (шенит, лангбейнит и каинит). Осваиваются Тюбегатанское и Карлюкское месторождения в Таджикистане. Имеются сырье для производства калийных удобрений в ФРГ, Франции, США, Канаде, Израиле, Италии и других странах.

Основной формой калийных удобрений в республике является хлористый калий. Ассортимент калийных удобрений планируется расширить за счет производства комплексных удобрений, в состав которых входит калий.

Производимые в СНГ калийные удобрения по химическому составу подразделяют на хлоридные (хлористый калий и смешанные соли)исульфатные (сульфат калия, калимагнезия и калимаг). В зависимости от содержания калия и технологии производства калийные удобрения подразделяются наконцентрированные, представленные хлоридными и сульфатными формами, иразмолотые природные соли(сильвинит и каинит). Кроме того, в качестве калийсодержащих удобрений могут использоваться отходы промышленности – цементная пыль и древесная зола.

Хлористый калий (КС1) – основное калийное удобрение, на долю которого в ассортименте калийных удобрений приходится около 95 %. Содержит 56 –60 % К₂О. Это кристаллическое вещество розового, белого и красно-бурого цвета, хорошо растворимое в воде. Получают его разделением сильвинита на хлориды калия и натрия гидроциклонным способом, а также галургическим и флатационным обогащением калийных руд. Пригидроциклонном способеполучают крупнокристаллический хлористый калий путем разделения хлоридов калия и натрия по удельной массе в специальных аппаратах «Гидроциклон».Галургический способполучения хлористого калия основан на различной растворимости этих солей при повышении температуры до 90 – 100°С. При этом в растворах, насыщенных обеими солями, содержание хлористого калия увеличивается примерно в два раза, а хлористого натрия уменьшается. При последующем охлаждении раствора до 20 – 25°С хлористый калий кристаллизуется, а хлористый натрий остается в растворе. После высушивания образовавшихся кристаллов получается белый мелкокристаллический хлористый калий, который при хранении слеживается. Грануляция улучшает физические свойства удобрения.Флотационный способполучения хлористого калия отличается от предыдущего тем, что для отделения КС1 отNaClв сильвинит добавляют поверхностно-активные вещества (амины), которые адсорбируются только на поверхности кристаллов КС1. При интенсивной продувке его кристаллы всплывают, а кристаллыNaClоседают. Флотационный хлористый калий имеет более крупные естественные кристаллы розового цвета, а реагенты на поверхности кристаллов КС1 резко уменьшают слеживаемость удобрения.

Сернокислый калий(сульфат калияK₂SО₄) – мелкокристаллическая соль белого или сероватого цвета, хорошо растворимая в воде. Содержит 46 – 50 % К₂О. Получается путем обменного разложения КС1 иMgSO₄(I) и термического восстановления (II).

I. 2КС1 + 2MgSО₄=K₂SО₄ ∙MgSО₄+MgCl₂,

K₂SО₄ ∙MgSО₄+ 2KC1 = 2K₂SО₄ ∙MgCl₂.

Сульфат калия вследствие менее высокой растворимости выпадает в осадок, а сильнорастворимый MgCl₂остается в растворе. Осадок сульфата калия отфильтровывают и сушат.

II. 2K₂SO₄ ∙ 2MgSO₄ + С = K₂SО₄ + 2MgO + 2SO₂ + CО₂.

Затем сульфат калия выщелачивается при 100°С водой, а окись магния остается в осадке; сернистый газ восстанавливается метаном до элементарной серы.

Из руд западноукраинских месторождений, содержащих в основном минералы лайгбейнит K₂SO₄∙ 2MgSO₄и каинит КС1 ∙MgSO₄∙ 3H₂O, сульфат калия получают путем конверсии лайгбейнита в шенит при добавлении хлористого калия, который реагирует с сульфатом магния, что приводит к выделениюMgCl₂и дополнительному образованию сульфата калия в удобрении.

2(K₂SO₄∙ 2MgSO₄) + 2КС1 + 18Н₂О = 3(К₂SO₄∙MgSO₄∙ 6Н₂О) +MgCl₂;

K₂SO₄ ∙ MgSO₄ ∙ 6H₂O + 2KC1 = 2K₂SO₄ + MgCl₂ + 6H₂O.

Сульфат калия выпадает в осадок, а хлористый магний остается в растворе. Осадок сульфата калия отфильтровывают и сушат.

Удобрение обладает хорошими физическими свойствами и может применяться на любых почвах и под все культуры, но особенно хорошо для культур, чувствительных к хлору (картофель, гречиха, лук, огурцы и др.).

40%-ная калийная соль(КС1 +KCl∙nNaCl) – кристаллическая соль серого цвета с включением розовых кристаллов. Получается механическим смешиванием хлористого калия с тонкоразмолотым сильвинитом. Содержит 40% К₂О. Хорошее удобрение для культур, отзывчивых на натрий и малочувствительных к хлору (сахарная свекла, кормовые и столовые корнеплоды). Для растений, чувствительных к избытку хлора, калийная соль менее пригодна, чем хлористый калий.

Цементная пыль– отходы цементной промышленности, бесхлорное калийное удобрение. Содержит 10–15% К₂О. Выпускается гранулированным, упаковывается в бумажные мешки. Калий присутствует в виде солей карбонатов, бикарбонатов, сульфатов и в незначительной степени силикатов. Цементная пыль содержит также гипс, окись кальция, полуторные окислы и примеси микроэлементов. Применяется в качестве основного удобрения, особенно на кислых почвах, под хлорофобные культуры.

Древесная золаявляется ценным фосфорно-калийным и известковым удобрением, так как в ней содержится до 7 % фосфора (Р₂О₅), до 15 % – калия (К₂О) и около 40 % – кальция (СаО). Есть в ней и микроэлементы. В отличие от промышленных удобрений зола не содержит хлора и поэтому наиболее эффективна для культур, отрицательно реагирующих на хлор (картофель и ягодники), особенно на кислых дерново-подзолистых почвах. Для улучшения качества компостов в них добавляют золу вместо извести (3 – 4 % массы компостируемого материала).