56. Фосфорные минеральные удобрения

Фосф.удобрения — мин.удобрения, содержащие фосфор, к ним относятся природные фосфаты и продукты их переработки. Фосфор усваивается растениями в виде P2O5 , стимулируя в них синтез хлорофилла, жиров и витаминов.

К фосфорным удобрениям относятся простой и двойной суперфосфат, принадлежащие к классу водорастворимых удобрений, и комплексные удобрения.

Сырьём для производства фосфорных удобрений, кормовых фосфатов, фосфорной кислоты и элементарного фосфора служат природные апатиты и фосфориты. Апатитонефелиновая руда обогащается флотацией с получением апатитового концентрата, состоящего главным образом из фторапатита Ca5F(PO4)3 и нефелиновой фракции (Na,K)2O*Al2O3*2SiO2*2H2O.

Из фосфорных удобрений чаще всего используют фосфоритную муку, костную муку, простой и двойной суперфосфаты, преципитат. Фосфор вносят в почву и с помощью сложного удобрения аммофоса. Фосфорные удобрения получают как физическими, так и химическими методами.

Фосфоритная мука производится из природных фосфоритов, которые размалывают в специальных мельницах. Фосфор в этом удобрении содержится в виде нерастворимого в воде фосфата кальция, поэтому фосфоритную муку можно использовать только на кислых почвах.

В течение нескольких веков в качестве фосфорного удобрения используются мелко размолотые кости крупного рогатого скота — костная мука. Интересно, что еще ацтеки вносили в почву фосфорные удобрения, чтобы увеличить урожаи кукурузы.

Химическими методами получают суперфосфаты и преципитат.

Простой суперфосфат получают добавлением к фосфату кальция серной кислоты. Са3(РO4)2 + 2Н2SO4 = Са(Н2РO4)2 + 2CaSO4

В результате образуется растворимый дигидрофосфат калия и практически нерастворимый сульфат кальция. Содержание питательного элемента в этом веществе невелико из-за балласта — гипса, но производство простого суперфосфата дешево и технически просто. Отсюда и происходит название удобрения.

Двойной суперфосфат производится в две стадии. На первой стадии получают фосфорную кислоту, которой затем обрабатывают фосфат кальция.

Са3(РO4)2 + 3H2SO4 = 2Н3РO4 + 3CaSO4v

Са3(РO4)2 + 4Н3РO4 = 3Ca(H2PO4)2

В этом случае массовая доля балласта в удобрении значительно ниже, чем в простом суперфосфате, так как в процессе производства не образуется гипс, а только остаются примеси, содержавшиеся в природном фосфорите.

Гидрофосфат кальция, или преципитат, получают нейтрализацией фосфорной кислоты гидроксидом кальция. 

Н3РO4 + Са(ОН)2 = СаНРO4 + 2Н2O

В результате получается кристаллогидрат, который и называют преципитатом.

57.Технология производства и экономическая эффективность выпуска и использования пластмасс.

Изделия из пластмасс наиболее часто получают методами горячего прессования, литья под давлением, экструзии, выдувания, обработки резанием.

Прессование применяется главным образом для переработки термореактивных пластмасс. Дозированный пресс-материал в виде порошка, волокнистой массы или предварительно отпрессованной таблетки загружается в нагре­тую до 130...190 °С металлическую форму и прессуется под давлением 20...60МПа . Давление зависит от вида материала, размеров и конфигурации изделия.

термореактивная смола переводится в плавкое состояние, при котором и происходит вторая стадия процесса — формование; затем происходит реакция поликонденсации и пластмасса отверждается, становясь неплавкой и нерастворимой. Отформованное изделие после отверждения извлекается из пресс-формы. Обогрев пресс-форм при прессовании изделий осуществляется паром или электронагревательными приборами. Литье под давлением наиболее рационально при исполь­зовании в качестве формовочного материала термопластичных пластмасс. При этом способе размягченная при нагревании пластмасса выдавливается через литниковые каналы в полости закрытой формы. Порошкообразный материал засыпается в бункер литьевой машины, откуда плунжером перемещается в обогреваемую головку. Размягченная масса легко проходит через литниковые каналы и заполняет полость формы. Затем форма охлаждается и изделие извлекается из нее. Способ литья под давлением пригоден для изготовления массовых деталей, так как он отличается высокой производительностью и позволяет автоматизировать процесс.

Выдавливание является частным случаем литья под давлением. Этим способом из пластмасс изготовляют трубы, прутки, различные профили, а также износят изолирующую оболочку на электропровода. Порошкообразный материал засыпается в бункер машины и шнеком подается сначала в нагревательную камеру, где становится пластичным, а затем выдавливается через мунд­штук, имеющий сечение необходимой формы . Выдавли­ванием можно формовать изделия из термопластичных и термореактивных материалов (из полихлорвинила, полистирола, целлулоида и др.).

Выдувание применяется для формовки полых и открытых изделий из термопластичных материалов. Заготовка в виде нагретых листа, трубки или двух листов помещается между двумя половинками разъемной металлической формы, имеющей отверстия (сопла) для подвода горячего воздуха, который нагнетается под лист, в трубку или между листами. Размягченная заготовка под давлением воздуха вытягивается и заполняет форму. Этим спосо­бом получают изделия из полистирола, полиакрилатов, целлулоида и ацетилцеллюлозы.

Обработке резанием подвергают изделия, изготовленные прессованием или литьем, для удаления некоторых дефектов (облоя, заусениц, литников). Кроме того, резанием выполняют отверстия, резьбы, пазы в изделиях, которые не могут быть получены в процессе их прессования или литья. Обработка резанием применяется как для термореактивных, так и термопластичных материалов.

Экономическая эффективность и перспективы развития производства пластмасс

Широкое применение полимерных материалов позволяет снизить материалоемкость продукции в ряде отраслей за счет замены пластмассами традиционных материалов. Благодаря способности пластмасс перерабатываться в изделия методами пластического деформирования коэффициент их использования составляет 0,89...0,98, т. е. объем отходов в 3...5 раз меньше, чем при обработке металлов.

Применение пластмасс вместо металлов позволяет достичь значительной экономии капитальных затрат. Для производства пластмасс требуются значительно меньшие капиталовложения, чем для производства эквивалентного объема металлов, особенно тяжелых цветных. Себестоимость 1 т пластмасс значительно выше, чем черных металлов, и несколько ниже себестоимости производ­ства 1 т цветных металлов (себестоимость 1 т алюминия в 1,5...2 раза выше себестоимости некоторых пластмасс, например поливи-нилхлорида).

Наиболее эффективна замена пластмассами тяжелых цветных металлов, коррозионно-стойкой стали, ценных сортов древесины в различных областях. Черные металлы и алюминий целесообразно заменять такими недорогостоящими пластмассами, как полиэти­лен, поливинилхлорид, фенопласты, особенно в изделиях сложной конфигурации и небольших габаритов, выпускаемых большими сериями. В некоторых случаях себестоимость пластмасс выше, чем материалов, взамен которых они применяются, но с учетом срока службы, снижения затрат при эксплуатации изделий применение пластмасс может оказаться выгодным.

В настоящее время наблюдается увеличение производства полимеризационных и, соот­ветственно, снижение поликонденсационных пластмасс. Это обус­ловлено технологическими и экономическими преимуществами полимеризационных пластмасс: легкостью переработки в изделия и утилизации отходов, доступностью сырьевой базы и т. д. К тому же полимеризационные пластмассы, как правило, термопластичны, что обеспечивает более высокий коэффициент использования материала при переработке его в изделия.

Расширяется использование нефтехимического сырья для про­изводства пластмасс, улучшаются их свойства, синтезируются новые виды пластмасс на основе радиационных процессов, создания на­полненных термопластов с уникальными свойствами и др.