22. Классификация минеральных удобрений. Калийные удобрения. Получение хлорида калия из сильвинита.

ЗНАЧЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ

Минеральными удобрениями называются соли, содержащие элементы, необходимые для питания растений и вносимые в поч­ву с целью получения устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Современное сельское хозяйство немыслимо без постоян­ного внесения в почву больших количеств минеральных удобре­ний, за счет чего получают повышение урожайности сельскохозяй­ственных культур на 50—60%.

Классификация минеральных удобрений основана на следую­щих признаках: агрохимическое значение, происхождение, состав (по видам питательных элементов), физико-химические свойства (прежде всего по растворимости в почвенных водах), физиологиче­ское воздействие на удобряемые почвы и т. д.

По составу минеральные удобрения разделяют на фосфорные, азотные, калийные, магниевые и др. Удобрения, содержащие один питательный элемент, называют простыми (или односторонними), а удобрения, содержащие два или более питательных элементов, — комплексными (или многосторонними). Комплексные удобрения, содержащие два питательных элемента, называют двойными, а содержащие три питательных элемента — тройными или полными, так как они содержат все основные питательные элементы. В особую группу выделяют микроудобрения, содержащие элементы, необходимые растениям в очень малых количествах для стимуля­ции их роста (бор, марганец, цинк, медь, молибден и др.).

Различают сложные и смешанные комплексные удобрения:: сложные получают путем химических реакций, а смешанные механическим смешением простых удобрений. По концент­рации питательных веществ различают обычные и концентриро­ванные удобрения. К последним относятся минеральные удобре­ния, содержащие более 30% питательных веществ.

По степени растворимости в почвенных жидкостях удобрения разделяют на водорастворимые и растворимые в почвенных ки­слотах. Все азотные и калийные удобрения растворимы в воде. Водорастворимые удобрения легче всего усваиваются растениями,. но они быстрее вымываются из почвы грунтовыми и дождевыми водами, и, следовательно, часть их используется непроизводитель­но. К растворимым в почвенных кислотах относятся многие фос­форные удобрения. Они медленнее усваиваются растениями, но зато более длительно сохраняются в почве.

Минеральные удобрения должны быть малогигроскопичными и не слеживаться при хранении, обладать сыпучестью и легко рассеиваться при внесении в почву; удобрения, особенно водо­растворимые, должны возможно более долго сохраняться в почве. Этим требованиям лучше всего отвечают гранулированные удобре­ния, которые можно вносить в почву механизированными метода­ми.

ПРОИЗВОДСТВО КАЛИЙНЫХ УДОБРЕНИЙ

Калийные удобрения — это природные минералы, а также про­дукты разделения минералов механическим обогащением, флота­цией или методами галлургии (т. е*. разделения солей на основе их различной растворимости, в зависимости от температуры).

Самое распространенное калийное удобрение — хлорид калия

широко применяется как само­стоятельное и как компонент комплексных (сложных и смешан­ных) удобрений. Другое калий­ное удобрение — сульфат калия используют главным образом для сельскохозяйственных культур (виноград, цитрусовые, табак), качество которых сильно ухуд­шается под влиянием иона хлора. Главным сырьем производ­ства калийных удобрений служит природный минерал сильвинит— смесь хлоридов калия и натрия (КС! • NaCl). Сильвинит пере­рабатывают в хлорид калия способами галлургии, флотацией или комбинированным методом флотации породы в сочетании с приемами галлургии. Некоторое количество природного сильвинита применяют непосредственно в качестве калийного удобрения. Производство хлорида калия. Основной метод производства хлорида калия — галлургический. Он заключается в разделении сильвинита на компоненты на основе различных температурных коэффициентов растворимости хлоридов калия и натрия. Диаграм­ма растворимости в системе KG — NaCl — H₂O показы­вает, что КС1 и NaCl,имеют разные температурные коэффициенты растворимости и их разделение возможно путем растворения хло­рида калия при высокой температуре и его кристаллизации при охлаждении раствора.

Сырьем для производства калийных удобрений служат калий­ные соли, в которых соли калия присутствуют всегда вместе с солями натрия или магния. Наибольшее значение среди них имеет сильвинит] (смесь кристаллов КС! и NaCl, в которой 20— 30% КС1), содержащийся в Соликамском месторождении, где запасы его,, а также карналлита KCl-MgCl2-6H₂O (основной источник для получения магния) достигают нескольких мил­лиардов тонн. Основным видом калийного удобрения является у нас хлорид калия, полу­чаемый из сильвинита путем отделения от хлорида натрия -преимущественно способом флотации. Для разъединения срос­шихся друг с другом криста'ллов"о5ёих"солей^сильвинит дробят, после грохочения смешивают сАщелоком (насыщенным водным раствором обеих солей) и подвёргаютхмокрому размолу в мель­нице до величины частиц менее 3 мм. Ввиду наличия примеси глины ее предварительно удаляют флотацией с добавлением собирателя — смеси карбоновых кислот, получаемых окислением тяжелого бензина, пенообразователя-керосина и флокулянта-полиакриламидаг5и(Пульпа поступает после этого в другую флотационную машину, где в присутствии другого собирателя -смеси солянокислых солей высших алифатических аминов RNH₂-HC1— флотируется хлорид калия, тогда как хлорид натрия остается в хвостах. Полученный в пене концентрат подвергается ^повторной флотации для очистки. После отделения на центрифуге его высушивают в кипящем слое при 750 °С; он содержит теперь 93 — 95% КС1 и не слеживается при хранении. Степень извлечения хлорида калия из сильвинита достигает 90%.

При большем содержании глины ее не флотируют, а добавляют подавители (вещества, адсорбирующиеся на глине и тем самым затрудняющие адсорб­цию на ней основного собирателя) — натриевую соль карбокси-метилцеллюлозы а затем проводят непосредственно флотацию хлорида калия.

Для удобрения используют также смесь хлорида калия с сильвинитом — «смешанную калийную соль», содержащую 40% К₂О, а для переработки в другие соединения калия (КОН, К2СОз, КС1О₃ и др.) применяют тщательно очищенный хлорид калия (до 98 — 99% КС1). Некоторые культуры (картофель, виноград, табак, цитрусовые и др.) удобрять хлоридом калия не рекомендуется, так как это снижает качество продукции;

Промышленное извлечение хлорида калия из сильвинита — это циклический процесс, состоящий из следующих основных стадий:

1. Выщелачивание КС1 из сильвинита при 105—115°С оборот­ным маточным раствором после кристаллизации KQ. При выщела­чивании в раствор переходит только КО, a NaCl остается в твердой фазе.

2. Отделение горячего щелока от осадка NaCl и от пустой по­роды.

3. Охлаждение раствора, насыщенного КС1 и NaCl, от 115 до 25 °С. При этом кристаллизуется только КО, a NaCl почти пол­ностью остается в растворе.

4. Отделение кристаллов КС1 от маточного раствора, насыщен­ного, КС1 и NaCl при 25 °С и сушка кристаллов КС1.

5. 'Нагревание маточного раствора до 115°С и выщелачивание им новых порций сильвинита.

Все большее распространение получает флотационный способ разделения сильвинита на минералы сильвин К.С1 и галлит NaCl. Метод флотации основан на различной смачиваемости водой силь­вина и галлита. Флотацию сильвинита, как и других водораство­римых минералов, производят в насыщенном водном растворе по­роды.