Производство минеральных удобрений. Мировой рынок минеральных удобрений. высшего профессионального образования

Гуминовые удобрения

Гуминовые удобрения – разновидности

Технология изготовления

Особенности бизнеса

Принцип работы оборудования для производства гуминового удобрения

Характеристики линии для производства

Бизнес-план

Видео: Органическое гуминовое удобрение

Виды и типы минеральных составов

Роль производства

География размещения производств

Крупнейшие российские производители

Основные тенденции

Видео — ОАО «Минеральные Удобрения»

Загрузка мощностей предприятий по производству азотных удобрений в 2000 г., %

Мощности предприятий по производству аммофоса

Общие сведения о минеральных удобрениях (классификация, производство, свойства химические и агрономические)

Минеральные удобрения делят на простые и комплексные. Простые удобрения содержат один питательный элемент. Это определение несколько условно, так как в простых удобрениях, кроме одного из основных элементов питания, могут содержаться сера, магний, кальций, микроэлементы. Простые удобрения в зависимости от того, какой элемент питания в них содержится, подразделяются на азотные, фосфорные и калийные.

Комплексные удобрения имеют в своем составе два и более элемента питания и подразделяются на сложные, получаемые при химическом взаимодействии исходных компонентов, сложно-смешанные, вырабатываемые из простых или сложных удобрений, но с добавлением в процессе изготовления фосфорной или серной кислот с последующей нейтрализацией, и смешанные, или тукосмеси- продукт механического смешивания готовых простых и сложных удобрений.

Азотные удобрения. Основными исходными продуктами при производстве этих удобрений являются аммиак (NH3) и азотная кислота (HN03). Аммиак получают в процессе взаимодействия газообразного азота воздуха и водорода (обычно из природного газа) при температуре 400-500° С и давления в несколько сот атмосфер в присутствии катализаторов. Азотная кислота получается при окислении аммиака. Около 70% всех азотных удобрений в нашей стране выпускается в виде аммиачной селитры, мочевины, или карбамида - CO(NH2)2 (46% N).

Это гранулированные или мелкокристаллические соли белого цвета, легко растворимые в воде. Благодаря сравнительно высокому содержанию азота, неплохим при правильном хранении свойствам и высокой эффективности практически во всех почвенных зонах и на всех культурах аммиачная селитра и мочевина являются универсальными азотными удобрениями. Следует, однако, учитывать ряд их специфических особенностей.

Аммиачная селитра (NH4NO3) требовательнее к условиям хранения, чем мочевина. Она не только более гигроскопична, но также и взрывоопасна. В то же время наличие в аммиачной селитре двух форм азота - аммиачной, способной поглощаться почвой, и нитратной, обладающей большой подвижностью, допускает более широкую дифференциацию способов, доз и сроков применения в различных почвенных условиях.

Преимущество мочевины перед аммиачной селитрой установлено в условиях орошения, при некорневых подкормках овощных, плодовых, а также и зерновых культур для увеличения содержания белка.

Около 10% выпуска азотных удобрений составляют аммиачная вода- NH4OH (20,5 и 16% N) и безводный аммиак- NH3 (82,3% N). При транспортировке, хранении и внесении этих удобрений следует принимать меры к устранению потерь аммиака. Емкости для безводного аммиака должны быть рассчитаны на давление не менее 20 атм. Потерь азота во время внесения жидких аммиачных удобрений можно избежать путем заделки на глубину 10-18 см водного и 16-20 см безводного аммиака. На легких песчаных почвах глубина размещения удобрений должна быть больше, чем па глинистых.

Аммиачный азот фиксируется почвой, и поэтому жидкие азотные удобрения вносят не только весной под посев яровых культур и под пропашные культуры в подкормку, но и осенью под озимые и при зяблевой вспашке.

Достаточно широко применяется в сельском хозяйстве сульфат аммония - (NH4)2SO4 (20% N), побочный продукт промышленности. Это эффективное удобрение с хорошими физическими свойствами, одна из лучших форм азотных удобрений в условиях орошения. При систематическом применении сульфата аммония на дерново-подзолистых почвах возможно подкисление их.

Практическое значение из азотных удобрений имеют также аммиакаты-растворы азотсодержащих солей (аммиачной селитры, мочевины, карбоната аммония) в концентрированном водном аммиаке. Обычно это полупродукты химического производства, имеющие высокую концентрацию азота (35-50%). Эти удобрения по эффективности не уступают твердым удобрениям, но требуют для перевозки емкостей с антикоррозионным покрытием. При внесении аммиакатов в почву необходимо принимать меры, исключающие потери аммиака.

В качестве азотного удобрения в сельском хозяйстве применяется также некоторое количество натриевой селитры - NaNO3 (15% N), кальциевой селитры-Ca(NO3)2 (15% N) и цианамида кальция-Ca(CN)2 (21% N). Это в основном отходы других отраслей промышленности. Будучи физиологически щелочными, указанные формы эффективны на кислых почвах.

Нитратные формы азотных удобрений имеют преимущество как наиболее быстродействующие туки. Поэтому они с большие успехом могут применяться при подкормках.

Фосфорные удобрения. Простой суперфосфат- Са(Н2РО4)2 Н2О+2СаSO4 (14-20% Р2О5) получают путем обработки обогащенных природных фосфатов серной кислотой. Состав и качество конечного продукта во многом зависят от исходного сырья. Суперфосфат из апатитового концентрата выпускают в основном в гранулированном виде. Для улучшения физических свойств суперфосфата продукт подвергают обработке аммиаком с целью нейтрализации кислотности, получая аммонизированный суперфосфат (2,5% N).

Ускоренными темпами развивается производство более концентрированного фосфорного удобрения - двойного суперфосфата [Са(Н2РО4)2 H2O] (46% Р2О5). В условиях нашей страны курс на производство концентрированных удобрений экономически обоснован. При использовании таких удобрений значительно снижаются расходы на перевозку, хранение и внесение туков.

Получают двойной суперфосфат из того же сырья, что и простой, но путем обработки его фосфорной кислотой Удобрение выпускается в гранулированном виде и имеет хорошие физические свойства. И тот, и другой суперфосфат по эффективности равноценны. Он может применяться на всех почвах и под все культуры.

В кислой почве растворимые фосфорные удобрения переходят в труднодоступные формы фосфатов алюминия и железа, а в почвах, богатых известью, -в трёхкальциевые фосфаты также трудно доступные растениям. Эти процессы снижают коэффициент использования фосфорных удобрений. При низкой обеспеченности почв фосфором и внесении малых доз, особенно при смешивании их со всем пахотным горизонтом, можно не получить желаемого результата от фосфорных удобрений.

Фосфоритная мука представляет собой размолотые природные фосфориты. Это удобрение труднорастворимо в воде и малодоступно растениям. При внесении в почву под влиянием выделений корней растений, под действием кислотности почвы и почвенных микроорганизмов фосфоритная мука постепенно переходит в доступное для растений состояние и оказывает действие в течение ряда лет. Лучше всего фосфоритную муку вносить под вспашку или перекопку участка заблаговременно. Для внесения в рядки и гнезда фосфоритная мука непригодна.

Помимо непосредственного внесения фосфоритную муку используют как добавку к компостам, а также применяют в виде смеси с другими удобрениями (азотными и калийными). Фосфоритная мука используется в качестве добавок для нейтрализации кислых удобрений, например к суперфосфату.

Калийные удобрения. Калийные удобрения получают из калийных руд природных месторождений. В России наибольшие запасы калия имеет Верхне-Камское месторождение, на базе которого работают калийные комбинаты в Соликамске и Березниках. Сильвинит-это смесь солей хлористого калия и хлористого натрия. Технология его переработки в калийное удобрение заключается в освобождении от балласта-хлористого натрия и многочисленных примесей путем растворения и кристаллизации при соответствующих температурах и концентрациях, а также методом флотации.

Хлористый калий-КС1 (60% К2О)-соль, хорошо растворимая в воде. Это самое распространенное калийное удобрение. Хлористый калий составляет более 90% всех источников калия для растений в различных удобрениях, в том числе и сложных.

Разработка новых технологических процессов с получением крупнозернистого продукта, обработка специальными добавками позволили свести к минимуму слеживаемость хлористого калия при хранении и значительно упростить весь цикл транспортировки удобрения от завода до поля.

В небольшом количестве продолжается выпуск также смешанных калийных солей, главным образом 40%-ной калийной соли, которую приготовляют, смешивая хлористый калий с непереработанным молотым сильвинитом.

В незначительном количестве сельское хозяйство получает несколько видов бесхлорных удобрений-побочных продуктов различных производств. Это сульфат калия - отход алюминиевой промышленности Закавказья, порошковидное удобрение с хорошими физическими свойствами. Поташ-К2СО3 (57-64% К20) - щелочное, сильно гигроскопическое удобрение, отход переработки нефелина. Цементная пыль (10-14% К2О), конденсируемая на некоторых цементных заводах, универсальное удобрение для кислых почв с неплохими физическими свойствами.

Установлено, что при систематическом применении хлорсодержащих калийных удобрений снижается содержание крахмала в клубнях картофеля, ухудшаются свойства курительных сортов табака, в некоторых районах качество винограда, а также урожай некоторых крупяных культур, в частности гречихи. В этих случаях следует отдавать предпочтение сернокислым солям или чередовать их с хлористыми. Важно учитывать также, что хлор, внесенный в составе удобрений с осени, практически полностью вымывается из корнеобитаемого слоя почвы.

Одни калийные удобрения применяют лишь на некоторых разновидностях торфяных почв, богатых азотом и фосфором. Влияние калия усиливается с известкованием. В севообороте с культурами, выносящими много калия (картофель, сахарная свекла, клевер, люцерна, корнеплоды), потребность в нем и эффективность его выше, чем в севооборотах лишь с зерновыми культурами. На фоне навоза, особенно в год его внесения, эффективность калийных удобрений снижается.

Коэффициент использования калия из калийных удобрений колеблется от 40 до 80%, в среднем в год внесения может быть принят 50%. Последействие калийных удобрений проявляется 1-2 года, а после систематического применения более длительный срок.

Если наладить мини-завод по производству качественных удобрений, можно достаточно быстро окупить все расходы и получать прибыль. Для этого необходимо, чтоб конечный продукт содержал определенное количество минеральных веществ. Данное соотношение обозначается аббревиатурой NPK.

Она означает процентное содержание таких веществ, как азот, фосфор и калий. NPK-удобрения являются самыми эффективными для всех садовых, огородных и домашних культур. Они обеспечивают растение необходимыми элементами в определенном соотношении.

Наличие NPK-формулы в продукте – гарантия повышения урожайности в несколько раз.

В процессе образования гуминовых удобрений происходит биологическое преобразование белковых тел – остатков животного происхождения, частей растения и т. д. Если искусственно вносить данные вещества в почву, можно получить следующее:

достигается оптимальный воздушно-водный баланс грунта;
растение лучше усваивает все минеральные удобрения, которые вносятся в почву;
увеличивается стойкость домашних культур к разнообразным заболеваниям;
растения быстрее растут и достигают необходимых размеров.

В состав гуминовых соединений входит азот, калий и фосфор, но их количество незначительно. Поэтому данные удобрения нельзя считать NPK-типом. Несмотря на это, они достаточно эффективны. Отличительной чертой гуминовых удобрений можно считать их повышенное содержание углерода. После применения данных веществ улучшаются свойства легкой и тяжелой почвы.

Комплексные гуминовые удобрения

Мини-завод гуминовых препаратов для подкормки растений может быть направлен на производство:

биогумуса – продукт, который получают при помощи красных калифорнийских червей. Их помещают в емкости с навозом, после чего они перерабатывают его в удобрение;
лигногумат – концентрированный препарат. Его получают при создании специфических условий, во время которых происходит ускоренный процесс гумификации;
гумат калия – изготовление препарата возможно при использовании природного сырья. Его получают путем экстракции гуминовых кислот из торфа.

Мини-завод по переработке биомассы для получения гуминовых препаратов работает по достаточно простой технологии. В качестве сырья выступают:

торф;
навоз;
фекалии;
бытовые отходы;
разнообразные растительные остатки.

На первом этапе производства гуминовых веществ происходит очистка сырья от ненужных включений, которые могут ухудшить качество удобрения. Когда получен продукт с нужными характеристиками, его измельчают и подвергают воздействию жидкого каустика. В это же время сырье находится в специальном агрегате. Он позволяет создать оптимальные условия для образования готового продукта. К таким относят повышенное давление и температура.

Влияние гуминовых удобрений на урожай

На следующем этапе происходит очищения продукта при помощи сверхзвукового кавитационного гомогенизатора. После этого смесь перемещается в специальную центрифугу, где она разделяется по плотности. Чтоб получить гуминовое удобрение более высокого качества, сырье проходит двойную обработку.

Она позволяет отделить тяжелые включения при помощи спецдекантера. В результате такой переработки можно получить два типа продукта – жидкий и сухой. Последний перед применением необходимо разводить водой.

Также мини-завод может специализироваться на производстве балластных гуминовых удобрений. Они содержат большую концентрацию разнообразных питательных веществ, в том числе минералов. Поэтому они считаются чем-то средним между обычными органическими и гуминовыми веществами для подкормки растений.

Производство биогумуса

Мини-завод такого типа будет прибыльным, если установить его в месте, где можно получить бесплатно или по минимальной цене большой объем биомассы.

Оптимальным вариантом считается организация предприятия около следующих объектов:

частных фермерских коровников, свинарников или птичников;
племенных хозяйств по разведению крупного рогатого скота;
фермерских предприятий, которые содержат лошадей, кроликов или других животных;
свалок пищевых отходов;
черты города или в сельской местности, где население занимается разведением домашнего скота;
предприятий, которые работают в сфере деревообработки и нуждаются в утилизации отходов.

Переработка биологических отходов для получения жидких гуминовых удобрений возможна при помощи специальной закрытой емкости с бескислородной средой внутри. Она называется биоактиватор.

Каждая емкость данного типа дополнительно оборудуется специальным клапаном для стравливания метана, который образуется в процессе переработки отходов. Также биоактиватор имеет крышку. Через нее происходит закладка подготовленного сырья в пропорции 1:1 с водой. Также чтоб ускорить процесс производства удобрения, каждая емкость оснащена мощными ТЭНами.

На протяжении 24-48 часов в биоактиваторе нужно поддерживать стабильную температуру на уровне 50-60°С. По истечении этого термина процесс становится термически стабильным. Также чтоб получить качественный продукт, необходимо постоянно перемешивать смесь. Это нужно делать каждые 6 часов, что препятствует образованию корки, которая негативно влияет на процесс переработки отходов.

В среднем гниение биомассы продолжается 2-3 недели. Определить завершение этого процесса можно, если прекращается поступление метана в накопительную емкость. Полученное жидкое гуминовое удобрение можно разливать по банкам и использовать по назначению.

Мини-завод для производства жидких гуминовых удобрений может работать на основе готового комплекта оборудования. На рынке популярны агрегаты «БУГ» разной мощности. Они обладают следующими характеристиками:

стоимость – от 99 до 770,4 тыс. руб.;
объем биоактиватора – 0,5-12 куб. м;
вместительность газгольдера – 1-2 куб. м;
объем загрузки сырья на сутки (в пропорции 1:1 с водой) – от 50 до 2400 л;
суточный выход биогаза – 1-12 куб. м.;
расход электроэнергии за 24 часа – от 2 до 40 кВт;
необходимая площадь для установки биоактиватора – от 3 до 50 кв. м.

Такой мини-завод может работать на базе производственного помещения или на улице. На каждом агрегате «БУГ» присутствует многослойная теплозащита. Также оборудование оснащено приборами для автоматизации процесса подогрева. Привод перемещения субстрата может быть электрическим или ручным.

Завод данного типа можно укомплектовать самостоятельно, используя самое простое оборудование. Для этого нужно купить:

большие емкости объемом от 2 куб. м – 500-600 долларов;
ТЭН и клапаны – 100-200 долларов;
подключение электродвигателей – 300 долларов;
всего получается – 1100 долларов.

Также существуют поточные расходы:

пластиковая тара (за 1000 штук) – 60 долларов;
этикетки (за 1000 штук) – 30-40 долларов;
заработная плата рабочих – 5-6 долларов за 1 час.

Цена такого жидкого гуминового удобрения составляет 5-6 долларов за бутылку. Такой завод небольшой мощности полностью окупится примерно через 1,5-2 месяцев.

Производство минеральных удобрений продиктовано двумя основными факторами. Это, с одной стороны, стремительный рост населения планеты, а с другой, ограниченные земельные ресурсы, пригодные для выращивания культур сельскохозяйственного назначения. Кроме того, пригодные для земледелия почвы стали истощаться, а естественный способ их восстановления требует слишком продолжительного промежутка времени.

Вопрос сокращения сроков и ускорения процесса восстановления плодородия земли, был решен благодаря открытиям в области неорганической химии. И ответом стало производство минеральных добавок. Для чего уже в 1842 году в Великобритании, а в 1868 и в России, создаются предприятия по их промышленному производству. Были произведены первые фосфатные удобрения.

Удобрениями называют вещества, которые содержат необходимые питательные элементы для растений. Существуют органические и неорганические удобрения. Различие между ними не только в способе их получения, но и в том, как быстро они, после внесения в почву, начинают выполнять свои функции – питать растения. Неорганические не проходят стадии разложения и потому начинают исполнять это гораздо быстрее.

Неорганические соединения солей, произведенные в промышленных условиях химической отраслью хозяйства, называют минеральными удобрениями.

В соответствии от состава эти соединения бывают простые и комплексные.

Как видно из названия, простые содержат один элемент (азот или фосфор), а комплексные два и более. Комплексные минеральные удобрения подразделяют еще на смешанные, сложные и сложно-смешанные.

Неорганические удобрения отличают по компоненту, являющемуся основным в соединении: азотные, фосфорные, калиевые, сложные.

Производство минеральных удобрений имеет существенную долю в химической промышленности России, а около тридцати процентов приходится на экспорт.

Более тридцати специализированных предприятий производят около 7% мирового выпуска удобрений.

Занять такое место на мировом рынке, выстоять в период кризиса и продолжать выпускать конкурентоспособную продукцию стало возможно благодаря достаточно современному оборудованию и технологиям.

Наличие природного сырья, прежде всего газа и калийсодержащих руд, обеспечило до 70% поставок на экспорт, наиболее востребованных за рубежом калийных удобрений.

В настоящее время в России производство минеральных удобрений несколько уменьшилось. Тем не менее, по выпуску и экспортированию азотных составов российские предприятия занимают первое место в мире, фосфатных – второе, калийных – пятое.

Уважаемые посетители, сохраните эту статью в социальных сетях. Мы публикуем очень полезные статьи, которые помогут Вам в вашем деле. Поделитесь! Жмите!

В последние несколько лет в России наблюдается значительное снижение производственных объемов в основном калийных составов.

Это происходит в связи с падением спроса на внутреннем рынке страны. Покупательная способность сельскохозяйственных предприятий и частных потребителей существенно снизилась. А цены, в первую очередь, на фосфорные удобрения, постоянно растут. Тем не менее, основную долю, производимых составов (90%) общего объема, Российская Федерация экспортирует.

Крупнейшими внешними рынками сбыта традиционно являются страны Латинской Америки и Китай.

Государственная поддержка и экспортная направленность этой подотрасли химической промышленности вселяет оптимизм. Мировая экономика требует интенсификации земледелий, а это невозможно без минеральных удобрений и увеличения объемов их производства.

И немного о секретах...

Вы когда-нибудь испытывали невыносимые боли в суставах? И Вы не понаслышке знаете, что такое:

невозможность легко и комфортно передвигаться;
дискомфорт при подъемах и спусках по лестнице;
неприятный хруст, щелканье не по собственному желанию;
боль во время или после физических упражнений;
воспаление в области суставов и припухлости;
беспричинные и порой невыносимые ноющие боли в суставах...

А теперь ответьте на вопрос: вас это устраивает? Разве такую боль можно терпеть? А сколько денег вы уже "слили" на неэффективное лечение? Правильно - пора с этим кончать! Согласны? Именно поэтому мы решили опубликовать эксклюзивное интервью с профессором Дикулем , в котором он раскрыл секреты избавления от болей в суставах, артритов и артрозов.

Минеральные удобрения классифицируют по трем главным признакам: агрохимическому назначению, составу, свойствам и способам получения.

По агрохимическому назначению удобрения разделяют на прямые, являющиеся источником питательных элементов для растений, и косвенные, служащие для мобилизации питательных веществ почвы путем улучшения ее физических, химических и биологических свойств. К косвенным удобрениям принадлежат, например, известковые удобрения, применяемые для нейтрализации кислых почв, структурообразующие удобрения, способствующие агрегированию почвенных частиц тяжелых и суглинистых почв и др.

Прямые минеральные удобрения могут содержать один или несколько разных питательных элементов. По количеству питательных элементов удобрения подразделяются на простые (односторонние, одинарные) и комплексные.

В простые удобрения входит только один из трех главных питательных элементов: азот, фосфор или калий. Соответственно, простые удобрения делят на азотные, фосфорные и калийные.

Комплексные удобрения содержат два или три главных питательных элементов. По числу главных питательных элементов комплексные удобрения называются двойными (например, типа NP или PK) и тройными (NPK); последние называют также полными. Удобрения, содержащие значительные количества питательных элементов и мало балластных веществ, называются концентрированными.

Комплексные удобрения, кроме того, разделяются на смешанные и сложные. Смешанными называются механические смеси удобрений, состоящие из разнородных частиц, получаемые простым тукосмешением. Если же удобрение, содержащее несколько питательных элементов, получается в результате химической реакции в заводской аппаратуре, оно называется сложным.

Удобрения, предназначенные для питания растений элементами, стимулирующими рост растений и требующимися в весьма малых количествах, называются микроудобрениями, а содержащиеся в них питательные элементы – микроэлементами. Такие удобрения вносят в почву в количествах, измеряемых долями килограмма или килограммами на гектар. К ним относятся соли, содержащие бор, марганец, медь, цинк и другие элементы.

По агрегатному состоянию удобрения разделяются на твердые и жидкие (например, аммиак, водные растворы и суспензии).

2. Руководствуясь физико-химическими основами процессов получения простого и двойного суперфосфатов, обоснуйте выбор технологического режима. Приведите функциональные схемы производств.

Сущность производства простого суперфосфата состоит в превращении природного фтор-апатита, нерастворимого в воде и почвенных растворах, в растворимые соединения, преимущественно в монокальцийфосфат Ca(H 2 PO 4) 2 . Процесс разложения может быть представлен следующим суммарным уравнением:

Практически в процессе производства простого суперфосфата разложение протекает в две стадии. На первой стадии около 70% апатита реагирует с серной кислотой. При этом образуются фосфорная кислота и полугидрат сульфатакальция:

Выкристаллизовавшиеся микрокристаллы сульфата кальция образуют структурную сетку, удерживающую большое количество жидкой фазы, и суперфосфатная масса затвердевает. Первая стадия процесса разложения начинается сразу после смешения реагентов и заканчивается в течение 20 – 40 мин в суперфосфатных камерах.

После полного израсходования серной кислоты начинается вторая стадия разложения, в которой оставшийся апатит (30%) разлагается фосфорной кислотой:

Основные процессы проходят на первых трех стадиях: смешение сырья, образование и затвердевания суперфосфатной пульпы, дозревания суперфосфата на складе.

Простой гранулированный суперфосфат – дешевое фосфорное удобрение. Однако он имеет существенный недостаток – низкое содержание основного компонента (19 – 21% усвояемого) и высокую долю балласта – сульфата кальция. Его производят, как правило, в районах потребления удобрений, так как экономичнее доставлять концентрированное фосфатное сырье к суперфосфатным заводам, чем перевозить на дальние расстояния низкоконцентрированный простой суперфосфат.

Получить концентрированное фосфорное удобрение можно, заменив серную кислоту при разложении фосфатного сырья на фосфорную. На этом принципе основано производство двойного суперфосфата.

Двойного суперфосфата – концентрированное фосфорное удобрение, получаемое разложением природных фосфатов фосфорной кислотой. Он содержит 42 – 50% усвояемого, в том числе в водорастворимой форме 27 – 42% , т. е. в 2 – 3 раза больше, чем простой. По внешнему виду и фазовому составу двойной суперфосфат похож на простой суперфосфат. Однако он почти не содержит балласта – сульфата кальция.

Двойной суперфосфат можно получать по технологической схеме, аналогичной схеме получения простого суперфосфата. Такой метод получения двойного суперфосфата носит название камерного. Его недостатками являются длительное складное дозревание продукта, сопровождающееся неорганиванными выделениями вредных фтористых соединений в атмосферу, и необходимость применения концентрированной фосфорной кислоты.

Более прогрессивным является поточный метод производства двойного суперфосфата. В нем используют более дешевую неупаренную фосфорную кислоту. Метод является полностью непрерывным (отсуствует стадия длительного складского дозревания продукта).

Простой и двойной суперфосфаты содержат в легко усваиваемой растениями форме. Однако в последние годы больше внимания стало уделяться выпуску удобрений с регулируемам сроком действия, в частности долговременно действующих. Для получения таких удобрений можно покрыть гранулы суперфосфата оболочкой, регулирующей высвобождение питательных веществ. Другой путь – смешение двойного суперфосфата с фосфоритной мукой. Это удобрение содержит 37 – 38% , в том числе около половины – в быстродйствующей водорастворимой форме и около половины – в медленнодействующей. Применение такого удобрения удлиняет срок его эффективного действия в почве.

3. Почему технологический процесс получения простого суперфосфата включает стадию хранения (дозревания) на складе?

Образующийся монокальцийфосфат в отличие от сульфата кальция не сразу выпадают в осадок. Он постепенно насыщает раствор фосфорной кислоты и начинает выкристаллизовываться в виде, когда раствор становится насыщенным. Реакция начинается в суперфосфатных камерах и длится еще в течение 5 – 20 сут хранения суперфосфата на складе. После дозревания на складе разложение фторапатита считают практически законченным, хотя в суперфосфате еще остается небольшое количество неразложившегося фосфата и свободной фосфорной кислоты.

4. Приведите функциональную схему получения комплексных NPK – удобрений.

5. Руководствуясь физико – химическими основами получения аммиачной селитры, обоснуйте выбор технологического режима и конструкции аппарата ИТН (использование теплоты нейтрализации.). Приведите функциональную схему производства аммиачной селитры.

В основе процесса производства аммиачной селитры лежит гетерогенная реакция взаимодействия газообразного аммиака с раствором азотной кислоты:

Химическая реакция протекает с большой скоростью; в промышленном реакторе она лимитируется растворением газа в жидкости. Для уменьшения диффузионного торможения процесса большое значение имеет перемешивание реагентов.

Реакцию проводят в непрерывно действующем аппарате ИТН (использование теплоты нейтрализаuии). Реактор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, состоящий из реакционной и сепарационной зон. В реакционной зоне имеется стакан 1,в нижней части которого находятся отверстия для циркуляции раствора. Несколько выше отверстий внутри стакана размещен барботер 2 для подачи газообразного аммиака,

над ним барботер 3 для подачи азотной кислоты. Реакционная парожидкостная смесь выходит из верхней части реакционного стакана. Часть раствора выводится из аппарата ИТН и поступает в донейтрализатор, а остальная часть (циркуляционная) вновь идет

вниз. Выделившийся из паражидкостной смеси соковый пар отмывается на колпачковых тарелках 6 от брызг раствора аммиачной селитры и паров азотной кислоты 20%-ным раствором селитры, а затем конденсатом сокового пара. Теплота реакции используется для частичного испарения воды из реакционной смеси (отсюда и название аппарата

ИТН). Разница в температурах в различных частях аппарата приводит к более интенсивной циркуляции реакционной смеси.

Технологический процесс производства аммиачной селитры включает кроме стадии нейтрализации азотной кислоты аммиаком также стадии упаривания раствора селитры, гранулирования сплава селитры, охлаждения гранул, обработки гранул поверхностно-активными веществами, упаковки, хранения и погрузки селитры, очистки газовых выбросов и сточных вод.

6. Какие меры принимают для снижения слёживаемости удобрений?

Эффективным средством для уменьшения слеживания является обработка поверхности гранул поверхностно – активными веществами. В последние годы стали распространенными способы создания вокруг гранул различных оболочек, которые, с одной стороны, предохраняют удобрение от слеживания, с другой стороны, позволяют регулировать во времени процесс растворения питательных веществ в почвенных водах, т. е. создавать долговременно действующие удобрения.

7. Из каких стадий состоит процесс получения карбамида? Приведите функциональную схему производства карбамида.

Карбамид (мочевина) среди азотных удобрений занимает второе место по объему производства после аммиачной селитры. Рост производства карбамида обусловлен широкой сферой его применения в сельском хозяйстве. Он обладает большей устойчивостью к выщелачиванию по сравнению с другими азотными удобрениями, т. е. менее подвержен вымыванию из почвы, менее гигроскопичен, может применяться не только как удобрение, но и в качестве добавки к корму крупного рогатого скота. Карбамид, кроме того, широко используется для получения сложных удобрений, удобрений с регулируемым сроком действия, а также для получения пластмасс, клеев, лаков и покрытий.

Карбамид - белое кристаллическое вещество, содержащее 46,6 мас. % азота. Его поучения основано на реакции взаимодействия аммиака с диоксидом углирода:

Таким образом, сырьем для производства карбамида служит аммиак и диоксид углерода, получаемый в качестве побочного продукта при производстве технологического газа для синтеза аммиака. Поэтому производство карбамида на химических заводах обычно комбинируют с производством аммиака.

Реакция – суммарная; она протекает в две стадии. На первой стадии протекает синтез карбамида:

На второй стадии происходит эндотермический процесс отщепления воды от молекулы карбамида, в результате которого и происходит образование карбамида:

Реакция образования карбамата аммония – обратимая экзотермическая реакция, протекает с уменьшением объема. Для смещения равновесия в сторону продукта ее необходимо проводить при повышенном давлении. Для того чтобы процесс протекает с достаточно высокой скоростью, необходимо повышенные температуры. Повышение давления компенсирует отрицательное влияние высоких температур на смещение равновесии реакции в обратную сторону. На практике синтез карбамида протекает при температурах 150 – 190 0 С и давлении 15 – 20 Мпа. В этих условиях реакция протекает с высокой скоростью и практически до конца.

Разложение карбамада аммония – обратимая эндотермическая реакция, интенсивно протекающая в жидкой фазе. Для того чтобы в реакторе не происходило кристаллизации твердых продуктов, процесс необходимо вести при температурах не ниже 98 0 С. Более высокие температуры смещают равновесие реакции вправо и повышают ее скорость. Максимальная степень превращения карбамада в карбамид достикается при температуре 220 0 С. Для смещения равновесия этой реакции применяют также введение избытка аммиака, который, связывая реакционную воду, удаляет ее из сферы реакции. Однако добавить полного превращения карбамада в карбамид все же не удается. Реакционная смесь помимо продуктов реакции (карбамида и воды) содержит также карбонат аммония и продукты его разложения – аммиак и CO 2 .

8. Каковы основные источники загрязнения ОС при производстве минеральных удобрений? Как уменьшить газовые выбросы и вредные выбросы со сточными водами в производстве фосфорных удобрений, аммиачной селитры, карбамида?

При производстве фосфорных удобрений велика опасность загрязнения атмосферы фтористыми газами. Улавливание соединений фтора важно не только с точки зрения ООС, но также и потому, что фтор является ценным сырьем для получения фреонов, фторопластов, фторкаучуков и т. д. Для поглощения фтористых газов используют абсорбцию водой с образованием кремнефтористоводородной кислоты. Соединения фтора могут попасть и в сточные воды на стадиях промывки удобрений, газоочистки. Целесообразно для уменьшения количества таких сточных вод создавать в процессах замкнутые водооборотные циклы. Для очистки сточных вод от фтористых соединений могут быть применены методы ионного обмена, осаждения с гидроксидами железа и алюминия, сорбция на оксиде алюминия и др.

Сточные воды производства азотных удобрений, содержащие аммиачную селитру и карбамид, направляют на биологическую очистку, предварительно смешивая их с другими сточными водами в таких соотношениях, чтобы концентрация карбамида не превышала 700 мг/л, а аммиака -65 – 70 мг/л.

Важной задачей в производстве минеральных удобрений является очистка отходящих газов от пыли. Особенно велика возможность загрязнения атмосферы пылью удобрений на стадии грануляции. Поэтому газ, выходящий из грануляционных башен, обязательно подвергается пылеочистке сухими и мокрыми методами.

Обзор отрасли: производство минеральных удобрений

Характеристика отрасли

Производство минеральных удобрений является крупнейшей подотраслью химической промышленности . Это одна из наиболее прибыльных и финансово-устойчивых отраслей не только в химическом комплексе, но и в промышленности в целом. Продукция российских предприятий конкурентоспособна и пользуется постоянным спросом на внешнем и внутреннем рынках. На долю Российской Федерации приходится до 6-7% общемирового выпуска удобрений.

Российская промышленность производит практически все виды традиционных минеральных удобрений, пользующиеся спросом как на внутреннем, так и на внешнем рынке. Значительную долю в производстве удобрений занимают сложные минеральные удобрения (такие как аммофос, диаммофос, азофоска и т. п.), отличающиеся от одинарных тем, что содержат два или три питательных вещества. Преимущество сложных удобрений заключается в том, что их состав может меняться в зависимости от требований рынка.

Основные проблемы отрасли:

Низкий технический уровень производства, высокая степень износа оборудования, устаревшие технологии (только 20% технологий подотрасли можно считать современными с точки зрения стандартов развитых стран).

Высокая тепло - и энергоемкость производства (доля энергоносителей в себестоимости продукции составляет от 25 до 50%).

В мае 1999 г. Министерством экономики РФ была разработана "Стратегия развития химической и нефтехимической промышленности на период до 2005 года". Согласно данному документу, в период с 2001 по 2005гг. прогнозируется расширение масштабов структурных изменений в производстве химических продуктов в сторону увеличения выпуска и расширения ассортимента конкурентноспособной продукции на основе наукоемких технологий.

Основные производственные показатели отрасли

Рост объемов производства в отрасли начался в первом полугодии 1999 г. Основным импульсом к росту стало финансовое оздоровление предприятий в результате девальвации рубля, последовавшей за финансовым кризисом. Выросла конкурентоспособности продукции российских предприятий на внешнем рынке (примерно 80% продукции отечественных производителей удобрений поставляется на экспорт), в связи с чем у предприятий появились оборотные средства , что расширило возможности для инвестирования в развитие производства.

В 2000 г. производство минеральных удобрений в РФ выросло на 6,3%, в том числе производство азотных удобрений увеличилось на 12,7%, фосфатных - на 17,1%, калийных - снизилось на 6,5%. Таким образом, доля азотных удобрений составила 47,6%, увеличившись на 3,1 процентных пункта за счет уменьшения доли калийных удобрений на 4,3 процентных пункта при незначительном увеличении (на 1,2 процентных пункта) доли фосфатных удобрений.

Оценка ситуации в отрасли с точки зрения состояния активов крупнейших предприятий , потребления минеральных удобрений как на внутреннем рынке, так и за рубежом, позволяет спрогнозировать развитие отрасли как перспективное.

В I квартале 2001г. в РФ было произведено минеральных удобрений - 3,3 млн тонн (100,4%);

Производство минеральных удобрений в России, тыс. тонн

	Объем производства всего	Фосфатные	Калийные	Средства защиты растений химические











Январь-февраль 2001

Суммарные мощности предприятий по производству минеральных удобрений

Продукция	Мощность производства, тыс. тонн

Азотные удобрения
Фосфорные удобрения
Калийные

Улучшение финансового состояния и платежеспособности сельскохозяйственных предприятий в 2000 г. способствовало росту потребления минеральных удобрений. По мнению специалистов, такая тенденция сохранится в дальнейшем.

Динамика и структура спроса на минеральные удобрения (в пересчете на 100% питательных веществ), тыс. тонн

Наименование показателя	прогноз 2005 год
Спрос - всего
в том числе на продукцию отечественного производства
внутреннего рынка

Оценка возможностей производственного потенциала отрасли на действующих мощностях в перспективе до 2005 года, тыс. тонн

Наименование показателя		2005 прогноз
Установленная мощность
Конкурентоспособная мощность
Емкость рынка
Производство

Источник: Стратегия развития химической и нефтехимической промышленности на период до 2005 года

Перечень создаваемых мощностей по выпуску конкурентоспособной продукции в гг.

Предприятие	Местонахождение	Продукция	Мощность производства, тонн в год
Новомосковское АК "Азот"		азотная кислота
АО "Дагфос"		квалифицированные фосфаты

		желтый фосфор
АО "Апатит"		апатитовый концентрат
Воскресенское АО "Минудобрения"		триполифосфат натрия
		серная кислота
АО "Невинномысский Азот"
Мелеузовское АО "Минудобрения"		серная кислота

Источник: Стратегия развития химической и нефтехимической промышленности на период до 2005 года

Производство азотных удобрений

Исходным сырьем для производства азотных и ряда комплексных удобрений является аммиак . Суммарные действующие мощности по производству аммиака в России в настоящее время достигают 13870 тыс. тонн, что составляет около 9% от мировых мощностей. Это третий показатель в мире после Китая и США. Однако производственные мощности предприятий загружены не полностью, и по объему производства аммиака Россия занимает 4-е место после Китая, США и Индии, производя примерно 6% этого вида продукции в мире.

В 2000 г. загрузка мощностей по производству аммиака и азотных удобрений значительно увеличилась по сравнению с предыдущими годами. В частности, загрузка мощностей по производству аммиака составила 82%, азотных удобрений - 80%, вплотную приблизившись к показателям конца 80-х годов. Некоторые предприятия работали с превышением установочной мощности, в числе таких предприятий стоит назвать ОАО "Акрон", Невинномысский Азот, Минудобрения (Пермь).

Структура производства азотных удобрений в РФ, %

Продукция
Карбамид
Аммиачная селитра

Азотные удобрения в России производятся более чем на 25 предприятиях. Кроме того, сульфат аммония производится некоторыми коксохимическими заводами.

Доля предприятий в общероссийском производстве азотных удобрений за 8 мес. 2000 г.

Наименование предприятия
ОАО "Акрон"
Новомосковская АК "Азот"
Невинномысское ОАО "Азот"
Кирово-Чепецкий химкомбинат
Березниковское АО "Азот"
Кемеровское ОАО "Азот"
ОАО "Тольяттиазот"
Россошанское АО "Минудобрения"

Предприятие	По производству азотных удобрений	По производству аммиака в
ЗАО "Куйбышевазот"

ОАО "Невинномысский Азот"
ОАО "Минудобрения" (Пермь)
ОАО "Агро-Череповец"

Производство карбамида на предприятиях РФ, тыс. тонн

Производство фосфорных удобрений

Доля РФ в мировом производстве фосфорных удобрений составляет 6,5%. В производстве фосфорных удобрений в России преобладают моноаммоний-фосфат и диаммоний-фосфат. Созданный в России крупный потенциал фосфорных удобрений сосредоточен на 19 предприятиях, общая мощность заводов составляет около 4,5 млн. т. В основном предприятия по производству фосфорных удобрений расположены вблизи месторождений основных видов сырья - апатитов и фосфоритов.

Доля предприятий в производстве фосфорных удобрений в РФ за 8 мес. 2000 г.

Наименование предприятия

ОАО "Балаковские удобрения"
ОАО "Воскресенские минудобрения" (Московская обл.)
ОАО "Акрон" (Новгородская обл.)

В 2000 г. производство фосфорных удобрений выросло на 12,8% по сравнению с 1999 г. Между тем, по оценкам специалистов, во втором полугодии 2000 года темпы роста производства фосфатов существенно снизились. Это было обусловлено дефицитом серной кислоты, использующейся в производстве основных видов фосфатных удобрений - аммофоса, диаммофоса и нитроаммофосфатов. К тому же сыграло свою роль ужесточение сбытовой политики АО "Апатит" - российского монополиста в добыче и переработке фосфатного сырья. Негативное влияние на производство оказывает снижение мировых цен на фосфаты, в связи с чем снижается экспортная выручка предприятий, которые для компенсации потерь вынуждены наращивать экспорт.

На территории Российской Федерации простые фосфорсодержащие удобрения производят 3 завода, их доли в поставках на внутрироссийский рынок варьируются от 17,4% до 57,5%. Продукция данных предприятий не экспортируется. Наиболее распространенные комплексные фосфорсодержащие удобрения поставляют на внутрироссийский рынок более 12 предприятий-производителей, их доли варьируются от 2,2% (АО "Акрон", Новгородская обл.) до 26,8% (АО "Аммофос", Вологодская обл.).

Предприятие

ОАО "Азот" (г. Березники)

ЗАО "Куйбышевазот" (Самарская обл.)

ОАО "Тольяттиазот" (Самарская обл.)

Предприятие	Установочная мощность, тыс. т
Концерн "Иргиз"
АО "Фосфорит"
АО "Аммофос"
АО “Воскресенские минудобрения”
АО “Мелеузовское ПО “Минудобрения””

До недавнего времени самым распространенным азотно-фосфорным удобрением, производимым в Росии являлся моноаммоний фосфат - МАФ или аммофос. Производственные мощности по выпуску аммофоса имеются на 8 предприятиях. Общая проектная мощность по выпуску этого вида удобрений составляет около 2 млн. тонн (в пересчете на Р2О5). Срок эксплуатации основного оборудования на всех заводах составляет 20-25 лет, однако, технический уровень производств оценивается как средний.

Последние годы характеризуются снижением уровня использования производственного потенциала на всех предприятиях, что объясняется в основном причинами общекризисного состояния экономики. Основное количество удобрений поставляется на экспорт. Длительная непоставка минеральных удобрений сельскому хозяйству не могла не сказаться на обеспеченности земель питанием. Ежегодно с урожаем из почвы выносится около 100 кг питательных веществ в расчте на 1 гектар, а внесение удобрений снизилось за последние годы в 5 раз. Более 60 млн. гектар земель требуют двукратного увеличения содержания фосфора.

Среднесрочные прогнозы потребления минеральных удобрений в России, тыс. тонн питательных веществ

Виды удобрений	По данным ГИАП	По данным Фертекон

Фосфатные
Калийные

Источник: АО "Фосфорит"

Производство калийных удобрений

Россия занимает 2-е место в мире по производству калийных удобрений. Это обусловлено тем, что в России находятся одни из самых богатых месторождений калийных солей в мире. Основной вид калийных удобрений - хлорид калия. Почти 93% калийных удобрений в России выпускается двумя предприятиями - ОАО "Уралкалий" и ОАО "Сильвинит", однако в настоящее время мощности этих предприятий используются лишь на 50%. Основная часть затрат компаний связана с добычей руды, от 20 до 30% в структуре себестоимости продукции составляют затраты на электроэнергию и транспорт.

Производство минеральных удобрений в пересчете на 100 % К2О, тыс. тонн

Производственные мощности предприятий по производству калийных удобрений

	Калийные удобрения (100% К;0), тыс. тонн
ОАО "Уралкалий" (Пермская обл.)
ОАО "Сильвинит" (Пермская обл.)

В последние годы производство калийных удобрений в России сокращалось на фоне роста объемов производства в отрасли в целом. Это связано со снижением производства АО "Уралкалий", а также - с обострением конкуренции между производителями калийных удобрений на мировом рынке. Основными конкурентами российским компаниям среди производителей минеральных удобрений на международном рынке являются предприятия Канады, Германии, Израиля, Иордании, Франции. Между тем, по оценкам специалистов, тенденция роста экспорта продукции в ближайшие годы сохранится. В частности, продолжается увеличение потребления минеральных удобрений азиатскими странами, однако экспорт в эти страны сопряжен с финансовыми рисками.

Несмотря на значительные объемы собственного производства калия, Россия занимает последнее место среди стран-производителей по уровню его внесения. Этот показатель в последние годы практически не превышал уровень 2,1 кг/га в действующем веществе. В то же время потребление калия в мире ежегодно увеличивается на 6-8%. К примеру, в странах Западной Европы оно составляет 70-80 кг/га.

Рынок минеральных удобрений

Большинство предприятий отрасли выживают только благодаря экспорту. По данным Минэкономики РФ, на экспорт поступает около 80% всей производимой продукции. При этом внешнеторговые сделки затрудняются рядом обстоятельств, прежде всего несоответствием между высокими внутренними и низкими экспортными ценами на продукцию комплекса. Это позволяет целому ряду иностранных государств (в том числе Польше, Индии и США) инициировать антидемпинговые разбирательства против отечественных экспортеров.

Экспорт из России минеральных удобрений в 2000 году