Навигация по таблицам Таблица 1: Нормы содержания биурета по ГОСТ 2081-2010 Таблица 2: Чувствительность сельскохозяйственных культур к биурету Таблица 3: Факторы образования биурета при производстве карбамида Таблица 4: Технологические методы снижения содержания биурета Таблица 5: Методы аналитического определения биурета Содержание Введение: биурет как побочный продукт Нормативные требования к содержанию биурета Фитотоксичность биурета для растений Факторы образования биурета при производстве Технологические методы снижения биурета Методы определения биурета Агрономические рекомендации Часто задаваемые вопросы Выводы Биурет как побочный продукт производства карбамида Биурет (дикарбамид, H₂NCONHCONH₂) представляет собой органическое соединение, образующееся в процессе производства карбамида (мочевины) как нежелательная примесь. Контроль содержания биурета в карбамиде является критическим параметром качества азотных удобрений, поскольку данное вещество проявляет фитотоксические свойства при превышении допустимых концентраций. Образование биурета происходит в результате термической конденсации двух молекул карбамида с отщеплением аммиака. Реакция протекает при высоких температурах (выше 130°C) на стадиях выпаривания и дистилляции плава карбамида. В современных технологических процессах производства гранулированной мочевины содержание биурета регламентируется национальными и международными стандартами качества. Инженерам-технологам заводов по производству минеральных удобрений необходимо обеспечивать строгий контроль параметров синтеза и грануляции для минимизации образования этого побочного продукта. Превышение нормативных значений приводит к снижению агрономической ценности удобрения и может вызывать угнетение роста сельскохозяйственных культур, особенно при внекорневых подкормках и припосевном внесении. Нормативные требования к содержанию биурета в карбамиде Требования к массовой доле биурета в карбамиде установлены ГОСТ 2081-2010 "Карбамид. Технические условия" и регламентируются в зависимости от марки и назначения продукции. Стандарт разделяет карбамид на две основные марки с различными областями применения. Классификация карбамида по маркам Марка А предназначена для промышленности, включая производство этилового спирта, дистиллятов из пищевого сырья, а также для выпуска карбамидо-формальдегидных смол и других технических целей. Марка Б ориентирована на применение в растениеводстве, животноводстве и розничную продажу для индивидуальных хозяйств. Таблица 1: Нормы содержания биурета по ГОСТ 2081-2010 Марка карбамида Назначение Массовая доля биурета, %, не более Область применения А (высший сорт) Промышленность 0,8 Производство смол, технологические процессы А (1 сорт) Промышленность 1,4 Производство этанола, химсинтез Б (высший сорт) Сельское хозяйство 1,0 Внекорневые подкормки, высокочувствительные культуры Б (1 сорт) Сельское хозяйство 1,4 Основное внесение, подкормки полевых культур Специальный (AdBlue®) Автомобильная промышленность 0,3 Системы SCR (селективная каталитическая нейтрализация) Методика контроля качества на производстве На заводах по производству карбамида контроль содержания биурета осуществляется на следующих этапах технологического процесса: После секции синтеза – анализ плава карбамида перед подачей на выпарку для оперативной корректировки параметров процесса. В потоке перед грануляцией – промежуточный контроль для предупреждения образования избытка биурета на стадии формирования гранул. Готовая продукция – финальная проверка соответствия требованиям ГОСТ перед отгрузкой потребителям. Периодичность анализа определяется регламентом производства и обычно составляет каждые 2-4 часа непрерывной работы установки. При отклонениях от нормативных значений технологи корректируют температурный режим выпарных аппаратов и время пребывания плава в зоне высоких температур. Фитотоксичность биурета для сельскохозяйственных культур Фитотоксическое действие биурета на растения обусловлено его способностью вызывать повреждение хлоропластов и нарушение фотосинтетических процессов. Механизм токсичности связан с образованием реактивных форм кислорода в клетках растений, что приводит к хлорозу листьев, замедлению роста и снижению урожайности. Пути поступления биурета в растения Различают два основных пути поступления биурета в растительные ткани. Через корневую систему при почвенном внесении удобрений – этот путь менее опасен, так как почвенная микрофлора способна разлагать биурет с периодом полураспада 10-15 суток. Через листовую поверхность при внекорневых подкормках – наиболее критичный путь, вызывающий быстрое проявление симптомов интоксикации. Чувствительность различных культур Таблица 2: Чувствительность сельскохозяйственных культур к биурету Группа чувствительности Культуры Допустимое содержание при внекорневой подкормке, % Токсическая концентрация при почвенном внесении, % Очень чувствительные Цитрусовые, ананас 0,3-0,35 2,5 Высокочувствительные Томаты, картофель 0,5 5,3 Умеренно чувствительные Пшеница яровая, лен 1,0 3,0-5,0 Среднеустойчивые Кукуруза, сахарная свекла 1,0-1,2 5,3 Устойчивые Зерновые злаки, бобовые 1,4 Более 5,0 Высокоустойчивые Хвойные породы Не лимитируется Не лимитируется Симптомы фитотоксичности Визуальные признаки повреждения растений биуретом проявляются в течение 24-72 часов после внесения удобрения. Основные симптомы включают: Краевой хлороз листьев – появление желтовато-белых участков по периферии листовой пластинки. Некротические пятна – образование отмерших тканей бурого или коричневого цвета при высоких дозах. Торможение ростовых процессов – замедление развития надземной части и корневой системы. Снижение тургора – потеря клетками листьев упругости из-за нарушения водного обмена. Факторы образования биурета при производстве карбамида Образование биурета в процессе производства карбамида происходит в результате термического разложения мочевины с последующей конденсацией промежуточных продуктов. Понимание факторов, влияющих на эту реакцию, позволяет инженерам оптимизировать технологический режим для минимизации выхода нежелательной примеси. Химизм образования биурета Механизм формирования биурета включает несколько последовательных стадий. При нагревании карбамида выше температуры плавления (132-135°C) происходит его термическое разложение с образованием изоциановой кислоты и аммиака. Изоциановая кислота является высокореакционным промежуточным продуктом, который взаимодействует с непрореагировавшим карбамидом, формируя биурет. Общая схема реакции представляет собой обратимый процесс, где увеличение концентрации аммиака в системе смещает равновесие в сторону разложения биурета обратно в карбамид. Это свойство используется в технологических методах снижения содержания примеси. Таблица 3: Факторы образования биурета при производстве карбамида Фактор Влияние на образование биурета Оптимальные параметры Критические значения Температура плава Прямо пропорциональная зависимость 132-140°C Выше 150°C (резкое увеличение) Время выдержки при высокой температуре Линейное возрастание содержания Менее 15 минут Более 30 минут (критично) Концентрация карбамида в растворе Экспоненциальный рост при концентрации выше 95% 98-99,5% 99,8% и выше Давление в системе Обратная зависимость (снижение давления увеличивает скорость образования) 0,15-0,30 МПа Ниже 0,10 МПа Молярное соотношение NH₃/CO₂ Избыток аммиака подавляет реакцию 3,5-4,0 Менее 3,0 (недостаточно) Скорость охлаждения гранул Быстрое охлаждение снижает вторичное образование Перепад 80-90°C за 5-7 секунд Медленное охлаждение (более 20 секунд) Критические точки технологического процесса На современных агрегатах карбамида выделяют несколько узлов, где происходит интенсивное образование биурета: Секция выпарки первой ступени – при дистилляции плава синтеза под вакуумом 0,3-0,4 МПа температура может локально превышать оптимальные значения. Финишный выпарной аппарат – доведение концентрации до 99,7% происходит при температуре 138-145°C с длительностью пребывания 20-30 минут. Башня грануляции – при формировании гранул методом приллирования температура плава на распылительных головках достигает 140-145°C. Транспортировка плава – в трубопроводах при недостаточной теплоизоляции возможны локальные перегревы материала. Технологические методы снижения содержания биурета Современные технологии производства карбамида предусматривают комплекс инженерных решений для минимизации образования биурета и разложения уже сформировавшейся примеси. Выбор метода определяется требуемым качеством продукции и экономической эффективностью модернизации производства. Метод аммонолиза биурета Аммонолиз представляет собой обработку карбамида-сырца избыточным аммиаком для смещения химического равновесия в сторону разложения биурета. Процесс осуществляется путем добавления жидкого аммиака к водному потоку карбамида после секции регенерации. Молярное соотношение NH₃ к биурету поддерживается на уровне 4-5:1. Реакция аммонолиза протекает при температуре 80-100°C и давлении 0,5-0,8 МПа. Время контакта составляет 5-10 минут, что обеспечивает разложение до 70-80% исходного биурета без значительных потерь основного продукта. Избыточный аммиак далее возвращается в цикл синтеза карбамида. Оптимизация режимов выпарки Контроль температурно-временных параметров выпарки является базовым методом предотвращения образования биурета. Критическим требованием служит недопущение нагрева карбамида выше температуры его плавления на всех стадиях концентрирования раствора. Таблица 4: Технологические методы снижения содержания биурета Метод Принцип действия Эффективность снижения, % Технологические параметры Аммонолиз в потоке Разложение биурета избытком аммиака 70-80 T = 80-100°C, P = 0,5-0,8 МПа, время контакта 5-10 мин Вакуумная выпарка при пониженной температуре Снижение температуры плава за счет глубокого вакуума 40-50 P = 5-10 кПа, T = 128-132°C, многоступенчатая схема Промывка кристаллов водой Физическое удаление биурета с поверхности кристаллов 30-40 Расход воды 2-3% от массы, температура 15-20°C Кристаллизация с рециклом маточника Возврат маточного раствора с высоким содержанием биурета в синтез 60-70 Концентрация биурета в маточнике до 5%, рецикл 15-20% Ускоренное охлаждение гранул Предотвращение вторичного образования при грануляции 20-30 Скорость охлаждения 10-15°C/с, воздушный поток 15000-20000 м³/ч Селективная адсорбция ионообменными смолами Химическая очистка раствора карбамида 90-95 Катионит сильнокислотный, регенерация раствором NH₄OH Схема с узлом кристаллизации На заводах, требующих получения особо чистого карбамида (содержание биурета менее 0,4%), применяется технология кристаллизации. Раствор карбамида после дистилляции направляется в кристаллизатор, где при температуре 5-10°C происходит выделение крупных кристаллов чистого продукта. Маточный раствор, обогащенный биуретом, возвращается в секцию синтеза, где биурет подвергается аммонолизу с образованием карбамида. Эффективность метода достигает 65-70% по снижению содержания примеси, однако требует дополнительных энергозатрат на охлаждение и центрифугирование суспензии кристаллов. Контроль технологических остановок Аварийные остановки агрегата и длительные простои с заполненной плавом аппаратурой критически влияют на накопление биурета. При остановке производства более чем на 30 минут необходимо осуществлять слив плава из высокотемпературных зон в промежуточные емкости с барботажем аммиаком. Методы аналитического определения биурета в карбамиде Контроль содержания биурета на производстве карбамида и при приемке удобрений осуществляется стандартизированными методами количественного химического анализа. Выбор метода определяется требуемой точностью измерений, производительностью лаборатории и доступным аналитическим оборудованием. Колориметрический (фотометрический) метод Колориметрический метод определения биурета регламентирован ГОСТ 27749.1-88 и ГОСТ 32555-2013. Метод основан на образовании биуретом окрашенного комплексного соединения с ионами двухвалентной меди в щелочной среде. Интенсивность окраски раствора пропорциональна концентрации биурета и измеряется фотоколориметром при длине волны 540-560 нм. Навеску карбамида массой 16,00 г растворяют в мерной колбе на 200 мл, отбирают аликвоту 50 мл и добавляют биуретовый реактив (раствор сульфата меди и виннокислого калия-натрия в щелочной среде). Через 10 минут измеряют оптическую плотность при аналитической длине волны. Массовую долю биурета рассчитывают по предварительно построенному градуировочному графику. Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) Метод ВЭЖХ обеспечивает наиболее высокую селективность и чувствительность определения биурета на уровне 0,01-0,05%. Разделение проводится на обращенно-фазовой колонке с октадецильным сорбентом в изократическом режиме элюирования. Детектирование осуществляется УФ-детектором при длине волны 214 нм. Таблица 5: Методы аналитического определения биурета в карбамиде Метод Принцип Диапазон определения, % Погрешность, % Длительность анализа Колориметрия по ГОСТ 27749.1-88 Цветная реакция с CuSO₄ в щелочной среде, λ = 540-560 нм 0,45-1,5 ±0,03 (абс.) 40-50 минут Фотометрия по ГОСТ 32555-2013 Измерение оптической плотности комплекса биурет-медь 0,45-1,5 ±0,02 (абс.) 35-45 минут ВЭЖХ (обращенно-фазовая) Разделение на колонке C18, УФ-детектирование при 214 нм 0,01-2,0 ±0,01 (абс.) 15-20 минут Ионная хроматография Анионообменная хроматография с кондуктометрическим детектированием 0,05-1,5 ±0,015 (абс.) 20-25 минут ИК-спектроскопия (НПВО) Измерение интенсивности полос поглощения в диапазоне 1640-1680 см⁻¹ 0,5-3,0 ±0,05 (отн.) 5-10 минут Экспресс-методы для производственного контроля Для оперативного контроля в потоке на крупных заводах применяются автоматизированные системы анализа на базе проточных фотометрических анализаторов. Пробы отбираются из технологического потока через каждые 15-30 минут, смешиваются с реактивами в проточной кювете, и оптическая плотность измеряется в непрерывном режиме. Такие системы позволяют технологическому персоналу оперативно корректировать параметры процесса при отклонениях содержания биурета от заданных значений. Метрологическая поверка автоматических анализаторов проводится ежемесячно с использованием стандартных образцов состава раствора биурета. Подготовка проб и требования к реактивам Все реактивы для анализа должны соответствовать квалификации не ниже "х.ч." (химически чистые). Сульфат меди CuSO₄·5H₂O должен быть свежеперекристаллизованным, виннокислый калий-натрий (сегнетова соль) KNaC₄H₄O₆·4H₂O хранится в темном месте не более 6 месяцев. Градуировочный раствор биурета готовят из дважды перекристаллизованного стандартного образца. Агрономические рекомендации по применению карбамида с различным содержанием биурета Эффективное применение карбамида в качестве азотного удобрения требует учета содержания биурета и подбора оптимальных агротехнических приемов для минимизации фитотоксических эффектов. Сроки внесения и способы заделки удобрения определяются маркой карбамида и биологическими особенностями выращиваемой культуры. Разложение биурета в почве Биурет, попавший в почву с удобрением, подвергается биодеградации почвенными микроорганизмами. Скорость разложения зависит от температуры почвы, ее влажности, активности микробиоценоза и агрохимических свойств. При температуре почвы 15-20°C и оптимальной влажности 60-70% от полной влагоемкости период полураспада биурета составляет 10-15 суток. На малоплодородных и кислых почвах с низкой биологической активностью разложение может затягиваться до 20-25 суток. В холодную весну (температура почвы ниже 10°C) процессы биодеградации замедляются, и биурет может оставаться в токсичных концентрациях в течение месяца. Сроки внесения карбамида для различных культур Для цитрусовых и других высокочувствительных культур рекомендуется применение только карбамида марки Б высшего сорта (содержание биурета не более 1,0%). Внекорневые подкормки проводятся раствором с концентрацией не выше 2-3% по действующему веществу, при этом желательно использовать специальные марки с содержанием биурета менее 0,35%. При внесении под картофель, томаты и овощные культуры карбамид с содержанием биурета 1,2-1,4% вносится в почву за 2-3 недели до посадки для обеспечения разложения примеси. Припосевное внесение допускается только карбамидом марки А высшего сорта (не более 0,8% биурета) в дозах до 50-60 кг/га по действующему веществу. Зерновые колосовые культуры (пшеница, ячмень) обладают высокой толерантностью к биурету. Допускается предпосевное внесение карбамида 1 сорта за 7-10 дней до сева. Подкормки в фазу кущения проводятся без ограничений по содержанию биурета при использовании стандартного карбамида марки Б. Способы минимизации токсичного действия Заблаговременное внесение – для карбамида с содержанием биурета 1,2-1,4% оптимальный срок внесения составляет 15-20 дней до посева чувствительных культур. Глубокая заделка в почву – размещение удобрения на глубину 8-12 см обеспечивает лучший контакт с почвенной микрофлорой и ускоряет разложение биурета. Дробное внесение – разделение общей дозы на 2-3 приема снижает локальную концентрацию биурета в зоне внесения. Совместное применение с органикой – внесение карбамида совместно с перегноем или компостом стимулирует микробную активность и ускоряет деградацию биурета на 30-40%. Рекомендации по внекорневым подкормкам Внекорневые подкормки карбамидом являются наиболее критичной операцией с точки зрения рисков фитотоксичности. Для минимизации негативных эффектов необходимо соблюдать следующие правила: Использовать только карбамид с содержанием биурета не более 1,0% для полевых культур и не более 0,35% для цитрусовых и плодовых. Проводить обработки в утренние или вечерние часы при температуре воздуха не выше 20-22°C для снижения скорости испарения и повышения эффективности поглощения азота листьями. Добавлять в рабочий раствор сульфат магния (50-70 г/100 л) для нейтрализации возможного токсического действия биурета. Не превышать концентрацию рабочего раствора 3-4% по карбамиду для полевых культур и 1,5-2% для овощных и плодовых. Часто задаваемые вопросы Какое максимальное содержание биурета допускается в карбамиде марки А и марки Б по ГОСТ? По ГОСТ 2081-2010 для карбамида марки А (промышленность) массовая доля биурета составляет не более 1,4% для первого сорта и не более 0,8% для высшего сорта. Для марки Б (сельское хозяйство) нормируется не более 1,4% для первого сорта и не более 1,0% для высшего сорта. Для специальных применений (AdBlue®) требуется содержание не более 0,3%. Почему биурет токсичен для растений и как проявляется фитотоксичность? Биурет повреждает хлоропласты растительных клеток, вызывая образование реактивных форм кислорода и нарушая фотосинтез. Фитотоксичность проявляется краевым хлорозом листьев (желтовато-белые участки), некротическими пятнами бурого цвета, торможением роста и снижением тургора. Симптомы развиваются через 24-72 часа после внесения удобрения при превышении допустимых концентраций. Какие сельскохозяйственные культуры наиболее чувствительны к биурету? Наиболее чувствительны цитрусовые и ананас (токсичность при 2,5%, для внекорневых подкормок не более 0,3-0,35%). Высокочувствительны томаты и картофель (допустимо 0,5% при листовых обработках). Умеренно чувствительны пшеница и лен (токсичность при 3-5%). Устойчивы зерновые злаки и бобовые, высокоустойчивы хвойные породы. За какой срок биурет полностью разлагается в почве после внесения карбамида? При оптимальных условиях (температура почвы 15-20°C, влажность 60-70% от полной влагоемкости) период полураспада биурета составляет 10-15 суток. Полное разложение до безопасных концентраций происходит за 20-25 дней. На малоплодородных и холодных почвах процесс может затягиваться до месяца. Биодеградацию осуществляют почвенные микроорганизмы. Как температура и время выдержки плава карбамида влияют на образование биурета? Образование биурета начинается при температуре выше 130-132°C и резко ускоряется при превышении 150°C. Критическим является время выдержки плава в зоне высоких температур: оптимально менее 15 минут, при выдержке более 30 минут содержание биурета возрастает в 2-3 раза. Чем выше температура и дольше время контакта, тем больше формируется нежелательной примеси. Какие существуют промышленные методы снижения биурета при производстве карбамида? Основные методы: аммонолиз (обработка избытком аммиака при 80-100°C, эффективность 70-80%), вакуумная выпарка при пониженной температуре (40-50%), кристаллизация с рециклом маточника (60-70%), промывка кристаллов водой (30-40%), ускоренное охлаждение гранул (20-30%) и селективная адсорбция на ионообменных смолах (90-95%). Выбор метода зависит от требуемого качества продукции. Каким аналитическим методом определяют содержание биурета в лаборатории? Стандартный метод – колориметрия по ГОСТ 27749.1-88 и ГОСТ 32555-2013 (фотометрическое определение окрашенного комплекса биурета с сульфатом меди при длине волны 540-560 нм, погрешность ±0,03%, длительность 40-50 минут). Для высокоточного анализа применяется ВЭЖХ с УФ-детектированием (диапазон 0,01-2,0%, погрешность ±0,01%, длительность 15-20 минут). Для экспресс-контроля используют проточные автоматические фотометры. Выводы: баланс между технологией производства и качеством продукции Контроль содержания биурета в карбамиде представляет собой комплексную инженерно-технологическую задачу, требующую оптимизации параметров синтеза, выпарки и грануляции удобрения. Соблюдение нормативных требований ГОСТ 2081-2010 обеспечивает производство карбамида, безопасного для применения в сельском хозяйстве при соблюдении агротехнических рекомендаций. Современные методы снижения биурета – аммонолиз, оптимизация температурно-временных режимов и кристаллизация – позволяют получать продукцию с содержанием примеси от 0,3% до 1,4% в зависимости от назначения. Для высокочувствительных культур (цитрусовые, овощные) критически важно применение карбамида высшего сорта с содержанием биурета не более 0,8-1,0%. Агрономическая практика показывает, что при заблаговременном внесении карбамида (за 15-20 дней до посева) биурет успевает разложиться в почве под действием микроорганизмов, и риск фитотоксичности минимизируется. Наиболее критичны внекорневые подкормки, где необходимо использование специальных марок карбамида с содержанием биурета менее 0,35% для чувствительных культур. Аналитический контроль качества с применением колориметрических и хроматографических методов обеспечивает надежную верификацию соответствия продукции стандартам. Внедрение автоматизированных систем мониторинга на производстве позволяет технологам оперативно корректировать процесс и поддерживать стабильное качество карбамида. Комплексный подход к управлению содержанием биурета гарантирует выпуск эффективных и безопасных азотных удобрений для современного земледелия. Важно: ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ Настоящая статья носит информационно-справочный характер и предназначена для ознакомления технических специалистов с общими принципами производства и применения минеральных удобрений. ВАЖНО: Автор не несет ответственности за последствия применения описанных технических решений без консультации с квалифицированными специалистами и соблюдения действующих нормативных требований. ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПЕРЕД ПРИМЕНЕНИЕМ: Консультация с лицензированными экспертами по промышленной безопасности и агрохимии Соблюдение требований Ростехнадзора, Россельхознадзора и действующих ГОСТов Получение необходимых разрешений на работу с химическими веществами Проведение анализа рисков для конкретных производственных и агрономических условий ОГРАНИЧЕНИЯ: Приведенные технические данные носят справочный характер. Актуальные нормативы необходимо уточнять в действующих редакциях официальных документов. Производство карбамида является потенциально опасным видом деятельности, требующим специального лицензирования. Использование информации осуществляется на собственный риск читателя. Информация актуальна на дату публикации: 2025 год.