Суперфосфат простой представляет собой минеральное фосфорное удобрение, содержащее от 16 до 22 процентов усвояемого оксида фосфора. Это продукт разложения природных фосфатов серной кислотой, состоящий из смеси монокальцийфосфата и гипса. Технология производства включает обработку фосфатного сырья концентрированной серной кислотой, созревание полученной пульпы и последующее гранулирование готового продукта.
Что такое простой суперфосфат
Простой суперфосфат относится к классу водорастворимых фосфорных удобрений. Это наиболее распространенное минеральное удобрение, история которого началась в 1840 году, когда немецкий ученый Юстус фон Либих продемонстрировал, что эффективность костной муки значительно увеличивается после обработки серной кислотой. В 1842 году в Англии этот процесс был запатентован, а продукт получил название суперфосфат.
По химическому составу простой суперфосфат представляет смесь монокальцийфосфата Ca(H₂PO₄)₂·H₂O и дигидрата сульфата кальция CaSO₄·2H₂O. Содержание основного действующего вещества составляет 16-20 процентов P₂O₅ в водорастворимой форме, при использовании апатитового концентрата достигает 19-22 процентов. Удобрение выпускается в виде порошка или гранул серого цвета с различными оттенками.
Важно: помимо фосфора, простой суперфосфат содержит азот (до 6 процентов), серу (8-10 процентов), кальций (8-12 процентов) и магний (до 0,5 процента), что делает его комплексным удобрением.
Технология производства простого суперфосфата
Химизм процесса
Получение простого суперфосфата основано на реакции разложения природных фосфатов серной кислотой. Основное химическое уравнение процесса выглядит следующим образом: Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO₄ + 4H₂O → Ca(H₂PO₄)₂·H₂O + 2[CaSO₄·2H₂O]. Эта реакция протекает в две стадии, каждая из которых имеет свои особенности.
На первой стадии происходит быстрое обменное разложение фосфата при избытке серной кислотой концентрацией 60-68 процентов. При этом образуется свободная фосфорная кислота, температура реакционной массы поднимается до 110-120 градусов Цельсия. Первая стадия длится всего несколько минут и обеспечивает разложение до 60-70 процентов фосфатного сырья.
Вторая стадия представляет собой медленное разложение оставшегося фосфата накопившейся фосфорной кислотой. Образующийся монокальцийфосфат сначала находится в растворенном состоянии, затем кристаллизуется. Эта стадия может продолжаться от нескольких дней до 25 суток и требует выдерживания продукта для завершения химических превращений.
Сырье для производства
Основным сырьем для получения простого суперфосфата служат природные фосфаты: апатиты и фосфориты. Апатитовый концентрат обеспечивает более высокое содержание P₂O₅ в готовом продукте (19-20 процентов), тогда как использование фосфоритов дает 14-15 процентов. В качестве кислотного компонента применяется башенная серная кислота с концентрацией 60-75 процентов.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Концентрация серной кислоты | 60-75% H₂SO₄ |
| Температура процесса | 110-120°C |
| Время созревания в камере | 1-2 часа |
| Складское дозревание | 3-25 суток |
| Содержание P₂O₅ (апатит) | 19-22% |
Способы производства простого суперфосфата
Камерный способ
Камерный метод является классической технологией производства простого суперфосфата. Процесс осуществляется в специальных суперфосфатных камерах непрерывного действия. Измельченный фосфат и серная кислота подаются в смеситель, где образуется реакционная пульпа. Полученная смесь непрерывно поступает в суперфосфатную камеру через загрузочный люк.
Камера представляет собой вращающийся барабан, скорость вращения составляет 0,5-1 оборот в час. За время прохождения через камеру пульпа схватывается и затвердевает при температуре 115-120 градусов. В зоне выгрузки установлен фрезер, вращающийся в противоположном направлении, который измельчает затвердевшую массу. После выгрузки продукт направляется на склад для дозревания на срок от нескольких дней до 25 суток.
Поточный способ
Поточная технология представляет собой более современный метод получения простого суперфосфата. В этом случае процесс осуществляется непрерывно без операции складского созревания. Разложение фосфата проводят в реакторах при использовании менее концентрированной фосфорной кислоты (28-36 процентов P₂O₅), затем пульпа поступает в барабанную гранулятор-сушилку БГС.
Аппарат БГС представляет барабан диаметром 4,5 метра и длиной до 35 метров, установленный под углом 3 градуса и вращающийся с частотой 4 оборота в минуту. Производительность такого агрегата достигает 40 тонн в час. Теплоноситель (топочные газы температурой до 950 градусов) и суспензия подаются по оси аппарата, что обеспечивает эффективную сушку и гранулирование.
Основные стадии поточного производства:
- Разложение фосфорита серной кислотой в реакторах первой и второй ступени при температуре 90-100 градусов
- Подача острого пара для поддержания температурного режима
- Гранулирование и сушка в барабанной гранулятор-сушилке
- Нейтрализация остаточной кислотности аммиаком в барабане-аммонизаторе
- Охлаждение готового продукта в холодильнике кипящего слоя
Камерно-поточный способ
Камерно-поточный метод объединяет преимущества обеих технологий. При этом способе используются суперфосфатные камеры, но исключается операция длительного складского дозревания. Продукт непосредственно после камер подвергается гранулированию, сушке и аммонизации. Для успешной реализации этого метода требуется более тонкое измельчение фосфоритной руды (размер частиц менее 0,07 миллиметра).
Состав и свойства простого суперфосфата
Физические характеристики
Простой суперфосфат выпускается в порошковидной или гранулированной форме. Порошковидный продукт представляет собой серый порошок средней рассыпчатости, который при соблюдении условий хранения (влажность не выше 50 процентов) не слеживается. Насыпная плотность порошка составляет 1,0-1,1 тонны на кубический метр для апатитового концентрата.
Гранулированный суперфосфат получают путем окатывания порошковидного продукта во вращающихся барабанах с добавлением небольшого количества воды. Размер гранул составляет преимущественно 1-4 миллиметра. Гранулированная форма обладает улучшенными потребительскими свойствами: не слеживается, хорошо рассеивается, медленнее растворяется в почве, обеспечивая пролонгированное действие.
Химический состав
Фосфор в простом суперфосфате присутствует в виде монокальцийфосфата и свободной фосфорной кислоты (до 2,5 процента). Твердая фаза удобрения включает монокальцийфосфат, гипс с примесью полугидрата, неразложимые минералы и кремнегель. Доля твердых веществ составляет 65-72 процента, из них 50-55 процентов приходится на сульфат кальция.
Жидкая фаза представляет собой водный раствор фосфорной кислоты, насыщенный монокальцийфосфатом. В качестве примесей присутствуют катионы натрия, калия, магния, алюминия, железа, а также анионы кремнефторида. Содержание свободной кислотности в готовом продукте составляет 5-5,5 процента P₂O₅, что необходимо учитывать при хранении и применении.
Применение простого суперфосфата
Виды и способы внесения
Простой суперфосфат применяется на всех типах почв под любые сельскохозяйственные культуры. Наиболее эффективно удобрение работает на щелочных и нейтральных почвах. На кислых почвах фосфорная кислота превращается в труднодоступные растениям фосфаты алюминия и железа, поэтому перед применением рекомендуется провести известкование.
Основное внесение осуществляется под перекопку осенью или ранней весной, чтобы фосфор успел распределиться в почве. Норма расхода на окультуренных почвах составляет 40-50 граммов на квадратный метр, на неокультуренных участках дозировку увеличивают до 60-70 граммов. Припосевное внесение проводят локально в рядки, что повышает эффективность использования фосфора растениями.
Культуры и дозировки
Особенно отзывчивы на фосфорные подкормки крестоцветные, бобовые, злаковые культуры, которым необходима сера. Хорошо реагируют на суперфосфат картофель, свекла, морковь, редька, репа, луковичные растения. Под плодовые деревья вносят 40-60 граммов на квадратный метр приствольного круга весной и после цветения.
Для приготовления жидкой подкормки используют вытяжку: 100 граммов суперфосфата растворяют в 1 литре кипятка, настаивают 12-24 часа при периодическом перемешивании, затем разбавляют в 10 литрах воды и используют для полива под корень.
Преимущества и недостатки простого суперфосфата
Достоинства удобрения
Главным преимуществом простого суперфосфата является доступная цена по сравнению с более концентрированными аналогами. Удобрение содержит не только фосфор, но и другие важные элементы: азот, серу, кальций, магний. Это особенно ценно для почв, испытывающих дефицит серы и кальция, а также для культур с повышенной потребностью в этих элементах.
Наличие водорастворимого оксида фосфора обеспечивает быстрое усвоение питательных веществ растениями. Гранулированная форма обладает пролонгированным действием, постепенно высвобождая фосфор в течение нескольких месяцев. Удобрение подходит для всех культур и может применяться любым способом: основное, припосевное внесение и подкормки.
Недостатки и ограничения
К недостаткам простого суперфосфата относится относительно низкое содержание действующего вещества (16-22 процента P₂O₅) по сравнению с двойным суперфосфатом (45-48 процентов). Высокое содержание балластного гипса (до 40 процентов) увеличивает транспортные расходы и затраты на внесение.
Порошковидная форма гигроскопична, требует особых условий хранения при влажности не выше 50 процентов, иначе слеживается. На кислых почвах эффективность удобрения снижается из-за ретроградации фосфора. Наличие свободной фосфорной кислоты (5-5,5 процента) может ухудшать физико-механические свойства при длительном хранении.
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
| Доступная цена | Низкая концентрация P₂O₅ |
| Комплексный состав с серой и кальцием | Много балластных веществ |
| Универсальность применения | Гигроскопичность порошка |
| Водорастворимая форма фосфора | Ретроградация на кислых почвах |
| Пролонгированное действие гранул | Особые условия хранения |
Современное состояние производства
Объем промышленного производства простого суперфосфата в России и странах бывшего СССР постоянно снижается. Пик потребления этого удобрения был достигнут в 1940-х годах, после чего его начали вытеснять более концентрированные формы: двойной суперфосфат и аммонийфосфаты.
Современная тенденция связана с переходом на производство комплексных удобрений, которые содержат несколько элементов питания в оптимальном соотношении. Тем не менее, простой суперфосфат сохраняет свое значение благодаря низкой стоимости и наличию дополнительных элементов, особенно серы, которая необходима для определенных культур и типов почв.
Частые вопросы о простом суперфосфате
Заключение: Простой суперфосфат остается востребованным фосфорным удобрением благодаря доступной цене и комплексному составу. Технология производства включает камерный, поточный и камерно-поточный способы, каждый из которых имеет свои преимущества. Правильное применение с учетом типа почвы и потребностей культур обеспечивает эффективное фосфорное питание, улучшение корневой системы растений и повышение урожайности.
