Виды, состав и технологии получения фосфорных удобрений

Фосфорные удобрения – это вид минеральных удобрений, представляющих собой соли фосфорной кислоты (соли аммония и кальция).
Существует несколько способов получения фосфорных удобрений из сырья (природных фосфатных руд – фосфоритов и апатитов). Первый способ – измельчение фосфоритов в муку, второй (являющийся основным в практике производства фосфорных удобрений) – разложение фосфоритов фосфорной, серной и азотной кислотами. При таком способе изготовления получают качественное сырьё. Ещё одним из способов является электротермическое разложение фосфатов углеродом в присутствии диоксида кремния. Таким способом извлекается элементный фосфор и перерабатывается в фосфорную кислоту и её соли [1, с. 139].
Выделяют три группы фосфорных удобрений, классифицированных на основе их растворимости и доступности для растительных организмов: 1) водорастворимые, 2) цитраторастворимые, 3) труднорастворимые. Характеристика и состав каждой группы фосфорных удобрений приведена ниже.
1) Водорастворимые. Содержат фосфор в легкодоступном виде для растений – в водорастворимой форме (простой суперфосфат, двойной суперфосфат, суперфосфат обогащенный и суперфос). В таблице 2 отражен состав (химическая формула) этих удобрений и общее (валовое) содержание фосфора (в расчете на оксид фосфора Р2О5).
Таблица 2 – Водорастворимые фосфорные удобрения [16, с. 197].
Удобрение Химический состав Массовая доля усвояемых фосфатов в перерасчете на Р2О5, %
Суперфосфат простой Ca(H2PO4)2.H2O + 2CaSO4+H3PO4 (до 5%) 16-23,5
Суперфосфат обогащенный Ca(H2PO4).H2O + 2CaSO4 23,5-24,5
Суперфосфат двойной Ca(H2PO4).H2O + H3PO4 (до 2,5%) 43-50
Суперфос Ca(H2PO4).H2O + CaHPO4 х 2H2O 38-40
Фосфорные удобрения оцениваются по содержанию усвояемого фосфора (растворимого в воде и цитратных растворах).
По физическим свойствам простой и обогащенный суперфосфаты – серый комкующийся порошок с запахом серной и фосфорной кислот

. Для улучшения его свойств и усвояемости для растений порошок подвергают грануляции, при которой происходит нейтрализация фосфорной кислоты. В простом суперфосфате содерждится 16 до 23,5% Р2О5, при этом соотношение следующее: до 90% водорастворимого, до 98% усвояемого. В состав также входит некоторое количество дикальцийфосфата (СаНРO4х2Н2О), присутствует трикальцийфосфат, фосфаты железа и алюминия. 50% массы удобрения занимает гипс [16, с. 196].
Технология получения простого суперфосфата следующая: на мелкоизмельченное фосфатное сырье (апатит, фосфорит) действуют H2SO4 (57%-ной), получают смесь монофосфата кальция и безводного сульфата кальция:
[Ca3(PO4)2]3 . CaF2 + 7H2 SO4 + 3H2O = 3Ca(H2PO4)2 . H2O + 7CaSO4 +2HF
Фтороводород улавливается и улетучивается. Расход при таком методе следующий: 1т фосфорного сырья + 1т кислоты дает до 2 т готовой продукции. При этом содержание фосфора в продукции ниже в два раза, чем в исходном сырье. При перемешивании сырья и реагента кислота распределяется неравномерно: точечно возникает избыток или недостаток H2SO4. В местах избытка серной кислоты трехкальциевый фосфат разлагается на фосфорную кислоту, сульфат кальция и фтороводород:
[Ca(PO4)2]3 . CaF2 + 10H2SO4 = 6H2PO4 + 10CaSO4 + 2HF
В местах недостатка серной кислоты образуются фосфат кальция (двухзамещенный) или преципитат, который тоже используется в качестве удобрения (относится к цитраторастворимым удобрениям), сульфат кальция и фтористый водород:
[Ca3(PO4)2]3