Круговорот фосфора в природе

Запасов фосфора в почве практически пополняются только внесением фосфорных удобрений (рис. 5.6).

В то же время основное количество фосфора биологического урожая, содержащийся в зерне и другой товарной продукции в условиях современного земледелия отчуждается из хозяйства и частично возвращается в почву с органическими удобрениями. В перспективе проблема фосфора как био-генного элемента возникнет в земледелии в первую очередь.

В связи с ограниченностью и невидновлюванистю природных ресурсов минерального сырья для производства фосфорных удобрений следует бережно относиться к их использованию и максимально снижать потери. При извлечении природных фосфатов в недрах остается 25-50% сырья. В процессе производства фосфорных удобрений теряется 35-45% добываемых руд. Потери готовых удобрений во время транспортировки, хранения и внесения в почву достигают 10-15%.

По сравнению с минеральными и органическими удобрениями незначительная часть фосфора поступает в почву с семенным и посадочным материалом, с атмосферными осадками (около 0,3 кг / га в год).

Наряду с вынесением фосфора с урожаями сельскохозяйственных культур он теряется вследствие вымывания и эрозии почв. Средне- и важкосуглинкови почвы прочно фиксируют фосфор удобрений, поэтому он почти не вымывается. Вследствие эрозии ежегодные потери фосфора из почвы в среднем составляют 5 кг / га с дерново подзолистых почв и 4-5 кг / га с черноземов.

К сожалению деятельность человека приводит к увеличению потерь фосфора, снижает совершенство его обращения в биосфере. Сейчас в почвах Украины содержится 5-15 т / га фосфора. Как и немало осталось, однако следует подчеркнуть, что баланс фосфора постоянно был дефицитным, поэтому тратились относительно подвижные фосфаты, а в черноземных почвах преобладают относительно стабильные формы соединений фосфора.

Круговорот фосфора в природе

Рис. 5.6. Круговорот фосфора в природе

Нужно заметить, что растения в определенной степени способны усваивать фосфор из его инертных соединений, иначе бы он "биоперемищувався" с материнской породы в верхние горизонты почвы. Видимо этот процесс интенсивно происходит на неудобрених фосфорными удобрениями участках, так как на удобренных в этом нет необходимости, поскольку растения достаточно обеспечены фосфором за счет удобрений.

Формы фосфорных удобрений

Сырье для производства фосфорных удобрений

Исходным сырьем для промышленного производства фосфорных удобрений являются природные залежи фосфорных руд - апатиты и фосфориты. Залежи фосфатных руд более чем в 60 странах, их запасы оценены в 63 млрд т Р2O5, из которых 58 млрд т фосфоритов и 5 млрд т - апатитов. В Марокко, США, Китае, России, Казахстане сосредоточено 80% фосфатного сырья.

В ближайшем будущем (п Блюм, 2000) запасы фосфора в мире резко уменьшатся, а его стоимость станет настолько высокой, что применение фосфорных удобрений в земледелии будет не только дорогим, но и практически невозможным, то есть сложится практически безвыходная ситуация, но только время покажет , подтвердятся эти неутешительные предсказания.

Проблему нехватки в Украине фосфатного сырья можно частично решить путем разработки местных залежей с низким содержанием фосфора и их применением в виде фосфатного муки, что с меньшими затратами обеспечит прирост урожая культур.

Мировые запасы фосфатных руд представлены преимущественно фосфоритами. Количество апатитов не превышает 6 % разведанных запасов, а доля их добычи составляет около 15 %. С 205 известных природных фосфорсодержащих минералов только минералы апатитового группы, образующие достаточно большие месторождения, входящие в состав агрономических руд.

Апатиты Са3 (РO4) 2 • СаХ2, где X - фтор, хлор, угольная или гидроксильная группа. В зависимости от их содержания различают фторапатит, гидроксилапатит, карбонатапатит и хлорапатит. Крупнейшее месторождение апатито-нефелиновых руд открыто в Хибинских горах Кольского полуострова России. Содержание фосфора (Р2O5) в Апатитах 7-34%. Месторождения апатитов также в Китае, Вьетнаме, Бразилии, Юго-Африканской Республике (ЮАР).

Обогащенный апатит, отделенный от нефелина методами сортировки и флотации, содержит 35-40% Р2O5 и является лучшей сырьем для производства растворимых фосфорных удобрений. Непосредственно в качестве удобрения апатит не используют из-за плохой растворимости.

Фосфориты - это соединения Са3 (РO4) 2 с примесью оксидов железа, алюминия, извести, песка, глины. Содержание фосфора в них 3-35%. Крупнейшие месторождения фосфоритов открыты в горах Каратау (Южный Казахстан), Северной Африке (Алжир, Египет, Марокко, Иордания, Тунис), на западе США, в Прибалтике, на Русской платформе (Россия).

Добытые фосфориты является сырьем для производства фосфоритной муки. Если содержание фосфора в фосфоритах меньше 30%, их непосредственно используют для удобрения сельскохозяйственных культур. С высококонцентрированного фосфоритной муки производят растворимые формы фосфорных удобрений.

Несмотря на дороговизну фосфорных удобрений, производимых из импортного сырья или завезенных из-за границы, в Украине открываются широкие перспективы использования фосфатного сырья из местных залежей. В Украине фосфориты есть на Волыно- Подольской плите, в Днепровско-Донецкой впадине, в Автономной Республике Крым, в Прикарпатье, Закарпатье, в бассейне р. Горынь. их особенностью является низкая концентрация фосфора. Для изготовления фосфоритной муки в Украине пригодна руда более 20 месторождений.

Зернистые фосфориты на 90% подвергаются обогащению, поэтому являются перспективными для изготовления фосфорных удобрений методом электромагнитной сепарации. Так изготавливают Агрофоска, которая содержит 15-16% Р2O5 и до 30% СаСO3. Украинский фосфориты пока не имеют большого промышленного значения, но в будущем их можно будет использовать для улучшения баланса фосфора в земледелии страны.

Как удобрение применяют также фосфатные шлаки из осадочных месторождений железных руд Керченского и других железорудных бассейнов.

Увеличение выпуска фосфорных удобрений - сложное технологическое задание, где основным является перевод соединений фосфора в растворимое состояние. Природные фосфаты перерабатывают тремя основными химическими способами, самым распространенным среди которых является разложение фосфатов кислотами - серной, фосфорной, азотной и др. Для кислотного разложения пригодны природные фосфаты, не содержащие большого количества карбоната кальция, карбонатов и силикатов магния, соединений железа и алюминия (эти и другие примеси затрудняют переработку фосфатов).

Другим способом является восстановление фосфатов углеродом при наличии оксида кремния (IV) с высвобождением элементарного фосфора и его последующей переработкой на фосфорную кислоту и ее соли. Этим способом перерабатывают менее качественное сырье, но значительное содержание в последний железа, алюминия, щелочных металлов и оксида кремния (IV) негативно влияет на технико-экономические показатели процесса.

Третий способ - термическая обработка фосфатов, например щелочное разложение при сплав или спекания с солями щелочных и щелочно-земельных металлов, гидротермическая переработка при наличии водяного пара.

Природные фосфаты кроме фосфора содержат другие ценные компоненты. Во время кислотной переработки фосфатов они могут быть частично утилизированы, а при термической переработки или извлечения из фосфатов элементарного фосфора эти компоненты пока не выделяют, они остаются в основных и побочных продуктах производства.

По степени растворимости и доступности для усвоения растениями фосфорные удобрения разделяют на три группы.

1. Водорастворимые - легкодоступные для усвоения растениями (суперфосфата).

2. Напиврозчинни - менее доступные для усвоения растениями, чем водорастворимые формы. Фосфаты этих удобрений нерастворимые в воде, но переходят в раствор цитратной кислоты или в щелочной раствор цитрата аммония (цитратнорозчинни). К ним относятся преципитат, томасшлак, фосфатшлак, знефторени фосфаты и др.

3. Нерастворимы в воде, плохо растворимые в слабых кислотах фосфаты, трудно- доступные для усвоения большинством сельскохозяйственных культур (фосфоритная и костная мука).

В отдельную группу выделяют конденсированные фосфаты, для которых растворимость как характеристика содержания усваиваемых форм фосфора большого значения не имеет. После внесения в почву они превращаются, в результате чего накапливаются легкодоступные для растений формы фосфора.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >