Въпрос: Ресурси и суровини за производство на азотни торове

Въпрос: Ресурси и суровини за производство на азотни торове. Класификация на азотните торове
Класификация на азотните торове по форма на азота:
амониеви – течни – втечнен амоняк, амонячна вода
твърди – (NH4)SO4, NH4Cl
нитратни – Са(NО3)2, NaNO3
амониево-нитратни – NH4NO3; CaCO3.NH4NO3; (NH4)2SO4.2NH4NO3
амидни – CO(NH2)2 и CaCN2
карбамидформалдехидни
амидно-амониево-нитратни – течни – UAN, КАС-30; Азотан
Въпрос: Амониеви торове (твърди и течни) – получаване, агрохимични свойства, взаимодействие с почвата и употреба.
Течни амониеви торове - втечнен амоняк и амонячна вода

Производство - от азота на въздуха и от водород от различни източници
N2 + 3H2O 2NH3 + 92 kJ
Полученият безводен газообразен амоняк се привежда под налягане в течно състояние (втечнен амоняк) или при обикновени условия се сорбира от вода (амонячна вода).
Агрохимични свойства
Втечненият амоняк съдържа 82,3 % N и е безцветна течност. Съхранява се и се транспортира в цистерни, издържащи налягане от 2 MPa.
Високите концентрации на втечнен амоняк са смъртоносни, работи се с защитни очила и гумени ръкавици. При особени условия е взривоопасен и отровен, тъй като може да се образува циановодород. Складове за втечнен амоняк се строят извън населени места.
Амонячната вода е разреден амоняк и съдържа 20 – 24 % N. Има ниско налягане, не разрушава черните метали и може да се съхранява и превозва в обикновени цистерни, издържащи налягане от 0,04 MPa.
Взаимодействие с почвата
Амонякът реагира с почвената вода и образува NH4OH.
NH4+ - йони лесно взаимодействат с анионите на почвения разтвор, образувайки различни соли и се адсорбират от ППК.
Влагата, механичният състав и реакцията на почвата, както и дълбочината на внасяне са важни фактори:
На много суха или преовлажнена почва загубите на амоняк се увеличават поради интензивен газообмен на суха почва или на силно влажна от изпарение.
Амонякът се задържа по-силно на тежки по механичен състав почви и с голяма хидролитична киселинност.
При внасяне се концентрира по оста на преминаване на работния орган в радиус около 10 cm. В междуредията се локализира по линията на внасяне. Минералният азот в хоризонтално направление се изравнява след нитрификация.
При благоприятни условия – температура 20-27°С, влага, pH, амониевият азот се превръща в нитратен за 3 до 6 седмици.
В карбонатните, типичните и излужените черноземи, излужените смолници, алувиалните и други почви с неутрална и слабо алкална реакция, нитрификацията протича за 2 до 3 седмици, а в оподзолените черноземи, сивите, светло-сивите и канелени горски почви за 2 до 3 месеца.
Приложение на течните амониеви торове
1. Подходящи за предсеитбено торене на житни култури със слята повърхност, като тора се внася 1-2 седмици преди сеитбата на дълбочина 10-15 cm.
2. Могат да се използват и за подхранване на окопни култури като тора се внася на 15-20 cm от редовете, за да се избегне амонячно отравяне на растенията.
3. Да се внасят на добре обработени почви, за да се намалят газообразните загуби на амоняк.
4. След внасянето им обработка на почвата може да се извършва най-рано след 2-3 седмици т.е. когато изчезне миризмата на амоняк.
5. Переспективни торове, защото съдържат висока концентрация на азот, евтини, технологичните процеси са напълно механизирани, намаляват се загубите при съхраняване. Необходими са инвестиции за специални резервоари за съхраняване и техника за транспорт и внасяне в почвата.
Твърди амониеви торове - (NH4)2SO4, с 20 % N и NH4Cl с 24 – 25 % N.
Производство:
1. При коксуване на въглища - Отделеният амоняк се пропуска срещу дъжд от сярна киселина. Образуваният амониев сулфат пада на дъното във вид на разтвор, който се изпарява и центрофугира за отделяне на водата от кристалите:
H2SO4 + 2 NH3 = (NH4)2SO4
2. Вместо сярна киселина може да се използува гипс като по-евтин продукт - амонячна вода се смесва с раздробен гипс и в нея се въвежда под налягане СО2. Образуваният амониев карбонат с гипса при обменното разлагане дава амониев сулфат и калциев карбонат:
2NH3 + CO2 + H2O = (NH4)2CO3
(NH4)2CO3 + CaSO4 = (NH4)2SO4 + CaCO3
Амониевият хлорид се получава като страничен продукт при производството на сода по метода на Солвей:
NH3 + CO2 + NaCl + H2O = NaHCO3 + NH4Cl
В България не се произвежда амониев хлорид.

Агрохимични свойства
лесно разтворими във вода, слабо хигроскопични кристални соли, оцветени са различно в зависимост от примесите – прозрачно бял, сив, жълт или зеленикав цвят.

В сухо състояние имат добра сипкавост и равномерно се разпределят при внасяне. Могат да се съхраняват и в насипно състояние.
физиологично кисели соли и системното им използване води до вкисляване на почвите

Взаимодействие с почвата
1) В почви наситени с бази, почвеният разтвор се обогатява главно с калциеви катиони:
[ППК]Са2+ + (NH4)2SO4 = [ППК] 2NH4+ + CaSO4
2) В кисели почви повишават активната почвена киселинност:
[ППК] 2Н+ + (NH4)2SO4 = [ППК] 2NH4+ + H2SO4
Активната киселиност на почвата се повишава и в резултат на нитрификацията на твърдите амониеви торове. Степента на вкисляване зависи от буферната способност на почвата.

Приложение
Амониевите торове се подходящи за предсеитбено торене на картофи, царевица, ориз и зеленчукови култури, склонни към натрупване на нитрати. Използват се на почви с неутрална или слабо алкална реакция и при поливни условия.

Въпрос: Нитратни и амониево-нитратни торове – получаване, агрохимични свойства, взаимодействие с почвата и употреба.
Нитратни торове:
NaNO3 с 15–16% N
Сa(NO3)2 с 13–15% N
Производство на NaNO3:
1. Нитрозни газове + разтвор на NaCO3
2. 2HNO3 + NaCO3 = NaNO3 + H2O + CO2
Производство на Сa(NO3)2:
1. Добива се от природни залежи в Чили, Перу, Боливия, Индия и други райони. Чилска селитра
2. 2HNO3 + CaCO3 = Ca(NO3)2 +H2CO3
3. Разлагане на фосфоритни брашна с азотна киселина (метод на Прянишников).
Ca3(PO4)2 + 6HNO3 = 3Ca(NO3)2 + 2H3PO4

Агрохимични свойства
NaNO3 и Ca(NO3)2 са кристални соли с бял или сивкав цвят. Те са водоразтворими, силно хигроскопични, което затруднява съхранението особено на Ca(NO3)2, физиологично алкални торове.
Взаимодействие с почвата
[почва] Са2+ + 2NaNO3 = [почва] 2Na+ + Ca(NO3)2
[почва] Н+ + NaNO3 = [почва] Na+ + НNO3

Прекомерното торене с NaNO3 може да доведе до изместване на Са от ППК и влошаване структурата, водния и въздушен режим на почвата.
Ca(NO3)2 действа в почвата и като химичен мелиорант и смекчава почвената киселиност.
Нитратният азот поради голямата си подвижност може да се измие при поливни условия или влажен климат.

Приложение
Слабо поради ниското съдържание на азот. Подходящи са за подхранване на растенията, за почви със слабо кисела реакция, за култури с въглехидратен тип на обмяна на веществата като захарно и кръмно цвекло, моркови и други кореноплоди.

Амониево-нитратни торове
NH4NO3 - амониев нитрат (амониева селитра)
CaCO3.NH4NO3 калциево-амониева селитра (вар-амониева селитра)
(NH4)2SO4.NH4NO3 амониев сулфонитрат.

Агрохимични свойства на NH4NO3
Бял и гранулиран. Съдържа около 34 % N.
Взаимодействие на NH4NO3 с почвата

NH4+ измества от ППК еквивалентно количество други катиони, а NO3- остава подвижен в почвения разтвор.
1. В почви, наситени с бази:
[ППК]Са2+ + 2NH4NO3 = [почва]2NH4+ + Ca2+ + 2NO3-

2. В кисели почви се повишава активната почвена киселинност:
[ППК]Н+ + NH4NO3 = [ППК]NH4+ + HNO3

Почвената киселинност нараства и от дейността на нитрифициращите бактерии:
2NH4NO3 + 4O2 = 4HNO3 + 2H2O
NH4NO3 има по-слабо вкисляващо действие от амониевите торове.

Приложение
Амониевият нитрат е универсален бързодействащ азотен тор, подходящ за всички почви и култури за предсеитбено торене и подхранване

Амидни торове – получаване, агрохимични свойства, взаимодействие с почвата и употреба.
Получаване
Първият синтез на карбамид е от немския химик Ф. Вьолер през 1828 г.

Получава се по карбаматния метод от амоняк и въглероден диоксид при висока температура (130 – 190°С) и налягане (30 – 200 атмосфери).
Процесът протича в две фази:
1) образуване на амониев карбамат:

2 NH3 + CO2 = СО + 159068 kJ

2) дехидратация на амониевия карбамат:

CО CO(NH2)2 + Н2О
Агрохимични свойства на CO(NH2)2
Бял гранулиран, съдържа 46 % N, лесноразтворим във вода и силно хигроскопичен.
В процеса на гранулирането се образува биурет, който при високо съдържание е токсичен за растенията.
При листно торене да се използува карбамид със съдържание на биурет до 0,3 %.

Взаимодействие на CO(NH2)2 с почвата

В почвата разлагането на карбамида се извършва от ензима уреаза:
CO(NH2)2 + 2H2O = (NH4)2CO3

Амониевият карбонат е хидролитично алкална сол и може временно да алкализира реакцията, тъй като при хидролизата му се образуват амониев хидрооксид и амониев хидрогенкарбонат:
(NH4)2CO3 + H2O = NH4OH + NH4HCO3
Образуващите се амониеви катиони при взаимодействие с ППК преминават в обменна и част в необменна форма. По-нататък амониевият азот се нитрифицира, т.е. образува се азотна киселина, която може да подкисели почвения разтвор. Следователно временното алкализиране на почвата се сменява от временно подкиселяване. След използуване на азота от растенията в почвата не остават нито кисели, нито алкални остатъци, карбамидът може да се приеме за физиологично неутрален тор.
С повишаване на температурата активността на уреазата и скоростта на разлагане на карбамида нарастват. При 30°С карбамида се разлага за една седмица в почвата, при температура 10 – 12°С процесът на разлагане завършва за 16 – 18 дни.
Глинестите почви и почвите с по-високо съдържание на хумус имат по-голяма уреазна активност, отколкото песъчливите.
Карбамидът може да постъпва в растенията не само след разлагане до NH3 и СО2, но и във вид на цели молекули.
Приложение на CO(NH2)2
Подходящ за предсеитбено торене на всички култури, особено за ориз.
Подходящ е за торене при поливни условия.
Може да се използва и за листно торене на растенията.
Да се избягва внасянето му на карбонатни почви, където загубите на азот са големи.
Не е подходящ за люцерна.