Азотные удобрения

Азотные удобренияАЗОТНЫЕ УДОБРЕНИЯ. Азот является одним из четырех элементов, входящих в состав молекулы белка. Для образования растительного белка необходим минеральный азот. При урожае хлебов от 1,75 до 3 т/га уносится из почвы от 50 до 100 кг азота; значительно больше уносят урожаи корне- и клубнеплодов; например, урожай сахарной свеклы от 20 до 30 т с га уносит 100—170 кг азота. Азотные удобрения, наряду с фосфатными, занимают главное место среди удобрений. В качестве азотных удобрений применяются: а) минеральные удобрения (селитра, сернокислый аммоний и др.), б) бактериальное удобрение, в) органические вещества - гуано, кровяная мука, роговая стружка, жмыхи и т. д., г) зеленые удобрения и д) навоз. Последние три вида удобрений содержат также и другие питательные для растений вещества, т. е. фосфор, калий, серу и т. д.

Мировое производство первой группы азотных удобрений за 1913 и 1923 гг. выражается след. цифрами (в тыс. т.):

Мировое производство первой группы азотных удобрений за 1913 и 1923 гг.

В 1923 г. в мировом производстве азотных удобрений приходилось на долю чилийской селитры 36,5%, сернокислого аммония с цианамидом кальция 55,5%, норвежской селитры 4,0%, гуано и других материалов органического происхождения 4,0%.

Чилийская селитра (NaNО3) добывается из залежей, находящихся в Южной Америке, в Чили и Перу. Процессы образования этих залежей точно не выявлены. Продажная чилийская селитра, очищенная от примесей поваренной и глауберовой солей, содержит до 95% NaNО3 или от 15 до 16% азота. Аналогичная чилийской селитре форма NaNО3 найдена в последние годы в Туркестане в количествах, имеющих лишь местное значение.

Сернокислый аммоний (NH4)24 получается из каменного угля и синтетическим путем. Получение сернокислого аммония как побочного продукта при коксовании каменного угля служило у нас до последнего времени единственным источником связанного азота. Добытая аммиачная вода связывается серной кислотой. В последнее время ставится вопрос о связывании аммиака жидкой фосфорной кислотой, что поведет к удешевлению в удобрениях как азота, так и фосфора. В Америке за последние годы аналогичные продукты, содержащие азот (13—20%) и фосфор (до 47%), называются амофосами. Синтетический способ получения (NH4)24 разработан Габером и видоизменен Клодом, а также Фаузером. В основе метода лежит реакция соединения азота с водородом N2 + 3H2 azot udobrenija z 2NH3. Для успешного хода реакций вправо, т. е. до образования аммиака, необходимы: высокое давление (до 200 atm), высокая температура (650—700°С), присутствие катализатора (гл. обр. железа с разными примесями), особые свойства материалов аппаратуры и получение чистых газов - водорода и азота. По способу Клода достигается давление в 1000 atm, что способствует скорости реакции и большему выходу аммиака из газовой смеси (до 35%, против 7—8% по Габеру). В способе Фаузера применяется водород, получаемый электролитическим путем, что облегчает работу, т. к. чистый газ не загрязняет катализаторов. Получаемый этими способами аммиак связывается гл. обр. серной кислотой, но м. б. связан также угольной, азотной и фосфорной кислотами. Цианамид кальция (CaCN2) получается по способу Франка и Каро пропусканием азота через раскаленный карбид кальция (СаС2) при 800°С. Реакция СаС2 + N2 = CaCN2 + С происходит с выделением тепла, поэтому для поддержания высокой температуры не приходится затрачивать большого количества топлива.

Азот, получаемый через фракционную перегонку жидкого воздуха, проходит через медные цилиндры, наполненные медными стружками, которые очищают его от кислорода; после очищения азот поступает в реторту с СаС2 (фиг. 1). В продажном цианамиде кальция содержится от 18 до 20% азота.

Печь для получения азота с ретортой для приготовления кальций-цианамида

Норвежская селитра Ca(NO3)2. В основе получения лежит реакция: N2 + O2 azot udobrenija z 2NO. Для успешного течения реакции вправо необходимо, чтобы: 1) Смесь кислорода и азота была нагрета до возможно высокой температуры (3000°С), 2) газы, доведенные до высокой температуры д. б. как можно скорее охлаждены. Первое условие достигается вдуванием воздуха в пламя вольтовой дуги; это пламя получается в особых электрических печах разных систем (например, Биркелянда, см. фиг. 2); выходящая из электрической печи окись азота поступает через А и В в окислительную башню С, где переходит в двуокись азота NО + О = NО2, бурые пары которой поступают в поглотительные башни D и переводятся в азотную и азотистую кислоты 2NO2 + Н2О = HNО3 + HNО2.

Печь Биркелянда

Азотная кислота, как хорошо поглощаемая водой, уходит с ней, а азотистая разлагается, переходя в азотную кислоту и окись азота 3HNО2 = HNО3 + H2О + 2NО. По достижении 50% концентрации HNО3 смесь азотной кислоты с водой вливается в гашеную известь Са(ОН)2; в конечном итоге получается продукт, содержащий 75—80 % Ca(NО3)2, от 13,2 до 13,5% азота (фиг. 3).

Схема производства норвежской селитры

Применение азотных удобрений. Приблизительное представление о выгодности азотных удобрений может быть дано на примере чилийской селитры. От 10 кг селитры, по германским данным, получаются следующие приросты в урожаях: зерна ржи - 30 кг, ячменя - 40 кг, пшеницы - 43 кг, овса - 56 кг, картофеля - 350 кг, сахарной свеклы - 600 кг. Эти «нормы» прибавок в урожаях в целом ряде случаев получаются и в русских условиях, особенно для корне- и клубнеплодов. Как общее правило, лучшего технического эффекта от применения азотных удобрений следует ожидать: 1) при наличии в почве достаточных количеств других питательных веществ; 2) при внесении от 0,25 до 0,4 т селитры на га вместо голодной нормы в 0,1 т, принятой у нас; 3) при внесении в нечерноземные почвы под озимое или яровое после недостаточно унавоженного позднего или занятого пара; внесение на черноземных почвах под сахарную свеклу и под клевер одной трети указанной нормы может служить хорошим подкормом растений в первые стадии их развития. Длительное применение чилийской селитры на почвах, бедных подвижным кальцием, может вызвать ухудшение физических свойств почвы, что, однако, вполне устранимо внесением извести. Не так давно чилийская селитра господствовала на мировом рынке азотных удобрений, но за последнее время ее мировое значение как азотного удобрения падает. В наших условиях чилийская селитра не найдет применения как азотное удобрение, так как пуд азота в ней обходится нам около 18—20 р., т. е. пуд чилийской селитры более чем в три раза дороже пуда ржи. От применения норвежской селитры на подзолистых почвах следует ожидать лучших результатов, чем от применения чилийской селитры. Действие пуда сернокислого аммония равносильно действию пуда селитры. На почвах торфяных и песчаных, предварительно не известкованных, сернокислый аммоний следует вносить за 1—2 недели до посева. Целесообразно применять сернокислый аммоний совместно с фосфоритом. При предполагаемой планирующими органами СССР цене сернокислого аммония в 8—10 к. вместо 17—18 к. (пудопроцент азота) значительно расширится возможность выгодного его применения в наших условиях. Вопрос о сравнительной ценности аммиака, связанного с другими кислотами, находится в стадии изучения; есть основание ожидать, что большого различия в действии разных форм аммиачных солей как источников азота не будет. Удобрительное действие цианамида также очень близко к действию чилийской селитры, но его необходимо вносить за 1—2 недели до посева, т. к. сам по себе он отравляет растения и в почве должен предварительно подвергнуться воздействию бактерий; они разлагают его до аммиака и углекислоты, а в дальнейшем из аммиака образуют нитраты. Поэтому на почвах кислых и бедных микрофлорой (торфяных, песчаных) от применения цианамида м. б. получены отрицательные результаты.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 1 - 1927 г.