АЗОТНІ ДОБРИВА

 

Азотні добрива виробляють в твердому і рідкому стані. Основна сировина для виробництва азотних добрив азотна кислота та аміак, який одержують синтезом молекулярного азоту повітря з воднем. Половина витрат на виробництво добрива припадає на водень. Його одержують з природного супутнього або коксового газів, а також з вуглекислих газів нафтопереробки.

Хімічна промисловість виробляє добрива, в яких азот зв'язаний у вигляді аміаку, іонів амонію, нітратів або амінів.

Азотні добрива поділяють на такі основні групи:

Аміачно-нітратні містять азот в нітратній і аміачній формах аміачна селітра, вапнисто-аміачна селітра.

Нітратні містять азот в окисленій формі (МО3-) у вигляді солей азотної кислоти: натрієва селітра, кальцієва селітра.

Амонійні азот представлений іоном амонію (МН4+) і зв'язаний з кислотним залишком сульфат амонію, сульфат амонію-натрію, хлористий амоній.

Аміачні, в яких азот міститься у формі вільного аміаку (NH3) рідкі азотні добрива (безводний аміак, аміачна вода).

Амідні містять азот, зв'язаний в амідну форму (NH2) сечовина, ціанамід кальцію.

Деякі азотні добрива виробляють також у змішаній формі (амонійно-аміачно-нітратні,амонійно-амідно-нітритні), які входять до складу різних видів аміакатів і азотних розчинів.

 Аміачно-нітратні добрива становлять найбільшу питому вагу у виробництві азотних добрив.

Аміачна селітра (амоній азотнокислий, нітрат амонію NH4NO3) містить не менше 34% азоту. Виробляють її в основному в гранульованому виді. Гранульована аміачна селітра фізіологічне слабокисле добриво білого кольору, іноді, залежно від домішок, жовтуватого або червонуватого. Добре розчиняється у воді, отже, азот цього добрива легкодоступний для рослин. Розчиняється також і в аміачній воді, що використовується в промисловості для одержання рідких азотних добрив аміакатів. Гранульована аміачна селітра зберігає свою сипкість, порівняно з іншими азотними добривами рівномірніше розсіюється розкидачами мінеральних добрив. Недоліком аміачної селітри є значна гігроскопічність, злежуваність, здатність вибухати і розкладатися. Аміачну селітру вважають універсальним і швидкодіючим добривом. Серед азотних добрив вона найбільш ефективна, а її підкислююча дія на грунт майже в 2 рази менша, ніж у сульфату амонію. Наявність в аміачній селітрі половини азоту в рухомій швидкозасвоюваній нітратній формі й половини у повільно і тривалодіючій аміачній формі дає можливість широко диференціювати способи, норми і строки її застосування залежно від властивостей ґрунтів, кліматичних умов і біологічних особливостей удобрюваних культур.

Вапнисто-аміачна селітра (нейтралізована аміачна селітра (-NH4NO3 + +СаСОз) містить 1722% азоту й 1440 % карбонату кальцію і магнію.

Гранульовану вапнисто-аміачну селітру одержують нейтралізацією аміачної селітри шляхом сплавлення її з тонкорозмеленими крейдою, вапном або доломітом. Вона має кращі порівняно із звичайною аміачною селітрою фізико-механічні властивості, при зберіганні не злежується, задовільно розсіюється, що дуже зручно для приготування стійких тукосумішей з фосфорними і калійними добривами. Вапнисто-аміачна селітра дуже цінне добриво для овочевих і плодоягідних культур та польових культур з підвищеною чутливістю до кислотності ґрунтового розчину (цукровий буряк, озима пшениця, конюшина).

Нітратні добрива. До цієї групи належать натрієва і кальцієва селітри. Вони фізіологічно лужні, добре розчиняються у воді, не вбираються ґрунтом і легко вимиваються з орного шару.

Натрієва селітра (азотнокислий натрій; нітрат натрію, чілійська селітра NaNO3) містить 1616,5% азоту в нітратній формі і 26% натрію. Одержують її адсорбцією лугами (содою або їдким натром) окислів азоту нітратних газів при виробництві азотної кислоти. Це добриво може містити незначні домішки нітриту натрію (0,020,25 %) і соди (0,1 0,15%). Натрієва селітра високоефективне добриво, яке являє собою дрібнокристалічну безбарвну сіль чи сіруватого кольору, слабо гігроскопічна. У сухому стані добре розсіюється, під час зберігання в несприятливих умовах може злежуватись.

Кальцієва селітра (азотнокислий кальцій, нітрат кальцію, вапнякова селітра, норвезька селітра). Містить 14-14,5 % азоту в нітратній формі і 1-1,5 % азоту в аміачній формі. Одержують прямою нейтралізацією азотної кислоти вапняком або безпосередньо взаємодією окислів азоту з вапняковим молоком чи негашеним вапном. Можна також одержувати як побічний продукт при виробництві нітрофосок за методом азотнокислої переробки фосфатів.

Виробляють її в гранульованій формі та у вигляді лусочок. У гранульованій формі розсіюється задовільно, в лускуваній погано. Гігроскопічне добриво, тому її необхідно упаковувати у вологонепроникну тару. Іноді, щоб зменшити гігроскопічність, її змішують з гідрофобними добавками (парафінистий мазут) при використанні останнього. 0,51,0% від маси добрива.

Амонію сульфат (сірчанокислий амоній) містить 20,8-21% азоту в аміачній формі і до 0,2 % залишку сірчаної кислоти. Це кристалічний порошок білого, сірого, синього, фіолетового кольору. Одержують його нейтралізацією сірчаної кислоти аміаком, який виділяється з відпрацьованих газів при коксуванні кам'яного вугілля, або поглинанням сірчаною кислотою газоподібного синтетичного аміаку.

Зараз виробляють лише крупно-кристалічний коксохімічний сульфат аменію у вигляді рисового зерна. Амоній сульфат має незначну гігроскопічність, хорошу сипкість, у сухому приміщенні не злежується, добре розчиняється у воді. Це добриво рекомендується вносити під всі сільськогосподарські культури.

Хлорид амонію NH4Cl білий або жовтуватий дрібнокристалічний порошок, з вмістом азоту 2425 % і 66,5 % хлору. Це побічний продукт при виробництві соди аміачним способом. Має відносно добрі фізичні властивості, майже не злежується, мало гігроскопічний, задовільно розсіюється при внесенні у грунт.

Високий вміст в хлориді амонію хлору (при внесенні 100 кг азоту в грунт надходить 250 кг хлору) негативно впливає на якість врожаїв і культур, які чутливі до надмірної кількості хлору в ґрунті (картопля, табак, гречка, люпин, виноград, деякі овочеві, цитрусові). Внесення його перед сівбою може негативно вплинути на зимостійкість рослин

Аміак рідкий, аміак рідкий безводний, аміак зріджений NН3 безколірний газ з задушливим різким запахом, майже вдвічі легший повітря. Під тиском скраплюється в безколірну рідину з вмістом 82,2 % азоту.

  Температура кипіння мінус 33,4 °С, тому при атмосферному тиску перебуває у газоподібному стані, температура замерзання мінус 77,7 °С.

Рідкий аміак має високу пружність. Тиск насичених парів аміаку при 20°С становить 846 кПа, а в міру підвищення температури тиск парів збільшується і при температурі 40 °С досягає 1530 кПа.

Враховуючи, що тиск парів аміаку над рідким аміаком значний (аміак має високу пружність пару) та з метою запобігання втратам аміаку, добриво зберігають і перевозять у спеціальних цистернах або балонах, розрахованих на тиск 20003000 кПа.

Рідкий аміак найбільш концентроване і дешеве азотне добриво, дуже добре розчиняється у воді. Вартість одиниці азоту в рідкому аміаку майже в 2,5 раза нижча, ніж у аміачної селітри. Рідкий аміак, внесений у грунт восени при низьких температурах, добре поглинається ґрунтом, не вимивається з нього, а навесні з підвищенням температури і посиленням мікробіологічних процесів окислюється до нітратів. Придатний для удобрення всіх сільськогосподарських культур. За ефективністю дії рідкий аміак не поступається твердим азотним добривам, а на легких ґрунтах в умовах зрошення та у зволожених районах перевищує їх. Поверхневе внесення безводного аміаку не рекомендується внаслідок великих втрат азоту.

Аміачна вода (водний аміак NH4OH) розчин аміаку у воді. Це безколірна або жовтувата рідина без наявних механічних домішок з різким запахом нашатирного спирту. Промисловість виробляє добриво двох сортів: перший містить не менше 20,5 % азоту або 25 % аміаку з температурою замерзання мінус 56 °С, другий не менше 18% азоту або 22 % аміаку з температурою замерзання мінус 33 °С. Аміачна вода містить азот у формі вільного аміаку (NHз) і гідрату окису амонію (NH4ОН), має високий тиск парів (при 20 °С тиск практично відсутній), що полегшує її зберігання і застосування. Аміак легко випаровується з водного розчину, не змінюючи об'єм, тому аміачну воду зберігають і транспортують в сталевих герметичних цистернах або резервуарах, розрахованих на тиск 150200 кПа. Для зменшення втрат азоту під час зберігання в місткості додають спеціальну герметизуючу, самозатікаючу плівкоутворюючу суміш (ГСПС).

Аміачна вода, як і рідкий аміак і аміакати, викликає корозію кольорових металів (міді, цинку, олова та їх сплавів, бронзи і латуні), отже, все обладнання має бути виготовлене лише з чорних металів (сталі або чавуну).

Порівнюючи з рідким аміаком, використання аміачної води як добрива з технічного боку значно легше і менш небезпечне.

Проте недоліком його є відносно невеликий вміст поживної речовини, тому застосовувати аміачну воду доцільно лише в господарствах, розташованих поблизу підприємств, що виробляють це добриво.

Норми водного аміаку за поживною речовиною і його ефективність такі самі, як інших форм азотних добрив. Поверхневе внесення аміачної води не допускається із-за великих втрат азоту, а також з метою запобіганню опікам сільськогосподарських культур.

Аміакати рідкі концентровані азотні добрива, безколірні або жовтуватого кольору. Одержують їх шляхом розчину в аміачній воді аміачної селітри, аміачної селітри і сечовини, аміачної та кальцієвої селітри. Аміакати дуже різноманітні за складом і властивостями. Залежно від компонентів вміст азоту в них коливається від ЗО до 50%, а вільного аміаку від 4 до 43 %. Пружність парів аміаку невелика (до 150 кПа), тому транс-. портувати і зберігати їх можна в цистернах або балонах, розрахованих на невеликий тиск.

Аміакати, які містять в своєму складі аміачну чи кальцієву селітру, призводять до корозій чорних металів, отже, місткості, обладнання і техніку для їх зберігання та транспортування необхідно виготовляти із спеціальних марок сталі й алюмінію. Ці добрива значно різняться за температурою початку кристалізації (від 14 до 70°С), яка підвищується із зменшенням вмісту в них аміаку і збільшенням вмісту води, а також при введенні в склад сечовини і кальцієвої селітри. Тому аміакати, які передбачені для зберігання взимку, повинні мати низьку, а літом, навпаки, вищу температуру кристалізації.

У зв'язку з тим, що азот аміакатів, крім вільного аміаку, представлений більш дорогими твердими формами азотних добрив, одиниця азоту аміакатів дорожча, ніж рідкого аміаку.

На врожайність сільськогосподарських культур аміакати впливають так само, як і тверді азотні добрива, їх можна використовувати для основного внесення і в підживлення.

Вуглеаміакати водні розчини карбонату і бікарбонату амонію ((NH4)2CO3, NH4HCO3) і сечовини прозорого, зеленкувато-сірого або коричневого кольору з запахом аміаку. Містять 1835% загального азоту, близько 12 % двоокису вуглецю (СО2) і 4-7 % аміаку, який викликає подразнення слизових оболонок очей і дихальних шляхів. Вуглеаміакати зберігають рідкий стан при температурі до мінус 20 °С, при низьких температурах кристалізуються, містять не менше 29 % загального азоту.

Амідні добрива містять азот, зв'язаний в амідну форму (NH2).

Сечовина (карбамід, діамід вугильної кислоти) - СО(NH2)2, найбільш концентроване з твердих азотних добрив, що містить 46 % азоту в формі аміду, не більше 0,9 % біурету і 0,5 % вологи. Одержують її синтезом із аміаку і вуглекислого газу при температурі 185 200 °С і тиску 180002000 кПа. Сечовина має невелику фізіологічну кислотність, добрі фізичні властивості, мало гігроскопічна, при нормальних умовах зберігання майже не злежується, добре розчиняється у воді, зберігає задовільну розсіюваність, відносно стійка проти вилуговування. Для зниження злежуваності гранули добрива покривають невеликою кількістю тваринного жиру (0,05%).

У процесі грануляції в добриві утворюється біурет H2NCONHCONH2 - кристалічна речовина, розчинна у воді (15,4 г/л). Високий вміст біурету в карбаміді токсично діє на рослини, знижуючи врожай і його якість. Проте наявна кількість біурету в добриві, яке зараз виробляється, не шкідлива для рослин, бо являє собою нестійку сполуку, яка досить легко розкладається в ґрунті.

Внесена в грунт сечовина під впливом уробактерій протягом 2З днів амоніфікується, перетворюючись в малостійку сполуку вуглекислий амоній, який швидко розкладається на вуглекислоту і аміак.

Сечовина за потенціальною кислотністю і ефективністю в усіх випадках (за винятком поверхневого застосування) не поступається аміачній селітрі. В умовах зрошення ефективність сечовини за рахунок зменшення вимивання дещо вища, ніж аміачної селітри, її можна застосовувати як основне добриво та для підживлення під всі культури на різних ґрунтах. Однак при поверхневому внесенні цього добрива можуть спостерігатись втрати азоту внаслідок звітрювання аміаку із вуглекислого амонію, особливо на . слабокисдих, нейтральних і карбонатних грунтах. При низькій' вологості та підвищених температурах вони можуть досягати 10% і більше. Значні втрати аміаку можуть бути при використанні сечовини для підживлення лук і пасовищ, оскільки дернина має підвищену уреазну активність. Сечовина може бути використана і для позакореневого підживлення рослин.

Щоб забезпечити рівномірне розсіювання добрива на поверхні ґрунту, сечовину доцільно перед внесенням змішувати з фосфорними (преципітат) і калійними (сульфат калію) добривами, її можна вносити також у вигляді розчинів з іншими рідкими азотними добривами під зяблеву оранку і перед сівбою сільськогосподарських культур, ранньою весною або у підживлення в період міжрядних обробітків. У цьому разі використовують кристалічну сечовину, в якій міститься біурету не більше 0,10,2%. Сечовину можна використовувати не тільки як безпосереднє добриво, а й для виробництва складних і нових видів повільнодіючих добрив.

Повільно діючі слаборозчинні азотні добрива. Концентровані добрива, які містять азот в нерозчинній або слаборозчинній формі. Вміст загального азоту становить 3242 %, у тому числі 410 % водорозчинного. Являють собою продукти конденсації сечовини СО(NH2)2 і аліфатичних альдегідів: формальдегіду, ацетальдегіду, кротонового альдегіду та ін.

На відміну від звичайних легкорозчинних азотних добрив, вони поступово переходять у засвоювану форму і забезпечують рослини азотом протягом усього вегетаційного періоду. Перевагою повільнодіючих добрив перед іншими азотними добривами є те, що азот цих добрив не вимивається з грунту і не виноситься висхідними токами води у поверхневий шар.

До повільнодіючих добрив належать: сечовино-формальдегідне добриво (СФД), сечовино-ацетальдегідне, кротонілодендисечовина (КДС), ізо-бутилдендисечовина (ІБДС) і оксамід. Ефективність дії цих добрив значно залежить від розміру їх часток. Чим вони менші, тим більша швидкість перетворення азоту в доступну для рослин форму.

Плав це безколірна або злегка забарвлена рідина з питомою вагою 1,261,33, містить 30% азоту і складається з розчинів аміачної селітри й сечовини. Кристалізується при температурі мінус 3 °С. Транспортують його в автомобільних чи залізничних цистернах. Строк зберігання плаву в місткостях не повинен перевищувати 7 місяців, оскільки за цей період поверхні вуглецевої сталі не встигають піддатися корозії. Місткості, механізми і обладнання після внесення плаву в грунт слід промивати водою. Використовують його як допосівне добриво і для підживлення.