Технологии производства азотно-фосфорных удобрений нитрофос и нитрофоска

Комбинированные концентрированные удобрения существенно отличаются от обычных тукосмесей высокой однородностью состава. Благодаря единой технологии производства все соли распределяются в общей массе равномерно. Каждая гранула содержит одинаковый набор питательных элементов, что исключает пестроту внесения удобрений на поле.

Нитрофос: способы очистки и особенности применения

Нитрофос — это двойное азотно-фосфорное удобрение (смесь NH₄NO₃ + Ca(H₂PO₄)₂ + CaSO₄), которое получают путем азотнокислотного разложения фосфатов. При его производстве образуется большое количество нитрата кальция (Ca(NO₃)₂). Это нежелательная примесь: из-за нее удобрение сильно сыреет при хранении, а избыток кальция связывает фосфор в труднодоступный для растений трикальцийфосфат.

Чтобы удалить избыточный кальций из реакционной смеси, применяют пять технологических схем:

• Вымораживание. Раствор охлаждают, в результате чего выпадает осадок Ca(NO₃)₂ · 4Н₂О. Степень очистки зависит от температуры, концентрации раствора, нормы азотной кислоты, времени отстаивания и соотношения CaO:P₂O₅. Оставшийся раствор обрабатывают аммиаком и упаривают, получая смесь фосфатов аммония, дикальцийфосфата и аммиачной селитры.
• Карбонатная схема. Кальций выводят из раствора, пропуская через него углекислый газ.
• Сульфатная схема. Реакционную смесь обрабатывают сульфатом аммония. Дозируя сульфат аммония, можно регулировать количество водорастворимого фосфора в готовом продукте.
• Сернокислотная схема. Кальций связывают серной кислотой, а выпавший гипс отфильтровывают. После аммонификации остатка получают дикальцийфосфат и фосфат аммония.
• Фосфатная схема. Для разложения сырья используют смесь азотной и фосфорной кислот с последующей нейтрализацией аммиаком.

Независимо от способа производства, фосфор в нитрофосе находится в двух формах: быстродоступной водорастворимой (NH₄H₂PO₄) и постепенно усваиваемой цитратнорастворимой (CaHPO₄). Удобрение имеет отличные физические свойства и подходит для всех почвенно-климатических зон под любые культуры, когда растениям необходимы азот и фосфор, но нет потребности в калии.

• Доля водорастворимого фосфора — не менее 40%
• Состав марки А (N-P-K) — 23,5–17–0
• Состав марки Б (N-P-K) — 24–14–0

Нитрофоска: предотвращение ретроградации и правила работы на разных почвах

Нитрофоски — тройные гранулированные удобрения светло-серого или светло-розового цвета, получаемые при добавлении хлорида калия к нитрофосу. Азот и калий содержатся в них в легкорастворимых формах (NH₄NO₃, NH₄Cl, KNO₃). Фосфор присутствует частично в виде водорастворимых соединений (фосфат аммония, монокальцийфосфат), а частично — в виде дикальцийфосфата, который не растворяется в воде, но легко доступен для корневой системы растений.

В зависимости от технологии производства, суммарное содержание действующих веществ в нитрофосках колеблется от 35 до 50 %.

Действующее вещество (элемент)	Содержание в удобрении, %
Азот (N)	10–17
Фосфор (P2O5)	8–30
Калий (K2O)	12–20

Нитрофоску выпускают только в гранулах. Благодаря этому площадь контакта удобрения с почвой минимальна, что значительно снижает ретроградацию фосфора — процесс его перехода в труднорастворимые и недоступные для растений соединения. Этому же способствует и наличие цитратнорастворимой фракции фосфатов.

При выборе марки нитрофоски всегда учитывайте форму содержащихся в ней фосфатов:

• Карбонатную нитрофоску, содержащую нерастворимые в воде фосфаты, целесообразно вносить исключительно на кислых почвах.
• Нитрофоски с водорастворимыми фосфатами универсальны и подходят для применения на кислых, нейтральных и щелочных почвах.

Двухкомпонентные удобрения: нитроаммофос и нитродиаммофос

Нитроаммофос (NH₄H₂PO₄ + NH₄NO₃) — азотно-фосфорное гранулированное удобрение светло-серого цвета. Кислоты для его получения нейтрализуют аммиаком совместно либо по отдельности. Производители выпускают удобрение в пяти стандартных марках с соотношением элементов питания 1:1:0, 1:1,5:0, 1:0,8:0, 1:2,2:0 и 1:0,6:0.

Реакции получения нитроаммофоса:

• Совместный способ: 2NH₃ + HNO₃ + H₃PO₄ = NH₄NO₃ + NH₄H₂PO₄
• Раздельный способ: NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃ и NH₃ + H₃PO₄ = NH₄H₂PO₄

• Товарная фракция (1–4 мм) — не менее 90%
• Крупные гранулы (4–5 мм) — не более 5%
• Мелкая фракция (менее 1 мм) — не более 5%
• Температура затаривания — не выше 50 °C
• Срок хранения без слеживания — 1 месяц

Физико-механические свойства нитроаммофоса позволяют полностью механизировать его распределение по полю. Применяйте это удобрение в качестве основного, припосевного или для подкормки растений. Оно эффективно под все сельскохозяйственные культуры на почвах, которые хорошо обеспечены доступным калием.

Нитродиаммофос (диаммонитрофос) имеет формулу NH₄NO₃ + (NH₄)₂HPO₄. Производство диаммонитрофоса схоже с получением нитроаммофоса, но фосфорную кислоту нейтрализуют аммиаком глубже. Его выпускают ретурным способом из термической или экстракционной фосфорной кислоты на основе флотационных концентратов апатитовой руды. Продукт поставляется исключительно в гранулированном виде.

• Содержание азота (N) — 23%
• Содержание фосфора (P₂O₅) — 31%
• Размер гранул — 1–4 мм

Благодаря хорошей сыпучести нитродиаммофос легко вносится любыми типами туковысевающих аппаратов. Используйте его для основного, припосевного внесения и подкормок на почвах с достаточным содержанием калия. Удобрение показывает высокую эффективность на зерновых и кормовых культурах, а также на лугах и пастбищах, не уступая по действию эквивалентным смесям простых туков.

Трехкомпонентные удобрения: нитроаммофоска и нитродиаммофоска

Нитроаммофоска (NH₄H₂PO₄ + NH₄NO₃ + KCl) — это гранулированное азотно-фосфорно-калийное удобрение светло-розового цвета. В процессе производства азотную и фосфорную кислоты аммонизируют, либо проводят азотнокислотное разложение апатита до получения аммофоса и аммиачной селитры. Раствор упаривают, смешивают с калийными солями, подсушивают и гранулируют. Производители предлагают марки с различным соотношением элементов питания.

Все соли в составе нитроаммофоски полностью растворяются в воде. Высокая концентрация действующих веществ (не менее 50% в сумме N, P₂O₅ и K₂O) снижает транспортные расходы и затраты на хранение по сравнению с простыми удобрениями. По влиянию на урожайность тук эквивалентен физической смеси простых удобрений. Наибольший эффект достигается на черноземах и сероземах в условиях орошения, так как фосфор из фосфата аммония усваивается растениями быстрее, чем из фосфатов кальция.

Нитроаммофоску используют для основного и припосевного внесения, а также для прикорневых подкормок. Оптимальные сроки и способы заделки удобрения напрямую зависят от гранулометрического состава почвы и зоны возделывания. Это позволяет избежать непроизводительных потерь азота от вымывания.

Нитродиаммофоска (диаммонитрофоска) состоит из NH₄NO₃ + (NH₄)₂HPO₄ + KCl. Технология производства этого тройного комплексного удобрения отличается от нитродиаммофоса только введением калийного компонента на стадии гранулирования. Оно имеет светло-розовый цвет и характеризуется отличными физико-механическими свойствами. Этот тук не слеживается, легко распределяется любыми туковысевающими аппаратами и рекомендован под все культуры на любых типах почв.

Карбамидсодержащие и бесхлорные комплексные удобрения

Карбоаммофос CO(NH₂)₂+NH₄H₂PO₄ содержит азот в амидной и аммонийной формах, а фосфор — в полностью водорастворимом виде. Удобрение производят из карбамида, фосфорной кислоты и аммиака. В процессе производства фосфорную кислоту аммонизируют до моноаммонийфосфата, добавляют в полученную пульпу карбамид, после чего смесь сушат и гранулируют. Также карбоаммофос можно получать путем смешивания порошковидного аммофоса с плавом мочевины с последующей сушкой и грануляцией.

Технология позволяет получать удобрения практически с любым соотношением питательных веществ. Это позволяет гибко подбирать марки под конкретные почвенно-климатические условия и требования выращиваемых культур. В настоящее время производятся три основные марки этого удобрения.

Соотношение N:Р₂О₅:К₂О	N общ., %	N амид., %	N аммонийн., %	Р₂О₅, %	Сумма N+P₂О₅, %
2:1:0	35,3	29,0	6,3	17,1	52,4
1:1,5:0	22,9	14,4	8,4	37,3	60,2
1:1:0	29,6	25,5	4,2	28,3	57,9

Карбоаммофос наиболее эффективен на почвах с высокой обеспеченностью калием. На таких участках по своей эффективности он не уступает смесям простых удобрений, а в условиях орошаемого земледелия даже превосходит их.

Карбоаммофоска CO(NH₄)₂+NH₄H₂PO₄+KCl — трехкомпонентное гранулированное удобрение с хорошими физико-механическими свойствами. Его производят на основе плава мочевины, фосфатов аммония и хлористого калия, которые смешивают, аммонизируют, гранулируют и высушивают. Фазовый состав готового удобрения включает 21 % KCl, 13,3 % KH₂PO₄, 14,4 % NH₄H₂PO₄, 9,7 % (NH₄)₂HPO₄, 11,0 % [CO(NH₂)₂]₂·NH₄Cl и 0,7 % Н₂О при степени конверсии хлорида калия в 26–27 %.

Соотношение N:Р₂О₅:К₂О	Сумма действующих веществ, %	N общ., %	N амид., %	N аммиачн., %	Р₂О₅, %	К₂О, %	Биурет, %
2:1:1	48,8	23,5	20,0	3,5	12,7	12,6	0,2
1:1:0,5	57,3	21,4	16,4	5,0	25,7	10,2	0,6
1:1:1	59,8	19,1	12,5	6,6	21,9	18,8	0,1

Фосфор в карбоаммофоске содержится в форме водорастворимого фосфата аммония. Он работает эффективнее фосфатов кальция, что особенно заметно на нейтральных и слабовыщелоченных почвах — черноземах и сероземах. По эффективности это удобрение полностью равноценно смеси мочевины, суперфосфата и хлористого калия.

Для решения специфических задач в линейке сложных удобрений применяют суперфоску, карбоаммополифоску и кристаллин.

• Марка карбоаммополифоски — 21:21:21 (N:P:K)
• Содержание д. в. в суперфоске — 11–16 % Р₂О₅ и 12–21 % К₂О
• Влажность кристаллина — не более 1,5 %
• Сумма NPK в кристаллине — от 41 до 66 %

Суперфоска — это сложное фосфорно-калийное порошковидное удобрение, получаемое разложением фосфоритов серной кислотой в присутствии хлорида калия. Его используют в качестве основного удобрения под все культуры. Карбоаммополифоска — гранулированное трехкомпонентное удобрение с хорошими физическими свойствами, в котором часть фосфора находится в конденсированной форме. Оно применяется под все сельскохозяйственные культуры как для основного, так и для припосевного внесения.

Кристаллин представляет собой бесхлорное водорастворимое удобрение. В его состав входит 10–20 % общего азота (включая 5–12 % аммиачного и 2–8 % нитратного азота), 10–20 % усвояемого фосфора и 10–20 % калия. Кристаллин получают нейтрализацией смеси термической фосфорной и азотной кислот газообразным аммиаком с упариванием до плава, добавлением сульфата калия и последующей грануляцией. Удобрение оптимально подходит для применения в теплицах методом распыления водного раствора.

Особенности применения и риски ретроградации аммонизированного суперфосфата

Аммонизированный суперфосфат [Са(H₂PO₄)₂·H₂O+2CaSО₄+NH₄H₂PO₄] получают путем насыщения суперфосфата безводным аммиаком, аммиачным раствором или аммиакатами. В качестве аммиакатов используют растворы азотнокислого кальция Ca(NО₃)₂·NH₄NO₃ и карбамида CO(NH₂)₂ в безводном аммиаке. Состав и свойства готового удобрения зависят от объема введенного аммиака, который определяет глубину протекания химических реакций.

1. Нейтрализация свободной кислотности. При малой норме аммиака нейтрализуется свободная фосфорная кислота (Н₃РО₄) с образованием дигидрофосфата аммония (NH₄H₂PO₄). На этом этапе количество водорастворимого Р₂О₅ в удобрении не снижается.
2. Образование дифосфата кальция. При увеличении дозы аммиака часть монофосфата кальция переходит в цитратнорастворимый гидрофосфат кальция по реакции: Са(H₂PO₄)₂·H₂O + NH₃ = СаHPO₄ + NH₄H₂PO₄ + H₂O. Доля водорастворимого фосфора при этом снижается.
3. Ретроградация фосфора. Дальнейшее избыточное введение аммиака приводит к снижению общего количества усвояемого фосфора за счет образования нерастворимого трикальцийфосфата по реакции: 3CaHPО₄ + 2NH₃ = Ca₃(PО₄)₂ + (NH₄)₂HPО₄.

Экономика и способы применения жидких комплексных удобрений

Жидкие комплексные удобрения (ЖКУ) представляют собой водные растворы или суспензии питательных веществ. Они содержат азот и фосфор или азот, фосфор и калий, а отдельные марки включают также мезо- и микроэлементы. В отличие от жидких азотных туков, ЖКУ не содержат свободного аммиака, поэтому их можно перевозить и хранить в обычных негерметичных емкостях.

В поле ЖКУ лишены недостатков сухих туков: они не пылят, не слеживаются и сохраняют свободную текучесть. Сырая погода и даже дождь не влияют на физические свойства растворов при хранении на складе.

Вносить жидкие комплексные удобрения в почву можно двумя способами:

• путем разбрызгивания по поверхности поля с последующей обязательной заделкой бороной, культиватором или плугом;
• местно лентами непосредственно в зону рядков.

Применение ЖКУ полностью ликвидирует ручной труд при наличии простых механизмов для работы с жидкими фазами. Переход на жидкую форму позволяет оптимизировать затраты хозяйства по сравнению с использованием твердых туков:

Статья затрат	Экономия ресурсов, %
Капитальные вложения	27
Эксплуатационные затраты	15
Затраты ручного труда	50–60

Технология производства ЖКУ и риски кристаллизации солей

Основой получения ЖКУ является нейтрализация ортофосфорной или суперфосфорной кислоты аммиаком (водным или безводным) до достижения рН 6,5. Суперфосфорная кислота представляет собой смесь орто- и полифосфорной кислот с содержанием 72–80 % Р2О5. Увеличение доли азота в растворах достигается добавлением карбамида, аммиачной селитры или их смеси.

• Уровень pH при нейтрализации — 6,5
• Температура горячего смешивания — 210–250 °C
• Температура холодного смешивания — 35–45 °C
• Содержание P2O5 в суперфосфорной кислоте — 72–80 %
• Всего действующих веществ в орто-ЖКУ — 24–30 %

Технологический процесс приготовления удобрения включает следующие стадии:

1. Нейтрализация исходной фосфорной кислоты аммиаком до целевого показателя pH.
2. Горячее смешивание при температуре 210–250 °C для получения базовых растворов орто- и полифосфатов аммония на крупных заводах.
3. Холодное смешивание при температуре 35–45 °C на небольших прирельсовых установках с введением карбамида, нитрата аммония и солей калия.

ЖКУ на термической ортофосфорной кислоте представляют собой почти прозрачные жидкости. Растворы на основе экстракционной кислоты получаются мутными из-за образования дисперсных частиц — аммонизированных фосфатов алюминия и железа, а также кремниевой кислоты. Общая концентрация элементов в ортофосфорных ЖКУ составляет 24–30 % (при этом азота в них 5–10 %, Р2О5 — 5–14 %, К2О — 6–10 %), так как более концентрированные растворы при низких температурах кристаллизуются и выпадают в осадок.

ЖКУ на суперфосфорной кислоте получаются более концентрированными. Из полифосфорных кислот с концентрацией 76 % Р2О5 производят базовый раствор 10–34–0, а при 78–80 % Р2О5 — марку 11–37–0. Эти жидкости можно вносить сразу или использовать как основу для приготовления тройных NPK-суспензий.

Для повышения общей концентрации действующих веществ без риска замерзания солей технологи корректируют соотношение элементов в смеси. Основные рецептурные марки ЖКУ приведены в таблице:

Соотношение N : P2O5 : K2O	Состав марки	Особенности рецептуры
1 : 1 : 1	9–9–9	Стандартная отечественная марка
1 : 2 : 2	5–10–10	Раствор с повышенным калийным фоном
1 : 2 : 1	7–14–7	Марка для сбалансированного питания
1 : 3 : 1	6–18–6	Фосфорно-калийная марка
1 : 3 : 0	8–24–0	Базовый азотно-фосфорный раствор без калия
0,95 : 3 : 0	9–29–0	Максимальная концентрация фосфора без кристаллизации солей

Чтобы повысить концентрацию питательных веществ в жидких комплексных удобрениях (ЖКУ) и предотвратить выпадение осадка, в раствор вводят стабилизирующие добавки. Для этого используют коллоидную глину — аттапульгит или бентонит, которые предохраняют пересыщенный раствор от выпадения твердой фазы. Такие удобрения называют суспендированными, или слэри. Использование добавок позволяет применять при производстве более дешевую экстракционную фосфорную кислоту и обогащать ЖКУ микроэлементами.

• Расход сухой глины — 9–22 кг на 1 т ЖКУ
• Содержание питательных элементов — более 40%

Суспендированные удобрения выпускают в различных марках с высоким содержанием действующих веществ. Соотношение элементов в основных марках ЖКУ представлено в таблице:

Марка суспензированного ЖКУ	Содержание азота (N), %	Содержание фосфора (P₂O₅), %	Содержание калия (K₂O), %
12–12–12	12	12	12
8–10–16	8	10	16
5–15–20	5	15	20
10–30–10	10	30	10
15–15–15	15	15	15
20–20–0	20	20	0

Правила внесения и эффективность суспензий на различных почвах

По результатам полевых опытов на различных почвах Северного Кавказа, жидкие удобрения работают так же эффективно, как и эквивалентное количество сухих туков. На отдельных культурах и подтипах черноземов жидкая форма даже превзошла твердые аналоги по влиянию на урожай и качество продукции. Поэтому применять ЖКУ под сельскохозяйственные культуры необходимо в нормах, рекомендованных научно-исследовательскими учреждениями и агрохимической службой для твердых удобрений.

Суспендированные ЖКУ можно вносить следующими способами:

• в качестве основного (допосевного) удобрения;
• при посеве в рядки;
• в качестве подкормки.

Все элементы питания в ЖКУ находятся в полностью водорастворимой форме. На орошаемых землях эти удобрения можно вносить напрямую с поливной водой, но только при условии, что в каналах нет ее утечки.