Технологии производства и агрохимические свойства хлористого калия

Хлористый калий. Химически чистый КСl содержит 63,1 % К2О, а удобрение, имеющее некоторое количество примеси от 50 до 60 % К2О.

В мировом производстве калийных удобрений на долю хлористого калия приходится 80–90 %. Хлористый калий – мелкокристаллическое удобрение белого или кремового цвета с примесью оранжевых или красных кристаллов. Получают его разделением сильвинита на хлориды калия и натрия гидроциклонным способом, а также галургическим и флотационным обогащением калийных руд. При гидроциклонном способе получают крупнокристаллический хлористый калий путем разделения хлоридов калия и натрия по удельной массе в специальных аппаратах "Гидроциклон". Галургический способ производства основан на неодинаковой растворимости компонентов сильвинита – хлористого калия и хлористого натрия – при повышении температуры до 90–100 °С. При этом в растворах, насыщенных обеими солями, содержание хлористого калия увеличивается примерно в два раза, а хлористого натрия уменьшается. При последующем охлаждении раствора до 20–25 °С хлористый калий кристаллизуется, а хлористый натрий остается в растворе. После высушивания образовавшихся кристаллов получается мелкокристаллический хлористый калий, который при хранении слеживается.

Флотационный способ получения хлористого калия отличается от предыдущего тем, что для отделения KCl от NaCl в сильвинит добавляют амины в качестве поверхностно-активного вещества, которые адсорбируются только на поверхности кристаллов KCl. При интенсивной продувке его кристаллы всплывают, а кристаллы NaCl оседают. Флотационный хлористый калий имеет более крупные естественные кристаллы, а реагенты на поверхности кристаллов КСl резко уменьшают слеживаемость удобрения.

Хлористый калий, полученный галургическим способом, – белое кристаллическое вещество, флотационным – в виде частичек красноватого цвета. Кристаллический хлористый калий (марка "К") содержит 62–62,5 % К2О, флотационный (марка "Ф") – в зависимости от сорта от 54 до 60 % K2O.

Хлористый калий при внесении в почву легко растворяется в почвенном растворе, а затем вступает во взаимодействие с почвенным поглощающим комплексом по типу обменного, а частично и необменного поглощения.

Обменное, т. е. физико-химическое поглощение ионов калия почвой составляет значительную часть емкости обмена. Реакция физико-химического (обменного) поглощения катиона К+ почвой обратима. Обменное поглощение калия протекает различно в зависимости от свойств почвы. Для почв, насыщенных кальцием, процесс обмена можно изобразить следующим образом:

[ППК]Ca + 2KCl ⇄ [ППК]2 2

В результате этого кальций переходит в почвенный раствор. Свойства почв при этом существенно не изменяются.

В кислых почвах в обмен на ионы калия почвенный раствор обогащается катионами водорода и алюминия:

[ППК ППК

[ППК]Al + 3 KCl ⇄ [ППК]3 3

AlCl3 + 3 Н2О 3 + 3 HCl

Появление ионов Н и Al3+ в почвенном растворе приводит к его подкислению. Кроме того, дополнительное подкисление почвенного раствора происходит и за счет физиологической кислотности хлористого калия: растения значительно интенсивней потребляют катион калия (K+), чем сопутствующий ему анион хлора В результате обменных реакций в почвенном растворе образуется соляная кислота. Кроме того, дополнительное подкисление почвенного раствора происходит за счет соляной кислоты, образующейся в результате гидролиза хлористого алюминия. Поэтому на кислых дерново-подзолистых почвах эффективность калийных удобрений снижается. Однако подкисляющее действие калийных удобрений на почвенный раствор намного ниже аналогичного влияния аммонийно-нитратных и аммонийных удобрений, и проявляется она, как правило, только при длительном применении этих удобрений под калиелюбивые культуры, потребляющие большое количество калия.

В результате перехода калия в обменно-поглощенное состояние ограничивается его подвижность в почве и предотвращается вымывание за пределы пахотного слоя, за исключением почв легкого гранулометрического состава с низкой емкостью обмена. Обменно-поглощенный почвой калий удобрений хорошо доступен растениям.

Частично калий поглощается почвами необменно. Фиксация, т. е. необменное поглощение калия почвами может происходить двумя способами: путем иллитизации части набухающей минеральной фазы и при непосредственном вхождении катионов калия на имеющиеся свободные позиции в кристаллической решетке минералов группы гидрослюд и монтмориллонитов. Особенно сильно поглощаются необменно катионы калия вермикулита. Фиксированные катионы калия менее доступны растениям, чем обменно-поглощенные.

Хлористый калий – наиболее распространенное калийное удобрение и может применяться под все культуры и на любых почвах. Пригоден для основного, припосевного удобрения и подкормок. Не рекомендуется его внесение под культуры, чувствительные к хлору. Необходимо сказать, что ион хлора в хлористом калии в разумных дозах не только не опасен, но и благотворно сказывается на жизнедеятельности растений. Клетки практически всех растений в составе вакуолярного сока содержат большое количество хлора. Растения имеют специфическую Cl-транспортную систему, обеспечивающую бестрое поглощение иона хлора. В отличие от других анионов хлор не подвергается химическим преобразованиям в клетке и при концентрации 2–20 мг/кг сухого вещества выполняет положительную роль в физиологических процессах:

– участвует в реакциях фотолиза при фотосинтезе:

– усиливает поступление в клетки катионов К+, Са2+, Mg2+ и сохраняет электронейтральность;

– оказывает влияние на оводненность растений, повышая осмотическое давление в клетках и их водоудерживающую способность, контролируя работу устьичного аппарата, – все это способствует устойчивости растений в неблагоприятных условиях;

– участвует в создании запасов энергии в клетке.

При содержании 15 % хлора в удобрениях он никакого отрицательного действия на растения, даже чувствительных к этому элементу, не оказывает. Маркировка "бесхлорное удобрение" служит только в рекламных целях и для оправдания высокой стоимости удобрения.

Калийная соль (КС кристаллическая соль серого цвета с включением розовых кристаллов. Содержит 41–44 % K2O, 20 – Na2O и 50 % Cl; физиологически кислое удобрение. Получается механическим смешиванием хлористого калия с тонкоразмолотым сильвинитом или каинитом. По сравнению с хлористым калием калийная соль имеет меньшую гигроскопичность, но при хранении слеживается; в сухом состоянии удовлетворительно рассевается. Наиболее эффективна при внесении под сахарную свеклу в кормовые корнеплоды, которые положительно реагируют на натрий и малочувствительны к хлору. Является хорошим удобрением для сенокосов и пастбищ. При внесении высоких норм азотных удобрений сочетание калия с натрием в калийной соли снижает накопление нитратного азота в растениях, усиливает углеводный обмен. Для культур, чувствительных к избытку хлора, она менее пригодна, чем хлористый калий. Рекомендуется вносить калийную соль в качестве основного удобрения. По техническим требованиям она должна содержать не менее 40 % К2О.

Сульфат калия (сернокислый калий). Химически чистый K2SO4 содержит 54,1 % K2O, а в техническом продукте, идущем на удобрение, содержание К2О колеблется от 45 до 52 %. Производится методами обменного разложения КСl и MgSO4 (I) и термического восстановления (II):

I. 2 КСl + 2 MgSO4 = K2SO4 · MgSO4 + MgCl2;

K2SO4 · MgSO4 + 2 KC1 = 2 K2SO4 + MgCl2

Сульфат калия вследствие невысокой растворимости выпадает в осадок, а хорошо растворимый MgCl2 остается в растворе. Осадок сульфата калия отфильтровывают и сушат.

II. 2 K2SO4 · 2 MgSO4 + С = K2SO4 + 2 MgO + 2 SO2 + CO2.

Сульфат калия выщелачивается при 100°С водой, а оксид магния остается в осадке; сернистый газ восстанавливается метаном до элементарной серы.

Сульфат калия – это мелкокристаллическая соль белого или кремового цвета. Удобрение обладает хорошими физическими свойствами: негигроскопично, хорошо рассеивается, не слеживается, перевозить его следует в таре или насыпью в крытых вагонах. Может применяться на любых почвах и под все культуры. Обычно в этом удобрении содержится 1–2,5 % хлора. Сульфат калия является ценным удобрением для картофеля, овощей, льна, табака, плодовых, зерновых культур и многолетних трав. Наличие в удобрении сульфат-иона может положительно влиять на урожай растений семейства капустовых и бобовых, потребляющих из почвы значительное количество серы.

Хлоркалий-электролит. Продукт, получаемый при производстве магния из Соликамского карналлита, содержит 32–45 % К2O в форме KCl, кроме того, в нем присутствует около 30 % NaCl и 2–3 % MgCl2 (16 % Na2O и 0,2 Хлоркалий-электролит сильнопылящий мелкокристаллический порошок с желтым оттенком; не слеживается, его перевозят в бумажных мешках или насыпью. На Березниковском комбинате освоено производство гранулированного калий-электролита с содержанием 42 % К2O и 6–7 % MgO. В качестве основного удобрения хлоркалий-электролит можно применять при внесении с осени под все культуры. По эффективности он приближается к KCl; на бедных магнием легких почвах более эффективен, чем хлористый калий.

Поташ (калий углекислый) К2СО3 – побочный продукт при переработке нефелинового сырья. Содержит 52–55 % К2О. Это концентрированное, порошковидное, легкорастворимое, высокогигроскопичное удобрение, имеющее щелочную реакцию. Поташ рекомендуется вносить под картофель и плодово-ягодные культуры на кислых почвах. Недостаток его – сильная гигроскопичность. Щелочность и отсутствие хлора делают это удобрение высокоэффективным на кислых дерново-подзолистых почвах.