Технология и правила смешивания минеральных удобрений в сельскохозяйственном производстве

Смешивание минеральных удобрений — это простой и экономичный способ обеспечить растения всеми необходимыми элементами питания за один проход техники. В практике применяют сухой способ (смешивание готовых гранулированных или порошковидных удобрений) и мокрый (получение сложно-смешанных удобрений). При мокром способе можно обогатить смесь микроэлементами в жидкой форме, распыляя их непосредственно перед погрузкой или во время загрузки в кузова и прицепы.

Сухие тукосмеси готовят прямо в хозяйствах, что позволяет гибко подбирать соотношение питательных веществ под нужды конкретного поля. Для этого используют аммиачную селитру, мочевину, простой и двойной суперфосфаты, аммофос и хлористый калий. Пригодность компонентов определяют по их химическому составу, влажности, гигроскопичности и склонности к слеживанию.

Правила совместимости компонентов при сухом смешивании

Чтобы приготовленная тукосмесь сохраняла физические свойства и легко вносилась техникой, соблюдайте технологические правила. Неправильное сочетание компонентов приводит к химическим реакциям, снижающим качество удобрений. В результате теряются действующие вещества или портится физическая форма смеси.

• Не смешивайте удобрения, если в результате они теряют питательные вещества или превращаются в липкую массу, непригодную для механизированного внесения.
• Не объединяйте аммиачную селитру и мочевину из-за экстремальной гигроскопичности получаемой смеси.
• Не смешивайте аммонийные формы азота (селитру, сульфат аммония, аммофос и диаммофос) с щелочными удобрениями (фосфатшлаками, термофосфатами, цианамидом кальция, поташем, цементной пылью), чтобы избежать потери азота в виде аммиака.

Влияние влажности и температуры на качество смеси

Сыпучесть и равномерность внесения удобрений напрямую зависят от их влажности. При повышенной влажности гранулы быстро теряют прочность и разрушаются. Для предотвращения слеживания важно контролировать исходные показатели сырья перед смешиванием.

Превышение критического порога влажности приводит к разрушению гранул и потере их товарных свойств. Мокрые гранулы слипаются и забивают рабочие органы машин. В результате нарушается равномерность распределения удобрений по полю.

• Критический порог влажности аммиачной селитры — 1,7–2,0 %
• Критический порог влажности мочевины — около 1 %
• Критический порог влажности хлористого калия — свыше 3 %

Содержание влаги в удобрениях резко возрастает при повышении температуры хранения. В опытах тройная смесь мочевины, двойного суперфосфата и хлористого калия с исходной влажностью 0,2 % через месяц хранения при температуре 4 °C содержала 6,6 % влаги. При температуре 20 °C этот показатель вырос до 8,3 %, а при 40 °C составил 24,9 %.

Ниже приведены химические уравнения реакций, которые протекают при несовместимом смешивании компонентов. Они наглядно показывают причины образования агрессивных газов и гигроскопичных солей. Из-за этих процессов смесь быстро теряет сыпучесть.

H₃PO₄ + NH₄NO₃ = NH₄H₂PO₄ + HNO₃

4HNO₃ = 4NO₂ + 2H₂O + O₂

2NH₄NO₃ + Ca(H₂PO₄)₂·H₂O + mH₂O = 2NH₄H₂PO₄ + Ca(NO₃)₂·nH₂O

2KCl + Ca(H₂PO₄)₂ = 2KH₂PO₄ + CaCl₂

(NH4)2SO4 + Са(H2PO4)2·H2O + H2 4·2H2O + 2NH4H2PO4.

Так как монокальцийфосфат имеет только одну молекулу воды, а для образования гипса необходимо две молекулы кристаллизационной воды, то вторая молекула поглощается за счет свободной влаги смеси. Этот процесс поглощения свободной влаги оказывает большое влияние на слеживание тукосмесей.

Нельзя смешивать удобрения, содержащие аммоний, со щелочными удобрениями, т. к. произойдет потеря азота в виде аммиака. Например, при смешивании поташа (К2СО3) с аммиачной селитрой образуется углекислый аммоний, который будет распадаться до аммиака:

K2CO3+2NH4NO3 = 2KNO3+ NH4CO3;

(NH4)2CO3 → 2NH3 + H2O+CO2.

По этой же причине нельзя смешивать аммонийные соли с такими щелочными удобрениями, как томасшлак, фосфатшлак.

Не рекомендуется смешивать суперфосфат с большим количеством известковых удобрений, так как растворимая форма фосфора Са(Н2РО4)2 будет переходить в менее растворимые формы СаНРО4 и Са3(РО4)2, произойдет ретроградация фосфатов:

Ca(H2PO4)2+2CaCO3 = Ca3(PO)2 + 2H2O+2CO2

Исключением является примешивание к суперфосфату небольшого количества (не более 5 %) известняковой муки для нейтрализации свободной фосфорной кислоты:

2Н2РО4 + 3СаСО3 = Са3(РО4)2+3Н2О+3СО2.

Карбонат и бикарбонат кальция, имеющие щелочную реакцию, и металлургические шлаки, содержащие свободный оксид кальция, нельзя смешивать с аммонийными удобрениями из-за возможных потерь аммиака:

СаO + (NH4)2SO4 = 2NH3 + CaSO4 + Н2O.

При заблаговременном смешивании аммонийной селитры с суперфосфатом получается мажущаяся смесь, непригодная для рассева. Поэтому смешивать эти удобрения следует непосредственно в день внесения. В большинстве случаев смешивание допустимо незадолго до внесения удобрения в почву (рис. 90; Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И., 2002).

Аммонийная селитра 1 Карбамид 2 0 Сульфат аммония 3 1 1 Суперфосфат 4 1 1 2 Преципитат 5 1 1 2 2 Фосфоритная мука 6 1 1 2 2 2 Металлургические шлаки 7 0 1 0 0 0 2 Аммофос 8 1 1 2 2 2 2 0 Хлористый калий 9 1 1 1 1 1 1 1 1 Сернокислый калий 10 1 1 2 2 2 2 2 2 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Рис. 90. Диаграмма ограничений при смешивании удобрений 0 – свойства смеси значительно ухудшаются; 1 – длительное хранение смесей недопустимо; 2 – заблаговременное смешивание допустимо.

Для улучшения физических свойств смешанных и сложно-смешанных удобрений используются различные нейтрализующие добавки (известь, доломит или фосфоритная мука, каолин), а также смолы и кремнеорганические жидкости.

Возможность изготовления таких смесей видна из следующих реакций:

Н3РО4+ Са3(РО)2 + 3Н2О = 3Са(Н2РО4)2-Н2О (1)

СаНРО4·2H2О+ Н3РО4 = Са(H2PO4)2·Н2О + Н2О (2)

2Н3РО4 + СаСО3= Са(H2PO4)2·Н2О + СО2 (3а)

Са(H2PO4)2·Н2О + СаСО3+2Н2О = = 2СаНРО4·2Н2О + СО2 (3б)

Н3РО4 + MgCО3+H2 2PO4)2·2H2О+CО2 (4a)

Mg(H2PO4)2·2H2O + MgCО3 + 3H2O = 2MgHPO4·3H2O + CO2 (4б)

Эти реакции указывают, во-первых, на нейтрализацию свободной кислотности суперфосфата и, следовательно, на отсутствие возможности образования в смеси свободной азотной кислоты, обусловливающей потери азота; вовторых, на образование дикальций- и димагнийфосфатов (реакции 3б и 4б), имеющих положительное влияние на улучшение физических свойств благодаря переходу гигроскопической воды в кристаллизационную.

Заблаговременное приготовление смесей минеральных удобрений возможно только на специальных пунктах смешения с использованием нейтрализующих добавок. При этом добавки сначала смешивают с суперфосфатом и затем с другими компонентами, только в этом случае будет более полная нейтрализация удобрения. Затем уже смешивают аммонийной селитрой или сульфатом аммония и хлористым калием. Следует учитывать, что аммонийная селитра и сульфат аммония – удобрения физиологически кислые, и если смесь предназначается для кислой почвы, то на каждый центнер сульфата аммония добавляется известняковой муки 1,25 ц, на 1 ц аммиачной селитры – 0,8 ц и на 1 ц мочевины – 1 ц.

Необходимо помнить, что при любом способе изготовления смесей, в состав которых входят аммонийная селитра и суперфосфат, последний сначала перемешивают с нейтрализующей добавкой, а уже затем с остальными удобрениями.

При смешивании суперфосфата с нейтрализующей добавкой (известняковой мукой) происходит нейтрализация свободной фосфорной кислоты суперфосфата, исключается появление нестойкой азотной кислоты (которая может образоваться при добавлении аммонийной селитры) и, таким образом, исключаются потери азота. Снижается также гигроскопичность смеси (вследствие перехода гигроскопической воды в кристаллизационную – образование СаНРО4·2Н2О).

Необходимое количество каждого вида одностороннего удобрения (для приготовления смеси) рассчитывается по формуле:

М = а/в, где: М – количество одностороннего удобрения, ц на 1 га; а – количество питательного вещества, кг на 1 га; в – содержание питательного вещества в 1 ц удобрения.

Качество полученных смесей зависит от реакционной способности составляющих компонентов, а также от условий увлажнения и температуры окружающей среды. При повышении температуры воздуха и увеличении степени насыщения атмосферы водяными парами скорость химических реакций между компонентами, составляющими смесь, возрастает и качество смеси ухудшается. Отмеченные закономерности, в первую очередь, имеют отношение к смеси на мочевине состава NK или NPK с участием хлористого калия.

Основным условием правильного приготовления смесей является тщательность перемешивания отдельных удобрений между собой. Достигается это лучше всего с применением средств механизации в специальных смесителях.

Пример составления тукосмеси. Для удобрения кукурузы требуется тукосмесь с соотношением: N, P2O5, K2O = 2:1:1,5. Если в хозяйстве имеются порошковидный суперфосфат 1-го сорта, чешуйчатая аммонийная селитра, хлористый калий и молотый известняк, то тукосмесь составляют так:

Аммонийная селитра 287 кг (100 кг азота) ╳2 = 574 кг

Суперфосфат 526 кг (100 кг Р2О5) =526 кг

Хлористый калий 171 кг (100 кг K2O)╳1,5=256,5 кг

Для улучшения физических свойств в тукосмеси добавляют 10 % молотого известняка, что составит 135,6 кг. Таким образом, общая масса тукосмеси составит 1492 кг. В каждом центнере такой смеси будет содержаться 13,4 кг N, 6,7 кг Р2О5, 10,1 кг К2О. Удобрения, предназначенные для смешивания, необходимо измельчить. Для этого используются молотковые дробилки, кольцевые, шаровые и прутковые мельницы, бетономешалки, грануляторы и другие подсобные аппараты. После измельчения удобрения просеивают на грохоте с отверстиями 3–5 мм. При смешивании, транспортировании, хранении и внесении тукосмесей следует максимально снижать неоднородность их химического состава, обусловленную сегрегацией.

Главной причиной неоднородности тукосмесей является сегрегация в конусах естественного осыпания. В тщательно перемешанной тукосмеси при ее погрузке в транспортные средства и разгрузке возможно образование конусов естественного осыпания и вследствие этого происходит перераспределение компонентов. Крупные частицы распределяются преимущественно в нижней части, у основания кучи, менее крупные – в ее средней части и самые мелкие – в верхней.

Сегрегация тукосмесей происходит и при внесении их центробежными разбрасывателями. Неравномерное распределение тукосмесей обусловлено следующими факторами:

• конструктивными особенностями этих машин;
• физико-механическими свойствами компонентов;
• различным радиусом полета частиц разного размера и массы.

Для улучшения распределения частиц удобрения по удобряемой площади необходимо обеспечить строго центральную подачу их на диск разбрасывающего устройства. При прочих равных условиях с увеличением скорости вращения диска возрастает дальность полета частиц удобрений, но в то же время снижается кучность, а, следовательно, равномерность их распределения. Для обеспечения равномерного распределения гранул удобрений необходимо соблюдать точные интервалы между соседними проходами разбрасывателя, чтобы в зоне перекрытия компенсировать недостачу удобрений, высеянных при проходе разбрасывателя в одну сторону.

Наибольшая равномерность распределения удобрений достигается при соблюдении следующих параметров работы: