Технологія та правила змішування мінеральних добрив у сільськогосподарському виробництві

Змішування мінеральних добрив — це простий та економічний спосіб забезпечити рослини всіма необхідними елементами живлення за один прохід техніки. У практиці застосовують сухий спосіб (змішування готових гранульованих або порошкоподібних добрив) та мокрий (отримання складнозмішаних добрив). При мокрому способі можна збагатити суміш мікроелементами в рідкій формі, розпилюючи їх безпосередньо перед навантаженням або під час завантаження в кузови та причепи.

Сухі тукосуміші готують прямо в господарствах, що дозволяє гнучко підбирати співвідношення поживних речовин під потреби конкретного поля. Для цього використовують аміачну селітру, сечовину, простий і подвійний суперфосфати, амофос і хлористий калій. Придатність компонентів визначають за їхнім хімічним складом, вологістю, гігроскопічністю та схильністю до злежування.

Правила сумісності компонентів при сухому змішуванні

Щоб приготовлена тукосуміш зберігала фізичні властивості і легко вносилася технікою, дотримуйтеся технологічних правил. Неправильне поєднання компонентів призводить до хімічних реакцій, що знижують якість добрив. У результаті втрачаються діючі речовини або псується фізична форма суміші.

• Не змішуйте добрива, якщо в результаті вони втрачають поживні речовини або перетворюються на липку масу, непридатну для механізованого внесення.
• Не об'єднуйте аміачну селітру та сечовину через екстремальну гігроскопічність отримуваної суміші.
• Не змішуйте амонійні форми азоту (селітру, сульфат амонію, амофос і діамофос) з лужними добривами (фосфатшлаками, термофосфатами, ціанамідідом кальцію, поташем, цементним пилом), щоб уникнути втрати азоту у вигляді аміаку.

Вплив вологості та температури на якість суміші

Сипкість і рівномірність внесення добрив безпосередньо залежать від їхньої вологості. При підвищеній вологості гранули швидко втрачають міцність і руйнуються. Для запобігання злежуванню важливо контролювати вихідні показники сировини перед змішуванням.

Перевищення критичного порога вологості призводить до руйнування гранул і втрати їхніх товарних властивостей. Мокрі гранули злипаються і забивають робочі органи машин. У результаті порушується рівномірність розподілу добрив по полю.

• Критичний поріг вологості аміачної селітри — 1,7–2,0 %
• Критичний поріг вологості сечовини — близько 1 %
• Критичний поріг вологості хлористого калію — понад 3 %

Вміст вологи в добривах різко зростає при підвищенні температури зберігання. У дослідах потрійна суміш сечовини, подвійного суперфосфату та хлористого калію з вихідною вологістю 0,2 % через місяць зберігання при температурі 4 °C містила 6,6 % вологи. При температурі 20 °C цей показник зріс до 8,3 %, а при 40 °C становив 24,9 %.

Нижче наведено хімічні рівняння реакцій, які протікають при несумісному змішуванні компонентів. Вони наочно показують причини утворення агресивних газів і гігроскопічних солей. Через ці процеси суміш швидко втрачає сипкість.

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.

Оскільки монокальційфосфат має лише одну молекулу води, а для утворення гіпсу необхідно дві молекули кристалізаційної води, то друга молекула поглинається за рахунок вільної вологи суміші. Цей процес поглинання вільної вологи має великий вплив на злежування тукосумішей.

Не можна змішувати добрива, що містять амоній, з лужними добривами, тому що відбудеться втрата азоту у вигляді аміаку. Наприклад, при змішуванні поташу (К2СО3) з аміачною селітрою утворюється вуглекислий амоній, який буде розпадатися до аміаку:

K2CO3+2NH4NO3 = 2KNO3+ NH4CO3;

(NH4)2CO3 → 2NH3 + H2O+CO2.

З цієї ж причини не можна змішувати амонійні солі з такими лужними добривами, як томасшлак, фосфатшлак.

Не рекомендується змішувати суперфосфат із великою кількістю вапняних добрив, оскільки розчинна форма фосфору Са(Н2РО4)2 переходитиме у менш розчинні форми СаНРО4 і Са3(РО4)2, відбудеться ретроградація фосфатів:

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

Винятком є додавання до суперфосфату невеликої кількості (не більше 5 %) вапнякового борошна для нейтралізації вільної фосфорної кислоти:

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

Карбонат і бікарбонат кальцію, що мають лужну реакцію, та металургійні шлаки, які містять вільний оксид кальцію, не можна змішувати з амонійними добривами через можливі втрати аміаку:

СаO + (NH4)2SO4 = 2NH3 + CaSO4 + Н2O.

При завчасному змішуванні аміачної селітри із суперфосфатом утворюється мазка суміш, непридатна для розсівання. Тому змішувати ці добрива слід безпосередньо у день внесення. У більшості випадків змішування допустиме незадовго до внесення добрива в ґрунт (рис. 90; Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.І., 2002).

Амонійна селітра 1 Карбамід 2 0 Сульфат амонію 3 1 1 Суперфосфат 4 1 1 2 Преципітат 5 1 1 2 2 Фосфоритне борошно 6 1 1 2 2 2 Металургійні шлаки 7 0 1 0 0 0 2 Амофос 8 1 1 2 2 2 2 0 Хлористий калій 9 1 1 1 1 1 1 1 1 Сірчанокислий калій 10 1 1 2 2 2 2 2 2 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Рис. 90. Діаграма обмежень при змішуванні добрив 0 – властивості суміші значно погіршуються; 1 – тривале зберігання сумішей неприпустиме; 2 – завчасне змішування допустиме.

Для покращення фізичних властивостей змішаних і складно-змішаних добрив використовуються різні нейтралізуючі добавки (вапно, доломіт або фосфоритне борошно, каолін), а також смоли і кремнеорганічні рідини.

Можливість виготовлення таких сумішей видно з наступних реакцій:

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)

Ці реакції вказують, по-перше, на нейтралізацію вільної кислотності суперфосфату і, отже, на відсутність можливості утворення в суміші вільної азотної кислоти, що зумовлює втрати азоту; по-друге, на утворення дикальцій- і димагнійфосфатів (реакції 3б і 4б), які мають позитивний вплив на покращення фізичних властивостей завдяки переходу гігроскопічної води у кристалізаційну.

Завчасне приготування сумішей мінеральних добрив можливе тільки на спеціальних пунктах змішування з використанням нейтралізуючих добавок. При цьому добавки спочатку змішують із суперфосфатом і потім з іншими компонентами, тільки в цьому випадку буде більш повна нейтралізація добрива. Потім уже змішують з аміачною селітрою або сульфатом амонію та хлористим калієм. Слід враховувати, що аміачна селітра і сульфат амонію – добрива фізіологічно кислі, і якщо суміш призначається для кислого ґрунту, то на кожен центнер сульфату амонію додається вапнякового борошна 1,25 ц, на 1 ц аміачної селітри – 0,8 ц і на 1 ц сечовини – 1 ц.

Необхідно пам’ятати, що при будь-якому способі виготовлення сумішей, до складу яких входять аміачна селітра і суперфосфат, останній спочатку перемішують із нейтралізуючою добавкою, а вже потім з іншими добривами.

При змішуванні суперфосфату з нейтралізуючою добавкою (вапняковим борошном) відбувається нейтралізація вільної фосфорної кислоти суперфосфату, виключається поява нестійкої азотної кислоти (яка може утворитися при додаванні аміачної селітри) і, таким чином, виключаються втрати азоту. Знижується також гігроскопічність суміші (внаслідок переходу гігроскопічної води у кристалізаційну – утворення СаНРО4·2Н2О).

Необхідна кількість кожного виду одностороннього добрива (для приготування суміші) розраховується за формулою:

М = а/в, де: М – кількість одностороннього добрива, ц на 1 га; а – кількість поживної речовини, кг на 1 га; в – вміст поживної речовини в 1 ц добрива.

Якість отриманих сумішей залежить від реакційної здатності складових компонентів, а також від умов зволоження і температури навколишнього середовища. При підвищенні температури повітря і збільшенні ступеня насичення атмосфери водяними парами швидкість хімічних реакцій між компонентами, що складають суміш, зростає і якість суміші погіршується. Зазначені закономірності, у першу чергу, мають відношення до суміші на основі сечовини складу NK або NPK за участю хлористого калію.

Основною умовою правильного приготування сумішей є ретельність перемішування окремих добрив між собою. Досягається це найкраще із застосуванням засобів механізації у спеціальних змішувачах.

Приклад складання тукосуміші. Для добрива кукурудзи потрібна тукосуміш із співвідношенням: N, P2O5, K2O = 2:1:1,5. Якщо в господарстві є порошкоподібний суперфосфат 1-го сорту, луската аміачна селітра, хлористий калій та мелений вапняк, то тукосуміш складають так:

Аміачна селітра 287 кг (100 кг азоту) ╳2 = 574 кг

Суперфосфат 526 кг (100 кг Р2О5) =526 кг

Хлористий калій 171 кг (100 кг K2O)╳1,5=256,5 кг

Для поліпшення фізичних властивостей до тукосуміші додають 10 % меленого вапняку, що складе 135,6 кг. Таким чином, загальна маса тукосуміші складе 1492 кг. У кожному центнері такої суміші міститиметься 13,4 кг N, 6,7 кг Р2О5, 10,1 кг К2О. Добрива, призначені для змішування, необхідно подрібнити. Для цього використовуються молоткові дробарки, кільцеві, кульові та стрижневі млини, бетономішалки, гранулятори та інші підсобні апарати. Після подрібнення добрива просівають на грохоті з отворами 3–5 мм. При змішуванні, транспортуванні, зберіганні та внесенні тукосумішей слід максимально знижувати неоднорідність їх хімічного складу, зумовлену сегрегацією.

Головною причиною неоднорідності тукосумішей є сегрегація в конусах природного осипання. У ретельно перемішаній тукосуміші при її завантаженні в транспортні засоби та розвантаженні можливе утворення конусів природного осипання і внаслідок цього відбувається перерозподіл компонентів. Великі частинки розподіляються переважно в нижній частині, біля основи купи, менш великі – в її середній частині і найдрібніші – у верхній.

Сегрегація тукосумішей відбувається і при внесенні їх відцентровими розкидачами. Нерівномірний розподіл тукосумішей зумовлений такими факторами:

• конструктивними особливостями цих машин;
• фізико-механічними властивостями компонентів;
• різним радіусом польоту частинок різного розміру та маси.

Для поліпшення розподілу частинок добрива по площі, що удобрюється, необхідно забезпечити суворо центральну подачу їх на диск розкидного пристрою. За інших рівних умов зі збільшенням швидкості обертання диска зростає дальність польоту частинок добрив, але водночас знижується купність, а, отже, рівномірність їх розподілу. Для забезпечення рівномірного розподілу гранул добрив необхідно дотримуватися точних інтервалів між сусідніми проходами розкидача, щоб у зоні перекриття компенсувати нестачу добрив, висіяних при проході розкидача в одну сторону.

Найбільша рівномірність розподілу добрив досягається при дотриманні таких параметрів роботи: