Технології виробництва та агрохімічні властивості хлористого калію

Хлористий калій. Хімічно чистий КСl містить 63,1 % К2О, а добриво, що має певну кількість домішок – від 50 до 60 % К2О.

У світовому виробництві калійних добрив на частку хлористого калію припадає 80–90 %. Хлористий калій – дрібнокристалічне добриво білого або кремового кольору з домішкою помаранчевих чи червоних кристалів. Отримують його розділенням сильвініту на хлориди калію та натрію гідроциклонним способом, а також галургійним і флотаційним збагаченням калійних руд. При гідроциклонному способі отримують великокристалічний хлористий калій шляхом розділення хлоридів калію та натрію за питомою масою у спеціальних апаратах "Гідроциклон". Галургійний спосіб виробництва базується на неоднаковій розчинності компонентів сильвініту – хлористого калію та хлористого натрію – при підвищенні температури до 90–100 °С. При цьому в розчинах, насичених обома солями, вміст хлористого калію збільшується приблизно вдвічі, а хлористого натрію зменшується. При подальшому охолодженні розчину до 20–25 °С хлористий калій кристалізується, а хлористий натрій залишається в розчині. Після висушування кристалів, що утворилися, отримують дрібнокристалічний хлористий калій, який при зберіганні злежується.

Флотаційний спосіб отримання хлористого калію відрізняється від попереднього тим, що для відокремлення KCl від NaCl у сильвініт додають аміни як поверхнево-активну речовину, які адсорбуються лише на поверхні кристалів KCl. При інтенсивному продуванні його кристали спливають, а кристали NaCl осідають. Флотаційний хлористий калій має більші природні кристали, а реагенти на поверхні кристалів КСl різко зменшують злежуваність добрива.

Хлористий калій, отриманий галургійним способом, – біла кристалічна речовина, флотаційним – у вигляді частинок червонуватого кольору. Кристалічний хлористий калій (марка "К") містить 62–62,5 % К2О, флотаційний (марка "Ф") – залежно від сорту від 54 до 60 % K2O.

Хлористий калій при внесенні у ґрунт легко розчиняється у ґрунтовому розчині, а потім вступає у взаємодію з ґрунтовим поглинальним комплексом за типом обмінного, а частково і необмінного поглинання.

Обмінне, тобто фізико-хімічне поглинання іонів калію ґрунтом становить значну частину ємності обміну. Реакція фізико-хімічного (обмінного) поглинання катіона К+ ґрунтом є оборотною. Обмінне поглинання калію відбувається по-різному залежно від властивостей ґрунту. Для ґрунтів, насичених кальцієм, процес обміну можна зобразити наступним чином:

[ҐПК]Ca + 2KCl ⇄ [ҐПК]2 2

У результаті цього кальцій переходить у ґрунтовий розчин. Властивості ґрунтів при цьому суттєво не змінюються.

У кислих ґрунтах в обмін на іони калію ґрунтовий розчин збагачується катіонами водню та алюмінію:

[ҐПК ҐПК

[ҐПК]Al + 3 KCl ⇄ [ҐПК]3 3

AlCl3 + 3 Н2О 3 + 3 HCl

Поява іонів Н і Al3+ у ґрунтовому розчині призводить до його підкислення. Крім того, додаткове підкислення ґрунтового розчину відбувається і за рахунок фізіологічної кислотності хлористого калію: рослини значно інтенсивніше споживають катіон калію (K+), ніж супутній йому аніон хлору. У результаті обмінних реакцій у ґрунтовому розчині утворюється соляна кислота. Крім того, додаткове підкислення ґрунтового розчину відбувається за рахунок соляної кислоти, що утворюється в результаті гідролізу хлористого алюмінію. Тому на кислих дерново-підзолистих ґрунтах ефективність калийних добрив знижується. Однак підкислювальна дія калійних добрив на ґрунтовий розчин набагато нижча за аналогічний вплив амонійно-нітратних та амонійних добрив, і проявляється вона, як правило, лише при тривалому застосуванні цих добрив під калієлюбні культури, що споживають велику кількість калію.

У результаті переходу калію в обмінно-поглинений стан обмежується його рухливість у ґрунті та запобігається вимивання за межі пахотного шару, за винятком ґрунтів легкого гранулометричного складу з низькою ємністю обміну. Обмінно-поглинений ґрунтом калій добрив добре доступний рослинам.

Частково калій поглинається ґрунтами необмінно. Фіксація, тобто необмінне поглинання калію ґрунтами може відбуватися двома способами: шляхом ілітизації частини набрякаючої мінеральної фази та при безпосередньому входженні катіонів калію на наявні вільні позиції в кристалічній ґратці мінералів групи гідрослюд і монтморилонітів. Особливо сильно поглинаються необмінно катіони калію вермикуліту. Фіксовані катіони калію менш доступні рослинам, ніж обмінно-поглинені.

Хлористий калій – найбільш поширене калійне добриво і може застосовуватися під усі культури та на будь-яких ґрунтах. Придатний для основного, припосівного удобрення та підживлення. Не рекомендується його внесення під культури, чутливі до хлору. Необхідно сказати, що іон хлору в хлористому калії в розумних дозах не тільки не є небезпечним, а й благотворно позначається на життєдіяльності рослин. Клітини практично всіх рослин у складі вакуолярного соку містять велику кількість хлору. Рослини мають специфічну Cl-транспортну систему, що забезпечує швидке поглинання іона хлору. На відміну від інших аніонів хлор не піддається хімічним перетворенням у клітині і при концентрації 2–20 мг/кг сухої речовини виконує позитивну роль у фізіологічних процесах:

– бере участь у реакціях фотолізу під час фотосинтезу:

– посилює надходження до клітин катіонів К+, Са2+, Mg2+ і зберігає електронейтральність;

– впливає на оводненість рослин, підвищуючи осмотичний тиск у клітинах та їхню водоутримувальну здатність, контролюючи роботу продихового апарату, – усе це сприяє стійкості рослин у несприятливих умовах;

– бере участь у створенні запасів енергії в клітині.

При вмісті 15 % хлору в добривах він не чинить жодної негативної дії на рослини, навіть чутливі до цього елемента. Маркування "безхлорне добриво" слугує тільки з рекламною метою і для виправдання високої вартості добрива.

Калійна сіль (КС) — кристалічна сіль сірого кольору з увімкненням рожевих кристалів. Містить 41–44 % K2O, 20 % Na2O та 50 % Cl; фізіологічно кисле добриво. Отримується механічним змішуванням хлористого калію з тонкорозмеленим сильвінітом або каїнітом. Порівняно з хлористим калієм калійна сіль має меншу гігроскопічність, але під час зберігання злежується; у сухому стані задовільно розсівається. Найбільш ефективна при внесенні під цукрові буряки та кормові коренеплоди, які позитивно реагують на натрій і малочутливі до хлору. Є хорошим добривом для сіножатей та пасовищ. При внесенні високих норм азотних добрив поєднання калію з натрієм у калійній солі знижує накопичення нітратного азоту в рослинах, посилює вуглеводний обмін. Для культур, чутливих до надлишку хлору, вона менш придатна, ніж хлористий калій. Рекомендується вносити калійну сіль як основне добриво. За технічними вимогами вона повинна містити не менше 40 % К2О.

Сульфат калію (сірчанокислий калій). Хімічно чистий K2SO4 містить 54,1 % K2O, а в технічному продукті, що йде на добриво, вміст К2О коливається від 45 до 52 %. Виробляється методами обмінного розкладу КСl та MgSO4 (I) і термічного відновлення (II):

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

K2SO4 · MgSO4 + 2 KC1 = 2 K2SO4 + MgCl2

Сульфат калію внаслідок невисокої розчинності випадає в осад, а добре розчинний MgCl2 залишається в розчині. Осад сульфату калію відфільтровують і сушать.

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

Сульфат калію вилуговується при 100°С водою, а оксид магнію залишається в осаді; сірчистий газ відновлюється метаном до елементарної сірки.

Сульфат калію – це дрінокристалічна сіль білого або кремового кольору. Добриво має хороші фізичні властивості: негігроскопічне, добре розсівається, не злежується, перевозити його слід у тарі або насипом у критих вагонах. Може застосовуватися на будь-яких ґрунтах і під усі культури. Зазвичай у цьому добриві міститься 1–2,5 % хлору. Сульфат калію є цінним добривом для картоплі, овочів, льону, тютюну, плодових, зернових культур і багаторічних трав. Наявність у добриві сульфат-іона може позитивно впливати на урожай рослин родини капустяних та бобових, що споживають із ґрунту значну кількість сірки.

Хлоркалій-електроліт. Продукт, що отримується під час виробництва магнію із солікамського карналіту, містить 32–45 % К2O у формі KCl, крім того, у ньому присутньо близько 30 % NaCl і 2–3 % MgCl2 (16 % Na2O і 0,2 %). Хлоркалій-електроліт — сильнопилячий дрінокристалічний порошок із жовтим відтінком; не злежується, його перевозять у паперових мішках або насипом. На Березниківському комбінаті освоєно виробництво гранульованого калій-електроліту з вмістом 42 % К2O і 6–7 % MgO. Як основне добриво хлоркалій-електроліт можна застосовувати при внесенні з осені під усі культури. За ефективністю він наближається до KCl; на бідних на магній легких ґрунтах ефективніший, ніж хлористий калій.

Поташ (калій вуглекислий) К2СО3 – побічний продукт при переробці нефелінової сировини. Містить 52–55 % К2О. Це концентроване, порошкоподібне, легкорозчинне, високогігроскопічне добриво, що має лужну реакцію. Поташ рекомендується вносити під картоплю та плодово-ягідні культури на кислих ґрунтах. Недолік його – сильна гігроскопічність. Лужність і відсутність хлору роблять це добриво високоефективним на кислих дерново-підзолистих ґрунтах.