Страница 14 из 37
Физико-механические свойства удобрений
Для того чтобы правильно хранить, транспортировать, смешивать и вносить минеральные удобрения, нужно знать их основные физико-механические и механические свойства.
Гранулометрический состав
Гранулометрический состав – одна из важнейших характеристик удобрений.
Изменение физической формы удобрения путем гранулирования положительно отражается на его агрономической эффективности, снижает физические потери, улучшает физико-механические свойства, а также состояние производственной среды при работе с ними благодаря снижению пыления продуктов. Поэтому главным требованием потребителя к качеству удобрений является выпуск всего объема туков в гранулированном виде. Улучшение гранулометрического состава удобрений путем выравнивания гранул по размерам позволяет получить значительную прибавку урожая за счет более равномерного внесения удобрений в почву.
Установлено, что некачественное внесение удобрений под зерновые культуры существенно снижает их эффективность. В зависимости от дозы полного удобрения рассев по поверхности почвы с неравномерностью 40–50% может снизить прибавку урожая ячменя от удобрений в среднем на 14–17, 5%, а при неравномерности 60–80% – на 25, 5–32, 2%. В то же время при посевном внесении гранулометрический состав не оказывает существенного влияния. При применении сложных фосфорсодержащих удобрений (нитрофоски, нитроаммофоски) установлено, что использование гранул размером 0, 5–1, 1–2, 2–3, 1–3, 1–4 и 3–4 мм при любых соотношениях этих фракций не влияет существенно на формирование урожая зерна.
Однако в сфере производства выравнивание гранулометрического состава требует дополнительных стадий классификации продукта, создает необходимость возвращения части некондиционного продукта на переработку и, следовательно, ведет к снижению производительности оборудования и росту затрат на получение удобрений.
Влажность
Важнейшим показателем качества минеральных удобрений является содержание влаги, которая влияет на прочность гранул, качество тукосмесей, а также на слеживаемость удобрений, их рассыпчатость. Высокое содержание влаги как примеси ведет также к непроизводительным затратам при транспортировании удобрений. Значительное улучшение физических свойств было достигнуто в результате снижения влажности удобрений (суперфосфата до 2, 5–3, 5%, большинства сложных – до 0, 5–0, 7%). Уменьшение содержания влаги до оптимального уровня обеспечивает прочность гранул и, как следствие, гранулометрического состава в процессе хранения удобрений. Оптимальное содержание влаги обеспечивает сыпучие свойства продукта при погрузке, разгрузке и внесении удобрения в почву.
Прочность гранул
Для обеспечения сохранности гранулометрического состава важное значение имеет показатель прочности гранул. Он характеризует способность минерального удобрения сохранять свой гранулометрический состав в процессах транспортирования, погрузочно-разгрузочных работ, хранения, подготовки к внесению и внесения в почву. В настоящее время физико-механические свойства оцениваются динамической и статической прочностью. Однако в большинстве случаев для характеристики физических свойств продукта достаточно определить статическую прочность гранул – предел их прочности при сжатии. Определение истирания практически не применяется, за исключением отдельных продуктов для экспорта.
Учитывая, что по нормативно-технической документации исходный состав удобрений имеет, как правило, до 5% мелкой фракции, ее содержание в удобрении, вносимом в почву, составляет, соответственно, 16, 10 и 8%, то есть при низкой прочности гранул, например 1, 0 МПа, практически 1/5 часть удобрения вносится в виде порошка. При изучении разрушаемости гранул двойного суперфосфата и нитрофоски в процессе рассева центробежными разбрасывателями установлено, что при прочности гранул двойного суперфосфата 3, 0 МПа количество разрушенных гранул, в зависимости от размера, колеблется от 1, 6 до 4, 7%. При рассеве тукосмесей в результате истирания и дробления от ударов о поверхность разбрасывающих дисков количество разрушенных гранул достигает 3–7%.
В процессе хранения прочность гранул снижается. Опыты показали, что при хранении в динамическом режиме насыпью в течение 6 месяцев происходит значительная потеря прочности гранул нитроаммофоски при изменении ее влажности в слое 0–1 см от 0, 5 до 9%; при подсыхании до 1, 3% потеря прочности гранул достигала 80%.
На прочность гранул удобрений решающее влияние оказывает способ гранулирования, а для суперфосфатов – и использование отработанных серных кислот. Статическая прочность существенно зависит от влажности фосфорсодержащего удобрения.
По требованиям потребителя к качеству удобрений статическая прочность гранул должна быть на уровне не менее 2, 0–3, 0 МПа.
Статическая прочность гранул, как показатель качества, является важной характеристикой фосфорсодержащих минеральных удобрений, но при этом в каждом конкретном случае его улучшение должно быть обосновано экономически с учетом затрат на производство и эффекта применения.
Состав и соотношение компонентов
Требования к качеству неразрывно связаны с использованием удобрений как источника рационального питания растений.
В ассортимент фосфорсодержащих удобрений входят простые и комплексные удобрения. Последние составляют значительную и определяющую часть всех фосфорсодержащих удобрений, поскольку их рассматривают как ключевой элемент, позволяющий регулировать уровень применения азотных и, в известной мере, калийных туков.
Сложившееся в настоящее время соотношение питательных элементов не в полной мере обеспечивает потребность сельского хозяйства. Большую озабоченность вызывает возникшая проблема фосфорного питания, поскольку снижение доли фосфора, вносимого в почву, во многих странах стало тревожным фактором.
Несмотря на то что в некоторых регионах наблюдается небольшое возрастание доли фосфора в общем объеме производства минеральных удобрений, еще далеко до оптимальных соотношений питательных элементов. Недостаток фосфорсодержащих удобрений стал стимулирующим фактором дальнейшего повышения урожайности сельскохозяйственных культур и устойчивости урожаев. В этом случае достигаются наибольшая окупаемость удобрений и хорошее качество продукции. Известна роль фосфора в повышении качества зерна, картофеля, овощей, а также сахаристости свеклы. Недостаток фосфора в почвах и низкие нормы вносимых удобрений препятствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур и снижают эффективность азотно-калийных удобрений.
Известно, что растения состоят в среднем из основных питательных элементов в следующем примерно соотношении: N : K : Ca : Mg : P : S = 20 : 4 : 2 : 1, 5 : 1, 5 : 1. Хотя фактическое соотношение питательных элементов меняется в зависимости от местных условий и почвы, типичным является соотношение N : P : K : S = 5 : 3 : 3 : 1.
Серу вносят в почву в виде сульфата аммония, простого суперфосфата, сульфатов калия и магния и других источников в количестве примерно 9 млн. т серы (по сравнению с мировым потреблением азотных удобрений, равным примерно 68 млн. т азота). Это означает, что вышеуказанное соотношение является удовлетворительным для серы. Но на практике эта сера неполностью вносится там, где необходима, поэтому дефицит ее в сельском хозяйстве растет во всем мире.
Назрела необходимость практически регламентировать наличие всех шести элементов в качестве макроэлементов. Одной из задач, стоящих перед промышленностью, является ускорение темпов производства фосфорсодержащих удобрений. При этом следует иметь в виду, что для получения устойчивых урожаев и обеспечения их роста необходимо возвращать в поч–ву фосфора на 100% и даже более по отношению к выносу растением, поскольку дефицит фосфора недопустим. Основные показатели качества минеральных удобрений, отражающие их потребительские свойства, регламентируются в таблицах технических требований нормативно-технической документации (стандарты и технические условия). Показатели, определяющие условия безопасного обращения с минеральными удобрениями – такие, как температура самовоспламенения, ПДК паров и пыли в воздухе рабочей зоны, токсичность соединений и класс опасности – включаются в раздел требований безопасности стандартов и технических условий (методы их определения, как правило, вносятся в технологические регламенты производства удобрений).