< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Колообіг фосфору в природі

Запасів фосфору в ґрунті практично поповнюються лише внесенням фосфорних добрив (рис. 5.6).

Водночас основна кількість фосфору біологічного врожаю, що міститься в зерні та іншій товарній продукції, в умовах сучасного землеробства відчужується з господарства і лише частково повертається в ґрунт з органічними добривами. В перспективі проблема фосфору як біо-генного елемента виникне в землеробстві у першу чергу.

У зв'язку з обмеженістю і невідновлюваністю природних ресурсів мінеральної сировини для виробництва фосфорних добрив слід бережно ставитись до їх використання і максимально знижувати втрати. При добуванні природних фосфатів у надрах залишається 25-50 % сировини. У процесі виробництва фосфорних добрив втрачається 35–45 % видобутих руд. Втрати готових добрив під час транспортування, зберігання і внесення в ґрунт сягають 10–15 %.

Порівняно з мінеральними й органічними добривами незначна частина фосфору надходить у ґрунт з насінним і садивним матеріалом, з атмосферними опадами (близько 0,3 кг/га за рік).

Поряд з винесенням фосфору з урожаями сільськогосподарських культур він втрачається внаслідок вимивання та ерозії ґрунтів. Середньо- і важкосуглинкові ґрунти міцно фіксують фосфор добрив, тому він майже не вимивається. Внаслідок ерозії щорічні втрати фосфору з ґрунту в середньому становлять 5 кг/га з дерново- підзолистих ґрунтів і 4–5 кг/га із чорноземів.

На жаль діяльність людини призводить до збільшення втрат фосфору, знижує досконалість його обігу в біосфері. Нині в ґрунтах України міститься 5–15 т/га фосфору. Наче й немало залишилося, однак слід підкреслити, що баланс фосфору постійно був дефіцитним, тому витрачались відносно рухомі фосфати, а в чорноземних ґрунтах переважають відносно стабільні форми сполук фосфору.

Колообіг фосфору в природі

Рис. 5.6. Колообіг фосфору в природі

Потрібно зауважити, що рослини певною мірою здатні засвоювати фосфор із його інертних сполук, інакше б він "біопереміщувався" з материнської породи у верхні горизонти ґрунту. Мабуть цей процес найінтенсивніше відбувається на неудобрених фосфорними добривами ділянках, бо на удобрених у цьому немає потреби, оскільки рослини достатньо забезпечені фосфором за рахунок добрив.

Форми фосфорних добрив

Сировина для виробництва фосфорних добрив

Вихідною сировиною для промислового виробництва фосфорних добрив є природні поклади фосфорних руд – апатити та фосфорити. Поклади фосфатних руд є більш ніж у 60 країнах, їх запаси оцінено в 63 млрд т Р2O5, з яких 58 млрд т фосфоритів і 5 млрд т – апатитів. У Марокко, США, Китаї, Росії, Казахстані зосереджено 80 % фосфатної сировини.

В найближчому майбутньому (П. Блюм, 2000) запаси фосфору в світі різко зменшаться, а його вартість стане настільки високою, що застосування фосфорних добрив у землеробстві буде не тільки дорогим, а й практично неможливим, тобто складеться практично безвихідна ситуація, але лише час покаже, чи підтвердяться ці невтішні передбачення.

Проблему нестачі в Україні фосфатної сировини можна частково вирішити шляхом розробки місцевих покладів із низьким вмістом фосфору та їх застосуванням у вигляді фосфатного борошна, що з меншими витратами забезпечить приріст урожаю культур.

Світові запаси фосфатних руд представлені переважно фосфоритами. Кількість апатитів не перевищує 6 % розвіданих запасів, а частка їх видобутку становить близько 15 %. Із 205 відомих природних фосфоровмісних мінералів лише мінерали апатитової групи, що утворюють досить великі родовища, входять до складу агрономічних руд.

Апатити Са3(РO4)2 • СаХ2, де X – фтор, хлор, карбонатна або гідроксильна група. Залежно від їх вмісту розрізняють фторапатит, гідроксилапатит, карбонатапатит і хлорапатит. Найбільше родовище апатито-нефелінових руд відкрито в Хібінських горах Кольського півострова Росії. Вміст фосфору (Р2O5) в апатитах 7–34 %. Родовища апатитів є також у Китаї, В'єтнамі, Бразилії, Південно- Африканській Республіці (ПАР).

Збагачений апатит, відокремлений від нефеліну методами сортування та флотації, містить 35–40 % Р2O5 і є найліпшою сировиною для виробництва розчинних фосфорних добрив. Безпосередньо як добриво апатит не використовують через погану розчинність.

Фосфорити – це сполуки Са3(РO4)2 з домішками оксидів заліза, алюмінію, вапна, піску, глини тощо. Вміст фосфору в них 3–35 %. Найбільші родовища фосфоритів відкрито в горах Каратау (Південний Казахстан), Північній Африці (Алжир, Єгипет, Марокко, Йорданія, Туніс), на заході США, в Прибалтиці, на Руській платформі (Росія).

Добуті фосфорити є сировиною для виробництва фосфоритного борошна. Якшо вміст фосфору в фосфоритах менший за 30 %, їх безпосередньо використовують для удобрення сільськогосподарських культур. Із висококонцентрованого фосфоритного борошна виробляють розчинні форми фосфорних добрив.

Зважаючи на дорожнечу фосфорних добрив, вироблених з імпортної сировини або завезених із-за кордону, в Україні відкриваються широкі перспективи використання фосфатної сировини з місцевих покладів. В Україні фосфорити є на Волино-Подільській плиті, у Дніпровсько-Донецькій западині, в Автономній Республіці Крим, у Передкарпатті, на Закарпатті, в басейні р. Горинь. їх особливістю є низька концентрація фосфору. Для виготовлення фосфоритного борошна в Україні придатна руда понад 20 родовищ.

Зернисті фосфорити на 90 % піддаються збагаченню, тому є перспективними для виготовлення фосфорних добрив методом електромагнітної сепарації. Так виготовляють агрофоску, яка містить 15–16 % Р2O5 і до 30 % СаСO3. Українські фосфорити поки що не мають великого промислового значення, але в майбутньому їх можна буде використовувати для поліпшення балансу фосфору в землеробстві країни.

Як добриво застосовують також фосфатні шлаки з осадових родовищ залізних руд Керченського та інших залізорудних басейнів.

Збільшення випуску фосфорних добрив – складне технологічне завдання, де основним є переведення сполук фосфору в розчинний стан. Природні фосфати переробляють трьома основними хімічними способами, найпоширенішим серед яких є розкладання фосфатів кислотами – сірчаною, фосфорною, азотною та ін. Для кислотного розкладання придатні природні фосфати, що не містять значної кількості карбонату кальцію, карбонатів і силікатів магнію, сполук заліза та алюмінію (ці та інші домішки ускладнюють переробку фосфатів).

Іншим способом є відновлення фосфатів вуглецем за наявності оксиду силіцію (IV) з вивільненням елементарного фосфору та його наступною переробкою на фосфорну кислоту та її солі. Цим способом переробляють менш якісну сировину, але значний вміст в останній заліза, алюмінію, лужних металів та оксиду силіцію (IV) негативно впливає на техніко-економічні показники процесу.

Третій спосіб – термічна обробка фосфатів, наприклад лужне розкладання під час сплавляння або спікання із солями лужних і лужноземельних металів, гідротермічна переробка за наявності водяної пари.

Природні фосфати крім фосфору містять також інші цінні компоненти. Під час кислотної переробки фосфатів вони можуть бути частково утилізовані, а під час термічної переробки або добування з фосфатів елементарного фосфору ці компоненти поки що не виділяють, вони залишаються в основних і побічних продуктах виробництва.

За ступенем розчинності й доступністю для засвоєння рослинами фосфорні добрива поділяють на три групи.

  • 1. Водорозчинні – легкодоступні для засвоєння рослинами (суперфосфати).
  • 2. Напіврозчинні – менш доступні для засвоєння рослинами, ніж водорозчинні форми. Фосфати цих добрив нерозчинні у воді, але переходять у розчин цитратної кислоти або в лужний розчин цитрату амонію (цитратнорозчинні). До них належать преципітат, томасшлак, фосфатшлак, знефторені фосфати та ін.
  • 3. Не розчинні у воді, погано розчинні у слабких кислотах фосфати, які важко- доступні для засвоєння більшістю сільськогосподарських культур (фосфоритне і кісткове борошно).

В окрему групу виділяють конденсовані фосфати, для яких розчинність як характеристика вмісту засвоюваних форм фосфору великого значення не має. Після внесення в ґрунт вони перетворюються, внаслідок чого накопичуються легкодоступні для рослин форми фосфору.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >