常见肥料的生产工艺、性质
尿素
尿素别名碳酰二胺、碳酰胺、脲 。是由碳、氮、氧和氢组成的有机化合物,又称脲(与尿同音)。其化学公式为CO(NH2)2,含氮量约为46.67%。 生产工艺:
工业上用液氨和二氧化碳为原料,在高温高压条件下直接合成尿素,化学反应如下:2NH3[氨]+CO2→NH2COONH4[氨基甲酸铵]→CO(NH2)2+H2O 尿素在酸、碱、酶作用下(酸、碱需加热)能水解生成氨和二氧化碳。 性质:
无色或白色针状或棒状结晶体,工业或农业品为白色略带微红色固体颗粒,无臭无味,呈弱碱性。对热不稳定,当温度达到50℃时便有缩二脲生成,当温度达到135℃时,尿素生成缩二脲,反应式为 CO(NH2)2→(CONH2)2→NH+NH↑我国规定肥料用尿素缩二脲含量应小于0.5%。缩二脲含量超过2%时,就会抑制种子发芽,危害作物生长,例如小麦幼苗受缩二脲毒害,会出现大量白苗,分蘖明显减少。
在土壤中的转化:
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施入土壤中一小部分以分子态溶于土壤溶液中,通过氢键作用被土壤吸附,其他大部分在脲酶的作用下水解成碳酸铵,进而生成炭酸氢和氢氧化铵。然后NH4+能被植物吸收和土壤胶体吸附,NCO3-也能被植物吸收,因此尿素施入土壤后不残留任何有害成分。另外尿素中含有的缩二脲也能在脲酶的作用下分解成氨和碳酸,尿素在土壤中转化受土壤PH值、温度和水分的影响,在土壤呈中性反应,水分适当时土壤温度越高,转化越快;当土壤温度10℃时尿素完全转化成铵态氮需7——10天,当20℃需4——5天,当30℃需2——3天即可。尿素水解后生成铵态氮,表施会引起氨的挥发,尤其是碱性或碱性土壤上更为严重,因此在施用尿素时应深施覆土。
碳酸氢铵
碳酸氢铵,又称碳铵,分子式为NH4HCO3 是一种碳酸盐,含氮17.7%左右。可
作为氮肥,由于其可分解为NH3、CO2和H2O三种气体而消失,故又称气肥。 碳酸氢铵为无色或浅粒状,板状或柱状结晶体,碳铵是无(硫)酸根氮肥,其三个组分都是作物的养分,不含有害的中间产物和最终分解产物,长期施用不影响土质。
生产碳铵的原料是氨、二氧化碳和水,反应式为:NH3[氨]+H2O→NH3·H2O[氢氧
化铵也称氨水]+热量 NH3·H2O+CO2→NH4HCO3+热量 碳酸氢铵的化
学性质不很稳定。碳酸氢铵受热易分解,生成氨气(NH3)、水(H2O)、二氧化碳(CO2)。其中氨气有特殊的氨臭味,所以在长期堆放碳酸氢铵化肥的地方会有刺激性气味。 在土壤中的转化:
碳酸氢铵施入土壤后分解为铵离子和碳酸氢根,铵离子被土壤胶体吸附,置换出氢离子,钙离子(或镁离子)等,与其反应生成碳酸,碳酸钙(或碳酸镁),部分铵离子经硝化作用可转化为硝酸根,长期施用不影响土质。
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氯化铵
化学式NH4Cl 含氮25%左右
通常为联碱法副产品氯化铵,用饱和食盐水吸收氨制成氨盐水,经二氧化碳碳化生成含碳酸氢钠(NaHCO3)和氯化钠的溶液,经过滤分离出结晶碳酸氢钠,过滤的母液主要含氯化钠和氯化铵,经降温处理,氯化铵溶解度降低,析出,冷却母液,由于氯化钠的溶解,再次降低氯化铵的溶解度,产生盐析的作用,使氯化铵从溶液中析出,经分离、干燥得到氯化铵产品。
NaCl+NH3[氨]+CO2+H2O→NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO(3加热)→NaCO3[纯碱]+CO2↑+H2O
水+食盐(CO)→反应→混合料浆→分离(氯化铵)→干燥→成品
过磷酸钙
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过磷酸钙又称普通过磷酸钙,简称普钙,分子式Ca(H2PO4)2·H2O含磷16%是用硫酸分解磷矿直接制得的磷肥。主要有用组分是磷酸二氢钙的水合物Ca(H2PO4)2·H2O 和少量游离的磷酸,还含有无水硫酸钙(石膏)组分(对缺硫土壤有用)。过磷酸钙含有效P2O5 14%~20%(其中80%~95%溶于水),属于水溶性速效磷肥。灰色或灰白色粉料(或颗粒),可直接作磷肥。也可作制复合肥料的配料。
2Ca5F(PO4)3[磷矿粉]+7H2SO4+3H2O→3Ca(H2PO4)2·H2O[过磷酸钙]+7CaSO4+2HF↑[氟化
氢]
工艺流程
磷矿石→磨粉(硫酸)→反应→熟化(中和)→物料处理→计量包装
磷酸一铵
磷酸一铵11-44-0 别名磷酸二氢铵 NH4H2PO4 生产工艺:
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料浆法生产农业级磷酸一铵:采用先进的管式反应器工艺进行生产。 磷矿粉(浆)与硫酸反应,反应料浆进行液固分离,得到湿法稀磷酸。稀磷酸经过浓缩得到浓磷酸。液氨与浓磷酸进行中和反应,反应后:(1)反应料浆经过多效(三次或者两次)浓缩提浓后喷于返料上进行造粒,然后经过干燥、筛分、防结块包裹、冷却等工序制得粒状产品;(2)反应料浆进行喷雾干燥、筛分、冷却等工序处理得到粉状产品。
氯化钾
氯化钾无色细长菱形或立方晶体,或白色结晶小颗粒粉末,外观如同食盐,无臭、
味咸。
分子式 KCl 含K60% 生产工艺:
以钾食盐矿为原料(钾食盐矿含KCl·NaCl,其KCl含量应≧22%)用浮选法生产氯化钾,是将钾食盐矿经粗破碎,再经粉碎后送入浮选机,加入浮选机,絮凝剂,起泡剂和抑制剂等,进行粗选和精选,得到氯化钾精矿,再经离心去水后进入干燥器,干燥后得成品。 在土壤中的转化:
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氯化钾施入土壤后,溶解时解离为钾离子和氯离子,钾离子很容易被土壤胶体吸收,也易被作物根系吸收,但残留的氯离子不易被土壤吸收,易随水流失。
硫酸钾
硫酸钾无色或白色结晶、颗粒或粉末。无气味。味苦。质硬。在空气中稳定。 分子式:K2SO4 含钾量约为50%
生产工艺:可用98%硫酸和氯化钾在高温下进行反应,经蒸浓,冷却结晶,离心分离,干燥制得,反应过程中产生氯化氢,用水吸收,副产盐酸。H2SO4+2KCl =K2SO4+2HCl↑ 反应过程中产生氯化氢,用水吸收,副产盐酸。