Лекция №1. И общей химической технологии

И общей химической технологии

Лекции

по курсу “Технология калийных удобрений”

Автор:

доцент,к.т.н. Соколов М.Т.

Минск 2009

Содержание

Лекция№1 Введение...……………………………………………………………….3

Лекция№2…………………………………………………………………………….8

Лекция№3…………………………………………………………………………….13

Лекция№4…………………………………………………………………………….18

Лекция№5…………………………………………………………………………….26

Лекция№6…………………………………………………………………………….30

Лекция№7…………………………………………………………………………….36

Лекция№8…………………………………………………………………………….45

Лекция№9…………………………………………………………………………….49

Лекция№10…………………………………………………………………………...55

Лекция№11……………………………………………………………………………68

Лекция№12……………………………………………………………………………76

Лекция№13……………………………………………………………………………89

Лекция№14……………………………………………………………………………104

Лекция№15……………………………………………………………………………112

Введение

Калий принадлежит к весьма распространенным химическим элементам. По содержанию в земной коре (2%) он уступает только О₂,Si, Al, Fe, Ca и Na.

Калий входит в состав алюмосиликатов, слагающих многие породы, в состав полевых шпатов, гранитов, лейсцитов, гнейсов, твердых ископаемых солевых отложений, а также рассолов морского и континентального происхождения.

Основные, наиболее распространенные минералы следующие: KCl – сильвин; KCl+NaCl – сильвинит; KCl MgCl₂ 6H₂O – карналлит; K₂SO₄ 2MgSO₄ – лангбейнит; KCl MgSO₄ 3H₂O – каинит; K₂SO₄ MgSO₄ 6H₂O – шенит; K₂SO₄ Na₂SO₄ – глазерит; K₂SO₄ MgSO₄ 2CaSO₄ 2H₂O – полигалит; K₂SO₄ Al₂(SO4)₃ 4Al(OH)₃ – алунит; K₂O Al₂O₃ 6SiO₂ – ортоклаз; K₂O 3Al₂O₃ 6SiO₂ 2H₂O – мусковит; (K, Na)₂O Al₂O₃ 2SiO₂ – нефелин;

В настоящее время главными источниками получения соединений калия служат растворимые калийные соли: сильвинит, карналлит, лангбеенит, каинит.

Калий играет большую роль в регулировании жизненных процессов, происходящих в растениях. В частности он выполняет следующие физиологические функции: влияет на углеводный обмен, т.е. как образование, разложение и передвижение крахмала; оказывает влияние на азотный обмен и синтез белка в зелены растениях; регулирует активность других минеральных элементов питания; нейтрализует органические кислоты, играющее важную физиологическую роль; активизирует различные ферменты; стимулирует рост молодых растений и улучшает их водный режим. Кроме сельского хозяйства соединения калия в значительных количествах используют в текстильной промышленности, стекольной, мыловаренной, фармацевтической, целюлозно – бумажной, кожевенной, строительной, химической промышленности, а также в черной и цветной металлургии, пиротехнике, фотографии. Однако свыше 90 % калия, вырабатываемого в виде растворимых солей, применяется в сельском хозяйстве в качестве минеральных удобрений. Поэтому развитие калийной промышленности тесно связано с уровнем развития сельского хозяйства.

Минеральные удобрения начали применятся интенсивно только последние сто пятьдесят лет. В 1840 г. вышла книга Юнтуса Либиха “ Химия жизни к земледелию и физиологии растений ” в которой было показано большое значение калия и фосфора для жизни растений. Несколько позже (1857 г.) была установлена важная роль в физиологии растений – азота.

Многочисленные виды минеральных удобрений отличаются по содержанию питательных веществ. В целях унификации условились пересчитывать количество полезного питательного вещества в удобрениях на условные единицы: в азотных удобрениях на азот(N), в фосфорных – на пятиокись фосфора (P₂O₅), в калийных – на оксд калия(K₂O). В настоящее время в СНГ производится около 100 млн.т мин (в пересчете на условные единицы из них – 30% калийные).

Значительная часть питательных элементов, израсходованных на развитие растений, в почву не возвращается, т.к уносится с собранным урожаем. Количество питательных элементов, выносимых из почвы с урожаем, зависит от вида с/х культуры и ее урожайности. Кроме того они вымываются из почвы грунтовыми водами или оказываются в форме, непригодной для усвоения растениями.

Если уменьшение питательных веществ в почве не будет компенсироваться внесением удобрений, истощение почвы приведет к снижению урожайности. Некоторые цифры:

	Урожайность, ц/га	Вынос K2O, кг/га
Зерновые	15 – 20	40 – 60
Картофель	200 – 250	140 – 230
Сахарная свекла	400 – 500	250 – 300

Различные почвы содержат неодинаковое количество калия: в глинистых почвах – 3-4 % K₂O; в песчаных – 0,7-1,0 % K₂O; торфяники – 0,05 % K₂O.

По легкости усвоения калия растениями различают следующие формы его соединений:

1) Водораствримый калий

2) Обменный(поглощенный) калий(полный обмен)

3) Нерастворимый

К водорастворимым – нитраты, сульфаты, хлориды, карбонаты, фосфаты.

Содержание обменного калия наиболее точно характеризует степень обеспеченности почвы усвояемым калием. В черноземах на 1 кг почвы – 500 мг K₂O, в суглинках – до 200 мг, в супесях – до 90 мг.

Нерастворимые формы калия - в основном это алюмосиликаты (ортоклаз, мусковит, биотит). С внесением калийных удобрений при благоприятных погодных условиях получены следующие прибавки товарный вид продукции (на 1 кг K₂O) сахарной свеклы – 40 кг; картофеля – 35 кг; зерна – 8 кг; Кроме того, при достаточной обеспеченности растения калия повышается их зимоустойчивость, засухостойкость, устойчивость к болезням, овощи лучше переносят транспортировку и хранение.

При внесении в почву в качестве калийных удобрений, например, хлористого калия или смешанных калийных солей туда неизбежно попадают Na, Mg, Cl.

Присутствие натрия в почве иногда бывает полезно для растений. Сильно отзывающиеся на натрий все виды свеклы, салат. При внесении умеренных доз калия положительно реагируют на натрий капуста, брюква, лен, овес. Считается, что эти культуры лучше используют калий, если одновременно вносится натрий.

Хлор в малых дозах также положительно влияет на урожай. Установлено, что Cl быстро поступает в растения, но изменение но накопление его неблагоприятно сказывается. Особенно чувствительны к Cl в почве (излишкам Сl) картофель, табак, виноград, лен, гречиха.

Установлено, что хлор легко вымывается из почвы, в то время как калий задерживается в почве из-за ионообменных процессов. Поэтому применение хлорсодержащих калийных удобрений песчаных почвах, где хлор легко вымывается, ослабляет его вредное воздействие.

Mg благоприятно сказывается на урожайность картофеля и сахарной свеклы. Кроме того наличие магния ослабляет вредное действие Cl.

На извлечение из почвы минеральных веществ, в том числе и К, большое влияние оказывает кислотность почв. Повышенная кислотность ухудшает микробиологические процессы. С повышение кислотности почвы снижается степень извлечения минеральных питательных веществ растениями, особенно азотных, затем фосфорных, а в меньшей степени калийных. Кислотность почвы обычно снижается ее известкованием.

Сырьевая база калийной промышленности

По данным ИФА калийные удобрения производятся в 16 странах мира. Крупнейшими производителями являются Канада, Россия, Белоруссия, США, Иордания, Израиль, Франция.

В настоящее время можно отметить некоторый рост потребления калийных удобрений, что объясняется увеличением активности фермеров в странах с плановой экономикой, которые перестали ждать поступления удобрений по низким ценам и начали платить за них полную стоимость.

Сегодня РУП “ПО”Беларуськалий” является одним из крупнейших в мире производителем и экспортером минеральных калийных удобрений, его продукцию покупают более чем в 60 государствах Европы, Азии, Америки и Африки.

По сравнению с 2000 годом география экспорта минеральных удобрений расширилась за счет поставок в страны Европы(Германию, Грецию, Великобританию, Венгрию, Боснию), Азии (Таиланд), Африки (Марокко, Чад), Латинской Америки (Куба). За 2001 год впервые были осуществлены поставки хлористого калия в страны Африки (Замбию, Бенин, Кению, Того, Гану, Мали, Конго).

Среди западных стран первое место по запасам и производству калийных солей занимает Канада. Крупнейшее месторождение – Саскачеванское – представлено сильвинитовыми и карнолитовыми рудами. Глубина залегания пластов калийной соли от 750 до 2500 м, мощность сильвинитовых пластов – 1,5-5,2 м, содержание нерастворимого остатка в руде 1-8 %.

Запасы калийных солей США составляют 2,4 % от общих запасов западных стран. Калийные соли представлены сильвинитом, лангбейнитом и полигалитом. Основные добывающие и перерабатывающие мощности в районе города Карлсбата.

Сырьем для получения калийных солей (KCl и K₂SO₄) служат также рассолы Больного Соленого озера (г.Огден). Методом солнечного испарения извлекают каинит и шенит.

Большие запасы калийных солей сконцентрированы в Германии – 20 млр.т. K₂O.

Во Франции основные месторождения калийных руд находятся в Эльзасе – в основном сильвинит – запасы около 300 млн.т. K₂O.

Следует также отметить, что залежи калийных солей более или менее мощные имеются В Испании, Италии, Англии, Израиле, Польше, Конго, Марокко.(Это, чтобы четко представить наше место(РБ) на мировом рынке)

На территории бывшего Союза учтены 22 месторождения, разведанные запасы составляли около 24 млр.т. K₂O.

Наиболее крупное месторождение в СНГ:

Верхнекамское и Верхнепечорское (Урал, РФ), Старобинское, Копаткевичское и Петриковское (РБ), Предкарпатское (Зап. Украина), Гаурдакское и Карлюкское (Туркмения), Жилянское(Казахстан), Тюбегатанское(Узбекистан). До развала Союза эксплуатировались сильвинитовые залежи Верхнекамского и Старобинского месторождений, а также каинитовые и каинито-лангбейнитовые руды Предкарпатья.

Краткая характеристика этих месторождений:

Верхнекамское месторождение расположено в Пермской области(Курников 1915-1917 гг.

Благодаря сравнительной частоте и неглубокому залеганию (90 – 220 м) при мощности пластов до 1000 м это месторождение относится к наиболее значительным месторождениям мира. Его запасы составляли кода-то 88,2 % общесоюзных, и относится к разряду калийно-магниевых солей хлоридного типа.

Зона калийных солей образует два горизонта: нижний – сильвинитовый и верхний – сильвинит-карнолитовый. ПО ”Уралкалий ”.

Предкарпатское месторождение простирается в виде полосы шириной 20-25 м и длиной 200км(Львовское и Ивано-Франковское область). Это в основном лангбейнит-каинитовые и каинитовые породы(K₂SO₄ 2MgSO₄ – лангбейнит; KCl MgSO₄ 3H₂O – каинит). На сырье работает Стебниковский калийный завод и Калужское ПО ”Хлорвинил ”.

Более подробно о месторождениях РБ:

Старобинское – припятская впадина в районе городов Солигорск и Старобин.

Промышленная эксплуатация начата в 1961 г. Калийные соли – хлориды, а именно сильвинит(основа) и немного карналлита. Похожее на Верхнекамское, но большое количество глинистых примесей и более сложное строение месторождения оказывает большое влияние на их переработку.

В толще Старобинского месторождения выделяют 4 хорошо выдержанных по мощности сильвинитовых горизонта, которые чередуются с пластами каменной соли, карналлита и глины.

В настоящее время промышленными на Старобинском месторождении являются второй и нижний прослой третьего калийного горизонтов. Добычу калийных солей ведут на глубине 260, 420-430 и 700-800 м. ПО “Белорускалий”.

Петриковское – открыто в 1966 году. Расположено в центральной части Припятской впадины в районе г. Петриков(Гомельской области).

Мощность продуктивной зоны изменяется от 2,6 до 5,3 м при среднем содержании (мас%) KCl – 17,8-24,9; NaCl – 69-76; MgCl₂ – 0,1-3,8; н.о – 0,2-1,2.

Петриковское месторождение по сравнению со Старобинским находится в более сложных горно-геологических условиях – глубокое залегание, сложная структура строения продуктивной толщи. Суммарные запасы Старобинского и Петриковского месторождений составляли 6,2% общесоюзных.

Следует отметить еще о Копаткевичском (между Старобинским и Петриковским) и Нежинском (к выступу от Старобинского).

В настоящее время разведанные запасы сырых калийных солее (без карналлита) Белорусского калиеносного бассейна оценивают в 42 млр.т. Из них около 10 миллиардов являются кондиционными.

Дата добавления: 2014-01-11