Производство фосфорных удобрений размещается у

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 19.09.2024

Для анализа производства минеральных удобрений понадобятся карты черной металлургии и газовой промышленности.

Производство удобрений размещено в Европейской части страны, так как существует близость потребителя, наличие сырья.

Также в производстве минеральных удобрений играет роль особенность распространения ресурсов азота, фосфора, калия. Запасы азота увеличиваются с севера на юг до лесостепной зоны, где они уменьшаются. Запасы фосфора также увеличиваются с севера на юг, основной максимум приходится на степную зону. Запасы калия максимально размещаются в лесной зоне и уже к югу уменьшаются.

Калийные удобрения производят в местах добычи калийных солей. Фосфорные удобрения производят в местах добычи апатитов. Азотные удобрения размещаются возле металлургических предприятий.

2. Назовите главные районы производства минеральных удобрений в стране. Объясните причины их формирования.

Главные районы производства минеральных удобрений в стране расположены:

Урал (месторождения калийных солей);
Поволжье (крупные предприятия переработки нефти и соседство к потребителю);
Центральная Россия (месторождение фосфоритов и крупные газоперерабатывающие предприятия);
Северо-Запад (наличие крупных потребителей и расположение на трассе газопроводов, а также собственные запасы фосфоритов);
Северный (крупное предприятие черной металлургии).

Основные причины формирования ‒ это обусловлено близостью потребителя и сырья.

Вопросы и задания

1. Изучите окружающие вас изделия химической промышленности. Какие производства участвовали в их изготовлении? Можно ли определить район их выпуска?

Изделия химической промышленности окружают нас каждый день: пищевая сода, различные моющие средства, одежда из синтетических волокон, пластиковые изделия, удобрения для комнатных растений, средства гигиены.

Определить район выпуска изделий химической промышленности достаточно тяжело, но можно определить место, где находится производитель:

Сода и моющие средства производятся на предприятиях основной химии (Башкирская содовая компания, предприятия Henkel).
Одежда из синтетических волокон и пластиковые изделия производится на предприятиях органического синтеза (в городах Москва, Энгельс, Великий Новгород).

2. Химия полимеров возникла на острие научного прогресса. Аргументируйте это утверждение.

О том, что полимеры сыграют огромную роль в техническом прогрессе, ученые утверждали еще в 19-м веке, однако внедрить идеи и разработки в производство удалось намного позже. Это связано с тем, что требовалось необходимое оборудование и расходные материалы, а уровень развития технологий тогда не достиг должного уровня. Зато теперь это производство занимает лидирующие позиции в мире, и нет отрасли, где такой продукт не был востребован: медицина, народное хозяйствование, промышленность.

3. Как объяснить негативное влияние химической промышленности на природу? Можно ли его снизить?

Химические производства негативным образом влияют на окружающую среду. Нередко отходы производства сливают в реки, происходят выбросы вредных газов. Страдают растения, животные, люди. Для того, чтобы снизить негативное влияние, нужно перерабатывать отходы в безопасные для живых существ химические соединения.

4. Назовите отрасли химической промышленности, имеющие важное значение для здоровья человека.

Для здоровья человека имеют важность такие отрасли химической промышленности: фармацевтика, химия полимеров (моющее средства и средства гигиены), органическая химия (пластмассы, искусственные нити и волокна), лакокрасочные изделия.

Исследовательская работа

Дайте описание ближайшего к району вашего проживания химического производства (группы производств). Укажите его мощности (сколько продукции может выпускать), виды выпускаемой продукции, связи с другими предприятиями. Влияет ли данное производство на жизнь города (поселка) и природную среду?

В 2020 году предприятие расширило производство бутадиен-стирольного блок-сополимера (СБС), увеличив мощность с 85 до 135 тыс. т., что составляет примерно 5% от мировых мощностей по данному продукту.

Предприятие выпускает порядка 30 видов продукции, часть которой не имеет отечественных аналогов: бутадиеновые каучуки, бутадиен-стирольные каучуки эмульсионной полимеризации, бутадиен стирольные каучуки растворной полимеризации, термоэластопласты (ТЭП).

Предприятие помогает городу рабочими местами. Что касается окружающей среды, то грубых нарушений природоохранного законодательства не выявлено.

Многочисленные отрасли химической промышленности объединяются в несколько групп (рис. 49). Продукция и факторы размещения этих групп отраслей неодинаковы. Наибольшее влияние на размещение химических производств оказывают четыре важнейших фактора (табл. 26).

Рис. 49. Состав химической промышленности России

Потребительский фактор существен для предприятий, производящих продукцию, которую сложно транспортировать, например различные кислоты. К сырью тяготеют производства, где значительны затраты исходных материалов и велики отходы их переработки. Сочетание больших запасов сырья, водных ресурсов и дешевой электроэнергии встречается достаточно редко. Поэтому производства, ориентирующиеся на эту систему факторов, могут размещаться только в ограниченном числе районов. Без учета влияния производств химической промышленности на экологическую ситуацию их размещение в настоящее время немыслимо.

Факторы размещения важнейших производств химико-лесного комплекса

Тяготение к районам

обеспеченным сырьем, водными ресурсами и дешевой электроэнергией

Производство серной кислоты, азотных и фосфорных удобрений, изделий из пластмасс, мебели

Производство калийных удобрений, лесозаготовка, лесопиление, производство фанеры

Производство пластмасс, полимеров, химических волокон, целлюлозы, бумаги, картона

Сырьевые отрасли (горно-химическая промышленность) размещаются в районах добычи полезных ископаемых: на Кольском полуострове (добыча апатитов), Урале (добыча калийных и поваренной солей) и т. д. (см. карту атласа).

К полупродуктовым относят отрасли, продукция которых подвергается дальнейшей переработке: основная химия — производство неорганических кислот, щелочей, солей; химия органического синтеза — производство органических кислот, спиртов и пр. Размещаются они по-разному. Серную кислоту трудно перевозить, поэтому сернокислотные заводы строят в местах ее значительного потребления (Европейский Центр, Урал). Предприятия органического синтеза используют преимущественно нефтяное и газовое сырье и расположены в основных районах их добычи (Поволжье, Западная Сибирь) и вдоль трасс нефтепроводов.

Перерабатывающие отрасли производят разнообразную продукцию (минеральные удобрения, полимерные материалы). Заводы, выпускающие калийные удобрения, тяготеют к источникам сырья — месторождениям калийных солей и расположены на Урале (Соликамск, Березники). Для производства азотных удобрений используют природный, попутный и коксовый газы. Эти предприятия построены в центрах нефтепереработки (Салават), коксохимии (Череповец), вдоль трасс газопроводов (Новомосковск). Производство фосфорных удобрений в основном связано с использованием апатитового концентрата, производимого на Кольском полуострове (Апатиты). Из каждой его тонны в районах потребления получают 2 тонны фосфорных удобрений (Воскресенск, Тольятти, Пермь).

Химия полимеров расходует много воды, тепла, электроэнергии и специально подготовленного сырья (главным образом продуктов химии органического синтеза). Поэтому производство полимерных материалов тяготеет к районам, где имеются сочетания этих компонентов (Поволжье, Сибирь).

Отрасли, производящие конечную продукцию (переработка полимеров, тонкая и бытовая химия и пр.), венчают весь комплекс химических производств. Химия переработки полимеров (Европейский Центр) ориентируется на потребителя, так как перевозить сырье дешевле и проще, чем изделия из него. Предприятия тонкой химии производят особо чистые вещества и реактивы, которые резко повышают качество продукции в самой химической промышленности и других отраслях народного хозяйства. Они потребляют много сырья, топлива и воды и сконцентрированы в районах с развитой химической промышленностью (Европейский Центр, Поволжье).

• По картам атласа приведите примеры, подтверждающие действенность рассмотренных факторов размещения.

В размещении химической промышленности особо выделяются химические комплексы (Соликамсо-Березниковский, Уфимско-Салаватский и др.) и химические базы. В России выделяют четыре химические базы (рис. 50).

Рис. 50. География химико-лесного комплекса России

Северо-Европейская база богата разнообразными ресурсами, используемыми для получения химической продукции. Но пока разрабатываются только хибинские апатиты (Кольский полуостров). Концентрат, получаемый из них, является сырьем для производства высококачественных фосфорных удобрений. В перспективе химическая промышленность здесь может получить дальнейшее развитие за счет переработки местных ресурсов нефти и газа.

Центральная база бедна ресурсами. Она сформировалась благодаря огромному спросу на химическую продукцию в ее пределах. Из местного сырья здесь производят только фосфорные удобрения (Воскресенск). Практически все остальные производства используют привозные ресурсы. Это серьезное препятствие для дальнейшего развития химических производств. Здесь также имеется дефицит воды, энергии, сложная экологическая обстановка.

Центральная база — основной регион разработки и апробации новых химических технологий (объясните почему). Здесь производят каучук и шины (Ярославль, Санкт-Петербург), химические волокна, пластмассы (Подмосковье, Санкт-Петербург), сложные удобрения (Тульская, Московская области).

Урало-Поволжская база наиболее пропорционально развита. Этому способствуют большие запасы разнообразного сырья, обилие воды, дешевая электроэнергия Волго-Камского каскада ГЭС. Именно поэтому сформировавшийся здесь комплекс химических производств — крупнейший в России. Его основа — гигантские химические комплексы: Соликамско-Березниковский, Уфимско-Салаватский, Самарский, дающие минеральные удобрения, соду, каучук, пластмассы. Серьезное препятствие на пути дальнейшего развития этой базы — экологический фактор.

Сибирская база — наиболее перспективная. По запасам и разнообразию ресурсов, водным ресурсам и производству дешевой электроэнергии она превосходит Волго-Уральскую. Химической переработке здесь подвергают нефть, газ и уголь Западной Сибири, соли (Усолье-Сибирское). Особое развитие в последние десятилетия получила нефтехимия (Тобольский и Томский комплексы, Омск, Ангарск). Ранее сформировались крупные углехимические производства (Кемерово, Черемхово).

Промышленность минеральных удобрений — одна из базовых отраслей химического комплекса России. Производственный потенциал отрасли составляют свыше тридцати специализированных предприятий, выпускающих более 13 млн т азотных, калийных и фосфорных удобрений в год. На долю Российской Федерации приходится до 6—7% общемирового выпуска удобрений. Отрасль вырабатывает более 20% продукции химического комплекса в стоимостном выражении, а ее доля в структуре экспорта химических отраслей превышает треть. На фоне других отраслей химического комплекса промышленность минеральных удобрений выглядит самой благополучной. Это объясняется рядом обстоятельств. Во-первых, к моменту начала радикальных экономических преобразований в стране многие предприятия, производящие удобрения, были оснащены относительно прогрессивной технологией и оборудованием, что позволило им выпускать конкурентоспособную на международном рынке продукцию. Во-вторых, имеющееся у нас сырье для производства минеральных удобрений, прежде всего это относится к природному газу и калийсодержащим рудам, очень контрастно распределено в мире: огромные регионы ими попросту обделены. Наиболее востребованы за рубежом калийные удобрения, что обеспечивает им весомую долю (60—70%) в экспортных объемах поставок удобрений. Основные рынки сбыта для российских удобрений — Латинская Америка и Китай. В то же время внутренний спрос на минеральные удобрения в нашей стране резко упал: с 1990 по 2002 г. внесение минеральных удобрений всех типов в пересчете на 1 га посевов сократилось в 40 раз, но, справедливости ради, нужно отметить, что в последние годы наблюдается тенденция некоторого роста (подробнее см. География
№ 3/2005, с. 43—44).

Размещение предприятий отрасли зависит в первую очередь от сырьевого и потребительского факторов. Наряду с ними определенную роль играют особенности распространения ресурсов азота, фосфора и калия в почвах. Запасы азота в почве увеличиваются в направлении с севера на юг до лесостепной зоны, где достигают максимума, а затем постепенно уменьшаются. Подобным же образом происходит изменение почвенных запасов фосфора, с той лишь разницей, что их максимум приходится на степную зону. Запасы калия в почве максимальны в лесной зоне и к югу от нее уменьшаются. На одной и той же широте ресурсов азота больше на территории восточных районов, чем в Европейской части, а фосфора и калия меньше. Для всех производств минеральных удобрений характерна высокая тепло- и энергоемкость (доля энергоносителей в себестоимости продукции составляет от 25 до 50%).

Исходное сырье для производства азотных удобрений (аммиачная селитра, карбомид, сернокислый аммоний и др.) — аммиак. Ранее аммиак получали из кокса и коксового газа, поэтому прежде центры его получения совпадали с металлургическими районами. И поныне некоторые заводы, производящие азотные удобрения (как правило, небольшие), размещены в пределах важнейших металлургических баз страны: это, прежде всего, Кемерово, Череповец, Заринск, Новотроицк, Челябинск, Магнитогорск, Липецк. Во многих этих городах даже не существует специализированных предприятий по выпуску минеральных удобрений, и азотные удобрения выпускают сами металлургические комбинаты в качестве попутной продукции.

В последнее время на смену коксу и коксовому газу в качестве основного сырья для производства аммиака пришел природный газ, что позволило гораздо свободнее размещать заводы азотных удобрений. Теперь они ориентированы больше на магистральные газопроводы, например, крупнейшие из заводов — в Великом Новгороде, Новомосковске, Кирово-Чепецке, Верхнеднепровском (под Дорогобужем), Россоши, Невинномысске, Тольятти. Некоторые центры азотной подотрасли возникли на основе использования отходов нефтепереработки (Салават, Ангарск).

Суммарные действующие мощности по производству аммиака в России составляют около 9% от мировых (третий показатель в мире после Китая и США). Однако потенциал предприятий используется не полностью, и по объему производства аммиака Россия занимает четвертое место в мире после Китая, США и Индии, производя примерно 6% этого вида продукции. От того, насколько эффективно работают агрегаты по производству аммиака, зависит себестоимость выпускаемых азотных удобрений. Чем меньше расходуется природного газа на тонну аммиака, тем ниже издержки и тем выше конкурентоспособность.

Производство фосфорных удобрений в меньшей степени ориентировано на источники сырья, чем азотная подотрасль. Простой суперфосфат (наиболее распространенное фосфорное удобрение) содержит растворимого фосфора всего лишь примерно в 2 раза меньше по сравнению с исходным сырьем. В то же время часть предприятий расположена в непосредственной близости от месторождений фосфорного сырья — фосфоритов (Воскресенск, Кингисепп). Производством фосфорных удобрений заняты также некоторые центры цветной металлургии (в России — Красноуральск), где сырьем служат отходящие при металлургическом процессе газы, насыщенные серой.

Значительное место в производстве удобрений занимают сложные минеральные удобрения (такие, как аммофос, диаммофос, азофоска и т.п.), содержащие два или три питательных вещества. Промышленность минеральных удобрений ориентирована на выпуск продукции в гранулированном виде, удобном для транспортировки и потребления (базовые удобрения часто смешиваются в разных пропорциях перед их внесением в почву).

Ежегодный прирост населения мира составляет около 70 млн человек. Их нужно обеспечить растительной пищей в условиях устойчиво сокращающихся посевных площадей. Единственный путь решения этой задачи — интенсификация мирового земледелия, которую невозможно проводить без дальнейшего увеличения объемов производства минеральных удобрений. В связи с этим перспективы развития отечественной промышленности минеральных удобрений, во многом ориентированной на экспорт, вполне оптимистичны.

Фосфориты подразделяют на морские и континентальные. Среди морских фосфоритов выделяют пластовые, или микрозернистые (разновидность - оолитово-микрозернистые), зернистые, желваковые, ракушечные; среди континентальных - породы коры выветривания (карстовые, вторичные, или остаточные) и органогенные (гуано). В СНГ промышленное значение имеют в основном оолитово-микрозернистые, желваковые и ракушечные фосфориты, залегающие преимущественно в России и Казахстане.

Оолитово-микрозернистые Ф. (Каратауский бассейн, Казахстан) сложены округлыми фосфатными зернами и оолита-ми (агрегаты шаровой и эллипсоидной формы) размерами 0,07-0,30 мм, содержат 20-35% P₂O₅. Фосфориты Каратау труднообогатимы, поэтому кислотной переработке на растворимые удобрения подвергают непосредственно руды, содержащие не менее 24,5% P₂O₅; другое направление использования - электротермическое восстановление с получением желтого фосфора.

Желваковые фосфатиты - фосфатные конкреции (желваки) размерами от 0,03-0,05 до 15-30 см и более (6-12% P₂O₅). Грохочением и промывкой из них получают концентрат (от 16-18 до 22-23% P₂O₅), флотацией которого содержание P может быть немного повышено. Если основная примесь в таких концентратах - кварц, их можно перерабатывать на растворимые удобрения (Чилисайское месторождение, Казахстан). Из-за высокого содержания Fe₂O₃ и Al₂O₃ концентраты из фосфоритов самых крупных месторождений этого типа (Вятско-Камское, Егорьевское) непригодны для кислотной переработки.

Мировые запасы Ф. 42,8 млрд. т (1984). В СССР запасы Ф. исчислялись 968,8 млн. т (в пересчете на P₂O₅; 1984), что составляло 53% от общих разведанных запасов фосфатных руд (остальное - апатитовые руды); в добыче фосфатов доля фосфоритов значительно ниже (около 27%; 1984). Наибольшими ресурсами фосфоритами располагают США, Марокко и др. страны Сев. Африки и Ближнего Востока, а также Перу; в этих странах запасы фосфатного сырья представлены почти исключительно Ф.

Основную часть фосфоритов (до 90%) используют в промышленности фосфорных удобрений и фосфорных солей, небольшую - в черной и цветной металлургии, производстве керамики и стекла, для попутного извлечения в промышленности масштабе ряда РЗЭ.

Большинство (80–90%) добываемой фосфатной руды идет на получение удобрений. В 1799 было доказано, что фосфор необходим для нормальной жизнедеятельности растений. Накапливаясь в биомассе, фосфор исчезает из почвы. Ежегодно мировой урожай уносит с полей несколько миллионов тонн фосфора, наряду с азотом и калием, поэтому необходимо возобновление его ресурсов в плодородном слое. В древние времена люди удобряли почву навозом, костями и гуано. Первое искусственное фосфорное удобрение – суперфосфат – было получено в Англии в 1839 Лаузом, а в 1842 там же было организовано его первое промышленное производство. В России первое предприятие по производству суперфосфата появилось в 1868. Сейчас его получают, обрабатывая апатит серной кислотой:

Побочно получающийся сульфат кальция не отделяют.

Доля производства удобрений, содержащих в своем составе только один фосфор, падает, и все больше производится комплексных удобрений, содержащих два или три питательных элемента. Большая часть фосфорных удобрений, производимых в России, приходится на аммофос, диаммофос и азофоску. Ежегодное мировое производство фосфорных удобрений на начало 21 века составило 41 млн. тонн, а суммарное количество всех удобрений – 190 млн. тонн. Основными производителями фосфорных удобрений являются Марокко, США и Россия, а основными потребителями – страны Азии, Латинской Америки и Западной Европы.

Самое дешевое фосфорное удобрение – это тонко измельченный фосфорит – фосфоритная мука. Фосфор содержится в ней в виде нерастворимого в воде фосфата кальция Са₃(РО₄)₂. Поэтому фосфориты усваиваются не всеми растениями и не на всех почвах. Основную массу добываемых фосфорных руд перерабатывают химическими методами в вещества, доступные всем растениям на любой почве. Это водорастворимые фосфаты кальция:

Двойной суперфосфат (цвет и внешний вид сходен с простым суперфосфатом – серый мелкозернистый порошок). Более ценный продукт – двойной суперфосфат, так как в нем содержится в три раза больше фосфора по массе, его получают обработкой апатита фосфорной кислотой:

По сравнению с простым суперфосфатом он не содержит СаSО₄ и является значительно концентрированным удобрением (содержит до 50% Р₂О₅).

Преципитат – содержит 35-40% Р₂О₅.

Получается при нейтрализации фосфорной кислоты раствором гидроксида кальция:

Применяется на кислых почвах.

Аммофос – сложное удобрение, содержащее азот (до 15% N) и фосфор (до 58% Р₂О₅) в виде NH₄H₂PO₄ и (NH₄)₂HPO₄. Получается при нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком.

Раньше в течение более 100 лет в качестве фосфорного удобрения широко использовали так называемый простой суперфосфат, который образуется при действии серной кислоты на природный фосфат кальция:

В этом случае в реакцию с фосфатом кальция вступает относительно меньше серной кислоты, чем при получении из него фосфорной кислоты. Получается смесь дигидрофосфата кальция и сульфата кальция. Это удобрение с массовой долей Р₂О₅ не выше 20%. Сейчас простой суперфосфат производится в сравнительно небольших масштабах на ранее построенных заводах. Примеры фосфорных удобрений даны в табл.4.

Производство фосфорной кислоты, фосфорных и комплексных удобрений и технических фосфатов. Применение фосфорных удобрений, химический состав. Вынос питательных веществ урожаем основных культур. Внесение в почву удобрений для оптимизации питания растений.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	11.05.2009
Размер файла	95,6 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Государственный Университет

Контрольная работа по курсу

Технико-экономические основы производства

Студента 2-ого курса

Машука Глеба Геннадьевича

Казакова Татьяна Леонидовна

Глава 1 Добыча, обогащение, получение фосфорных удобрений

1.1 Производство фосфорной кислоты

1.2 Производство фосфорных удобрений

Глава 2 Применение фосфорных удобрений

Заключение

Список использованных источников

Введение

Различные удобрительные средства типа золы, мергеля, органических остатков в практике возделывания культурных растений использовались в течение тысячелетий. Однако лишь в конце XVIII--середине XIX вв. в связи с успехами в развитии естественных наук стало возможным познание сущности корневого и воздушного питания растений, а следовательно, научно обоснованное применение удобрений. Удобрения (туки), предназначены для улучшения питания растений и свойств почв. Удобрения подразделяют на прямые (содержат непосредственно элементы питания растений) и косвенные (улучшают свойства почв; напр., гипс, известь).

Оптимальный рост растений зависит от климатических факторов (световой, тепловой, водный, воздушный режимы), обеспеченности питательными элементами, а также от структуры и кислотности почв, содержания в них гумуса и других свойств. Все почвы обладают значительным запасом питательных веществ, но большая часть их находится в малодоступной форме. Поэтому для оптимизации питания растений в почву вносят удобрения.

В составе растений обнаружено более 70 хим. элементов. Для нормального роста растений нужны только 15: С, О, H, N, P, К, Ca, Mg, S, В, Fe, Mn, Cu, Mo, Zn. Каждый из этих элементов выполняет в растениях свою специфическую роль и не может быть заменен. Ряд исследователей считает Si необходимым элементом (напр., для риса). Для отдельных культур установлена полезность Na, Со и Cl. Вода - являющаяся источником H и О, имеется обычно в достаточных количествах. Углерод и кислород поглощаются растениями из атмосферы в виде CO2; дополнительное обеспечение им требуется лишь в теплицах.

Основатель первой опытной станции Дж. Лооз (Англия) в 1843 г. впервые изготовил промышленное минеральное удобрение суперфосфат, успешное применение которого вместе с селитрой из Чили, а затем и калийными солями из Германии положило начало развитию туковой промышленности.

Фосфор - один из важнейших элементов питания растений, так как входит в состав белков. Если азот в почве может пополняться путем фиксации его из воздуха, то фосфаты - только внесением в почву в виде удобрений. Главные источники фосфора - фосфориты, апатиты, вивианит и отходы металлургической промышленности - томасшлак, фосфатшлак. Все фосфорные удобрения - аморфные вещества, беловато-серого или желтоватого цвета. Основные из них - суперфосфат и фосфоритная мука.

Глава 1 Добыча, обогащение, получение фосфорных удобрений

1.1 Производство фосфорной кислоты

Фосфорные кислоты - кислородные кислоты фосфора, представляющие собой продукты гидратации фосфорного ангидрида. Различают ортофосфорную кислоту (обычно называемую фосфорной кислотой) и конденсированные Ф. к. Наиболее изучена и важна ортофосфорная кислота H₃PO₄, образующаяся при растворении P₄O₁₀ (или P₂O₅) в воде.

Ортофосфорная кислота - бесцветные гидроскопические кристаллы, плотность 1,87 г/см 3 , t_пл 42,35 ?С, известен кристаллогидрат H₃PO₄? 1 /₂ H₂O с t_пл 29,32 ?С. Плотность обычно широко применяемой 85%-ной H₃PO₄ при 25 ?С 1,685 г/см 3 вязкость при 20 ?С 47?10 -3 мн?сек/м 2 , удельная теплоемкость в интервале температур 20-120 ?С 2064,1 дж/кг?К (0,493 кал/г ?С). С водой H₃PO₄ смешивается в любых отношениях Константы диссоциации при 25 ?С K₁ = 7?10 -3 , K₂ = 8?10 -8 , K₃ = 4?10 -13 . Ортофосфорная кислота трехосновная, средней силы. Образует три ряда солей - фосфатов. При нагревании растворов кислоты происходит её дегидратация с образованием конденсированных фосфорных кислот.

В промышленности ортофосфорную кислоту получают экстракционным (сернокислотным) или термическим способами. Экстракционный способ заключается в разложении фосфатов природных серной и фосфорной кислотами:

Ca₅F (PO₄)₃ + 5H₂SO₄ + nH₃PO₄ = (n+3) H₃PO₄ + 5CaSO₄ + HFи последующим разделением на фильтрах образовавшейся кислоты и нерастворимого CaSO₄. Термический способ основан на сжигании фосфора до фосфорного ангидрида P₄ + 5O₂?? P₄O₁₀ и гидратации последнего P₄O₁₀ + 6H₂O = 4H₃PO₄. Промышленная ортофосфорная кислота - важнейший полупродукт для производства фосфорных и комплексных удобрений и технических фосфатов, широко используется также для фосфатирования металлов, в качестве катализатора в органическом синтезе. Пищевая фосфорная кислота применяется для приготовления безалкогольных напитков, лекарств, зубных цементов и т.д.

Конденсированные (полимерные) фосфорные кислоты подразделяются на полифосфорные с линейным строением фосфатаниона общей формулы H_n+2P_nO_3n+1, метафосфорные с циклическим строением фосфатаниона общей формулы (HPO₃)_n и ультрафосфорные кислоты, имеющие разветвленную, сетчатую структуру. Наибольшее практическое значение имеют полифосфорные кислоты. Из полифосфорных кислот наиболее полно изучена дифосфорная (пирофосфорная) кислота H₄P₂O₇, выделенная в кристаллическом виде в двух формах с температурами плавления 54,3 ?С и 71,5 ?С. Пирофосфорная кислота четырёхосновна, константы диссоциации при 18 ?С K₁ = 1,4?10 -1 , K₂= 1,1?10 -2 , K₃= 2,1?10 -7 , K₄= 4,1?10 -10 . Три- и тетраполифосфорные кислоты выделены в виде разбавленных растворов. Существование более конденсированных Ф. к., содержащих до 12 атомов в цепи, доказано методом бумажной хроматографии. Полифосфорные кислоты - полиэлектролиты. Циклические метафосфорные кислоты (например, H₃P₃O₉, H₄P₄O₁₂) представляют собой сильные кислоты. Ультрафосфорные кислоты мало изучены.

Конденсированные Фосфорные кислоты получают дегидратацией ортофосфорных кислот, гидратацией фосфорного ангидрида соответствующим количеством воды, а также путем ионного обмена из соответствующих конденсированных фосфатов. Применяют в основном для производства высококонцентрированных фосфорных удобрений, в качестве катализаторов при получении нефтепродуктов и в органическом синтезе, для производства различных полифосфатов.

1.2 Производство фосфорных удобрений

Большинство (80-90%) добываемой фосфатной руды идет на получение удобрений. В 1799 было доказано, что фосфор необходим для нормальной жизнедеятельности растений. Накапливаясь в биомассе, фосфор исчезает из почвы. Ежегодно мировой урожай уносит с полей несколько миллионов тонн фосфора, наряду с азотом и калием, поэтому необходимо возобновление его ресурсов в плодородном слое. В древние времена люди удобряли почву навозом, костями и гуано. Первое искусственное фосфорное удобрение - суперфосфат - было получено в Англии в 1839 Лаузом, а в 1842 там же было организовано его первое промышленное производство. В России первое предприятие по производству суперфосфата появилось в 1868. Сейчас его получают, обрабатывая апатит серной кислотой:

Побочно получающийся сульфат кальция не отделяют.

Доля производства удобрений, содержащих в своем составе только один фосфор, падает, и все больше производится комплексных удобрений, содержащих два или три питательных элемента. Большая часть фосфорных удобрений, производимых в России, приходится на аммофос, диаммофос и азофоску. Ежегодное мировое производство фосфорных удобрений на начало 21 века составило 41 млн. тонн, а суммарное количество всех удобрений - 190 млн. тонн. Основными производителями фосфорных удобрений являются Марокко, США и Россия, а основными потребителями - страны Азии, Латинской Америки и Западной Европы.

Самое дешевое фосфорное удобрение - это тонко измельченный фосфорит - фосфоритная мука. Фосфор содержится в ней в виде нерастворимого в воде фосфата кальция Са₃(РО₄)₂. Поэтому фосфориты усваиваются не всеми растениями и не на всех почвах. Основную массу добываемых фосфорных руд перерабатывают химическими методами в вещества, доступные всем растениям на любой почве. Это водорастворимые фосфаты кальция:

Двойной суперфосфат (цвет и внешний вид сходен с простым суперфосфатом - серый мелкозернистый порошок). Более ценный продукт - двойной суперфосфат, так как в нем содержится в три раза больше фосфора по массе, его получают обработкой апатита фосфорной кислотой:

Преципитат - содержит 35-40% Р₂О₅.

Получается при нейтрализации фосфорной кислоты раствором гидроксида кальция:

Применяется на кислых почвах.

Аммофос - сложное удобрение, содержащее азот (до 15% N) и фосфор (до 58% Р₂О₅) в виде NH₄H₂PO₄ и (NH₄)₂HPO₄. Получается при нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком.

Раньше в течение более 100 лет в качестве фосфорного удобрения широко использовали так называемый простой суперфосфат, который образуется при действии серной кислоты на природный фосфат кальция:

Читайте также: