Жидкие азотные удобрения
24-03-2016, 17:49
В качестве таких удобрений используют жидкий безводный аммиак, водный аммиак, или аммиачную воду, и аммиакаты, или азотные растворы.
Аммиак, являющийся основным компонентом жидких удобрений, представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом. При -33,5°С и давлении в 1 атм аммиак конденсируется в бесцветную жидкость, кипящую при 33,0°С. При понижении температуры до -75°С аммиак переходит в твердое состояние, превращаясь в кристаллы кубической системы белого цвета.
Жидкий аммиак — NH3 содержит 82,2%N. Получается путем сжижения газообразного аммиака под давлением. По внешнему виду — бесцветная подвижная жидкость удельного веса 0,61 при 20°С. При хранении в открытых сосудах жидкий аммиак быстро испаряется с поглощением тепла, в результате чего происходит сильное охлаждение предметов, соприкасающихся с жидким аммиаком. Жидкий аммиак обладает высокой упругостью пара, поэтому его хранят и транспортируют в стальных цистернах или баллонах, рассчитанных на давление в 25—30 атм.
Давление паров аммиака, находящихся в равновесии с жидким аммиаком при различных температурных условиях:
Водный аммиак, или аммиачная вода, — NH4OH содержит около 20% N; представляет собой водный 25%-ный раствор аммиака; бесцветная или желтоватая жидкость с резким запахом нашатырного спирта; удельный вес — 0,91; давление паров — 0,5 атм при 20°С. Сравнительно слабая упругость паров водного аммиака позволяет хранить и транспортировать его в закрытых цистернах или баках, рассчитанных на невысокое давление — 1 1/2—2 атм.
Аммиакаты представляют раствор аммиачной или кальциевой селитры или мочевины в жидком аммиаке. По внешнему виду это бесцветная или желтоватая жидкость с сильным аммиачным запахом. Содержание азота в аммиакатах в зависимости от их состава может изменяться от 30 до 45%.
В производственных испытаниях применения различных видов жидких удобрений в России использовались аммиакат А — водный раствор аммиачной селитры в жидком аммиаке, содержащий N—36%, с удельным весом 1,1, и аммиакат В — водный раствор аммиачной и кальциевой селитры в жидком аммиаке (N—30%, удельный вес 1,2). Упругость паров в этих аммиакатах невысока — 0,4—0,6 атм. Их хранение и перевозка может производиться в цистернах и баках, рассчитанных на слабое давление. В аммиакатах мочевины содержание азота составляет около 45%, упругость паров около 1 атм, удельный вес 0,93—0,97.
Использование на непосредственное удобрение жидкого или водного аммиака дает большую экономию в химической промышленности, так как при этом отпадают все затраты на строительство цехов азотной кислоты, нейтрализации, упарки, сушки и всего, что необходимо для переработки аммиака в обычные «твердые» удобрения, как, например, в аммиачную селитру. Весьма важно и то обстоятельство, что производство жидких азотных удобрений может быть организовано в более короткие сроки, чем производство твердых удобрений. Стоимость единицы азота в жидком или водном аммиаке примерно в 1 1/2 раза меньше, чем в аммиачной селитре.
Азот аммиака усваивается растениями так же, как и азот обычных твердых удобрений. Однако аммиак вследствие высокой упругости его пара, будучи внесен на поверхность почвы, быстро испаряется и таким образом теряется для растений. Ho всякая почва обладает сорбционной способностью. Поэтому когда аммиак входит в соприкосновение с большим объемом почвы, то потерь его не происходит. По данным опытов, проведенных в НИУИФ, пахотный слой подзолистой суглинистой почвы глубиной 20 см может удерживать в адсорбированном состоянии не менее 600 кг аммиака. Для того чтобы исключить потери аммиака, все рассматриваемые здесь жидкие азотные удобрения — жидкий и водный аммиак, аммиакаты — необходимо вносить в почву на достаточную глубину, не менее чем на 10—12 см.
При более мелкой заделке их в почву возможны потери вследствие улетучивания аммиака. Эти потери наиболее резко могут быть выражены на легких песчаных и супесчаных почвах, обладающих пониженной сорбционной способностью. Размер потерь зависит также от влажности почвы. Они более заметны, когда почва очень сухая. По данным Дауэлла и Смита, при внесении жидкого аммиака на глубину 15 см, из расчета 100 кг на 1 га, на суглинистых, глинистых и супесчаных почвах потери аммиака практически не имели места. При заделке аммиака на ту же глубину в сухую почву (2% влаги) на суглинке и супеси потери составляли от 2 до 8% внесенного количества азота; на глинистой почве потерь аммиака и в этом случае не было.
При внесении жидкого аммиака на глубину 7,5 см потерь его не происходило на глинистой почве; на суглинке, в зависимости от влажности почвы, размер потерь колебался от 1 до 11 % и на супеси от 2 до 18%. При этом меньшая величина потерь относится к почвам с нормальной влажностью, большая — к сухой почве.
Жидкие азотные удобрения вносятся в почву специальными машинами, обеспечивающими заделку этих удобрений на достаточную глубину, не допуская контакта удобрений с атмосферным воздухом. В принципе эти машины представляют собой культиватор-растениепитатель, сзади лап или сошников которого приварены стальные трубки, через которые жидкие удобрения вносятся в почву на дно образуемой борозды и немедленно засыпаются землей от щек лапы культиватора. При этом жидкие удобрения подводятся к удобряющим трубкам через распределитель и систему трубопроводов и шлангов из бака, установленного на раме культиватора или на прицепной тележке. Из бака удобрение подается к сошникам насосом, приводимым в действие от ходового колеса машины посредством цепной передачи или от вала отъема мощности трактора.
Норма внесения жидкого удобрения регулируется подбором калиброванных отверстий форсунок распределяющего устройства, величиной давления насоса и скоростью движения трактора. Машины для внесения жидкого аммиака часто не имеют дозирующего насоса. В этом случае аммиак под собственным давлением поступает из бака к распределителю, а его дозировка регулируется специальным вентилем, установленным перед распределителем и снабженным манометром. Отдельные детали и типы машин более подробно описаны в разделе о машинах для внесения удобрений.
Все операции по использованию жидких азотных удобрений от начала до конца полностью механизированы. Жидкие удобрения доставляются с завода в железнодорожных цистернах в пункты назначения, где они перегружаются в соответствующие хранилища. Из хранилищ жидкие азотные удобрения доставляются непосредственно к месту внесения в автоцистернах, из которых удобрение перекачивается под давлением в резервуары машин для внесения в почву.
Внесенное в почву жидкое удобрение в основном размещается в рядках по месту прохождения сошников или лап машины, в узких полосах шириной около 5 см. В междурядья удобрения практически не попадают. Это видно из следующих данных.
Такое локальное размещение жидких азотных удобрений не влияет на их эффективность при внесении в междурядную подкормку под пропашные культуры. Ho при сплошном травостое, как, например, в посевах зерновых культур, такое размещение удобрения в почве может вызвать известную пестроту в урожае. В опытах на Долгопрудной агрохимической станции и в производственных испытаниях жидких удобрений под зерновые культуры, где эти удобрения вносились машиной с шириной междурядий 40 см, наблюдалась значительная пестрота в состоянии растений. Растения, находящиеся вблизи линии прохождения удобряющих сошников, резко выделялись по своему более мощному развитию. Поэтому наиболее целесообразно вносить жидкие удобрения под зерновые культуры машинами с более узкими междурядьями.
Применение жидких азотных удобрений особенно распространено в США, где в 1957 г. было использовано на непосредственное удобрение 525 тыс. т азота (N)1 в том числе в виде жидкого аммиака 372 тыс. т, водного аммиака 78 тыс. т и аммиакатов 75 тыс. т.
Экспериментальные данные, которые подтверждаются и широкой практикой производственного применения жидких азотных удобрений, свидетельствуют о примерно одинаковой удобрительной ценности жидких азотных удобрений и аммиачной селитры.
В широких производственных опытах, проводившихся в различных районах России в 1956—1958 гг., все виды жидких азотных удобрений — жидкий аммиак, водный аммиак и аммиакаты — давали в общем такие же прибавки урожая различных культур, как и равная доза азота в аммиачной селитре. Ho применение жидких удобрений дает значительную экономию на работах по их внесению. Вообще вся система использования жидких удобрений значительно менее трудоемка в сравнении с твердыми удобрениями. В этом случае отпадают все работы по подготовке удобрений к внесению (дробление удобрений, просеивание через грохот, набивка в мешки, засыпка в туковые сеялки и т. п.), требующие значительных трудовых затрат. В соответствии с данными, полученными в широких производственных испытаниях, на внесении жидких удобрений затраты труда были в 2—4 раза меньшими, чем на внесении твердых азотных удобрений.
При работе с жидкими азотными удобрениями необходимо соблюдать соответствующие правила техники безопасности. Аммиачный газ токсичен для людей и животных, поэтому все работы по перекачке жидких азотных удобрений и по их внесению необходимо проводить, имея всегда под рукой противогаз. Особого внимания требует работа с жидким аммиаком. При попадании его на кожу сразу же происходит обмораживание, сопровождающееся серьезными поражениями. Первой помощью в таких случаях является немедленное обмывание пораженного участка водой. Поэтому необходимо, чтобы около хранилищ, где имеется опасность поражения аммиаком, находились душевые устройства.
Так как попадание аммиака на листья и стебли растений вызывает ожоги, что отрицательно сказывается на всем дальнейшем развитии растений, необходимо при междурядных подкормках жидкими удобрениями тщательно следить за исправностью работы машины.
Аммиак, являющийся основным компонентом жидких удобрений, представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом. При -33,5°С и давлении в 1 атм аммиак конденсируется в бесцветную жидкость, кипящую при 33,0°С. При понижении температуры до -75°С аммиак переходит в твердое состояние, превращаясь в кристаллы кубической системы белого цвета.
Жидкий аммиак — NH3 содержит 82,2%N. Получается путем сжижения газообразного аммиака под давлением. По внешнему виду — бесцветная подвижная жидкость удельного веса 0,61 при 20°С. При хранении в открытых сосудах жидкий аммиак быстро испаряется с поглощением тепла, в результате чего происходит сильное охлаждение предметов, соприкасающихся с жидким аммиаком. Жидкий аммиак обладает высокой упругостью пара, поэтому его хранят и транспортируют в стальных цистернах или баллонах, рассчитанных на давление в 25—30 атм.
Давление паров аммиака, находящихся в равновесии с жидким аммиаком при различных температурных условиях:
Водный аммиак, или аммиачная вода, — NH4OH содержит около 20% N; представляет собой водный 25%-ный раствор аммиака; бесцветная или желтоватая жидкость с резким запахом нашатырного спирта; удельный вес — 0,91; давление паров — 0,5 атм при 20°С. Сравнительно слабая упругость паров водного аммиака позволяет хранить и транспортировать его в закрытых цистернах или баках, рассчитанных на невысокое давление — 1 1/2—2 атм.
Аммиакаты представляют раствор аммиачной или кальциевой селитры или мочевины в жидком аммиаке. По внешнему виду это бесцветная или желтоватая жидкость с сильным аммиачным запахом. Содержание азота в аммиакатах в зависимости от их состава может изменяться от 30 до 45%.
В производственных испытаниях применения различных видов жидких удобрений в России использовались аммиакат А — водный раствор аммиачной селитры в жидком аммиаке, содержащий N—36%, с удельным весом 1,1, и аммиакат В — водный раствор аммиачной и кальциевой селитры в жидком аммиаке (N—30%, удельный вес 1,2). Упругость паров в этих аммиакатах невысока — 0,4—0,6 атм. Их хранение и перевозка может производиться в цистернах и баках, рассчитанных на слабое давление. В аммиакатах мочевины содержание азота составляет около 45%, упругость паров около 1 атм, удельный вес 0,93—0,97.
Использование на непосредственное удобрение жидкого или водного аммиака дает большую экономию в химической промышленности, так как при этом отпадают все затраты на строительство цехов азотной кислоты, нейтрализации, упарки, сушки и всего, что необходимо для переработки аммиака в обычные «твердые» удобрения, как, например, в аммиачную селитру. Весьма важно и то обстоятельство, что производство жидких азотных удобрений может быть организовано в более короткие сроки, чем производство твердых удобрений. Стоимость единицы азота в жидком или водном аммиаке примерно в 1 1/2 раза меньше, чем в аммиачной селитре.
Азот аммиака усваивается растениями так же, как и азот обычных твердых удобрений. Однако аммиак вследствие высокой упругости его пара, будучи внесен на поверхность почвы, быстро испаряется и таким образом теряется для растений. Ho всякая почва обладает сорбционной способностью. Поэтому когда аммиак входит в соприкосновение с большим объемом почвы, то потерь его не происходит. По данным опытов, проведенных в НИУИФ, пахотный слой подзолистой суглинистой почвы глубиной 20 см может удерживать в адсорбированном состоянии не менее 600 кг аммиака. Для того чтобы исключить потери аммиака, все рассматриваемые здесь жидкие азотные удобрения — жидкий и водный аммиак, аммиакаты — необходимо вносить в почву на достаточную глубину, не менее чем на 10—12 см.
При более мелкой заделке их в почву возможны потери вследствие улетучивания аммиака. Эти потери наиболее резко могут быть выражены на легких песчаных и супесчаных почвах, обладающих пониженной сорбционной способностью. Размер потерь зависит также от влажности почвы. Они более заметны, когда почва очень сухая. По данным Дауэлла и Смита, при внесении жидкого аммиака на глубину 15 см, из расчета 100 кг на 1 га, на суглинистых, глинистых и супесчаных почвах потери аммиака практически не имели места. При заделке аммиака на ту же глубину в сухую почву (2% влаги) на суглинке и супеси потери составляли от 2 до 8% внесенного количества азота; на глинистой почве потерь аммиака и в этом случае не было.
При внесении жидкого аммиака на глубину 7,5 см потерь его не происходило на глинистой почве; на суглинке, в зависимости от влажности почвы, размер потерь колебался от 1 до 11 % и на супеси от 2 до 18%. При этом меньшая величина потерь относится к почвам с нормальной влажностью, большая — к сухой почве.
Жидкие азотные удобрения вносятся в почву специальными машинами, обеспечивающими заделку этих удобрений на достаточную глубину, не допуская контакта удобрений с атмосферным воздухом. В принципе эти машины представляют собой культиватор-растениепитатель, сзади лап или сошников которого приварены стальные трубки, через которые жидкие удобрения вносятся в почву на дно образуемой борозды и немедленно засыпаются землей от щек лапы культиватора. При этом жидкие удобрения подводятся к удобряющим трубкам через распределитель и систему трубопроводов и шлангов из бака, установленного на раме культиватора или на прицепной тележке. Из бака удобрение подается к сошникам насосом, приводимым в действие от ходового колеса машины посредством цепной передачи или от вала отъема мощности трактора.
Норма внесения жидкого удобрения регулируется подбором калиброванных отверстий форсунок распределяющего устройства, величиной давления насоса и скоростью движения трактора. Машины для внесения жидкого аммиака часто не имеют дозирующего насоса. В этом случае аммиак под собственным давлением поступает из бака к распределителю, а его дозировка регулируется специальным вентилем, установленным перед распределителем и снабженным манометром. Отдельные детали и типы машин более подробно описаны в разделе о машинах для внесения удобрений.
Все операции по использованию жидких азотных удобрений от начала до конца полностью механизированы. Жидкие удобрения доставляются с завода в железнодорожных цистернах в пункты назначения, где они перегружаются в соответствующие хранилища. Из хранилищ жидкие азотные удобрения доставляются непосредственно к месту внесения в автоцистернах, из которых удобрение перекачивается под давлением в резервуары машин для внесения в почву.
Внесенное в почву жидкое удобрение в основном размещается в рядках по месту прохождения сошников или лап машины, в узких полосах шириной около 5 см. В междурядья удобрения практически не попадают. Это видно из следующих данных.
Такое локальное размещение жидких азотных удобрений не влияет на их эффективность при внесении в междурядную подкормку под пропашные культуры. Ho при сплошном травостое, как, например, в посевах зерновых культур, такое размещение удобрения в почве может вызвать известную пестроту в урожае. В опытах на Долгопрудной агрохимической станции и в производственных испытаниях жидких удобрений под зерновые культуры, где эти удобрения вносились машиной с шириной междурядий 40 см, наблюдалась значительная пестрота в состоянии растений. Растения, находящиеся вблизи линии прохождения удобряющих сошников, резко выделялись по своему более мощному развитию. Поэтому наиболее целесообразно вносить жидкие удобрения под зерновые культуры машинами с более узкими междурядьями.
Применение жидких азотных удобрений особенно распространено в США, где в 1957 г. было использовано на непосредственное удобрение 525 тыс. т азота (N)1 в том числе в виде жидкого аммиака 372 тыс. т, водного аммиака 78 тыс. т и аммиакатов 75 тыс. т.
Экспериментальные данные, которые подтверждаются и широкой практикой производственного применения жидких азотных удобрений, свидетельствуют о примерно одинаковой удобрительной ценности жидких азотных удобрений и аммиачной селитры.
В широких производственных опытах, проводившихся в различных районах России в 1956—1958 гг., все виды жидких азотных удобрений — жидкий аммиак, водный аммиак и аммиакаты — давали в общем такие же прибавки урожая различных культур, как и равная доза азота в аммиачной селитре. Ho применение жидких удобрений дает значительную экономию на работах по их внесению. Вообще вся система использования жидких удобрений значительно менее трудоемка в сравнении с твердыми удобрениями. В этом случае отпадают все работы по подготовке удобрений к внесению (дробление удобрений, просеивание через грохот, набивка в мешки, засыпка в туковые сеялки и т. п.), требующие значительных трудовых затрат. В соответствии с данными, полученными в широких производственных испытаниях, на внесении жидких удобрений затраты труда были в 2—4 раза меньшими, чем на внесении твердых азотных удобрений.
При работе с жидкими азотными удобрениями необходимо соблюдать соответствующие правила техники безопасности. Аммиачный газ токсичен для людей и животных, поэтому все работы по перекачке жидких азотных удобрений и по их внесению необходимо проводить, имея всегда под рукой противогаз. Особого внимания требует работа с жидким аммиаком. При попадании его на кожу сразу же происходит обмораживание, сопровождающееся серьезными поражениями. Первой помощью в таких случаях является немедленное обмывание пораженного участка водой. Поэтому необходимо, чтобы около хранилищ, где имеется опасность поражения аммиаком, находились душевые устройства.
Так как попадание аммиака на листья и стебли растений вызывает ожоги, что отрицательно сказывается на всем дальнейшем развитии растений, необходимо при междурядных подкормках жидкими удобрениями тщательно следить за исправностью работы машины.