Приборы, оборудование, материалы и реактивы

КЛАССИФИКАЦИЯ И СВОЙСТВА

МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

Учебно-методическое пособие

Киров2014

УДК 661.5 (07)

М 69

Допущено к изданию методическим советом химического факультета ФГБОУВПО «ВятГУ» в качестве учебно-методического пособия для студентов, обучающихся по направлению 240100.62 «Химическая технология», профиля подготовки 240100.62.06 «Технология неорганических веществ»всех форм обучения

Рецензент:

зав кафедрой НиФХ ФГБОУ ВПО «ВятГУ»,

кандидат химических наук

Ю.Н.Ушакова

Михайлова, И.Ю.

М 69 Классификация и свойства минеральных удобрений. Учебно-методическое пособие. – Киров: ФГБОУ ВПО«ВятГУ», 2014. – 26 с.

УДК 661.5 (07)

Учебно-методическое пособиепредназначено для студентов, обучающихся по направлению 240100.62 «Химическая технология», профиля подготовки 240100.62.06 «Технология неорганических веществ», всех форм обучения для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Химическая технология неорганических веществ».

Тех. редактор Е. В. Кайгородцева

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 4

1. КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ.. 5

1.1. Азотные удобрения. 7

1.2. Фосфорные удобрения. 9

1.3. Калийные удобрения. 12

2. СВОЙСТВА МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ.. 14

3. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ.. 17

3.1. Определение влажности продукта. 17

3.2. Определение гранулометрического состава продукта. 19

3.3. Определение статической прочности гранул продукта. 22

3.4. Приборы, оборудование, материалы и реактивы.. 23

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.. 23

5. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ. 24

6. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.. 25

7. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 25

ВВЕДЕНИЕ[1]

Минеральными удобрениями называются вещества, содержащие элементы, необходимые для питания растений и вносимые в почву с целью получения высоких устойчивых урожаев.

Свыше 90% сухой массы растения составляют углерод, кислород и водород. Большую роль в питании растений играют азот, фосфор, калий, магний, сера, железо, называемые макроэлементами. Такие элементы, как бор, марганец, цинк, медь, молибден и другие (микроэлементы), необходимы растениям в очень небольших дозах. Углерод, кислород и водород растения получают из воздуха и воды, остальные элементы - из почвы в виде растворов.

Из почвы ежегодно уносится большая часть запасов питательных веществ, которые не восполняются за счет естественных источников. Особенно быстро обедняются почвы азотом, фосфором и калием. Эти элементы необходимо вносить в почву в виде органических и минеральных удобрений.

Интенсификация сельского хозяйства в большой степени зависит от уровня его химизации, т.е. применения минеральных удобрений, химических средств защиты растений, введения минеральных добавок в кормовые рационы животных, применения химических консервантов в кормопроизводстве и т.д.

Производство минеральных удобрений - одна из ведущих отраслей химической промышленности - развивается быстрыми темпами, постоянно увеличивает выпуск удобрений и улучшает их качество за счет повышения содержания в них питательных веществ и улучшения их физико-химических свойств.

Доза и сочетание вносимых удобрений зависят от вида сельскохозяйственной культуры и характера почв. Наилучший результат достигается при внесении комплексных удобрений, содержащих требуемое для данных культуры и почвы сочетание питательных веществ. Особенно эффективно внесение минеральных удобрений в нечерноземной зоне, где преобладают кислые подзолистые почвы. На таких почвах достигается существенный прирост урожая при сравнительно небольших расходах на приобретение и внесение удобрений.

1.КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ[1, 2]

По агрохимическому действию удобрения делятся на прямые и косвенные. Прямые удобрения содержат питательные для растений элементы (например, аммиачная селитра - азот, суперфосфат - фосфор и т.п.). Косвенные удобрения вносят в почву для улучшения ее физических и биохимических свойств (например, молотый известняк и доломит понижают кислотность, гипс улучшает свойства солончаковых почв и т.д.).

По видам питательных элементов прямые минеральные удобрения подразделяют на азотные, фосфорные и калийные. В особую группу выделяются микроудобрения.

По количеству питательныхэлементов минеральные удобрения делятся на простые, содержащие один питательный элемент, и комплексные, включающие два и более питательных элементов.Комплексные удобрения подразделяются на сложные, получаемые при химическом взаимодействии исходных компонентов, сложно-смешанные, вырабатываемые из простых или сложных удобрений, с добавлением в процессе изготовления фосфорной или серной кислот с последующей нейтрализацией, и смешанные(тукосмеси) - продукт механического смешивания готовых простых и сложных удобрений.

По содержанию питательных веществ различают ординарные (обычные) минеральные удобрения, характеризующиеся содержанием питательных веществ менее 30%, и концентрированные (более 30%).

По агрегатному состоянию удобрения бывают твердыми (порошкообразными или гранулированными) и жидкими.

На рис. 1 приведены классификация, названия и химический состав минеральных удобрений.

Рис. 1. Классификация минеральных удобрений

1.1. Азотные удобрения[1]

В нашей стране наибольшее распространение имеют следующие азотные удобрения: аммиачная селитра, карбамид (мочевина), сульфат аммония, жидкий аммиак, аммиачная вода. Получают их синтетическим путем на основе аммиака и азотной кислоты.

Аммиачная селитра, или нитрат аммония, NH₄NO₃ (содержание азота до 35%) обладает весьма ценными агрохимическими свойствами. Это удобрение содержит аммиачный «NH₄»и нитратный «NO₃^-»азот, что позволяет успешно использовать аммиачную селитру на любых почвах и для любых сельскохозяйственных растений. Как и все азотные удобрения, аммиачная селитра обладает хорошей растворимостью в воде. Это ее качество, с одной стороны, является положительным, а с другой - отрицательным, так как удобрение вымывается из почвы дождевыми водами.

Некоторые физические свойства аммиачной селитры затрудняют ее внесение в почву. В силу высокой гигроскопичности селитра слеживается при хранении. Для устранения этого недостатка ее гранулируют.

При неблагоприятных условиях хранения (повышенные температура, влажность) аммиачная селитра взрывается, что необходимо учитывать при ее хранении и транспортировке. Кроме того, может иметь место изменение кристаллической формы селитры (ее перекристаллизация) с увеличением объема, что приводит к разрушению тары.

Получают аммиачную селитру путем нейтрализации разбавленной азотной кислоты аммиаком:

HNO₃ + NH₃ = NH₄NO₃ + Q.

Технологический процесс ее производства включает стадии: нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком; упаривания раствора нитрата аммония до плава с содержанием NH₄NO₃ 98… 99%; гранулирования плава.

Аммиачная селитра выпускается двух марок: А - кристаллическая или чешуйчатая, Б - гранулированная.

Селитра марки Б применяется в качестве удобрения и проверяется на рассыпчатость и гранулометрический состав.

Содержание азота в карбамиде (мочевине) составляет 46%. Карбамид применяется как концентрированное удобрение, а также в качестве минеральной подкормки для животных; кроме того, его используют для производства пластмасс (аминопластов), клеев, лаков, фармацевтических препаратов. Карбамид невзрывоопасен, менее гигроскопичен и обладает меньшейслеживаемостью, чем аммиачная селитра.

Технологический процесс производства карбамида включает: синтез карбамида, разложение побочных продуктов и отделение непрореагировавших газов, упаривание раствора карбамида до плава, гранулирование плава.

Гранулированный карбамид, используемый в сельском хозяйстве, упаковывается в многослойные бумажные или полиэтиленовые мешки.

В сульфате аммония (NH₄)₂S O ₄ содержание азота достигает 20…21%. Получают сульфат аммония как побочный продукт коксохимических заводов и производств капролактама. Коксовый газ (содержание аммиака 1…1,5%) пропускают через раствор серной кислоты в сатураторах или барботажных колоннах. При этом происходит следующая реакция:

2NH₃ + H₂SO₄ = (NH₄)₂SO₄ + Q.

Полученный раствор сульфата аммония подвергается частичному или полному упариванию, в результате получают жидкое или сухое удобрение.

Сульфат аммония упаковывают в бумажные или джутовые мешки и перевозят любыми транспортными средствами. Его не рекомендуется вносить в кислые подзолистые почвы, так как сульфатный остаток SO₄^2- постепенно накапливается и вызывает нежелательное их подкисление.

К жидким удобрениям относятся жидкий аммиак и аммиачная вода.

Жидкий аммиак - самое концентрированное азотное удобрение (до 82% азота). Вследствие высокого давления паров его хранят и транспортируют в герметичной таре. Жидкие азотные удобрения необходимо вносить в почву на глубину не менее 10… 12 см во избежание потерь аммиака.

Аммиачная вода - водный раствор аммиака (20% азота). Давление паров аммиачной воды сравнительно невелико, поэтому ее перевозят в обычных цистернах.

Растения усваивают азот аммиака так же, как и азот обычных твердых удобрений. Все операции по внесению жидких удобрений требуют высокого уровня механизации. С завода жидкие удобрения доставляются в железнодорожных цистернах в пункты назначения, где перегружаются в хранилища; к месту потребления их доставляют в автоцистернах, из которых жидкость перекачивается под давлением в резервуары машин, предназначенных для внесения удобрений в почву.

Производство жидких удобрений имеет ряд преимуществ: отпадает необходимость их гранулирования, сушки, упаковки в тару, погрузки в ящики туковых сеялок и др.

1.2. Фосфорные удобрения[1]

К фосфорным удобрениям относятся природные фосфаты и продукты их переработки. Наибольшее распространение имеют суперфосфат простой, двойной и комплексные удобрения. В последние годы применение двойного суперфосфата и комплексных удобрений увеличивается, а простого суперфосфата - уменьшается.

Различают водорастворимые, усвояемые и нерастворимые фосфаты. Простой и двойной суперфосфат относят к водорастворимым удобрениям; преципитат, томасшлак, термофосфат - к усвояемым (под действием почвенных кислот они переходят в водорастворимую форму и усваиваются растениями). Фосфориты, апатиты, костная мука содержат трудноусвояемые растениями соли фосфора, которые в воде не растворяются, но при длительном нахождении в почве часть входящего в них фосфора усваивается растениями.

Кроме удобрений, промышленность выпускает кормовые фосфаты в виде минеральной подкормки для сельскохозяйственных животных и птиц: обесфторенный фосфат, динатрийфосфат кормовой и др.

Сырьем для производства фосфорных удобрений, кормовых фосфатов, фосфорной кислоты и элементарного фосфора служат природные апатиты и фосфориты, отличающиеся по составу и происхождению. Апатиты – минералы, входящие в изверженные горные породы и имеющие состав Са₅R(РО₄)₃, где R –F^-, иногда Сl^- или ОН^-. Апатитовый концентрат состоит в основном из фторапатита Са₅F(РО₄)₃, содержание Р₂О₅ в котором составляет39…41%. Фосфориты представляют собой породы осадочногопроисхождения(образовались при осаждении фосфатов из морской воды), содержат фосфор в виде фторапатита и трикальций-фосфата Са₃(РО₄)₂.Содержание Р₂О₅в них по сравнению с апатитатовым концентратом понижено, а примесей – повышено. Все это затрудняет получение из фосфоритов высококачественных удобрений.

Крупнейшим в мире является Хибинское месторождение апатитов на Кольском полуострове, где они залегают вместе с нефелином. Апатитонефелиновая руда обогащается флотацией с получением апатитового концентрата, состоящего в основном из фторапатита Ca₅F(PО₄)₃и нефелиновой фракции (Na, К)₂О ∙ А1₂О₃∙ 2SiО₂, которая используется для производства алюминия, в стекольной промышленности.

В состав апатитов и фосфоритов соединения фосфора входят в нерастворимой форме. Основной задачей производства является получение легкоусвояемых растениями фосфорных удобрений, которые можно вносить в любые почвы. Для этого необходимо перевести нерастворимые фосфорные соли природных фосфатов в водорастворимые или легкоусвояемые соли, что осуществляется путем разложения природных фосфатов кислотами, щелочами, нагреванием (термической возгонкой фосфора). В общем объеме производства фосфорных удобрений более 90% составляют продукты кислотного разложения природных фосфатов.

Промышленность выпускает простой и двойной суперфосфат в виде гранул или порошка серовато-белого цвета.

Простой суперфосфат (14-21% усвояемой формы Р₂О₅) является продуктом разложения фосфорита или апатита серной кислотой.

Двойной суперфосфат является концентрированным удобрением,получают его аналогично простому.Содержание усвояемой Р₂О₅в двойном суперфосфате составляет 40-55%.

Себестоимость получения двойного суперфосфата на 10…13% выше, чем простогосуперфосфата. Это превышение компенсируется экономией труда на его транспортировку, хранение и внесение в почву.

Упаковывают гранулированный двойной суперфосфат в водонепроницаемые мешки, транспортируют в крытых вагонах или автомобилях, хранят в закрытых сухих помещениях.

В себестоимости производства суперфосфата наибольшую долю (93…96%) составляет стоимость сырья, как и в производстве всех минеральных удобрений. Себестоимость гранулированного двойного суперфосфата выше, чем порошкообразного. Однако гранулирование способствует значительному улучшению качества и агрохимических свойств удобрений.

Увеличение производства фосфорных удобрений осуществляется за счет выпуска сложных удобрений - аммофоса, нитрофоски, нитроаммофоски, а также двойного суперфосфата. Переработка низко-концентрированных фосфоритов сопровождается производством фосфорной кислоты.

1.3. Калийные удобрения[1]

В качестве калийных удобрений применяются хлориды, сульфаты, карбонаты и другие соли калия. В общем объеме их производства около 90% составляет хлорид калия, который получают из сильвинита (KCl + NaCl) растворением и раздельной кристаллизацией, а также флотацией сильвинитовой руды.

Для некоторых культур (виноград, картофель, цитрусовые) необходимы бесхлорные калийные удобрения: технический сульфат калия (не менее 48% К₂О) и калимагнезия - смесь сульфатов калия и магния с примесями КCl и MgCl₂ (28…30% КCl, 8…10% MgCl₂).

Основным сырьем для получения калийных удобрений служат сильвинитовые и карналлитовые породы, месторождения которых находятся на Урале, в Прикарпатье и Белоруссии. Сильвинит этих месторождений характеризуется содержанием КCl в среднем 22…25%, NaCl - 68%, нерастворимых глинистых веществ - 2…7%.

Сильвинитовые руды с содержанием полезного компонента 22…25% не могут использоваться как эффективное удобрение. Для получения концентрированных удобрений сильвинитовые руды обогащают различными методами. Главное место среди них занимают механический (флотация) и химический (галургия).

Обогащение руд флотацией основано на различной способности минералов, входящих в состав руды, смачиваться жидкостями. Измельченные частицы руды образуют с жидкостью пульпу - взвесь твердых частиц в жидкости. В присутствии флотореагентовсмачиваемость одних минеральных частиц увеличивается, других - уменьшается. При пропускании через пульпу воздуха частицы, не смачивающиеся жидкостью, вместе с пузырьками воздуха выносятся на поверхность в виде пены, которая направляется на последующую обработку. Частицы руды, смачивающиеся жидкостью, остаются в пульпе («тонут»). Таким образом, руда разделяется на рудный концентрат (пену) и пустую породу (флотационные хвосты).

Наличие в руде глинистых примесей осложняет процесс флотации, так как значительная часть флотореагентов поглощается глинистыми частицами. Выбор технологической схемы флотационного обогащения руды зависит от ее состава и главным образом от содержания глинистых примесей. Разработано несколько способов выделения глинистых шламов из сильвинита: флотация шламов перед основной (сильвинитовой) флотацией; депрессия при помощи реагентов - депрессоров; механическое выделение в стадии измельчения и классификации руды; комбинированные способы.

Для руд с содержанием глинистых примесей более 3-7% применяют схемы флотационного обогащения с депрессией шламов. Процесс включает следующие стадии: измельчение руды до крупности частиц менее 0,8 мм, классификация измельченной руды, обработка пульпы депрессором глинистых примесей, основная флотация и перечистка концентрата повторной флотацией, сгущение и фильтрация концентрата и флотационных хвостов, сушка концентрата.

2.СВОЙСТВА МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ[2,4]

Для характеристики качества удобрений большое значение имеют как содержание в них питательных веществ, так и технологические свойства: влажность,гигроскопичность, слеживаемость, рассыпчатость, сыпучесть,угол естественного откоса.

Условия хранения, транспортировки и внесения в почву удобрений зависят от их физических свойств: влагоемкости.гранулометрического состава,прочности гранул.

Влажность не должна превышать значений, утвержденных государственным стандартом и техническими условиями. Например, содержание массовой доли воды (в %) в аммиачной селитре и мочевине не должно превышать 0,2 - 0,3, сульфате аммония - 0,6, водорастворимых фосфорных удобрениях в зависимости от формы – 3-5, калийных – 1- 4, нитроаммофоске – не более 0,8.

При отклонении влажности минеральных удобрений от стандартного значения снижается качество, меняются физико-механические свойства.

Гигроскопичность – свойство минеральных удобрений поглощать воду из окружающей среды с определенной интенсивностью при данных параметрах. Гигроскопичность оценивается по 10-балльной шкале. Сильной гигроскопичностью обладают кальциевая (9,5 балла) и аммиачная селитра (9,3 балла), средне и слабо-гигроскопичные: мочевина (3,6), двойной гранулированный суперфосфат (4,7),хлористый калий (3,2 - 4,4).

Влагоемкость – показатель, от которого зависит механический рассев удобрений. Предельная влагоемкость соответствует максимальной влажности удобрений, при которой сохраняется возможность удовлетворительного их внесения туковыми сеялками.

Слеживаемость – свойство минеральных удобрений образовывать фазовые контакты сцепления между зернами минеральных удобрений при определенных внешних условиях. Она определяется по сопротивлению и разрушению цилиндрика слежавшегося удобрения и оценивается по 7-балльной шкале (табл.1).Уменьшению слеживаемости удобрений способствует выпуск их в виде крупных кристаллов и гранул, а также хранение и транспортировка в герметичной таре.

Таблица 1

Удобрение

Балл

Оценка слеживаемости

карбамид (с гранулами 0,2 - 1 мм)

сильно-слеживающиеся

хлористый калий мелкокристаллический

аммиачная селитра

3 - 4

средне и мало-слеживающиеся

сульфат аммония

2 - 3

карбамид (с гранулами 1 - 3 мм)

1 - 2

сульфат калия

практически не слеживается

Рассыпчатость – состояние минеральных удобрений, характеризуемое степенью их агломерации, выраженное относительным количеством комков в процентах. Оценивается по 12-балльной шкале: чем выше рассыпчатость, тем выше балл.

Сыпучесть минеральных удобрений – их свойство свободно вытекать под воздействием гравитационных сил в условиях складского помещения. Равномерность распределения удобрений по поверхности почвы зависит от сыпучести удобрений и конструкции машин, вносящих удобрения.

Гранулометрический состав минеральных удобрений – процентное содержание минеральных удобрений по размерам в весовом отношении. Гранулометрический состав определяется просеиванием удобрений через набор сит различного диаметра. От удельного веса крупных и мелких фракций зависит слеживаемость удобрений. Удобрения, выровненные по гранулометрическому составу, можно более равномерно распределить по поверхности поля центробежными машинами.

Сохранность гранулометрического состава удобрений при хранении, транспортировке и внесении в почву определяется их сыпучестью и слеживаемостью.

Прочность гранул – свойство гранул минеральных удобрений, характеризующее их способность сохранять размеры и форму под воздействием внешних сил. Прочность гранул проверяется испытаниями на раздавливание – статическую прочность гранул (кПа, кгс/см², кг/гранулу)и на динамическую прочностьи истирание(в %),которые проводятся на специальных приборах.

Угол естественного откоса – это угол образующей конуса свободно насыпанного удобрения с горизонтальной плоскостью. Угол естественного откоса является также показателем рассеваемости удобрений. Этот показатель учитывается при строительстве складов, где удобрения хранятся насыпью, проектировании бункеров, транспортных средств.

Для испытаний свойств минеральных удобрений изготовительпродукта и его потребитель первоначально проводят отбор точечной пробы, согласно ГОСТ 21560.0-02, в зависимости от объема партии удобрения, вида упаковки (упакованный или насыпью), агрегатного состояния (твердое: кристаллическое, гранулированное или жидкое), условий хранения продукта. Отбор пробы с одной тонны по 0,5 кг выполняютс помощью различных методик и соответствующих приспособлений (ручным или механическим: совковым, щелевидным пробоотборником).

Отобранные точечные пробы объединяют, перемешивают, сокращают с помощью делителя Джонса (рис. 2) или вручную методом квартованиядо получения средней пробы массой 1,0-2,5 кг. Среднюю пробу плотно упаковывают в чистую сухую банку с крышкой или двойной полиэтиленовый мешок, завязывают, маркируют (наименование предприятия-изготовителя, продавца, номер партии, сорт, марку, обозначение стандарта или ТУ, дату и ФИО лаборанта). Среднюю пробу делят на аналитические по 100…250 г каждая.

Рис. 2. Делитель Джонса

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Цель работы: определение свойств минеральных удобрений.

Влажность, гранулометрический состав продукта, прочность его гранул – основные параметры физических свойств – задаются технологическим регламентом производства и могут регулироваться в процессе приготовления.

3.1.Определение влажности продукта[3]

Соли, получаемые кристаллизацией или осаждением из раствора, содержат некоторое количество свободной влаги. Эта влага заключена в порах вещества и обволакивает кристаллы тончайшим слоем так, что на вид они кажутся достаточно сухими.

При хранении на воздухе солей, подвергшихся сушке, в них также накапливается гигроскопическая влага. Помимо гигроскопической влаги продукт может содержать кристаллизационную воду. Часто бывает невозможно полностью удалить гигроскопическую влагу, не затрагивая кристаллизационную. В связи с этим в большинстве случаев способы определения влажности неорганических веществ являются условными и могут давать воспроизводимые результаты только при строгой стандартизации условий выделения воды, в первую очередь – температуры.

Наиболее распространенный метод определения влажности – метод высушивания продукта в сушильном шкафу до постоянной массы. Чувствительность метода 2·10^-4 г Н₂О, точность метода 5%.

Навеску удобрения 2-10 г берут с точностью до 0,001 г в широкий бюкс, предварительно высушенный до постоянной массы и взвешенный с точностью до 0,001 г.

Открытый бюкс с навеской и его крышку помещают в сушильный шкаф и сушат до постоянной массы при температуре 100-105°С.

Первое взвешивание проводят через 2 часа после высушивания, последующие с интервалом 1 ч.

Для охлаждения закрытый бюкс помещают в эксикатор с прокаленным хлоридом кальция и выдерживают перед взвешиванием каждый раз одно и то же время, но не менее 30мин.

Содержание воды (в процентах) вычисляют по формуле:

= (g₁ – g₂)/g · 100, (1)

где g₁ и g₂– масса бюкса с пробой до и после высушивания, г;

g – навеска пробы, г.

Результаты опытов заносят в табл.2.

Таблица 2

Результаты определения влажности удобрений

Определяемая характеристика	Название или номер удобрения
Определяемая характеристика	№1	№ 2	№ 3
Масса бюкса, просушенного до постоянного веса, г
Масса бюкса с пробой (g₁) до высушивания, г
Масса бюкса с пробой (g_2΄) после высушивания (2ч), г
Масса бюкса с пробой (g_2˝) после высушивания (3ч), г
Масса навески (g), г
Содержание воды, (X) %

3.2.Определение гранулометрического состава продукта[4]

Гранулометрический состав определяют путем механического или ручного рассева пробы на ситахдиаметром 10…70 мм из решетных полотен с круглымиотверстиямиили плетеных с квадратными отверстиями.

Последовательность расположения сит: от сит с крупными отверстиями до сит с мелкими отверстиями.Число сит для использования и размеры их отверстий (от 0,5 до 7 мм) соответствуют значениям гранулометрического состава конкретного продукта.

Пробу удобрения массой 170-250 г взвешивают. Результат взвешивания записывают с точностью до 0,1 г. На верхнее сито с отверстиями наибольшего размера насыпают пробу и проводят рассев в течение 2-10 мин.Материал, который проходит через верхнее сито, является загрузкой для следующего сита с отверстиями меньшего размера и т.д.

При определении гранулометрического состава вручную набор сит берут обеими руками и подвергают возвратно-поступательному перемещению примерно 120 раз в минуту.

При использовании механическоговстряхивателя (ситового анализатора) или аналогичного устройства(рис. 3) для рассева амплитуда колебания вибростенда составляет от 1,5 до 3,0 мм и частота колебания от 2,6 до 50 Гц (от 157 до 3000 колебаний в минуту).

После рассева остаток с каждого сита взвешивают (взвешивают сито вместе с фракцией удобрения и без него). Результаты взвешивания записывают с точностью до 0,1 г.Частицы, застрявшие в ячейках сит, объединяют с надситовой фракцией. Разрушение комков и частиц не допускается. Потери при просеивании не должны превышать 1%.

Рис. 3. Ситовой анализатор

Рисунок 3

Массовую долю фракции Х в процентах вычисляют по формуле:

, (2)

где m – масса пробы, г;

m_n – масса фракции, г.

За результат испытаний принимают целое число –среднее арифметическое значение двух параллельных определений с расхождением не более 1%.

Результаты опытов заносят в табл.3.

На основании данных табл. 3 заполняют табл. 4 или строят графическую зависимость «Массовых долей фракций (%) от размеров гранул (мм)».

Таблица 3

Результаты определения гранулометрического состава удобрений

Определяемая характеристика	Название или №удобрения
Определяемая характеристика	№1	№ 2	№ 3
Масса пробы (m), г
Масса сита 1 с фракцией размером гранул > 5 мм, г
Масса сита 1, г
Масса фракции с размером гранул > 5 мм (m ₁), г
Доля фракции с размером гранул > 5 мм (X ₁), %
Масса сита 2 с фракцией размером гранул >4 мм, г
Масса сита 2, г
Масса фракции с размером гранул > 4 мм (m ₂), г
Доля фракции с размером гранул >4 мм (X ₂), %
Масса сита 3 с фракцией размером гранул >3 мм, г
Масса сита 3, г
Масса фракции с размером гранул >3 мм (m ₃), г
Доля фракции с размером гранул >3 мм (X ₃), %
Масса сита 4 с фракцией размером гранул >2 мм, г
Масса сита 4, г
Масса фракции с размером гранул >2 мм (m ₄), г
Доля фракции с размером гранул >2 мм (X ₄), %
Масса сита 5 с фракцией размером гранул >1 мм, г
Масса сита 5, г
Масса фракции с размером гранул >1 мм, г
Доля фракции с размером гранул >1 мм (X ₅), %
Масса поддона 6 с фракцией размером гранул 1 и < 1 мм, г
Масса поддона 6, г
Масса фракции с размером гранул 1 и < 1 мм, г
Доля фракции с размером гранул 1 и < 1 мм (X ₆), %

Таблица 4

Массовые доли фракций (%) в зависимости от размеров гранул

Название или № удобрения	Размер гранулы удобрения, мм
Название или № удобрения	> 5	> 4	> 3	> 2	> 1	1 и < 1
№ 1
№ 2
№ 3

3.3. Определение статической прочности гранул продукта[4]

Статическая прочность гранул на раздавливание соответствует предельной силе, необходимой для разрушения гранул при сжатии между 2 параллельными плоскостямис помощью приборов ИПГ-1, МИП-10-1 или ОСПГ –1М.

Для испытания отбирают гранулы основной фракции (например, для аммиачной селитры марки Б размером 2-3 мм) или фракции, размер которой задан в стандарте на конкретное удобрение.

Рис.4. Прибор ИПГ -1М

Отбирают пинцетом 20 гранул примерно сферической формы и помещают в закрытый бюкс, чтобы не было изменения влажности. Все гранулы последовательно разрушают на приборе (рис. 4)и в зависимости от его типа по шкале замеряют силу (в кПа,кгс/см², Н/гранулу,кг/гранулу).

Статическую прочность гранул на раздавливание в (кПа или кгс/см²) рассчитывают по формуле:

, (3)

где Р_i– сила, необходимая для разрушения одной гранулы;

S – поперечное сечение гранулы;

d_ср– средний диаметр гранулы.

В лабораторной работе определяют статическую прочность гранул на раздавливание в упрощенном варианте в единицах (кг/гранулу) и рассчитывают по формуле:

, (4)

где Р_i– вес груза для разрушения одной гранулы.

Приборы, оборудование, материалы и реактивы

Для выполнения лабораторной работы необходимо:

ü несколько видов минеральных удобренийпроизводства ОАО «Кирово-Чепецкий химический комбинат»;

ü весы электронные с точностью до 0,001 г;

ü набор сит диаметром 20 см и размерами отверстий 1 - 5 мм;

ü сушильный шкаф;

ü эксикатор с прокаленным хлоридом кальция;

ü стеклянные бюксы;

ü набор разновесов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называют минеральными удобрениями?

2. Какие питательные элементы необходимо вносить в почву в виде удобрений?

3. Как классифицируют минеральные удобрения?

4. Перечислите наиболее распространенные азотные удобрения.

5. Для чего гранулируют минеральные удобрения?

6. В чем преимущество карбамида перед аммиачной селитрой?

7. Какие преимущества и недостатки имеет использование жидких азотных удобрений?

8. Какие фосфатные удобрения приносят наибольшую пользу для питания растений?

9. Что является сырьем для получения фосфатных удобрений?

10. Почему в последние годы применение двойного суперфосфата и комплексных удобрений увеличивается, а простого суперфосфата – уменьшается?

11. Какое влияние оказывает наличие в сырье глинистых примесей на процесс получения калийных удобрений?

12. Отчего зависит качество минеральных удобрений?

13. Какие свойства минеральных удобрений необходимо контролировать и почему?

14. Чем отличаются пробы: точечная, средняя и аналитическая?

15. Чем отличаются свойстваудобрения: влажность, влагоемкость и гигроскопичность?

16. Как определяют влажность удобрений?

17. Как определяют гранулометрический состав удобрений?

18. Почему важно соблюдать последовательность расположения сит приконтроле гранулометрического состава удобрений?

19. Как определяют статическую прочность гранул продукта?

20. Какую величину измеряют при определении прочности гранул?

21. Какое количество удобрения необходимо для определениястатической прочности гранул?

22. Для определения каких свойств необходимы стеклянные бюксы?