3 Фосфор тыңайтқыштары, оларды алу жолдары, құрамы мен қасиеттері, топырақпен әрекеттесуі және қолдану ерекшеліктері

Фосфор тыңайтқыштарын құрамында фосфор элементі кездесетін кендерден өндіреді. Фосфор кендері құрамындағы фосфор мөлшеріне қарай: өте жоғары (35 % P₂O₅), жоғары (28-35%P₂O₅), орташа (18-28% P₂O₅), кедей (10-18% P₂O₅), өте кедей (5-10% P₂O₅), фосфорлы тау жыныстары (0,5-5% P₂O₅) болып бөлінеді.

Фосфат кендері шығу тегіне қарай апатит және фосфорит деп ажыратылады. Апатит-түссіз, жасыл немесе сары-жасыл түсті минерал. Фосфорит-кальций фосфаттарына аса бай шөгінді көне тау жынысы. Аморфты немесе криталды болып келеді. Фосфорит құрамына қоспа ретінде кварц, халцедан, кальцит, доломит, глаукомит және органикалық заттар кіреді. Фосфориттің ірі кендері Жамбыл-Қаратауда, Ақтөбе облысында тараған. Фосфорит фосфор тыңайтқыштарын, фосфор қышқылы мен оның тұздарын өндіруде пайдаланылады.

Фосфор тыңайтқыштары, әртүрлі еріткіштерде еру дәрежесіне қарай үш топқа жіктеледі:

1. Суда еритін фосфор тыңайтқыштары (жай суперфосфат, қос суперфосфат, байытылған суперфосфат, суперфос).

2. Суда ерімейтін бірақ әлсіз қышқылдарда еритін фосфор тыңайтқыштары (преципитат, фторсызданған фосфат, томасшлак, балқытылған магний фосфаты, фосфатшлак, термофосфаттар).

3. Әлсіз қышқылда нашар еритін фосфор тыңайтқыштары (фосфорит ұны).

Суда еритін фосфор тыңайтқыштары

Жай суперфосфат өндіру үшін майда ұнтақталған апатит немесе фосфоритті 57-60 проценттік күкірт қышқылмен араластырып әзірлейді:

Cонымен қатар күкірт қышқылы фосфорит құрамындағы түрлі қоспалармен де реакцияға түседі:

Кейбір жағдайларда яғни фосфорит күкірт қышқылымен дұрыс араласпауынан басқа реакциялар жүреді. Күкірт қышқылы артық болғанда кальцийдің үш негізді фосфаты толық ыдырайды:

Күкірт қышқылы жеткіліксіз болғанда кальцийдің екі негізді фосфаты (преципитат) түзіледі:

Жай суперфосфат өндіруде 1 тонна шикі затқа 1 тонна күкірт қышқылы жұмсалады да, 2 тонна дайын өнім (тыңайтқыш) алады. Дайын өнім құрамындағы фосфордың 70-85 проценті монофосфат, 5-5,5 проценті фосфор қышқылы, 10-15 проценті дифосфат түрінде кездеседі. Суперфосфат құрамында 40 процент гипс (CaSO₄) болады. Жай суперфосфат суда жақсы еритін күңгірт-сұр немесе ашық - сұр түсті, құрамында 14-19 процент сіңімді фосфор бар тыңайтқыш. Порошок түріндегі жай суперфосфаттың физикалық қасиеттерін жақсарту үшін оны айналмалы барабандарда түйіршіктейді. Түйіршіктелген жай суперфосфат сақтағанда құрт кесек болып қатып қалмайды, бұл жағдай оны топыраққа механизммен енгізуге бөгет жасамайды. Түйірлі суперфосфат кең көлемде топырақ массасымен жанаспайды, сондықтан ондағы фосфорды өсімдік өзіне көбірек сіңіреді. Түйірлі суперфосфаттың тағы бір артықшылығы оның құрамында 19,5-22 процент сіңімді фосфор болады (ұнтақталған жай суперфосфатта 14-19% P₂O₅). Сонымен бірге түйірлі суперфосфат шамалы қышқылдығымен (1-2,5%) ерекшеленеді.

Түйіршіктелген суперфосфат көбінесе дақылдарды егу кезінде, 10-20 кг фосфор есебінен қатар аралықтарға беруге, суармалы және ылғалы мол аймақтарға қолдануға ыңғайлы. Қазақстанның суармалы егіншілікпен айналысатын аудандарында 1 центнер түйіршікті суперфосфат, гектарынан 4 центнер қосымша астық жинауды қамтамасыз етеді.

Қос суперфосфат өндіру технологиясы екі сатыдан тұрады. Ең алдымен фосфорит концентратын күкірт қышқылымен өңдейді:

Фосфор қышқылын гипстен сүзу арқылы бөліп алып, оны фосфат шикі затын өңдеуге пайдаланады:

Кәзіргі кезде фосфат рудасын 1400⁰С - 1600⁰С температурада қыздырудан түзілген P₂O₅ суда ерітіп фосфор қышқылын алады. Осы қышқылды фосфорит концентратынан қос суперфосфат алу үшін пайдаланады.

Қос суперфосфат құрамында 45-50% P₂O₅ бар, суда жақсы еритін түйіршікті тыңайтқыш. Қос суперфосфат тыңайтқышы Қазақстанның суармалы, далалық және қуаң далалық аймақтардың карбонатты топырағында кең қолданылады. Суда еритін P₂O₅ мөлшерімен есептесек, тиімділігі жай суперфосфатпен бірдей.

Байытылған суперфосфат тыңайтқышын, апатит концентратын күкірт және фосфор қышқылдарының қоспасымен әрекеттестіру арқылы алады. Оның құрамында 23,5-24,5% сіңімді P₂O₅ бар. Бүл тыңайтқышты жай және қос суперфосфаттар сияқты қолданады.

Суперфос жаңа фосфор тыңайтқышы. Оны фосфоритті фосфор қышқылымен жартылай ыдырату арқылы алады. Ол үшін қышқыл екі есе аз жұмсалады. Құрамында 38% жалпы фосфор болады. Оның 19 проценті өсімдікке сіңімді болып саналады. Өзінің тиімділігі жағынан қос суперфосфатқа жақын.

Әлсіз қышқылда еритін фосфор тыңайтқыштары

Преципитат фосфор қышқылын кальций гидрооксидімен бейтараптау арқылы алады:

Құрамындағы 25-35 % фосфор қышқылы бар,ақ немесе ақшыл-сұр түсті, лимон қышқыл аммоний ерітіндісінде еритін ұнтақ. Преципитат ылғалды өз бойына аз тартады, бірігіп қалмайды. Мұны күзде егістік жерді жыртар алдында пайдаланады. Оны үстеп қоректендіру үшін және тұқыммен бірге қолдануға болмайды. Преципитатты қышқыл және ылғалы мол топырақтарға қолданғанда тиімділігі арта түседі.

Фторсызданған фосфат тыңайтқышын апатит немесе фосфорит концентратына 2-3% кремнезем қосып, 1400⁰С-1500⁰С температурадағы судың буымен өңдеу арқылы алады. Фосфоритті қыздырған кезде оның құрамындағы фтордың 90 проценті ұшып кетеді, бұл өте пайдалы, өйткені фтор көпшілік дақылдар үшін улы болып саналады.

Фторсызданған фосфат ақшыл түсті, ұнтақ тыңайтқыш, аздап ылғал тартады. Құрамында 22-28% фосфор болады.

Бұл тыңайтқыштың фосфоры әлсіз қышқылдарда еритін болғандықтан, оны суармалы, ылғалы өте мол және қышқыл топырақтарға күзде егістікті жыртар алдында қолданған дұрыс. Фторсызданған фосфаттың дақылдарға арналған екі-үш жылдық мөлшерін бірден беруге де болады.

Томасшлак шойынынан темір және болат өндіргенде жанама өнім есебінде алынады. Томасшлак майда, ауыр күңгірт-сұр немесе қара ұнтақ зат. Қүрамында 14-18 % P₂O₅ бар. Қышқыл топырақтарға күзде қолдану керек.

Фосфатшлак металлургиялық зауыттардың қосымша өнімі ретінде алынады. Құрамында 14-16% шамасында фосфор сұр түсті, аса ұнтақ тыңайқыш. Ылғалды аз сіңіреді. Фосфатшлак құрамында фосфордан басқа, өсімдіктерге аса қажетті түрлі микроэлементтер кездеседі.

Бұл тыңайтқышты суармалы аймақтардың топырақтарына күзде қолдану жақсы нәтижесі береді.

Балқытылған магнезиялық фосфат құрамында 18-20% фосфор және 10-12% магний бар, сұр түсті, өте майда ұнталған түрінде өндіріледі. Бұл тыңайтқышты механикалық құрамы жеңіл, магний элементі аз топырақтарға, күзде қолдану аса тиімді. Үстеп қоректендіруге және тұқыммен бірге беруге болмайды.

Ерімейтін фосфор тыңайтқышы

Фосфорит ұны табиғи фосфорит рудасын ұнтақтау арқылы алады, оның құрамында 22-25% фосфоры бар. Оны егіншілікке қолдануды, өткен ғасырдың аяғында әйгілі ғалым А.Н.Энгельгардт ашқан болатын. Ол фосфорит ұнының тиімділігінің топырақ қышқылдығына байланысты екенін анықтады.

Д.Н. Прянишниковтың зерттеу жұмыстары фосфорит ұнын әрбір дақыл, түрліше пайдалана алатындығын көрсетті. Ол негізінен дақылдардың тамырларының өсу ерекшеліктеріне байланысты.

Фосфорит ұнының құрамындағы фосфорды өсімдіктерге сіңімді түрге ауыстыруда, олармен бірге физиологиялық қышқыл азот және калий тыңайтқыштарын қолданудың да маңызы орасан зор.

Фосфорит ұны неғұрлым ұнтақ болса, солғұрлым тиімділігі жоғары болады. Фосфорит ұнын пайдаланудың негізгі әдісі-күзде сүдігер жыртар алдында ендіру.

Фосфорит ұнын тиімді пайдалану үшін, одан түрлі қордалар дайындайды. Бұл жағдайда фосфорит біршама ыдырап, құрамындағы фосфор өсімдікке сіңімді түрге ауысады.

Фосфор тыңайтқыштарының топырақпен әрекеттесуі

Фосфор тыңайтқыштары топырақтың органикалық және минералдық бөліктерінің қосылыстарымен түрлі реакцияларға қатысатын болғандықтан олардың құрамындағы фосфор қышқылы өте баяу жылжиды. Сонымен қатар топыраққа енгізілген жеңіл еритін және қиын еритін фосфор тыңайтқыштары өзгерістерге ұшырайды. Өзгерістердің бағыты мен қарқыны топырақ пен тыңайтқыш қасиеттеріне байланысты өтеді. Мәселен,қышқыл топырақта, фосфорит ұны мен жай суперфосфаттың өзгеруі бір-біріне қарама-қарсы бағытта жүреді. Мұнда топырақ қышқылдылығының әсерінен фосфорит ұны өсімдікке сіңімді күйге, ал суперфосфаттың фосфор қышқылы, керісінше, нашар еритін түрге ауысады.

Тағы бір ескеретін фосфор тыңайтқыштарының өзгеруі топырақтағы биологиялық, химиялық, физикалық-химиялық процестерге де тәуелді. Биологиялық процестер топырақтың фосфат режиміне екі жақты әсер етеді. Атап айтқанда,микроорганизмдер өсімдікке сіңімді фосфор қышқылын байланыстыруымен қатар қиын еритін қосылыстардың фосфорын өсімдікке сіңімді түрге ауысуына ықпал жасайды. Алайда фосфордың биологиялық жолмен сіңірілуі уақытша болатын құбылыс. Себебі микроорганизмдердің денесі ыдыраған соң бөлінген фосфор қышқылы химиялық және физикалық-химиялық процестерге қатысады.

Топырақта фосфор қышқылының химиялық жолмен сіңірілуі басымырақ болады. Қышқыл топырақтарда (күлгін,шымды-күлгін) суда еритін фосфор тыңайтқыштары (монофосфаттар) темір мен алюминийдің гдрооксидтерімен химиялық реакцияға түсіп, нашар еритін тұздар түзеді:

Са(Н₂РО₄)₂+Fe(OH)₃=CaHPO₄+FePO₄+3H₂O

3 Са(Н₂РО₄)₂+ 4Al(OH)₃=Ca₃(PO₄)₂+4AlPO₄+12H₂O

Фосфордың екі, үш негізді тұздары (преципитат,фосфорит ұны) топырақтың құрамындағы қышқылдардың әсерінен азды-көпті еритін түрге өзгереді:

2CaHPO₄+2H₂CO₃ +Са(Н₂РО₄)₂+ Са(НCО₃)₂

Ca₃(PO₄)₂+2H₂CO₃+2CaHPO₃+ Са(НCО₃)₂

Сілтілік фосфор тыңайтқыштарын қышқыл топыраққа бергенде, құрамында су молекуласы бар үш негізді фосфор қосылысы түзіледі:

Ca₄P₂O₉+2H₂O= Ca₃(PO₄)₂H₂O+Ca(OH)₂

Жаңадан тұнған үш негізді фосфаттар өсімдікке сіңімді деп саналады. Суперфосфат тобына жататын тыңайтқыштарды (жай және қос суперфосфаттар) реакциясы бейтарап немесе сілтілік топырақтарға (қара, қара- қоңыр, боз) бергенде олар топырақ ерітіндісінің бикарбонаттарымен әрекеттесіп, суда нашар және ерімейтін қосылыстар түзіледі:

Са(Н₂РО₄)₂+ Са(НCО₃)₂=2CaHPO₄2 H₂O+СО₂

Карбонаттар қатысында монофосфаттар әрі қарай аздап өзгеріске ұшырайды:

Са(Н₂РО₄)₂+ Са(НCО₃)₂=2Са(НCО₃)₂= Ca₃(PO₄)₂+4H₂O+4СО₂

Топырақта фосфор тыңайтқыштарының химиялық жолмен сіңірілуін азайту үшін, олардың түйіршікті түрін қолданған дұрыс.

Слайдтар, кестелер.

Бақылау сурақтар:

1. Топырақтағы фосфор қосылыстарының түрлері және оның әртүрлі топырақтардағы мөлшері неге байланысты?

2. Өсімдікке сіңімділігі дәрежесі бойынша минералдық фосфордың жіктелуі, өсімдік үшін фосфордың рөлі?

3. Фосфаттардың химиялық байланысуы дегеніміз не және оның топырақ қасиетіне байланысы қандай?

4. Негізгі фосфор тыңайтқыштарының қасиеттерін атаңыз және оларды қолдану ерекшеліктері?

Әдебиеттер:

1 Елешев Р.Е., Бекмағанбетов А. Агрохимия. – Алматы, 1989

2 Елешев Р. Е., Смағұлов Т.С., Балғабаев Ә.М. Агрохимия және тыңайтқыш қолдану жүйесі. – Алматы, 2000 ж

3 Агрохимия (под ред. Минеева В.Г.) - М., 2001

4 Елешев Р.Е. Фосфорные удобрения и урожай. - А.-А., 1985

5 Справочник по применению удобрений (под ред.Пономаревой А.Т.). – Алма-Ата, 1981

Дәріс №9