- •А.Л. Николаев
- •Новокузнецк 2003
- •Содержание
- •5 3.3.1 Общая характеристика 58
- •Введение
- •Структура народного хозяйства и элементы технологического процесса
- •2 Природные ресурсы. Сырье и энергия в народном хозяйстве
- •2.1 Общая характеристика
- •2.2 Перерабатываемое сырье
- •2.3 Топливо
- •2.3.1 Общие сведения
- •2.3.2 Общая характеристика состава твердого топлива
- •2.3.3 Нефть
- •2.3.4 Природный газ
- •2.3.5 Сжигание топлива
- •2.4 Вода
- •2.5 Воздух
- •2.6 Энергия
- •3 Шихтовые и футеровочные материалы и их характеристики
- •4 Обогащение и окускование полезных ископаемых
- •4.1 Общие сведения
- •4.2 Подготовка к обогащению
- •4.2.1 Дробление и измельчение
- •4 2.2 Грохочение и классификация
- •4.3 Обогащение
- •4.4 Окускование концентратов и мелочи полезных ископаемых
- •4.4.1 Агломерация
- •4.4.2 Производство окатышей
- •4.5 Загрязнение окружающей среды
- •5 Металлургия
- •5.1 Общие сведения
- •5.2 Гидрометаллургия
- •5.3 Пирометаллургия черных металлов
- •5.3.1 Сырьевая база
- •5.3.2 Производство чугуна
- •5.3.2.1 Устройство доменной печи и схема производства чугуна
- •5.3.2.2 Основные процессы и продукты доменной плавки
- •5.3.2.3 Интенсификация и технико-экономические показатели доменной плавки
- •5.3.3 Сталеплавильный передел
- •5 3.3.1 Общая характеристика
- •5.3.3.2 Кислородно-конвертерный процесс
- •5.3.3.3 Электросталеплавильное производство
- •5.3.3.4 Мартеновский процесс
- •5.3.3.5 Внепечная обработка и разливка металла
- •5.3.4 Прямое получение железа
- •5.3.5 Производство ферросплавов
- •5.4 Металлургия меди
- •5.5 Металлургия алюминия
- •5.6 Утилизация вторичных ресурсов
- •6 Литейное и прокатное производство
- •6.1 Литейное производство
- •6.1.1 Литейные материалы и их плавка
- •6.1.2 Литейные формы, охлаждение и выбивка отливок
- •6.2 Обработка металла давлением
- •6.3 Утилизация отходов
- •7 Технология неорганических вяжущих веществ
- •7.1 Портландцемент
- •7.2 Строительная известь
- •7.3 Гипсовые вяжущие
- •8 Промышленность строительных материалов и изделий
- •8.1 Определение, классификация и свойства строительных материалов
- •8.2 Искусственные неорганические строительные материалы
- •8.2.1 Безавтоклавный бетон
- •8.2.2 Железобетон
- •8.2.3 Керамика
- •8.2.4 Стекло и изделия из минеральных расплавов
- •8.2.5 Волокнистые материалы
- •8.3 Естественные неорганические материалы
- •8.4 Искусственные строительные материалы на основе органических вяжущих
- •8.5 Комбинированные строительные материалы
- •8.5.1 Полимербетоны и бетонополимеры
- •8.5.2 Древесно-цементные материалы и изделия
- •8.6 Утилизация отходов в промышленности строительных материалов
- •9 Производства основной химии
- •9.1 Кислоты
- •9.2 Минеральные удобрения
- •9.3 Комплексные удобрения и микроудобрения
- •9.4 Получение газов
- •9.4.1 Разделение воздуха на азот и кислород
- •9.4.2 Получение водорода и синтез аммиака
- •9.5 Утилизация отходов
- •10 Химическое производство органических веществ
- •10.1 Коксохимическое производство
- •10.2 Переработка нефти
- •10.3 Переработка природного газа
- •10.4 Производство полимерных материалов
- •10.4.1 Химическая переработка древесины с получением целлюлозы
- •10.4.2 Пластмассы
- •10.4.3 Каучук и резина
- •10.4.4 Утилизация отходов
- •11 Промышленная инфраструктура
- •11.1 Электроэнергетика
- •11.1.1 Значение электроэнергетики и виды электростанций
- •11.1.2 Паротурбинные энергетические установки электростанций
- •11.1.3 Газогенераторы тепловых энергетических установок
- •11.1.4 Гидроэлектростанции
- •11.1.5 Передача и распределение электроэнергии
- •10.1.6 Нетрадиционная энергетика
- •11.1.7 Воздействие на окружающую среду и утилизация отходов
- •11.2 Транспорт
- •11 2 1 Железнодорожный транспорт
- •11.2.2 Автомобильный транспорт
- •11.2.3 Водный транспорт
- •11.2.4 Воздушный транспорт
- •11.2.5 Промышленный и трубопроводный транспорт
- •Заключение
- •Список ЛитературЫ
- •Николаев Анатолий Лукич
- •Тираж 500 экз. Заказ
- •654041, Г. Новокузнецк, ул. Кутузова, 56, тел. 74-09-48
9.2 Минеральные удобрения
Удобрениями называют вещества, вносимые в почву для повышения урожайности, качества, устойчивости к болезням сельскохозяйственных культур.
Минеральные удобрения по типам содержащихся питательных веществ для растений классифицируются на фосфорные, азотные и калийные.
Фосфорные удобрения представлены двойным суперфосфатом, получаемым химическим путем, а также производством фосфоритовой муки и термофосфатов.
Сырьем для производства фосфорных удобрений служат природные аппатитовые и фосфоритовые руды. В аппатитах фосфор находится в виде минералов с общей формулой 3Ca3(PO4)2 CaX2, где Х – может быть представлен фтором, гидроксильной группой или хлором. В фосфоритовых рудах фосфор представлен фтороаппатитом. Примесными минералами в фосфорном сырье являются нефелин, каолин, кварц, доломит и др. Мировая добыча фосфатных руд достигает 140 млн. т/г, из которых 90% расходуется на производство минеральных удобрений.
Современные методы переработки природных фосфатов в удобрении разделяют на несколько групп:
механическое измельчение фосфоритов с получением фосфоритовой муки, используемой в качестве удобрений;
термическое производство путем сжигания или плавления при 1200–18000С природных фосфатов с различными добавками: фосфорной кислотой, кремнеземом, известняком, силикатами магния. К термофосфатам условно относят основные сталеплавильные шлаки с высоким содержанием фосфора, которые содержат до 20% усвояемого Р2О5 и 40–50% СаО, что делает их особо эффективными на кислых почвах.
Химические способы производства с обработкой фосфоритов минеральными кислотами, когда получают двойной суперфосфат – основное фосфорное удобрение. Его технология состоит в следующем. первичное фосфатное сырье дробят, грохотят, промывают водой для частичного удаления пустой породы и подвергают флотации. При обогащении апатито-нефелиновых руд Кольского полуострова выделяют апатитовый концентрат и нефелиновые хвосты, которые используют как сырье для производства глинозема.
При воздействии на фосфаты фосфорной кислотой образуется моногидрат монокальцийфосфата (двойной суперфосфат):
(Ca5F)(PO4)3+7H3PO4+5H2O=5Ca(H2PO4)2 H2O+HF+132,3кДж.
Двойной суперфосфат – концентрированное фосфорное удобрение, содержащее 42–50% усвояемого Р2О5, в том числе 37–42% – водорастворяемого. В гранулированном виде он хорошо растворяется и дает повышенный агрохимический эффект.
Помимо фосфорных удобрений, выпускаются кормовые фосфаты (преципитаты), применяемые как добавки в корм животных при недостатке в их рационе фосфора и кальция. Такие добавки отличаются от удобрений отсутствием вредных примесей железа, мышьяка и тяжелых цветных металлов. Преципитаты получают из фосфорной кислоты, воздействуя на нее суспензией известняка (мела) или известковым молоком с осаждением основного компонента – двухводного дикальций фосфата CaH2PO4 2H2O. Технический продукт имеет 46% усвояемого Р2О5 (пентаоксида фосфора). Технологические операции и режимы производства преципитата подобны используемым при получении двойного суперфосфата. Объемы выпуска преципитата сопоставляемы с тоннажем двойного суперфосфата.
В азотных удобрениях азот находится в NН4 – аммиачной или NO3 – нитратной формах, иногда – в обеих (нитрат аммония NН4 NO3). Наиболее распространен нитрат аммония (аммиачная селитра), содержащий до 35% азота и карбамид (мочевина) – наиболее концентрированное по азоту (до 46,6%) удобрение. Используют также сульфат аммония (NH4)2SO4. Эти удобрения выпускают в твердом гранулированном виде, но в связи со значительным ростом производства аммиака увеличивается объем выпуска жидких азотных удобрений.
Изготовляют аммиачную селитру на заводах, получающих аммиак и азотную кислоту. Производство селитры включает несколько стадий.
Нейтрализация разбавленной (46–60%) азотной кислоты газообразным аммиаком:
HNO3 + NH3 = NH4NO3 + 144,9 кДж.
Затем делают упарку раствора нитрата аммония до расплава, содержащего до 99,8% этого вещества. После этого его подвергают гранулированию, которое производят в грануляционных башнях длиной 11 м, шириной 8 м, высотой до 70–100 м, где вещество в каплевидном состоянии подают вниз. Перевод вещества в каплевидное состояние достигается при помощи вращающегося разбрызгивателя. При падении капли охлаждаются потоком поступающего снизу воздуха и превращаются в гранулы диаметром 2,5 мм.
Карбамид получают из аммиака и углекислого газа.
2NH3 + CO2 = CO(NH2)2 + H2O + 119,1 кДж.
Реакцию проводят в колоннах синтеза или давлении 18–20 МПа и температуре 180–200°С в течение 30–40 мин. Расплав, содержащий 29–31% карбамида, упаривают в двухстадийных аппаратах под давлением 30–40 кПа а температуре 130°С. После упаривания 99,7–99,8% жидкий карбамид поступает в грануляционную башню, где, подобно аммиачной селитре, распыляется, гранулируется и охлаждается. Полученный продукт рассеивают в виде гранул диаметром 1–4 мм, упаковывают и отправляют на склад.
Сульфат аммония – низкоконцентрированное азотное удобрение, в промышленных условиях образуется при нейтрализации серной кислоты газообразным аммиаком
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 + 274 кДж.
Сульфат аммония выпускают как побочный продукт при очистке коксового газа от аммиака серной кислотой.
Калийные удобрения готовят из природных минералов, содержащих соли калия. Мировая добыча калийных солей достигает 320 млн. т/г. Наибольшее значение имеет сильвинит КСl NaCl. Самое крупное месторождение сильвинита в мире (Верхнекамское) расположено на Среднем Урале.
Основным калийным удобрением является хлорид калия, который применяют в качестве удобрения для всех почв и культур.
Ведущим способом получения хлористого калия из сильвинита служит флотация, на долю которой приходится более 80% выпуска.
Для сельского хозяйства хлорид калия выпускают в виде гранул, полученных прессованием мелкодисперсного осадка с последующим его дроблением и классификацией по крупности.