Нитрат аммония аммиачная вода

Аммиачная вода — надежный источник азота для зерновых культур

Рост засушливости климата в последние годы снижает эффективность минеральных удобрений. Общеизвестна важность достаточного содержания азота в почве во время вегетации, кущение и трубкования зерновых культур. Поэтому недостаток влаги в почве побуждает производителей зерна к поиску альтернативных схем питания растений.

Применение гранулированных форм азотных удобрений требует достаточной влажности почвы, при отсутствии осадков доступность азота для растений пшеницы из твердых туков резко снижается. Учитывая цены на удобрения, сегодня производители зерна несут колоссальные убытки от нерациональных систем питания в годы с неблагоприятными погодными условиями. Учитывая низкую эффективность гранулированных форм удобрений в производстве и значительные затраты на их транспортировку, перегрузку и внесения в почву гораздо удобнее в использовании являются жидкие азотные удобрения, а именно аммиачная вода.

В мире больше всего жидких азотных удобрений применяют в США. Среди всех азотсодержащих удобрений в этой стране на их долю приходится около 62%. В Украине доля жидких азотных удобрений в питании полевых культур значительно меньше, что связано прежде всего с отсутствием техники для внесения и специально оборудованных мест для хранения. Основной причиной, которая способствовала росту использования жидких азотных удобрений в США, были меньшие суммарные затраты на хранение, транспортировку и внесение сравнению с аналогичными затратами для твердых азотных удобрений. Также известно, что развитие и применение жидких удобрений в сельском хозяйстве приводит к уменьшению доли ручного труда и ведет к полной механизации сельскохозяйственного производства, повышению валового сбора зерна. В конечном итоге растет экономическая эффективность производства.

Аммиачная вода — (NH3) H2O — высокоэффективное жидкое азотное удобрение. Оно представляет собой жидкость, бесцветную или желтоватого цвета, с резким запахом и плотностью около 907 кг/м3. В промышленных масштабах аммиачную воду добывают путем насыщения воды газообразным аммиаком в закрытых сосудах под давлением около 2 атм. Для сельского хозяйства производят аммиачную воду двух марок — А, Б. Удобрение марки А содержит 20% азота и 25% аммиака, марки Б — 16,5% азота и 20,5% аммиака. В аммиачной воде азот содержится в форме ионов аммония NH4 + и свободного аммиака в соотношении 1: 250. Такое большое количество свободного аммиака в аммиачной воде означает, что могут быть значительные потери азота, поэтому это удобрение нужно вносить на глубину 15-18 см на почвах легкого состава и на 8-12 см — тяжелого механического состава. Азот аммиачной воды хорошо закрепляется в почве и является доступным для растений.

Если поле расположено вблизи места производства аммиачной воды, наименее затратным будут непосредственные транспортировки жидкого удобрения от завода в поле. Но в случае, когда зона использования на расстоянии более 35 км от места производства, необходимо организовывать пункты хранения, оборудованные стальными цистернами. Следует отметить, что емкости для хранения, а также оборудование для транспортировки, перекачки и непосредственного внесения в почву должны быть изготовлены из стали или чугуна. Черные металлы почти не поддаются коррозии под воздействием аммиачной воды, тогда как оборудование, изготовленное из цветных металлов (цинк, олово, медь), не стоит применять из-за сильной коррозии. Алюминий и резиновые шланги тоже не повреждаются аммиачной водой.

Транспортировка аммиачной воды осуществляется железнодорожными и автоцистернами. Для заправки полевых культиваторов используют тракторные цистерны емкостью 5-10 м3. Для большего удобства и повышения скорости заправки агрегатов для внесения целесообразно применять полевые емкости для хранения аммиачной воды объемом до 50 м3.

Как и все жидкие азотные удобрения, аммиачную воду вносят в почву на определенную глубину. В каждом конкретном случае глубина внесения разная и зависит от гранулометрического состава почвы и ее влажности. Выше было отмечено, что на легких почвах глубину внесения следует увеличивать на тяжелых — уменьшать. При недостаточной влажности почвы также следует увеличивать глубину внесения, иначе возрастают потери азота из-за испарения. Некоторая потеря азота возможна при использовании аммиачной воды на сильно карбонатных почвах со щелочной реакцией. Вносить аммиачную воду на поверхность почвы или на незначительную глубину пересушенного почвенного профиля недопустимо через неизбежные потери азота. Переувлажненные почвы также непригодны для внесения аммиачной воды, так как при этом забиваются каналы, по которым поступает удобрение. Аммиачную воду можно применять путем фертигации (с поливной водой на орошаемых полях), однако недостаток этого способа кроется в возможных значительных потерях азота через испарение в жаркую и сухую погоду. Для непосредственного внесения в почву используют различные агрегаты: аппликатор ПЖУ-5000, агрегатированный с тракторами 3-го тягового класса, или культиваторы. Это позволяет вносить аммиачную воду на максимальную глубину — до 22-25 см. К каждой лапе культиватора подведена трубка, которой подается жидкое удобрение; при попадании удобрения в почву оно сразу присыпается землей. Такой механизм внесения обеспечивает достаточную равномерность распределения азота площади и снижает его потери до минимума.

После внесения аммиачной воды в почву она абсорбируется грунтовыми коллоидами, поэтому подвижность этого удобрения незначительна.

В дальнейшем аммонийный азот подвергается нитрификации, становится более подвижным и способен перемещаться вместе с почвенным раствором. Внесение аммиачной воды влияет на почвенную микрофлору, количество которой непосредственно после внесения удобрения снижается, однако после превращения аммонийной формы азота в нитраты, увеличивается. Так же аммиачная вода влияет и на дождевых червей. Высокая концентрация паров аммиака в пахотном слое почвы губительно действует на ряд вредителей, в частности на хлебную жужелицу. На полях, где вносят аммиачную воду и безводный аммиак, количество этих вредителей значительно меньше. Однако длительное применение аммиачной воды подкисляют почву, что отрицательно влияет на рост зерновых культур, поэтому со временем нужно использовать удобрения, которые содержат кальций, или проводить известкование. На нейтрализацию 1 ц аммиачной воды нужно использовать 3-4 ц СаСО3.

Применение аммиачной воды под зерновые культуры возможно на всех типах почв. Высокая эффективность наблюдается на тяжелых, хорошо обработанных почвах с высоким содержанием гумуса, где аммиак поглощается и удерживается лучше, чем на легких, бедных гумусом почвах. Наибольший эффект на урожайность зерновых культур производит внесение аммиачной воды вместе с органическими удобрениями. Не рекомендуется вносить аммиачную воду на одном поле несколько лет подряд, поскольку она усиливает минерализацию органического вещества почвы, а это приводит к снижению содержания в нем органики. На почвах с достаточной буферность под озимую пшеницу аммиачную воду рекомендуется вносить осенью в качестве основного удобрения при температуре + 10 °С или весной под яровые зерновые при аналогичных погодных условиях. На почвах легкого гранулометрического состава аммиачную воду желательно вносить весной для уменьшения возможной потери азота.

Аммонийная форма азота, которая имеется в аммиачной воде, малоподвижная в почве, не вымывается в более глубокие ее слои при чрезмерных осадках, поэтому это удобрение удобно применять перед посевом озимых или яровых зерновых. Внесение аммиачной воды на глубину 15-18 см и более положительно влияет на вегетацию озимых в осенний период.

Известно, что на начальных этапах развития осенью основная масса корневой системы озимой пшеницы локализуется в верхней части пахотного слоя. Итак, растения не могут усваивать избыточное количество азота и перерастать, поэтому такие посевы хорошо выдерживают неблагоприятные условия перезимовки. Также установлено, что глубокое внесение аммиачной воды осенью под озимую пшеницу положительно влияет на весеннее возобновление вегетации. При таких условиях пшеница лучше кустится и быстрее накапливает вегетативную массу. Случается, что посев озимой пшеницы по разным причинам задерживается, снижение температуры воздуха и почвы тормозит прорастание и развитие растений. Кроме этого, низкие температуры значительно замедляют поглощение нитратов из почвы. В таком случае эффективным будет применение аммиачной воды, поскольку ионы аммония не так чувствительны к понижению температуры.

Под озимые и яровые зерновые аммиачную воду рекомендуется вносить в зависимости от результатов почвенной диагностики в количестве от 30 до 90 кг в действующем веществе (азот). Осенью аммиачную воду, по возможности, лучше применять в более поздние сроки, иначе теплая погода сентября способствовать интенсивной нитрификации аммонийного азота, который, перейдя в нитратной форме, с интенсивными дождями вымываться в нижние слои почвы. Предпосевное внесение аммиачной воды обеспечивает азотом растения зерновых культур на начальных этапах вегетации, для получения урожая зерна высокого качества, в частности повышение содержания белка, необходимо дополнительно проводить подкормки другими азотными удобрениями — аммиачной селитрой, карбамидом.

Аммиачная вода имеет ряд преимуществ перед традиционными гранулированными азотными удобрениями, ее применение позволяет экономить значительные средства на каждом гектаре пашни. Процессы транспортировки, перегрузки и внесения в почву могут быть максимально автоматизированы. В отличие от безводного аммиака, для хранения и транспортировки аммиачной воды не нужны емкости, работающие под высоким давлением, а по сравнению с селитрой, азот аммиачной воды не вымывается чрезмерными осадками, хорошо усваивается растениями пшеницы и других зерновых культур.

Однако, как и у каждого удобрения, у аммиачной воды есть ряд недостатков: относительно небольшое содержание азота, которое обусловливает использование большего количества удобрений в физическом весе; необходимость в специальной технике для транспортировки, перегрузки и внесения, что значительно тормозит ее более широкое внедрение на полях Украины. Аммиачная вода обеспечивает почти такую ​​же прибавку урожая зерновых культур на единицу внесенного удобрения, как и безводный аммиак, однако через высшие транспортные расходы уступает последнему по экономической эффективности. Высокая токсичность аммиачной воды требует усиленных мер безопасности при работе с этим удобрением.

Обязательные условия: наличие опыта; применение индивидуальных средств защиты; техника, используется для внесения, должна быть в безупречном состоянии.

Источник

Нитрат аммония

Систематическое
наименование Нитрат аммония Хим. формула NH₄NO₃ Состояние твёрдый Молярная масса 80,04 г/моль Плотность 1,725 (IV модификация) Т. плав. 169,6 °C Т. кип. 235 °C Т. разл.

210 °C Растворимость в воде 20 °C — 190 г/100 мл ГОСТ ГОСТ 14702-79 Рег. номер CAS 6484-52-2 PubChem 22985 Рег. номер EINECS 229-347-8 SMILES

RTECS BR9050000 ChEBI 63038 ChemSpider 21511 Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Нитрат аммония (аммонийная (аммиачная) селитра) — химическое соединение NH₄NO₃, соль азотной кислоты. Впервые получена Глаубером в 1659 году. Используется в качестве компонента взрывчатых веществ и как азотное удобрение.

Содержание

• 1 Физические свойства
  • 1.1 Растворимость
  • 1.2 Состав
• 2 Методы получения
  • 2.1 Основной метод
  • 2.2 Метод Габера
  • 2.3 Нитрофосфатный метод
• 3 Химические свойства
• 4 Кристаллические состояния нитрата аммония
• 5 Применение
  • 5.1 Удобрения
  • 5.2 Взрывчатые вещества
• 6 Безопасный состав
• 7 Дополнительная информация

Физические свойства

Кристаллическое вещество белого цвета. Температура плавления 169,6 °C, при нагреве выше этой температуры начинается постепенное разложение вещества, а при температуре 210 °C происходит полное разложение. Температура кипения при пониженном давлении — 235 °C. Молекулярная масса 80,04 а. е.м. Скорость детонации 2570 м/с.

Растворимость

Растворимость в воде:

Температура, °C	Растворимость, г/100мл
0	119
10	150
25	212
50	346
80	599
100	1024

При растворении происходит сильное поглощение тепла (аналогично нитрату калия), что значительно замедляет растворение. Поэтому для приготовления насыщенных растворов нитрата аммония применяется нагревание, при этом твёрдое вещество засыпается небольшими порциями.

Также соль растворима в аммиаке, пиридине, метаноле, этаноле.

Состав

Содержание элементов в нитрате аммония в массовых процентах:

Методы получения

Основной метод

В промышленном производстве используется безводный аммиак и концентрированная азотная кислота:

Реакция протекает бурно с выделением большого количества тепла. Проведение такого процесса в кустарных условиях крайне опасно (хотя в условиях большого разбавления водой нитрат аммония может быть легко получен). После образования раствора, обычно с концентрацией 83 %, лишняя вода выпаривается до состояния расплава, в котором содержание нитрата аммония составляет 95—99,5 % в зависимости от сорта готового продукта. Для использования в качестве удобрения расплав гранулируется в распылительных аппаратах, сушится, охлаждается и покрывается составами для предотвращения слёживания. Цвет гранул варьируется от белого до бесцветного. Нитрат аммония для применения в химии обычно обезвоживается, так как он очень гигроскопичен и процентное количество воды в нём получить практически невозможно.

Метод Габера

По способу Габера из азота и водорода синтезируется аммиак, часть которого окисляется до азотной кислоты и реагирует с аммиаком, в результате чего образуется нитрат аммония:

Нитрофосфатный метод

Этот способ также известен как способ Одда, названный так в честь норвежского города, в котором был разработан этот процесс. Он применяется непосредственно для получения азотных и азотно-фосфорных удобрений из широко доступного природного сырья. При этом протекают следующие процессы:

1. Природный фосфат кальция (апатит) растворяют в азотной кислоте:
   • Ca₃(PO₄)₂ + 6HNO₃ ⟶ 2H₃PO₄ + 3Ca(NO₃)₂
2. Полученную смесь охлаждают до 0 °C, при этом нитрат кальция кристаллизуется в виде тетрагидрата — Ca(NO₃)₂·4H₂O, и его отделяют от фосфорной кислоты.
3. На полученный нитрат кальция, не очищенный от фосфорной кислоты, действуют аммиаком, получая в итоге нитрат аммония:
   • Ca(NO₃)₂ + 4H₃PO₄ + 8NH₃ ⟶ CaHPO₄↓ + 2NH₄NO₃ + 3(NH₄)₂HPO₄

А также амфотерный метод.

Химические свойства

Термическое разложение нитрата аммония может происходить по-разному, в зависимости от температуры:

Кристаллические состояния нитрата аммония

Изменения кристаллического состояния нитрата аммония под воздействием температуры и давления меняют его физические свойства. Обычно различают следующие состояния:

Кристаллические состояния нитрата аммония

Система	Диапазон температур (°C)	Состояние	Изменение объёма (%)
—	> 169.6	жидкость
I	169.6 — 125.2	кубическая	−2.13
II	125.5 — 84.2	тетрагональная	−1.33
III	84.2 — 32.3	α-ромбическая	+0.8
IV	32.3 — −16.8	β-ромбическая	−3.3
V	−50 — −16.8	тетрагональная	+1.65
VI	существует при высоких давлениях
VII	170
VIII	существует при высоких давлениях
IX	существует при высоких давлениях

Фазовый переход от IV к III при 32,3 °C приносит неприятности производителям удобрений, потому как изменения плотности приводят к разрушению частиц при хранении и применении. Это особенно важно в тропических странах, где нитрат аммония испытывает циклические изменения, приводящие к разрушению гранул, слёживанию, повышенному пылению и риску возникновения взрыва.

Применение

Удобрения

Бо́льшая часть нитрата аммония используется либо непосредственно как хорошее азотное удобрение, либо как полупродукт для получения прочих удобрений. Для предотвращения создания взрывчатых веществ на основе нитрата аммония в удобрения, доступные в широкой продаже, добавляют компоненты, снижающие взрывоопасность и детонационные свойства чистого нитрата аммония, такие как мел (карбонат кальция).

В Австралии, Китае, Афганистане, Ирландии и некоторых других странах свободная продажа нитрата аммония даже в виде удобрений запрещена или ограничена. После террористического акта в Оклахома-Сити ограничения на продажу и хранение нитрата аммония были введены в некоторых штатах США.

Взрывчатые вещества

Наиболее широко в промышленности и горном деле применяются смеси аммиачной селитры с различными видами углеводородных горючих материалов, других взрывчатых веществ, а также многокомпонентные смеси:

• составы типа аммиачная селитра/дизельное топливо (АСДТ)
• жидкая смесь аммиачная селитра/гидразин (Астролит)
• водонаполненные промышленные взрывчатые вещества (Акванал, Акванит и др.)
• смеси с другими взрывчатыми веществами (Аммонит, Детонит и др.)
• смесь с алюминиевой пудрой (аммонал)

Аммиачная селитра отличается большой гигроскопичностью, поэтому в качестве взрывчатого вещества не используется, так как в сыром виде взрывчатые свойства утрачиваются.

Безопасный состав

В 2013 г. сотрудники Sandia National Laboratories объявили о разработке безопасного и эффективного состава на основе смеси нитрата аммония с сульфатом железа, который не может быть использован для создания на его основе взрывчатых веществ. При разложении состава ион SO₄ 2− связывается с ионом аммония, а ион железа — с нитрат-ионом, что предотвращает взрыв. Введение в состав удобрения сульфата железа может улучшить и технологические характеристики удобрения, особенно на закисленных почвах. Авторы отказались от защиты формулы удобрения патентом с тем, чтобы этот состав мог получить быстрое распространение в регионах с высокой террористической опасностью.

Дополнительная информация

Мировое производство аммиачной селитры на 1980 год составляло 14 млн т, в пересчёте на азот.

Источник