SPRAWOZDANIE

Dominika Wasik, 212306

Wtorek 11:15 – 14:45

Data wykonania ćwiczenia: 17.03.15r.

Data oddania sprawozdania: 24.03.15r.

Ćwiczenie nr 3: „Ocena fizykochemiczna nawozów stałych fosforowych – różne formy P₂O₅”

Numer próbki nawozu: XX

1. Cel: Oznaczenie zawartości fosforanów w otrzymanej próbce nawozu.

2. Wstęp teoretyczny

Nawozy NPK są wieloskładnikowymi nawozami mineralnymi, zawierającymi azot, fosfor i potas w postaci przyswajalnej przez rośliny. Azotany (np. saletra potasowa), sole amonowe (np. amofos) i amidy to przyswajalne związki azotu; fosforany to przyswajalne związki fosforu, a chlorek potasu najczęściej stosowanym związkiem potasu. Dodatkowo nawozy mogą zawierać wapń, magnez, siarkę, bor.

Superfosfat to nawóz fosforowy, otrzymywany poprzez działanie na apatyty i fosforyty kwasem siarkowym (VI), azotowym (V) lub fosforowym (V). Otrzymuje się go przy pomocy instalacji TVA lub metody Dorr – Olivier.

• Produkcja superfosfatu

W przemyśle chemicznym otrzymuje się superfosfat zwykły i podwójny. Najbardziej rozpowszechniony jest superfosfat zwykły, który ma postać szarego proszku lub granulek. W skład superfosfatu wchodzą Ca(H₂PO₄)₂·H₂O, CaSO₄·½H₂O oraz domieszki: fosforany żelaza i glinu, krzemionka, kwas fosforanowy. Superfosfat otrzymuje się w procesie wielofazowym. W pierwszym stadium zachodzi dyfuzja kwasu siarkowego do cząstek apatytu, a na powierzchni cząstek następuje szybka reakcja chemiczna. Kwas siarkowy całkowicie przereagowuje i wytrąca się siarczan wapniowy.

Ca₅F(PO₄)₃+5H₂SO₄+2½H₂O↔5(CaSO₄·½H₂O)+3H₃PO₄+HF+Q

W drugim stadium powstający kwas fosforowy dyfunduje w porach cząstek surowca.

Ca₅F(PO₄)₃+7 H₃PO₄+5H₂O↔5Ca(H₂PO₄)₂·H₂O+HF+Q

Fosforan jednowapniowy znajduje się na początku w roztworze, a po przesyceniu zaczyna krystalizować. Kiedy pierwsza reakcja dobiega końca w komorze reakcyjnej, masa zatęża się, a potem krzepnie. Końcowym stadium jest dojrzewanie superfosfatu (powstawanie i krystalizacja fosforanu jednowapniowego). Proces ten jest powolny z uwagi na słabą dyfuzję kwasu fosforowego do apatytu przez utworzoną na powierzchni ziaren otoczkę z fosforanu jednowapniowego oraz długą krystalizację Ca(H₂PO₄)₂·H₂O. Aby przyspieszyć reakcje i dyfuzję, należy podnieść temperaturę i zwiększyć stężenie kwasu siarkowego.

Superfosfat składa się z fazy stałej i niewielkiej ilości fazy ciekłej. Na wartość nawozową wpływa granulacja. Faza stała składa się z:

• Ca(H₂PO₄)₂·H₂O ok.24%

• CaHPO₄ i CaHPO₄·2H₂O 2%

• CaSO₄ 40%

• CaSO₄·2H₂O 9%

Faza ciekła zawiera:

• roztwór Ca(H₂PO₄)₂

• H₃PO₄

• jony Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Al³⁺, Fe²⁺, SiF₆^2- i inne.

W wyniku procesu rozkładu surowca fosforanowego kwasem fosforowym powstaje superfosfat potrójny.

Firmy produkujące nawozy azotowe:

• Fosfory Grupa Puławy

• LUVENA S.A.w Luboniu

• Grupa Azoty Zakłady Chemiczne „Police” S.A.

• FOSFAN S.A.

• YARA POLAND  

• ZAKŁADY CHEMICZNE „SIARKOPOL” Sp. z o.o

1. Obliczenia

Tabela nr 1

objętość próbki [ml]	masa P2O5 [mg]	absorbancja [nm]
0	0	0,000
2	0,4	0,190
5	1	0,288
10	2	0,503
12	2,4	0,581
15	3	0,742

Roztwór roboczy: 1 ml – 0,2 mg P₂O₅

Tabela nr 2

Próbka	Masa naważki [g]	Objętość próbki [cm^3]	Absorbancja [nm]
1	+ woda	2,502	2,50
2	+ HCl	1,010	2,00
3	+ kwas cytrynowy	2,035	2,00

• Obliczenie masy P₂O₅ w roztworach

y = 0,2297x + 0,0471

m₁ = x₁ = (y – 0,0471)/0,2297 = (0,506 – 0,0471)/0,2297 = 1,998 [mg]

m₂ = x₂ = (y – 0,0471)/0,2297 = (0,348 – 0,0471)/0,2297 = 1,310 [mg]

m₃ = x₃ = (y – 0,0471)/0,2297 = (0,597 – 0,0471)/0,2297 = 2,394 [mg]

• Obliczenie zawartości P₂O₅ w roztworach

X=$\frac{m_{\text{pr}} \bullet V \bullet 100}{m_{n} \bullet V_{\text{pr}} \bullet 1000}\ $[%]

m_pr –ilość P₂O₅ odczytana z krzywej wzorcowe [mg]

m_n – masa naważki użyta do ekstrakcji [g]

V-objętość roztworu [250cm³]

V_pr- objętość próbki wzięta do ekstrakcji [cm³]

$$X_{1} = \frac{1,998 \bullet 250 \bullet 100}{2,502 \bullet 2,5 \bullet 1000} = 7,99\ \lbrack\%\rbrack\ $$

$$X_{2} = \frac{1,310 \bullet 250 \bullet 100}{1,010 \bullet 2 \bullet 1000} = 16,21\ \lbrack\%\rbrack\ $$

$$X_{3} = \frac{2,394 \bullet 250 \bullet 100}{2,035 \bullet 2 \bullet 1000} = 14,71\ \lbrack\%\rbrack\ $$

1. Wnioski

W badanej próbce nawozu największa zawartość P₂O₅ występuje w postaci fosforanów całkowitych (16,21%), nieco mniej w postaci fosforanów przyswajalnych (14,71%), a najmniej w postaci fosforanów rozpuszczalnych w wodzie (7,99%). Jest więc to nawóz bogaty w fosforany, co jest korzystne dla roślin, gdyż wpływa on na prawidłowy rozwój korzeni, poprawę odporności na mrozy i choroby, ograniczenie akumulowania szkodliwych form azotu i podniesienie wartości technologicznej plonów. Niedobór fosforu mógłby spowodować słaby wzrost roślin i wykształcenie nasion.