Вопрос 2. Свойства нитрата аммония

Производство азотных удобрений

Минеральные удобрения — неорганические соединения, содержащие необходимые для растений элементы питания.
Применение минеральных удобрений — один из основных приемов интенсивного земледелия. С помощью удобрений можно резко повысить урожаи любых культур на уже освоенных площадях без дополнительных затрат на обработку новых земель.
Минеральные удобрения содержат питательные вещества в виде различных минеральных солей. В зависимости от того, какие питательные элементы содержатся в удобрениях, их подразделяют на: простые (однокомпонентные) — содержат только один из главных элементов питания (к ним относятся азотные, фосфорные и калийные удобрения); комплексные — содержат не менее двух главных питательных элементов.

В общем случае все минеральные удобрения разделяют на азотные, фосфорные и калийные.

Азотные удобрения могут содержать азот в форме свободного аммиака и аминов (аммиакаты), ионов NH₄ ⁺ и NO₃ ^- , аминогруппы NH₂ , а также в их сочетании. В соответствии с этим различают следующие виды азотных удобрений: аммиачные, аммонийные, нитратные, амидные и аммонийно-нитратные.

Все азотные удобрения водорастворимы, азот из них хорошо усваивается растениями, особенно из аниона NO₃ ^- , который отличается высокой подвижностью в почве. По агрегатному состоянию азотные удобрения делятся на твердые (соли и карбамид) и жидкие (аммиак, аммиачная вода и аммиакаты, представляющие собой растворы твердых удобрений

Основными исходными продуктами при производстве этих удобрений являются аммиак (NH₃) и азотная кислота (HN0₃). Аммиак получают в процессе взаимодействия газообразного азота воздуха и водорода (обычно из природного газа) при температуре 400-500 °С и давления в несколько сот атмосфер в присутствии катализаторов. Азотная кислота получается при окислении аммиака. Около 70% всех азотных удобрений в нашей стране выпускается в виде аммиачной селитры -NH₄NO₃, мочевины (карбамида) - CO(NH₂)₂. Это гранулированные или мелкокристаллические соли белого цвета, легко растворимые в воде. Практически во всех почвенных зонах и на всех культурах аммиачная селитра и мочевина являются универсальными азотными удобрениями.

Вопрос 2. Свойства нитрата аммония

Нитрат аммония (аммонийная селитра) NH₄NO₃ - кристаллическое вещество с температурой плавления 169,6?С, хорошо растворимое в воде. Растворимость при 20?С равна 0,621 мас. долей, при 160ºС - 0,992 мас. долей. Нитрат аммония сильно гигроскопичен и легко поглощает влагу из атмосферы, в зависимости от температуры может существовать в пяти кристаллических модификациях, различающихся плотностью и структурой кристаллов. Вследствие высокой растворимости в воде, гигроскопичности и полиморфных превращений, сопровождающихся выделением тепла, нитрат аммония легко слеживается. Для уменьшения слеживаемости, которая затрудняет использование продукта, в промышленности используют следующие меры:

- перед складированием полученный продукт охлаждают до температуры ниже 32ºС, так как именно в интервале от 32,3ºС до -17ºС нитрат аммония находится в стабильной ромбической модификации;

- выпускают товарный продукт в гранулированном виде, обрабатывая поверхность гранул ПАВ, образующими на них гидрофобную пленку;

- вводят в состав продукта кондиционирующие добавки в виде нитрата магния и других солей, которые связывают свободную воду и препятствуют переходу одной модификации в другую.

Нитрат аммония в твердом состоянии или в виде высококонцентрированного раствора (плава) при нагревании выше 180 - 200 ºС разлагается:

NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O - H, где H = 36,8 кДж.

При быстром нагревании в замкнутом пространстве до 400 - 100?С или инициировании нитрат аммония разлагается со взрывом по уравнению

NH₄NO₃ = N₂ + 2H₂O + 0,1O₂ - 118 кДж.

Разложение ускоряется в присутствии минеральных кислот и органических веществ. На этом основано использование нитрата аммония в качестве компонента аммонийно-селитровых взрывчатых веществ - аммонитов (смеси с органическими веществами), аммотолов (смеси со взрывчатыми веществами) и аммоналов (смеси, содержащие аллюминий).

Нитрат аммония является безбалластным азотным удобрением и содержит 34,8% азота, из них 17,4% - в аммиачной (NH₄⁺) и 17,4% - в нитратной (NO₃^-) форме. Поэтому стоимость транспортировки содержащегося в нем азота значительно ниже, чем при перевозке других балластных удобрений (например, сульфата аммония).