Superfosfaty pojedyncze – produkcja i zastosowanie

Jednak obecnie produkowane są inne nawozy fosforowe (takie jak np. superfosfat potrójny), stopniowo zastępujące superfosfat pojedynczy z powodu jego stosunkowo niskiej zawartości fosforu. Sam proces wytwarzania superfosfatów pojedynczych i potrójnych odbywa się w bardzo zbliżony sposób. Gotowy SSP ma postać sypkiego proszku lub granulek o szarej barwie. Jego podstawowymi składnikami są fosforan jednowapniowy (Ca(H₂PO₄)₂·H₂O) i siarczan wapniowy (CaSO₄·0,5H₂O). Oczywiście w skład superfosfatu pojedynczego wchodzą także różne domieszki, takie jak fosforany żelaza i glinu, krzemionka, czy też kwas fosforowy. Wszystkie typy superfosfatów zawierają te same składniki, występują one tylko w różnych proporcjach.

Superfosfaty są najprostszymi i najpowszechniej stosowanymi nawozami fosforowymi. Łatwo rozpuszczają się w wodzie, co zdecydowanie ułatwia przyjmowanie fosforu przez rośliny. Tego typu nawozy mogą być wykorzystywane na każdym rodzaju gleby i przy wszystkich typach upraw, a także na łąkach i pastwiskach, stąd są nazywane nawozami uniwersalnymi. Należy je aplikować przedsiewnie, najlepiej w połączeniu z solami potasowymi, w obecności których działają najefektywniej. Fosfor jest jednym z najważniejszych składników odżywczych dla roślin, a jego niedobór objawia się ich sztywnością oraz podatnością do łamania, brak im połysku, mogą także pojawiać się czerwone przebarwienia na liściach. Należy pamiętać, że nawozy fosforowe wpływają w głównej mierze na jakość plonów, nie zaś na ich obfitość.

Surowce potrzebne do produkcji SSP

Do produkcji superfosfatu prostego stosuje się głównie fosforyty i apatyty. Fosforyty to skały osadowe o chemicznym lub organicznym pochodzeniu, składające się przede wszystkim z fosforanów (zawierają od 12 do nawet 40% P₂O₅). Z kolei apatyty to minerały pochodzenia głównie wulkanicznego. Fosforyty powstają w wyniku procesu wytrącania się fosforanu wapnia z wody morskiej. Największe złoża tych skał znajdują się w Ameryce Północnej, Ukrainie, Rosji oraz w Algierii, Tunezji i Egipcie. Z kolei w Polsce fosforyty występują w Górach Bardzkich oraz na obrzeżu Gór Świętokrzyskich. Niestety eksploatacja tych złóż została zaniechana w latach 70.

Drugim bardzo ważnym surowcem potrzebnym do produkcji superfosfatów jest kwas siarkowy. Dlatego najkorzystniej jest, kiedy wytwórnie kwasu siarkowego i superfosfatu znajdują się w możliwie niedużej odległości. Dzięki temu można wyeliminować proces transportu H₂SO₄, który jest niezwykle trudny i kosztowny. Nowoczesne zakłady wytwarzające nawozy fosforowe zazwyczaj są budowane w sąsiedztwie instalacji produkujących kwas siarkowy.

Produkcja superfosfatu pojedynczego

Otrzymywanie superfosfatu pojedynczego przez działanie kwasu siarkowego na fluoroapatyt jest procesem złożonym i wielofazowym. Sama reakcja przebiega głównie w obszarze dyfuzyjnym. Pierwszym etapem jest przygotowanie surowców fosforytowych, który polega na rozdrobnieniu ich ziaren do wielkości poniżej 0,16 mm. Równolegle do tego procesu można przeprowadzać rozcieńczanie (do stężenia około 68%) i chłodzenie kwasu siarkowego. W zależności od rodzaju użytego surowca stosuje się H₂SO₄ o różnych temperaturach. Zazwyczaj jest to około 30-40°C w przypadku surowca fosforytowego i około 60-70°C dla apatytowego. Rozdrobniony surowiec fosforowy transportowany jest na wagę i zsypywany do mieszalnika o działaniu ciągłym. Następnie wprowadzany jest kwas siarkowy. Kolejny etap otrzymywania superfosfatu pojedynczego polega na jego zarabianiu, czyli mechanicznym wymieszaniu wszystkich składników. Już w tym momencie zostaje zainicjowany początkowy rozkład fosforytów. Po wymieszaniu zawartość mieszalnika jest przenoszona do komory reakcyjnej o działaniu ciągłym, gdzie zachodzą procesy tężenia i twardnienia. W dalszym etapie superfosfat rozdrabnia się, a następnie magazynuje w temperaturze około 35-40°C. Tak przygotowana masa „dojrzewa” przez około 2-3 tygodnie i w tym czasie dokańczane zostają reakcje rozkładu fosforytów. Podczas cyklu dojrzewania w SSP zmniejsza się zawartość wolnego kwasu fosforowego, a wzrasta ilość P₂O₅, który jest bardzo dobrze przyswajalny przez rośliny. Mieszanie superfosfatu w magazynie dodatkowo przyspiesza zachodzące procesy.

Ostatnim etapem jest granulacja superfosfatu. Jest to niezwykle ważny proces ze względu na to, że wpływa on na właściwości fizyczne końcowego produktu. Cały etap granulacji odbywa się w obrotowych bębnach granulacyjnych. Sproszkowany superfosfat jest nawilżany za pomocą spryskiwaczy, a ruch obrotowy bębna powoduje tworzenie się granulek o różnych rozmiarach. Tak przygotowany produkt po finalnym wysuszeniu rozdzielany jest na frakcje o różnej wielkości ziaren i pakowany do papierowych worków. Zawartość fosforu w superfosfacie pojedynczym wynosi zazwyczaj 16-20% w przeliczeniu na P₂0₅.

Dobór materiałów konstrukcyjnych do procesu produkcji superfosfatu

W celu odpowiedniego przeprowadzenia procesu produkcji superfosfatów ważny jest także dobór materiałów konstrukcyjnych aparatury. Ze względu na wykorzystywanie kwasu siarkowego oraz obecność w produktach końcowych fluorowodoru, oprzyrządowanie stosowane w tym procesie musi być kwasoodporne. Produkcję superfosfatu pojedynczego prowadzi się w zbiornikach wyłożonych blachą ołowianą, twardym PVC lub teflonem. Wszystkie wężownice wykorzystywane w tym procesie wykonane są ze stali kwasoodpornej lub ołowiu (nie jest on już jednak stosowany w nowoczesnych instalacjach). Dodatkowo bardzo ważne jest także stosowanie zabezpieczenia antykorozyjnego (np. gumy lub faolitu) ze względu na wydzielający się w procesie fluorowodór.