Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный

Кафедра экономики и менеджмента в нефтегазохимической комплексе

Контрольная работа по дисциплине

Производство минеральных удобрений

Выполнила Ерёмина Алёна

Санкт-Петербург 2016

Оглавление

• Введение
• 1. Производство минеральных удобрений
• 1.1 Производство суперфосфата
• 1.2 Производство аммиачной селитры
• 1.3 Производство карбамида
• 2. Проблемы, связанные с использованием минеральных удобрений
• 2.1 Химическое загрязнение почв
• 2.2 Загрязнение окружающей среды
• 2.3 Накопление тяжелых металлов
• 2.4 Выпадение кислотных дождей
• 3. Пути достижения целей
• 4. Охрана окружающей среды при производстве удобрений
• 5. Мероприятия по достижению генеральной цели
• Список литературы
• Задание


Введение

Минеральными удобрениями называют соли, содержащие элементы, необходимые для питания растений и вносимые в почву для получения высоких и устойчивых урожаев. Минеральные удобрения являются одним из важнейших видов продукции химической промышленности. Рост численности населения выдвигает перед всеми странами мира одну и ту же проблему - умелое управление способностью природы воспроизводить жизненные ресурсы и прежде всего продовольственные. Задача расширенного воспроизводства продуктов питания уже давно решается применением в сельском хозяйстве минеральных удобрений. Научными прогнозами и перспективными планами предусматривается дальнейшее увеличение мирового выпуска минеральных и органоминеральных удобрений, удобрений с регулируемым сроком действия.

Производство минеральных удобрений - одна из важнейших подотраслей химической промышленности, его объем во всем мире составляет более 100млн. т в год. В наибольших количествах вырабатывают и потребляют соединения натрия, фосфора, калия, азота, алюминия, железа, меди, серы, хлора, фтора, хрома, бария и др.

1. Производство минеральных удобрений

1.1 Производство суперфосфата

Химическая промышленность выпускает простой и двойной суперфосфаты. Простой суперфосфат - самое распространенное фосфорное удобрение. Он представляет собой порошок (или гранулы) серого цвета, содержащий в основном монофосфат кальция Са(Н2РО4)2*Н2О и сульфат кальция СаSO4*0,5Н2О. В состав суперфосфата входят примеси: фосфаты железа и алюминия, кремнезем, а также фосфорная кислота. Сущность производства суперфосфата состоит в разложении природных фосфатов серной кислотой. Процесс получения суперфосфата при взаимодействии серной кислоты с кальцийфторапатитом является многофазным гетерогенным процессом, протекающим в основном в диффузионной области. Этот процесс можно условно разбить на два этапа. Первый этап - это диффузия серной кислоты к частицам апатита, сопровождаемая быстрой химической реакцией на поверхности частиц, которая идет до полного израсходования кислоты, и кристаллизация сульфата кальция:

Ca₅ F(PO₄ )₃ + 5H₂ SO₄ +2,5H₂ O=5(CaSO₄ *0,5H₂ O)+H₃ PO₄ +HF+Q (а)

Второй этап - диффузия образовавшейся фосфорной кислоты в порах неразложившихся частиц апатита, сопровождаемая реакцией

Ca₅ F(PO₄ )₃ +7H₃ PO₄ +5H₂ O=5Ca(H₃ PO₄ )₂ *H₂ O+HF+Q (б)

Образующийся монокальцийфосфат находится сначала в растворе, при перенасыщении которого начинает кристаллизоваться. Реакция (а) начинается сразу же после смещения и заканчивается в реакционной суперфосфатной камере в течении 20-40 мин в период схватывания и затвердения суперфосфатной массы, которые происходят за счет сравнительно быстрой кристаллизации малорастворимого сульфата кальция и перекристаллизации полугидрата в ангидрит по уравнению реакции

2CaSO₄ *0,5H₂ O=2CaSO₄ +H₂ O

Последующая стадия процесса - созревание суперфосфата, т.е. образование и кристаллизация монокальцийфосфата, происходит медленно и заканчивается лишь на складе (дозревание) при вылеживание суперфосфата в течение 6-25сут. Малая скорость этой стадии объясняется замедленной диффузией фосфорной кислоты через образовавшуюся корку монокальцийфосфата, покрывающую зерна апатита, и крайне медленной кристаллизацией новой твердой фазы Са(Н₂ РО₄ )₂ *Н₂ О.

Оптимальный режим в реакционной камере определяется не только кинетикой реакций и диффузией кислот, но и структурой образовавшихся кристаллов сульфата кальция, которая влияет на суммарную скорость процесса и качество суперфосфата. Ускорить диффузионные процессы и реакции (а) и (б) можно повышением начальной концентрации серной кислоты до оптимальной температуры.

Наиболее медленным процессом является дозревание. Ускорить дозревание можно охлаждением суперфосфатной массы и испарением из нее воды, что способствует кристаллизации монокальцийфосфата и повышает скорость реакции (б) вследствие увеличения концентрации Н₃ РО₄ в растворе. Для этого на складе перемешивают и распыляют суперфосфат. Содержание Р₂ О₅ в готовом суперфосфате примерно в два раза ниже, чем в исходном сырье, и составляет при переработке апатитов 19-20% Р₂ О_5.

Готовый суперфосфат содержит некоторое количество свободной фосфорной кислоты, увеличивающей его гигроскопичность. Для нейтрализации свободной кислоты суперфосфат смешивают нейтрализующими твердыми добавками или аммонизируют, т.е. обрабатывают газообразным аммиаком. Эти мероприятия улучшают физические свойства суперфосфата - уменьшают влажность, гигроскопичность, слеживаемость, а при аммонизации вводится еще один питательный элемент - азот.

Существуют периодические, полунепрерывные и непрерывные способы производства суперфосфата. В настоящее время большинство действующих заводов осуществлют непрерывный способ производства. Схема непрерывного способа производства суперфосфата приведена на рис. 1

Измельченный апатитовый концентрат (или фосфоритная мука) системой транспортеров, шнеков элеваторов передается со склада на автоматический весовой дозатор, из которого дозируется в смеситель непрерывного действия.

Серная кислота (75%-ная башенная H₂ SO₄ ) непрерывно разбавляется водой в дозаторе-смесителе до концентрации 68% H₂ SO₄ , контролируемой концентратомером, и подается в смеситель, в котором происходит механическое смешивание фосфатного сырья с серной кислотой. Образующаяся пульпа из смесителя передается в реакционную суперфосфатную камеру непрерывного действия, где происходит образование суперфосфата (схватывание и затвердевание пульпы в начальный период созревания суперфосфатной массы). Из суперфосфатной камеры измельченный суперфосфат подкамерным конвейером передается в отделение дообработки - склад суперфосфата, по которому равномерно распределяется разбрасывателем. Для ускорения дозревания суперфосфата его перемешивают на складе грейферным краном. Для улучшения физических свойств суперфосфата его гранулируют во вращающихся барабанах-грануляторах. В грануляторах порошкообразный суперфосфат увлажняется водой, подаваемой внутрь барабана форсунками, и «закатывается» в гранулы различных размеров, которые затем сушат, рассеивают на фракции и тарируют в бумажные мешки.

Основным аппаратом суперфосфатного производства служит суперфосфатная камера. Питание ее пульпой производится из смесителя, укрепленного непосредственно над крышкой камеры. Для непрерывного питания суперфосфатных камер применяются шнековые смесители и камерные смесители с механическим перемешиванием.

Недостатком простого суперфосфата является сравнительно небольшое содержание питательного элемента - не более 20% Р₂ О₅из апатитового концентрата и не более 15% Р₂ О₅ из фосфоритов. Более концентрированные фосфорные удобрения можно получить при разложении фосфатной породы фосфорной кислоты.

1.2 Производство аммиачной селитры

Аммиачная селитра - безбалластное удобрение, содержащее 35% азота в аммиачной и нитратной форме, благодаря чему она применяется на любых почвах и для любых культур. Однако это удобрения обладает неблагоприятными для его хранения и применения физическими свойствами. Кристаллы и гранулы аммиачной селитры расплываются на воздухе или слеживаются в крупные агрегаты в результате их гигроскопичности и хорошей растворимости в воде. Кроме того при изменении температуры и влажности воздуха во время хранения аммиачной селитры могут происходить полиморфные превращения. Для подавления полиморфных превращений и повышения прочности гранул аммиачной селитры применяют добавки, вводимые в процессе ее изготовления, - фосфаты и сульфаты аммония, борную кислоту, нитрат магния и др. Взрывоопасность аммиачной селитры осложняет ее производство, хранение и транспортировку.

Аммиачную селитру производят на заводах, вырабатывающих синтетический аммиак и азотную кислоту. Производственный процесс складывается из стадий нейтрализации слабой азотной кислоты газообразным аммиаком, упарки полученного раствора и гранулирования аммиачной селитры. Стадия нейтрализации основана на реакции

NH₃ +HNO₃ =NH₄ NO₃ +148, 6 кДж

Этот хемосорбционный процесс, при котором поглощение газа жидкостью сопровождается быстрой химической реакцией, идет в диффузионной области и сильно экзотермичен. Теплота нейтрализации рационально используется для испарения воды из растворов нитрата аммония. Применяя азотную кислоту высокой концентрации и подогревая исходные реагенты, можно непосредственно получить плав аммиачной селитры (конценрацией выше 95-96% NH₄ NO₃ ) без применения выпаривания.

Наиболее распространены схемы с неполным упариванием раствора аммиачной селитры за счет теплоты нейтрализации (рис. 2).

Основная масса воды упаривается в химическом реакторе -нейтрализаторе ИТН (использование теплоты нейтрализации). Этот реактор - цилиндрический сосуд из нержавеющей стали, внутри которого находится другой цилиндр, куда непосредственно вводится аммиак и азотная кислота. Внутренний цилиндр служит нейтрализационной частью реактора (зона химической реакции), а кольцевое пространство между внутренним цилиндром и корпусом реактора - испарительной частью. Образовавшийся раствор аммиачной селитра поступает из внутреннего цилиндра в испарительную часть реактора, где испарение воды происходит за счет теплообмена между нейтрализационной и испарительной зонами через стенку внутреннего цилиндра. Образовавшийся соковый пар отводится из нейтрализатора ИТН и используется затем как греющий агент.

Сульфатно-фосфатная добавка дозируется в азотную кислоту в виде концентрированных серной и фосфорной кислот, которые нейтрализуются вместе с азотной аммиаком в нейтрализаторе ИТН. При нейтрализации исходной азотной кислоты 58%-ный раствор аммиачной селитры на выходе из ИТН содержит 92-93% NH₄ NO₃ ; этот раствор направляется в донейтрализатор, в который подается газообразный аммиак с таким расчетом, чтобы раствор содержал избыток аммиака (около 1 г/дм³ своб. NH₃ ), что обеспечивает безопасность дальнейшей работы с плавом NH₄ NO₃ . Донейтрализованный раствор концентрируют в комбинированном тарельчатом трубчатом выпарном аппарате с получением плава, содержащего 99,7-99,8% NH₄ NO₃ . Для гранулирования высококонцентрированной аммиачной селитры плав погруженными насосами перекачивается наверх грануляционной башни высотой 50-55м. Гранулирование производится разбрызгиванием плава с помощью акустических виброгрануляторов ячеечного типа, обеспечивающих однородный гранулометрический состав продукта. Охлаждение гранул производится воздухом в холодильнике кипящего слоя, состоящем из нескольких последовательных ступеней охлаждения. Охлажденные гранулы опрыскиваются ПАВ в барабане с форсунками и передаются на упаковку.

Ввиду недостатков аммиачной селитры целесообразно изготовление на ее основе сложных и смешанных удобрений. Смешением аммиачной селитры с известняком, сульфатом аммония получают известково-аммиачную селитру, сульфатнитрат аммония и др. Нитрофоску можно получить сплавлением NH₄ NO₃ с солями фосфора и калия.

1.3 Производство карбамида

Карбамид (мочевина) среди азотных удобрений занимает второе место по объему производства после аммиачной селитры. Рост производства карбамида обусловлен широкой сферой его применения в сельском хозяйстве. Он обладает большой устойчивостью к выщелачиванию по сравнению с другими азотными удобрениями, т.е. менее подвержен вымыванию из почвы, менее гигроскопичен, может применяться не только как удобрения, но и в качестве добавки к корму крупного рогатого скота. Карбамид, кроме того, широко используется для получения сложных удобрений, удобрений с регулируемым сроком действия, а также для поучения пластмасс, клеев, лаков и покрытий.

Карбамид CO(NH₂ )₂ - белое кристаллическое вещество, содержащее 46.6% азота. Его получение основано на реакции взаимодействия аммиака с диоксидом углерода

загрязнение почва удобрение металл

2NH₃ +CO₂ =CO(NH₂ )₂ +H₂ O H=-110,1 кДж (1)

Таким образом, сырьем для производства карбамида служат аммиак т диоксид углерода, получаемый в качестве побочного продукта при производстве технологического газа для синтеза аммиака. Поэтому производство карбамида на химических заводах обычно комбинируют с производством аммиака.

Реакция (1) - суммарная; она протекает в две стадии. На первой стадии происходит синтез карбамата:

2NH₃ +CO₂ =NH₂ COONH₄ H=-125,6 кДж (2)

На второй стадии протекает эндотермический процесс отщепления воды от молекул карбамата, в результате которого и происходит образование карбамида:

NH₂ COONH₄ = CO(NH₂ )₂ + Н₂ О Н=15.5 (3)

Реакция образования карбамата аммония - обратимая экзотермическмя, протекает с уменьшением объема. Для смещения равновесия в сторону продукта ее необходимо проводить при повышенном давлении. Для того, чтобы процесс протекал с достаточно высокой скоростью, необходимы и повешенные температуры. Увеличение давления компенсирует отрицательное влияние высоких температур на смещение равновесия реакции в обратную сторону. На практике синтез карбамида проводят при температурах 150-190 С и давление 15-20 МПа. В этих условиях реакция протекает с высокой скоростью и до конца.

Разложение карбомата аммония - обратимая эндотермическая реакция, интенсивно протекающая в жидкой фазе. Чтобы в реакторе не происходило кристаллизации твердых продуктов, процесс необходимо вести при температуре ниже 98С (эвтектическая точка для системы CO(NH₂ )₂ - NH₂ COONH₄ ).

Более высокие температуры смещают равновесие реакции вправо и повышают ее скорость. Максимальная степень превращения карбамата в карбамид достигается при 220С. Для смещения равновесия этой реакции вводят также избыток аммиака, который связывая реакционную воду, удаляет ее из сферы реакции. Однако добиться полного превращения карбамата в карбамид все же не удается. Реакционная смесь по мимо продуктов реакции (карбамида и воды) содержит также карбамат аммония и продукты его разложения - аммиак и СО₂ .

2. Проблемы, связанные с использованием минеральных удобрений

2.1 Химическое загрязнение почв

Большой ущерб почвам наносит их загрязнение чужеродными химическими веществами. Для борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений и сорняками широко применяют разнообразные ядохимикаты: пестициды, инсектициды, гербициды, дефолианты. Установлено, что устойчивые пестициды, широко применяемые для защиты растений от вредителей, болезней и сорняков и сохраняющие до 1/3 урожая, отрицательно влияют на численность и активность почвенной фауны и микроорганизмов. Пестициды и продукты их естественных превращений вредны для личинок полезных животных: насекомых - опылителей и энтомофагов, насекомоядных, хищных, промысловых птиц и млекопитающих.

Остатки пестицидов вместе с собранным урожаем и водой могут попадать в пищу и причинять вред здоровью человека. Решение проблемы применения пестицидов в сельском хозяйстве заключается в строгой дозировке и умелом их использовании. Важно создавать препараты с малым периодом жизни, которые сравнительно быстро разрушаются; продукты их естественной переработки должны быть неядовитыми. В последние годы для борьбы с сельскохозяйственными вредителями стали применять новые быстро разлагающиеся препараты, однако проблема получения безопасных для полезных животных и человека ядохимикатов требует дальнейших разработок.

Другая проблема - правильное использование химических удобрений. Неудачный подбор минеральных удобрений может вызывать избыточное подщелачивание или подкисление почвы. Для лесных кислых почв необходимы подщелачивающие удобрения (натриевая и аммонийная селитры), известкование почвы. На карбонатных почвах и в аридных районах нужны подкисляющие удобрения: суперфосфат, сульфат аммония. Особенно осторожно следует применять минеральные удобрения на почвах, испытывающих засоление.

Загрязнения охватывают огромные территории и проявляются даже в отдаленных районах земного шара. В наиболее населенных и промышленно развитых районах поступление многих химических элементов в почву превышает их естественное содержание в гумусовом слое в десятки тысяч раз. Попадают они в почву с золой и доменным дымом. Избыточное количество марганца, хрома, меди, кобальта, никеля, свинца и других элементов, содержащееся в почвах, окружающих заводы, снижает урожайность зерновых на 20-30%, бобовых - на 40, картофеля - на 47, кормовой и сахарной свеклы - на 35%. Загрязнение гумусового слоя пылью тяжелых металлов, их солей при попадании в почву соединений серной кислоты действует угнетающе на развитие растений, вызывает гибель их корневой системы, снижает урожай.

При загрязнении почвы промышленными радиоактивными отбросами, радиоактивными изотопами, поступающими из других источников, возможно значительное повышение радиоактивного фона. В этом случае радиоактивное загрязнение почвы передается, как указывалось выше, далее по так называемой пищевой цепочке через различные звенья биосферы и пищевые продукты - человеку. Наибольшую опасность представляют строниций и цезий, которые, попадая в организм коров, выделяются затем с молоком.

2.2 Загрязнение окружающей среды

В связи с ростом объема производства минеральных удобрений во всем мире все чаще ставится вопрос, не причиняют ли они ущерба плодородию почвы, окружающей природе. Как показывают многочисленные опыты, очень длительное применение минеральных удобрений не только не снижает плодородия почвы, но способствует накоплению остатков фосфора и калия, а также интенсивности микробиологической деятельности его росту. Физиологически кислые муки при длительном применении могут значительно повышать кислотность почв. Длительное использование минеральных удобрений приводит также к нежелательному накоплению в почве анионных (хлор, фтор, серная кислота) и катионных остатков.

Ущерб окружающей природе минеральные удобрения наносят только при несоблюдении научно обоснованных принципов и приемов работы с ними (производство, транспортировка, хранение и применение). В таких случаях происходит разложение химикатов, выделение нежелательных продуктов в атмосферу, вымывание их из почвы, минерализация подземных и поверхностных вод. Попадая в реки и озера, минеральные удобрения резко нарушают условия развития водных организмов.

При нерациональном применении удобрений окружающая среда загрязняется азотом, фосфором и калием.

При многолетнем применении больших доз фосфорных удобрений в почве могут накапливаться содержащиеся в них в небольших количествах тяжелые металлы: уран, торий и их дочерние продукты радиоактивного распада. Во избежание возможности вовлечения в биологический круговорот токсических и радиоактивных элементов применение фосфорных удобрений должно находиться под постоянным контролем агрохимиков.

После снятия урожая почва нуждается в восстановлении плодородия. Но чрезмерное использование удобрений приносит вред. Оказалось, что при увеличении дозы удобрений урожайность сначала быстро растет, но затем прирост становится всем меньше и наступает момент, когда дальнейшее увеличение дозы удобрений не дает никакого прироста урожайности, а в избыточной дозе минеральные вещества могут оказаться для растений токсичными. Этот так называемый закон предельной урожайности, как считает французский эколог Ф. Рамад, неизвестен большинству людей, занимающихся сельским хозяйством, а производители удобрений о нем умышленно умалчивают. Лишними оказываются питательные вещества не только сверх этой предельной дозы, но и значительная часть тех, которые вносятся сверх некоторой оптимальной дозы. Ведь тот факт, что прирост урожайности резко уменьшается, говорит о том, что растения не усваивают излишков питательных веществ. Приносит вред и несоблюдение правильного соотношения между азотными, фосфорными и калийными удобрениями. Например, оптимальная доза азотных удобрений не достигнет желаемого эффекта, и большое количество внесенного азота окажется лишним, если будет внесено фосфорных удобрений меньше, чем требуется.

Избыток удобрений выщелачивается и смывается с полей талыми и дождевыми водами (и оказывается в водоемах суши и в море). Излишние азотные удобрения, а они по массе преобладают по сравнению с калийными и фосфорными, в почве распадаются, и газообразный азот выделяется в атмосферу, а органическое вещество гумуса, составляющего основу плодородия почвы, разлагается на углекислый газ и воду. Поскольку органическое вещество не возвращается в почву, гумус истощается и почвы деградируют. Особенно сильно страдают крупные зерновые хозяйства, не имеющие отходов животноводства (например, на бывшей целине Казахстана, Предуралья и Западной Сибири).

Кроме нарушения структуры и обеднения почв, избыток нитратов и фосфатов приводит к серьезному ухудшению качества продуктов питания людей. Часть нитратов и фосфатов, особенно когда имеется их избыток, включается в ткани растений в виде свободных ионов нитратов и фосфатов. Некоторые растения (например, шпинат, салат) способны накапливать нитраты в больших количествах. Съев 250 граммов салата, выращенного на переудобренной грядке, можно получить дозу нитратов, эквивалентную 0,7 грамма аммиачной селитры. В кишечном тракте нитраты превращаются в ядовитые нитриты, которые в дальнейшем могут образовать нитрозамины - вещества, обладающие сильными канцерогенными свойствами. Кроме того, в крови нитриты окисляют гемоглобин и лишают его способности связывать кислород, необходимый для живой ткани. В результате возникает особый вид малокровия - метгемоглобинемия.

В действии химических удобрений хватает минусов. По большей части они возникают в силу поликристаллического характера многих минеральных удобрений, их ускоренного растворения и избирательного выщелачивания грунтовыми водами.

Начнет, пожалуй, с самого простого - огромной нагрузки, которая приходится на долю растений в момент внесения удобрений и отрицательно воздействует на корневую систему. Следующий пункт в отрицательном списке - загрязнение водоемов, которое возникает как следствие перекачивания части внесенных минеральных удобрений через грунтовые воды (а избежать этого при нынешний технологиях практически невозможно). Третий минус химудобрений в том, что в период вегетации растений используется лишь небольшая часть полезных компонентов этих пищевых добавок, из-за чего ежегодно приходится повышать вносимую в почву дозу, создавая избыток удобрений.

При этом нельзя забывать еще и о том, что технология производства практически любой разновидности минеральных удобрений связана с определенными проблемами, которые иногда решаются довольно сложно. В качестве примера приведем те трудности, с которыми приходится сталкиваться «средним» производителям фосфатов. Наиболее известны аммофоз, суперфосфат и некоторые другие разновидности удобрений, получаемые в результате переработки природных фосфатов. В качестве сырья для получения этих минеральных удобрений используются апатиты и фосфориты. И те, и другие имеют очень высокую температуру плавления -- 1700° С и обладают высокой химической устойчивостью. В результате перед производителями в полный рост встает «высокотемпературная» проблема: все сложности химической переработки по высокотемпературным технологиям, связанным с многоступенчатым получением сначала элементарного фосфора, затем его оксидов, фосфорной кислоты и, наконец, солей метафосфатов, которые являются быстрорастворимыми.

2.3 Накопление тяжелых металлов

В природе в результате антропогенного воздействия происходит накопление тяжелых металлов, поступающих из застывшей земной магмы, обычно закрытой безвредными поверхностными осадками. В результате рудных разработок (во многих странах мира) образовались области загрязнения площадью от нескольких квадратных метров до гектаров, где преобладают почвы с большим содержанием тяжелых металлов, которые токсичны для сельскохозяйственных культур. Их высокая концентрация в почвенном растворе полностью приостанавливает рост корней и вызывает гибель растений. Тяжелые металлы неподвижны в почве, уровни их в рудниковых пустырях составляют около 1 %. Поэтому в этих областях крайне неблагоприятные условия для возделывания сельскохозяйственных культур.

2.4 Выпадение кислотных дождей

Выпадение кислотных дождей, обычное в районах загрязнения среды тяжелыми металлами, повышает их подвижность и создает угрозу попадания в грунтовые воды, а также и увеличивает вероятность поступления избытка этих металлов в растения.

Многочисленные прогнозы свидетельствуют о дальнейшем увеличении в ближайшее время содержания в почвах таких металлов, как ртуть, мышьяк, кадмий, свинец, молибден, медь, ванадий, цинк. Это вызывает необходимость внимательного изучения действия избыточного содержания данных элементов в почве и растениях, а также разработки предупредительных мер.

С минеральным питанием растений в условиях недостатка или избытка химических элементов в почве связано много важных эколого-физиологических проблем. В частности, с ростом городов и развитием промышленности усиливается влияние на сельскохозяйственные культуры повышенных концентраций в почве тяжелых металлов, в результате чего увеличивается количество нарушенных экосистем и угнетается развитие зональной растительности. В условиях неблагоприятного минерального питания особенно четко прослеживаются присущие сельскохозяйственным культурам различия в аккумуляции химических элементов. Для изучения процесса химического круговорота металлов, а также оценки защитной роли растений необходимы объективные данные о накоплении в них металлов в условиях различных экосистем.

Степень поглощения элементов из загрязненных почв у разных растений неодинакова. Наибольшей способностью к накоплению тяжелых металлов обладают овощные, меньшей -- технические и зерновые культуры. Капустные, имеющие более мощную корневую систему, поглощают больше металлов, чем зерновые, а у двудольных в целом способность к накоплению выше, чем у однодольных. Такие элементы, как никель и кадмий, легко поступают в растения и концентрируются в вегетативной массе. Ртуть же в высших растениях обычно содержится в незначительных количествах, наибольшее содержание этого тяжелого металла отмечено в грибах, которые также способны накапливать и кадмий.

3. Пути достижения целей

Перед человечеством стоит задача значительного увеличения производства продовольствия, энергии, строительства жилья. Видимо, и в будущем главным средством повышения урожайности всех сельскохозяйственных культур останутся удобрения, поэтому с каждым годом доля их в круговороте питательных веществ будет увеличиваться.

За счет применения промышленных минеральных удобрений обеспечивается не менее 50 % прироста урожая, а по некоторым культурам (хлопчатник на орошаемых землях, чай) -- около 80 %.

Полный отказ от использования минеральных удобрений, который иногда предлагается в качестве одного из возможных путей развития сельского хозяйства, приведет к катастрофическому сокращению производства продовольствия. Поэтому единственно правильное решение данной проблемы -- это не отказ от применения, а коренное улучшение технологии использования минеральных удобрений, внесение их в оптимальных дозах и соотношениях, правильное хранение. При неравномерном их внесении одни растения получают избыточное, а другие -- недостаточное количество питательных веществ, что приводит к неодинаковым темпам развития и созревания растений, снижению урожая и качества продукции, причем чем концентрированнее удобрение, тем выше потери урожая.
Наряду с основными элементами питания в минеральных удобрениях часто присутствуют различные примеси в виде солей тяжелых металлов, органических соединений, радиоактивных веществ. Сырье для получения минеральных удобрений -- фосфориты, апатиты, сырые калийные соли, как правило, содержит значительное количество примесей -- от 10 в -5 степени до 5 % и более. Из токсичных примесей могут присутствовать мышьяк, кадмий, свинец, фтор, селен, стронций, которые должны рассматриваться как потенциальные источники загрязнения окружающей среды и строго учитываться при внесении в почву минеральных удобрений.
К критической группе веществ, накопление которых ведет к стрессу окружающей среды, относятся из тяжелых металлов ртуть, свинец, кадмий, мышьяк и др. Среди них наиболее токсичны первые три элемента и ряд их соединений.

4. Охрана окружающей среды при производстве удобрений

При производстве фосфорных удобрений велика опасность загрязнения атмосферы фтористыми газами. Улавливание соединений фтора важно не только с точки зрения охраны окружающей среды, но также и потому, что фтор является ценным сырьем для получения фреонов, фторопластов, фторкаучуков и т.д. Соединения фтора могут попасть в сточные воды на стадиях промывки удобрений, газоочистки. Целесообразно для уменьшения количества таких сточных вод создавать в процессах замкнутые водооборотные циклы. Для очистки сточных вод от фтористых соединений могут быть применены методы ионного обмена, осаждения с гидроксидами железа и алюминия, сорбции на оксиде алюминия и др.Сточные воды производства азотных удобрений, содержащие аммиачную селитру и карбамид, направляют на биологическую очистку, предварительно смешивая их с другими сточными водами в таких соотношениях, чтобы концентрация карбамида не превышала 700мг/л, а аммиака - 65-70мг/л.Важной задачей в производстве минеральных удобрений является очистка газов от пыли. Особенно велика возможность загрязнения атмосферы пылью удобрений на стадии грануляции. Поэтому газ, выходящий из грануляционных башен, обязательно подвергается пылеочистке сухими и мокрыми методами.

5. Мероприятия по достижению генеральной цели

Развитие производства, расширение ассортимента и широкое применение пестицидов повышает необходимость борьбы с загрязнением ими окружающей среды. Остатки пестицидов обнаруживаются в почве, воде, воздухе, в органах млекопитающих, птиц, рыб.

Наличие остатков пестицидов в сельскохозяйственных культурах контролируется Управлением по пищевым продуктам и лекарственным препаратам, Министерство сельского хозяйства следит за наличием остатков пестицидов в мясных продуктах. Повышение требований к применяемым препаратам отразилось на ассортименте используемых пестицидов. Например, исключены персистентные препараты, накапливающиеся в окружающей среде; прежде всего это относится к ДДТ. Опасность накопления пестицидов в окружающей среде вызывает необходимость разработки новых малотоксичных препаратов, быстро разрушающихся в ней и малотоксичных для теплокровных организмов и рыб. Поиски новых пестицидов направлены на выявление соединений, обладающих высокой активностью в очень небольших дозах и мало влияющих на окружающую среду. Усовершенствования технологии внесения минеральных удобрений в почву устраняет отдельные случаи нежелательного проникновения в грунтовые воды и в водоемы компонентов минеральных удобрений. Следует отмстить, что минеральные удобрения в ряде случаев служат косвенными факторами улучшения, очищения среды. Улучшая развитие растений, удобрения способствуют очищению атмосферы от ряда вредных соединений.

Список литературы

1. А.М. Кутепов и др.

Общая химическая технология: Учеб. для вузов/А.М. Кутепов,

Т.И. Бондарева, М.Г. Беренгартен.- 3-е изд., перераб. - М.: ИКЦ «Академкнига». 2003. - 528с.

2. И.П. Мухленов, А.Я. Авербух, Д.А Кузнецов, Е.С. Тумаркина,

И.Э. Фурмер.

Общая химическая технология: Учеб. для химико-техн. спец. вузов.

В 2х томах. Т.2. Важнейшие химические производства/ И.П. Мухленов, А.Я.

Кузнецов и др.; Под ред. И.П. Мухленова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: «Высш. шк.», 1984.-263 с., ил.

3. Бесков В. С.

Общая химическая технология: Учебник для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. -452с.: ил.

Задание

Предприятие “РОП” разработало новый товар. Существует определенная вероятность того, что для него существует рынок сбыта на ближайший год. Наличие в производственном процессе высокотемпературных реакций повышает его стоимость до 2,5 млн. рублей. Для организации производственного процесса требуется один год, однако существует лишь 55-процентная вероятность того, что будет обеспечена должная технологическая безопасность процесса. Таким образом возникает вопрос о разработке автоматической контролирующей системы (АКС), которая и будет обеспечивать безопасность высокотемпературных реакций. Исследования по АКС продолжатся 1 год и стоят 1 млн. рублей, но вероятность получения требуемой АКС - 0,75.

Разработку АКС можно начать немедленно, либо подождать год до выявления технологической безопасности процесса. Если разработку АКС начать немедленно, а производственный процесс окажется безопасным, то АКС окажется бесполезной и предприятие понесет убытки в размере 1 млн. рублей. Если процесс разработки АКС отложить на один год, а производственный процесс не будет соответствовать установленным стандартам технологической безопасности, то выпуск товара отодвигается на 1 год, до окончания исследований.

Если работа над АКС окажется безуспешной, то работы по проекту следует прекратить, так как альтернативные варианты выпуска товара отсутствуют.

Если же продажа нового товара начинается в течение года, то прибыль составит 10 млн. рублей (без амортизации, в т.ч. на АКС). Если выпуск отложить на 1 год, то прибыль составит 8,5 млн. рублей, т.к. могут появиться конкуренты.

Для выбора решения построить дерево решения.

Наиболее распространенный способ использования вероятностей при принятии решений - это вычисление математического ожидания. Оно рассчитывается для каждого решения (варианта) либо для доходов, либо для возможных потерь. Выбирается решение либо с наибольшим ожидаемым доходом, либо с наименьшими возможными потерями.

Разработка АКС сегодня:

М₁ = 0,75 * 10 = 7,5

Разработка АКС через год:

М₁ = 0,55 * 8,5 = 4,675

Итак, максимальное значение ожидаемого выигрыша 7,5 соответствует варианту разработка АКС сегодня.

Размещено на Allbest.ru