صناعة الاسمدة
قبل نستعرض انواع الاسمدة البسيطة والمركبة يجب ان نلقى نظرة على طريقة تصنيع تلك الاسمدة

الأسمدة الفوسفاتية
تعتبر صناعة الأسمدة شكلاً من أشكال الإنتاج الكيميائى الثانوى. ومن الضرورىالإلمام بالمدخلات وتقنيات التصنيع من أجل تحديد مصادر التلوث وإجراءات الحد منالتلوث فى هذه الصناعة.
ويمكن تصنيف الأسمدة إلى مجموعتين ، الأسمدة الطبيعيةوالأسمدة الاصطناعية. وتتضمن الأسمدة الاصطناعية أنواعا مختلفة طبقاً لتركيبتهاالكيميائية، الحالة الفيزيائية ودرجة ذوبانها فى الماء. ويتم تقسيم الأسمدة طبقاًللتركيبة الكيميائية إلى ثلاث مجموعات رئيسية كما يلى :
الأسمدة الفوسفاتيةوتحتوى على الفوسفور كعنصر أساسى يعبر عنها بالرمز P2O5%.
الأسمدة النيتروجينية (الآزوتية) وتحتوى على النيتروجين كعنصر أساسى ويعبر عنها بـ N2% .
الأسمـدةالبوتاسيومية وتحتـوى علــى البوتــاسيوم كعنصر أساسى ويعبر عنها بـ K2O .
وبالإضافة إلى الأسمدة الأحادية التى تحتوى على مغذٍ وحيد (النيتروجين أوالفسفور أو البوتاسيوم ، هناك أسمدة مركبة تحتوى على اثنين أو ثلاثة من المغذياتالنباتية الرئيسية (النيتروجين والفسفور والبوتاسيوم) . وتتوافر أنواع كثيرة جداًمن الأسمدة المركبة طبقاً لمحتوياتها من المغذيات . ويتم كذلك إنتاج الأسمدةالسائلة فى جميع أنحاء العالم بما فى ذلك مئات الأشكال التى تحوى مغذٍ أو أكثر معنسبة ضئيلة من عناصر أخرى. ويتم إنتاج الأسمدة المركبة (التى تحتوى على نيتروجينوفسفور وبوتاسيوم) فى المصنع التجريبى التابع للمركز المصرى لتطوير الأسمدة الموجودفى طلخا. ولكن بكميات محدودة حسب طلبات العملاء. كما يوجد مصنع فى شركة الدلتا ينتجالسماد السائل المكون من نترات الأمونيوم ـ اليوريا (32% نيتروجين)
يتعين أنتكون الأسمدة السائلة خالية من المواد الصلبة لتجنب انسداد فوهات أنابيب التغذيةبالمزيج السائل. ويتم استخدام حامض الفوسفوريك المركز كأساس لسوائل عالية التحليل. وعندما يتفاعل حامض الفوسفوريك المركز مع الأمونيا، فإنه يعطى محلولاً متعادلاً لايتبلور عند درجة حرارة منخفضة. وإذا ما تم تفاعله مع الأمونيا تحت ضغط، يتكونأمونيوم متعدد الفوسفات. ويمكن تخزين هذه المادة وشحنها كمادة صلبة أو مذابة عندالحاجة. وهناك سماد سائل آخر هو الأمونيا اللامائية ، يتم تبخيرها وتحويلها إلى غازيُحرث مع التربة مباشرة. وقد تم تطوير مزيج من المحلول المعلق الذى يحتوى على 13% نيتروجين و 43% من خامس أكسيد الفوسفور ، ويمكن إضافة نسب ضئيلة من العناصر المضافةإلى هذا المزيج بواسطة خلاطات مصنوعة خصيصاً لذلك .

المواد الخام والكيماويات والمدخلات الأخرى
المواد الخام الأساسية
تتنوع مدخلات صناعة الأسمدة طبقاً لنوعها. ويعتبر حجر الفوسفات هو المادة الخام الرئيسية لإنتاج الأسمدة . بينما يعد النشادر)الأمونيا) هو المادة الخام الرئيسية فى الأسمدة النيتروجينية. وتنتج الأمونيابالتخليق الصناعى للنيتروجين والهيدروجين ، وينتج العنصر الأخير إما بواسطة الإصلاحبالبخار للغاز الطبيعى (Steam reforming) أو التحليل الكهربى للماء. من ناحية أخرى، ينتج النيتروجين إما بإسالة الهواء إلى سائل كما هو الحال فى شركة كيما ـ أسوانأو بواسطة احتراق الغاز الطبيعى .
كما يتم استخدام كميات كبيرة من الأحماض وبالتحديد حامض الكبريتيك وحامضالنيتريك وحامض الفوسفوريك. وفى جميع مصانع الأسمدة يتم إنتاج هذه الأحماض داخلالموقع. ويعد الكبريت الخام هو المادة الخام الأساسية لإنتاج حامض الكبريتيك، بينمايعتمد إنتاج حامض الفوسفوريك على حجر الفوسفات كمادة خام. ويقوم إنتاج حامضالنيتريك على الأمونيا التى يتم إنتاجها داخل المصنع. والعوامل المساعدة المستخدمةفى صناعة الأسمدة هى :

بالنسبة لإنتاج الأمونيا:
أكسيد الكوبالت وأكسيدالموليبديوم وأكسيد الزنك لإزالة الكبريت .
أكسيد النيكل من أجل عمليات الإصلاحالأولى والثانوى بالبخار .
أكسيد الحديد والكروم لمحول أول أكسيد الكربون ذىالحرارة العالية وأكسيد النحاس وأكسيد الزنك لمحول أول أكسيد الكربون ذى الحرارةالمنخفضة .
أكسيد النيكل من أجل عملية إنتاج الميثان .
حديد من أجل تخليقالأمونيا .
بالنسبة لإنتاج حامض النيتريك : عامل مساعد بلاتينيوم / الروديوم .
بالنسبة لإنتاج حامض الكبريتيك : عامل مساعد خامس أكسيد الفاناديوم.

ولا تعتبر العوامل المساعدة فى هذه الصناعة مدخلات، ولكنها تعتبر جزء من المعدة. وهذا مرتبط بنوعية المفاعلات المستخدمة بهذه الصناعة حيث أنها ذات مهود ثابتة (Fixed bed) ولا تدخل العوامل المساعدة فى التفاعل وإنما هى تحفز فقط. وبسبب عواملمختلفة يفقد العامل المساعد فاعليته بعد وقت تشغيل طويل يتوقف على نوعه. وبالتالىينبغى إعادة شحنه, وعادة فى الموقع، إلا فيما يخص العوامل المساعدة الغالية مثلالبلاتين حيث تقوم الشركات المصنعة بإعادة الشحن عندها.
ويتم أيضاً استخدامالمذيبات وثانى أكسيد الكربون ودولوميت مطحون كمادة تغطيه وحجر جيرى فى صناعةالأسمدة .

مدخلاتأخرى (الماء والوقود والبخار)
يتم استهلاك كميات كبيرة من الماء لأغراض عدة بمافى ذلك عملية التبريد ، توليد البخار وغسل وتنظيف الأرض .. الخ . ويتم توليد البخارفى تلك المصانع بكميات ضخمه من أجل التسخين والإصلاح البخارى وأغراض أخرى. ويولدهذا البخار فى الغلايات عن طريق احتراق الوقود. ويختلف نوع الوقود من مصنع إلىالآخر ويتضمن المازوت أو السولار أو الغاز الطبيعى. ويستخدم المازوت بشكل كبير بسببرخص تكلفته. وينتج، عند حرقه، انبعاثات غازية تحتوى على تركيز عالى لأكاسيد الكبريت .
كما أن الهواء ضرورى لبعض العمليات مثل الترشيح والتجفيف والتبريد.


الأسمدة الفوسفاتية
تعتبر صناعة الأسمدة الفوسفاتية واحدة من أكثرالصناعات الملوثة فى مصر. ولم يتم وضع أى خطط للتحديث أو للحد من التلوث أو تقنياتلهذه الصناعة على الرغم من تطبيق مثل هذه التقنيات فى جميع أنحاء العالم. ومنالجدير بالذكر أن إنتاج الأسمدة الفوسفاتية فى مصر محدود (تصل السعة الإنشائية إلى 1.2 مليون طن 15.5 خامس أكسيد الفوسفور) مقارنة بالأسمدة النيتروجينية (السعةالإنشائية 12 مليون طن مقاسة بـ 15% N2 ) ) وحسب التركيبة، تختلف الأسمدةالفوسفاتية المتنوعة فى قابلية ذوبانها فى محاليل التربة ولذلك يقوم النباتباستيعابها بطرق مختلفة. وتضم الأسمدة الفوسفاتية السوبر فوسفات الأحادى والسوبرفوسفات الثلاثى. والسوبر فوسفات الأحادى عبارة عن خليط من أحادى فوسفات الكالسيوموالجبس (المتاح من خامس أكسيد الفوسفور حوالى 16 – 22%) بينما يتكون السوبر فوسفاتالثلاثى أساساً من أحادى فوسفات الكالسيوم (المتاح من خامس أكسيد الفوسفور حوالى 46%).

أ) سماد السوبر فوسفات الأحادى
يعرض الشكل رقم (1) مخطط توضيحىلصناعة الأسمدة أحادية السوبر فوسفات والمواد الخام ذات الصلة ومصادرالتلوث.
وتعتمد عملية التصنيع على تفاعل حجارة الفوسفات مع حامض الكبريتيك،ويحتوى السماد على حوالى (16 – 20%) من خامس أكسيد الفوسفور. ويحدث التفاعل النهائىكما يلى:
Ca F2 .3 Ca3 (PO4)2 + 7H2 SO4 + 14 H2 O → 3 Ca (H2 PO4)2 + 7Ca SO4 .2 H2O + 2HF
ويمكن تقسيم العملية إلى مرحلتين كما يلى
تمثل المرحلة الأولى انتشار حامضالكبريتيك خلال جزئيات حجر الفوسفات ، يصاحبها تفاعل كيميائى سريع على سطح الجزئياتالذى يستمر حتى يتم استهلاك الحامض بالكامل، وتبلور كبريتات الكالسيوم .
وتمثلالمرحلة الثانية انتشار حامض الفوسفوريك خلال مسام جزئيات الخام الحجرى التى لمتتحلل. ويصاحب هذه المرحلة تفاعل ثانى .
وفى هذه العملية يتم نقل حجر الفوسفات المطحون من موقع التخزين إلى الوزنالأتوماتيكي، عن طريق نظام ناقلات بالسير وناقلات البريمة والناقلات بالدلاء التىتغذى الحركة المستمرة للخلاط المخروطى المزدوج. ويتم تخفيف حامض الكبريتيك – باستمرار – بالماء فى خلاط يعمل على دفعات حتى يصل لتركيز بنسبة 75% ، ثم يُغذى بهالخلاط حتى يتفاعل مع حجارة الفوسفات المطحونة حيث يحدث التفاعل الأول. وينتهى هذاالتفاعل داخل خلاط التفاعل فى مدة من 30 – 60 دقيقة ـ وفى أثناء فترة ترسيب وتصلبمزيج السوبر فوسفات الذى سببته البلورة السريعة نسبياً لكبريتات الكالسيوم منخفضالإذابة. والمرحلة الثانية من العملية هى تعتيق للسوبر فوسفات، أى تكوين وبلورةأحادى فوسفات الكالسيوم فى وعاء التفاعل. ويتم نقل المزيج الثخن المكون إلى وعاءالتفاعل المستمر ذى سرعة منخفضة لكى يسمح بالتصلب (انظر الشكل رقم 2)، حيث يحدثتكوين السوبر فوسفات (ترسيب وتجميد المزيج فى مرحلة التعتيق الأولى). وتنبعث كمياتملحوظة من مركبات الفلوريد من عملية التحميض، ويتم إرسالها إلى غاسلات الغازاتالموضحة فى
ويتم نقل مسحوق السوبر فوسفات من وعاء التفاعل إلىعملية التعتيق عن طريق السير الناقل – الموجودة أسفل وعاء التفاعل _ إلى أكوامالتخزين من أجل المعالجة أو استكمال التفاعل الكيميائى الذى يستغرق 2 – 6 أسابيعلكى يتوافر خامس أكسيد فوسفور بنسبة مقبول لمغذى النبات. ويتم توزيع السماد الخامعن طريق جهاز نثر ، ومن أجل التعجيل بعملية التعتيق، يتم تقليب السوبر فوسفات أثناءالتخزين بواسطة مرفاع ذى قادوس كباش (Grab=bucket crane). ويظل المنتج النهائىمحتوى على كمية محددة من حامض الفوسفوريك الطليق (غير المتحد) مما يجعل السماد أكثرامتصاصاً للرطوبة. ويتم استخدام إضافات امتزاجية admixtures معادلة ليتم إزالةالحامض الحر من السوبر فوسفات أو يتم معالجتها بالأمونيا الغازية. وتحسن هذهالإجراءات من الخصائص الفيزيائية للسوبر فوسفات. حيث تقلل محتوى الرطوبة والقابليةلامتصاص الرطوبة والميل إلى التعجين وإذا تم استخدام الأمونيا، يضاف للسماد مغذىإضافى ( N2) .
فى أثناء تفاعل الفوسفات مع حامض الكبريتيك فى وعاء التفاعل،ينبعث فلوريد الهيدروجين (HF) ويتفاعل مع السيليكا الموجودة فى الفوسفات ويكونسليكون رباعى الفلورايد (SiF4) وحامض الفلوسليسيك وعليه يتم غلق وعاء التفاعلالمستمر بحيث لا تتسرب أدخنة هذه المركبات إلى بيئة العمل. وتسحب غازات الفلور – التى تحتوى على حامض الفلوسيلسيك والأبخرة من خلال فتحة موجودة فى سقف وعاء التفاعلإلى أنبوب التهوية إلى وحدة الامتصاص ويتم استخدامها لعمل فلوسليكات الصوديوم (Sodium Flue Silicate) ويتم تحبيب السوبر فوسفات فى محببات اسطوانية من أجل تحسينخصائصه الفيزيائية. وفى المحبب ، يتم ترطيب مسحوق السوبر فوسفات (بعد ما يتممعالجته لمدة 2 – 6 أسابيع) بماء يدخل الاسطوانة من خلال صنابير ويتحول إلى حبيباتذات أحجام مختلفة يتم بعد ذلك تجفيفها ويتم فصلها (غربلتها) إلى أجزاء ذات حجمقياسى ويتم تبريدها. وبعد ذلك يتم تعبئة المنتج فى أكياس بلاستيك (بولى ايثيلين). كما يتم طحن وتدوير الحبيبات الكبيرة عن الحجم القياسى، مع الحبيبات الصغيرة عنالحجم القياسى، إلى وعاء التفاعل .
ب) سماد السوبر فوسفات الثلاثى
يوضح الشكل رقم (4) مخطط توضيحىلتصنيع السوبر فوسفات الثلاثى. ويعتبر هذا النوع من الأسمدة أكثر تركيزاً من السوبرفوسفات العادى ويحتوى على 45 – 46% من حامض أكسيد الفوسفور المتاح. ويتم تصنيعالسوبر فوسفات الثلاثى عن طريق تأثير حامض الفوسفوريك على حجر الفوسفات . والتفاعلالأساسى هو :

Ca F2 .3 Ca3 (PO4)2 + 14H3 PO4 10Ca (H2 PO4)2 + 2HF
)السوبر فوسفات الثلاثى) (حجرالفوسفات(
ويتم استخدام عملية مشابهة لعملية إنتاج السوبر فوسفات الأحادى، والتى يتم بهاخلط حجر الفوسفات المطحون مع حامض الفوسفوريك فى مفاعل ذى مرحلتين. ويتم رش الزيجالناتج داخل محبب اسطوانى يسير فى اتجاه واحد مع الغازات الناتجة عن حرق الوقود (الغاز الطبيعى أو المازوت والهواء). يتم غربلة المنتج وتدوير الحبيبات غيرالمطابقة للحجم القياسى إلى معدات التحبيب. يتم تبريد المنتج ذى الحجم القياسىوتخزينه استعداداً لتعبئته. كما يتم غسل الغازات الخارجة من المفاعل والمحببوالمبرد لإزالة مركبات الفلور وذلك فى غاسل الغازات (Scrubber) .

يتبع................