ปุ๋ยฟอสเฟต คือ

รู้จักกับปุ๋ยฟอสเฟต

 

ปุ๋ยฟอสเฟต (phosphate fertilizer) หรือปุ๋ยฟอสฟอรัส (phosphorus fertilizers) คือปุ๋ยที่ให้ธาตุฟอสฟอรัสและธาตุนี้อยู่ในรูปของสารประกอบฟอสเฟต เช่น ไดแอมโมเนียมฟอสเฟตและปุ๋ยอื่นๆ สำหรับฟอสเฟตคือ แอนไอออนของกรดฟอสฟอริกหรือเกลือฟอสเฟตต่างๆ ใช้หินฟอสเฟตเป็นวัตถุดิบในการผลิตปุ๋ย

 

หินฟอสเฟต คือ

หินซึ่งมีแร่อะพาไทต์ (apatite) เป็นองค์ประกอบสำคัญ มีปริมาณฟอสฟอรัสมากพอที่จะใช้เป็นปุ๋ยได้โดยตรงหรือทำปฏิกิริยาเคมีเพื่อเปลี่ยนเป็นปุ๋ยฟอสเฟตที่ละลายง่าย แบ่งได้ตามเกณฑ์คือ

- แบ่งตามแหล่งกำเนิด จำแนกเป็นหินตะกอน (sedimentary rock) ส่วนใหญ่เป็นแร่คาร์บอเนต-ฟลูอออะพาไทต์ (carbonate-Fluor apatite) หลายชนิดรวมกันเรียกว่าแฟรนโคไลต์ (Franco lite) ประมาณ 85% ของหินฟอสเฟตที่ผลิตได้มาจากหินตะกอน กำเนิดจากหินอัคนี (igneous rock) มีแร่ฟลูอออะพาไทต์ (Fluor apatite) ไฮดรอกชิลอะพาไทต์ (hydroxyapatite) คลอราพาไทต์ (chlorapatite) แต่ส่วนมากจะประกอบไปด้วยแร่ฟลูอออะพาไทต์ร่วมกับไฮดรอกซิลอะพาไทต์ สำหรับอะพาไทต์บริสุทธิ์จากหินอัคนี

- แบ่งตามชั้นคุณภาพ แบ่งได้เป็น 4 กลุ่ม 1.ชั้นคุณภาพสูง มีฟอสเฟต 30% ขึ้นไป ใช้ผลิตปุ๋ยที่ละลายน้ำได้ง่ายๆ 2. ชั้นคุณภาพค่อนข้างสูง มีฟอสเฟต 25-30% ถ้านำมาผสมกับหินฟอสเฟตเกรดสูงให้ได้องค์ประกอบที่เหมาะสม สามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตปุ๋ยละลายน้ำได้ 3. คุณภาพปานกลางถึงต่ำ มีฟอสเฟต10-25% หากผ่านการแต่งแร่ที่ดี ยังพอนำมาใช้ได้หลายวัตถุประสงค์ และสุดท้าย 4. ชั้นคุณภาพต่ำมาก มีฟอสเฟตต่ำกว่า 10% ไม่คุ้มค่าที่จะนำมาผ่านกระบวนการแต่งแร่เพื่อนำไปใช้งาน

- แบ่งตามชนิดแร่ หินฟอสเฟตแต่ละประเภทจะมีฟอสเฟตต่างชนิดกัน อาจจำแนกได้เป็น 3 พวก คือ

1.อะพาไทต์ในหินตะกอน (sedimentary apatite) ส่วนมากเป็นกลุ่มคาร์บอเนต-ฟลูอออะพาไทต์ (carbonate-Fluor apatite) เรียกรวมกันว่า แฟรนโคไลต์ (Franco lite) เสถียรภาพของแร่อะพาไทต์ขึ้นอยู่กับสัดส่วนของคาร์บอเนต ซึ่งเข้าแทนที่ฟอสเฟตในโครงสร้างของแร่ หากเข้าแทนที่มากจะทำให้แร่เสถียรภาพลดลง ฟอสเฟตในแร่ก็ละลายเป็นประโยชน์ต่อพืชได้ง่าย

2. อะพาไทต์ในหินอัคนี (igneous  apatite) เป็นแร่ปฐมภูมิซึ่งตกผลึกเมื่อหินหนืดเย็นลง ได้แก่ ฟลูอออะพาไทต์ ไฮดรอกซิลอะพาไทต์และคลอพาราไทต์ หินฟอสเฟตในแหล่งหินอัคนีเกรดสูง 36% ซึ่งเมื่อนำวัตถุดิบนี้มาแต่งแร่แล้วจะได้วัตถุคุณภาพสูงกว่าการแต่งแร่จากหินตะกอน สำหรับอะพาไทต์ที่มีอนุมูลไฮดรอกซิลเข้าแทนที่ฟลูออไรด์บางส่วน จะได้ไฮดรอกซิลฟลูอออะพาไทต์

3. อะลูมิเนียมและเหล็กฟอสเฟต (aluminum and iron phosphate) เกิดจากการแปรสภาพของแร่ฟอสเฟตปฐมภูมิ ได้แร่ซึ่งมีองค์ประกอบหลักคืออะลูมิเนียมและเหล็กฟอสเฟต สำหรับแร่ วาเวลไลด์ (wavelite) วาริสไซต์ (variscite) และสเตรนไจต์ (strengite) มีในฟอสเฟตจากเซเนกัล ไลบีเรีย บราซิล และมลรัฐยูทาร์ของสหรัฐอเมริกา ส่วนครานดาลไลต์ (candallite) และมิลลิไซต์ (millisite) พบในหินฟอสเฟตจากบางส่วนขอลมลรัฐฟลอริดา ประเทศสหรัฐอเมริกา และแหล่งอื่นๆสมบัติโดยทั่วไปของหินฟอสเฟตที่ประกอบด้วยแร่ดังกล่าว ไม่เหมาะกับกระบวนการที่ต้องใช้กรดซัลฟิวริกหรือกรดฟอสฟอริก เนื่องจากให้ผลิตภัณฑ์ปุ๋ยที่มีคุณภาพต่ำ แต่อาจจะนำมาแปรสภาพด้วยความร้อนแล้วใช้เป็นปุ๋ยโดยตรง

 

ปุ๋ยฟอสเฟต-คือ4

แหล่งของหินฟอสเฟตในประเทศไทยและโลก

มีทั้งแหล่งสำรอง (reserves) หมายถึงแหล่งหินฟอสเฟตที่สามารถขุดมาใช้ได้ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบันและมีกำไร และทรัพยากร (resources) หมายถึงแหล่งสำรองและแหล่งอื่นๆที่มีอยู่และคาดว่ามีในพื้นที่ต่างๆและยังไม่แน่ใจว่าเมื่อขุดมาแล้วจะสามารถนำมาใช้ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบันและมีกำไรได้หรือไม่ แต่ละพื้นที่จะมีแหล่งสำรองและทรัพยากรแตกต่างกันไป ที่พบมีมาก เช่น โมร็อกโกและซาฮาราตะวันตก สหรัฐอเมริกาและแอฟริกาใต้ จำนวนของฟอสฟอรัสของหินแต่ละประเทศ ราคาก็จะแตกต่างกันด้วยเช่นกัน สำหรับในประเทศไทย พบหินฟอสเฟตในจังหวัดร้อยเอ็ด กายจนบุรี ลำพูน เพชรบุรีและราชบุรี รวมกันประมาณ 5 แสนตัน นอกจากนี้ยังมีหินฟอสเฟตที่เกิดจากมูลค้างคาว (guano phosphate rock) ตามในถ้ำ จังหวัดกาญจนบุรี ราชบุรี พังงาและกระบี่ สำหรับปุ๋ยเคมีในประเทศไทย กรมการเกษตรระบุว่าต้องมีปริมาณธาตุอาหารรับรองตั้งแต่ร้อยละ 3 ของน้ำหนักสุทธิของปุ๋ยเคมี มีปริมาณฟอสเฟตทั้งหมดไม่น้อยกว่าร้อยละ 20 ของน้ำหนักสุทธิของปุ๋ยเคมีและมีความชื้นไม่เกินร้อยละ 10 ของน้ำหนักสุทธิของปุ๋ยเคมี

 

การขุดแร่ (mining) และการแต่งแร่ (beneficiation)

การขุดแร่มีวิธีการที่แตกต่างกัน แต่ละวิธีจะมีความเหมาะสมต่างกันไปในสภาพของแหล่งแร่ ซึ่งแตกต่างกันในแง่ ความหนาของชั้นดินและหินเหนือชั้นแร่ และลักษณะโครงสร้างชั้นแร่และปริมาณกรวดฟอสเฟต (pebble phosphate) ที่มีในชั้นแร่นั้น การขุดแร่ฟอสเฟตในปัจจุบันมี 2 วิธี คือ 1.เปิดหน้าดินแล้วตักแร่ขึ้นมา เหมาะกับแหล่งแร่ในสหรัฐอเมริกา โมร็อคโกและรัสเซีย เริ่มจากการขุดหน้าดินออกจนถึงชั้นแร่ แยกชั้นดินมากองไว้อีกที่หนึ่งเพื่อใช้เกลี่ยไว้ส่วนบนสุดหลังการกลบหลุม ตักแร่ด้วยรถตักดินขนาดใหญ่ แล้วจึงขนส่งไปยังโรงงานโดยใส่น้ำแล้วส่งไปตามท่อ ส่งไปตามสายพานลำเลียงและการใช้รถบรรทุก 2.ทำเหมืองใต้ดินเนื่องจากชั้นแร่อยู่ลึกลงไปใต้ดิน เช่น การขุดแร่ในตูนีเซีย โมร็อคโก(บางส่วน) เม็กซิโกและอินเดีย

การแต่งแร่ (beneficiation) หรือเพิ่มความบริสุทธิ์ของแร่ (concentration) หมายถึง กระบวนการที่ทำให้หินชั้นคุณภาพต่ำและชั้นคุณภาพปานกลางมีความบริสุทธิ์สูงขึ้น โดยการแยกสิ่งเจอปนต่างๆออก เช่น ทราย ดินเหนียวและหินปูนโดโลไมต์ ออกจากหินฟอสเฟต ก่อนที่จะนำเข้าสู่กระบวนการต่อไป

 

สำหรับการแยกอนุภาคขนาดเล็ก เช่น ดินเหนียว อะลูมิเนียมและเหล็กฟอสเฟต ใช้หลากหลายวิธีรวมกัน เช่น การโม่ ชะด้วยน้ำ หรือนำเข้าถังน้ำวน (hydro cyclone) บางแห่งนำแร่ไปร่อนผ่านตะแกรงเพื่อแยกเอาก้อนแร่ขนาดใหญ่ซึ่งเป็นแร่คุณภาพต่ำออกไป ส่วนการแยกทรายต้องใช้กระบวนการลอยแร่หรือโฟลเทชัน (flotation) หากมีแคลไซต์และโดโลไมต์ปนอยู่ด้วยต้องนำหินฟอสเฟตไปเผาย่างหรือแคลซิเนชัน (calcination) ใช้อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลว เปลี่ยนแคลเซียมคาร์บอเนตและแมกนีเซียมคาร์บอเนตเป็นแคลเซียมออกไซด์และแมกนีเซียมออกไซด์และนำไปชะด้วยน้ำเพื่อล้างแคลเซียมออกไซด์และแมกนีเซียมออกไซด์ออกไป

 

ในความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจในการใช้กระบวนการทำความสะอาดหินฟอสเฟตจากแหล่งแร่ ให้พิจารณาจากสมบัติของสินแร่ที่ขุดมา ได้แก่ แร่มีการจับกลุ่มก้อน (โดยมีสารเชื่อม) หรือเป็นก้อนเดี่ยวๆ ขนาดของก้อนหินฟอสเฟตและวัตถุอื่นๆ ความแข็งของก้อนแร่ ความหนาแน่นของก้อนแร่ที่จับกลุ่มเป็นก้อน สารที่เชื่อมก้อนแร่เป็นสารชนิดใด มีการผุพังไปมากน้อยเพียงใด เป็นต้น

 

ปุ๋ยฟอสเฟต-คือ2

การใช้หินฟอสเฟตโดยตรง

การแปรสภาพหินฟอสเฟตโดยกระบวนการทางเคมีมาเป็นปุ๋ยที่ละลายง่าย เช่น ทริปเปิลซูเปอร์ฟอสเฟตและแอมโมเนียมฟอสเฟต ต้องใช้พลังงานมาก แต่การใช้หินฟอสเฟตโดยตรง จะช่วยในการประหยัดพลังงานตรงส่วนนี้ได้ แต่การใช้วิธีนี้ต้องคำนึงถึงคุณค่าของปุ๋ย 2 ประการ คือ ศักยภาพในการใช้งานกับพืช (agronomic potential) คือ สมบัติประจำตัวของหินฟอสฟอรัสออกมาให้พืชใช้ประโยชน์ เมื่อปลูกพืชในสภาพแวดล้อมแบบหนึ่ง จึงเกี่ยวข้องกับสภาพการละลายได้ (solubility) ของหินฟอสเฟตแต่ละชนิด ส่วนประสิทธิผลของการใช้กับพืช (agronomic effectiveness) หมายถึงผลที่แท้จริงของหินฟอสเฟตต่อพืชจึงเกี่ยวข้องกับศักยภาพในการใช้กับพืชและอิทธิพลของสภาพแวดล้อมขณะที่ใส่หินฟอสเฟตในแปลงพืช

- การละลายของหินฟอสเฟต ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของแร่ คือ มีอนุมูลคาร์บอเนตเข้าแทนที่อนุมูลฟอสเฟตในโครงสร้างแร่อะพาไทต์มากขึ้น ตลอดจนความว่องไวต่อปฏิกิริยาหรืออัตราการปลดปล่อยฟอสฟอรัสออกมาสูงขึ้น ความว่องไวต่อปฏิกิริยาของปุ๋ยก็สัมพันธ์กับประสิทธิผลการใช้ฟอสฟอรัสของพืชด้วย จึงอาจจะใช้การทอสอบการละลายของปุ๋ยหินฟอสเฟตในการประเมินคุณค่าของปุ๋ยได้อีกด้วย

- อิทธิพลของปัจจัยต่างๆต่อศักยภาพในการใช้หินฟอสเฟตกับพืช นอกจากจะขึ้นอยู่กับลักษณะของหินฟอสเฟตแล้ว ยังขึ้นอยู่กับปัจจัยของพืช ดินและจุลินทรีย์ดินอีกด้วย สมบัติด้านการปลดปล่อยฟอสฟอรัสของหินฟอสเฟต ได้แก่ pH ความเป็นประโยชน์ของฟอสเฟตดั้งเดิมของดิน อำนาจการตรึงฟอสฟอรัส ความจุในการแลกเปลี่ยนแคตไอออน ปริมาณอินทรียวัตถุ ความชื้นและอุณหภูมิดิน นอกจากนั้น ชนิดของพืชก็ยังมีผลต่อการได้รับประโยชน์จากหินฟอสเฟตอีกด้วย

- ขนาดอนุภาคปุ๋ย มีผลต่อการละลายของหินฟอสเฟตในดินอย่างมาก ยิ่งปุ๋ยละเอียดมากขึ้น จนมีขนาด 150 ไมโครเมตร ความเป็นประโยชน์ต่อพืชก็จะมากขึ้นถึงแม้จะบดให้ละเอียดยิ่งขึ้นก็เพียงแต่สิ้นเปลืองพลังงานแต่ไม่ได้ช่วยให้ดีขึ้นเท่าไหร่

- สมบัติของดิน หินฟอสเฟตเหมาะที่จะใช้กับดินกรด มีแคลเซียมที่แลกเปลี่ยนได้ต่ำ หรือมีฟอสฟอรัสในสารละลายดินต่ำ โดยมากแนะนำให้ใช้กับดินที่มี pH 5.5 หรือต่ำกว่านี้ สำหรับหินฟอสเฟตที่ไม่ว่องไวกับปฏิกิริยา ควรใช้กับดินที่มี่ค่าpH ต่ำกว่า 5.5 เท่านั้น จึงจะทำให้ละลายออกมาได้ แต่ถ้าหินฟอสเฟตว่องไวกับปฏิกิริยาเคมีอาจจะใช้ได้กับดินที่มีค่า pH 6.5 หรือต่ำกว่านั้นจะดีที่สุด อินทรียวัตถุในดินก็มีส่วนช่วยให้หินฟอสเฟตละลายได้มากขึ้น เพราะแอนไอออนพวกซิเทรตและออกซาเลตซึ่งได้จากการสลายตัวของอินทรียวัตถุ ทำปฏิกิริยาคีเลชัน (chelation) กับแคลเซียมไอออน ทำให้แคลเซียมไอออนในสารละลายดินลดลงเป็นสภาพที่ส่งเสริมการละลายของหินฟอสเฟต

- ชนิดของพืช พืชแต่ละชนิดมีความสามารถในการใช้ประโยชน์จากฟอสฟอรัสที่ต่างกัน นั่นคือความจุในการแลกเปลี่ยนแคตไอออน (CEC) ของเนื้อเยื่อราก พืชที่มี CEC ของรากสูงสามารถดูดฟอสฟอรัสจากหินฟอสเฟตหรือดินได้ดีกว่าพืชที่มี CEC รากต่ำ เพราะ CECที่สูงช่วยให้หินฟอสเฟตหรือดินปลดปล่อยฟอสฟอรัส โดยการใช้ประจุลบจากสารอินทรีย์ (organic anions) ในราก ดูดซับแคตไอออน เช่น แคลเซียม เหล็กและอะลูมิเนียม วัชพืชชนิดหนึ่ง ชื่อทางวิทยาศาสตร์ว่า Fayopyrom esculentum L. สามารถเพิ่มกรดในไรโซสเฟียร์ (rhizosphere) ซึ่งมีความสามารถช่วยให้หินฟอสเฟตละลายได้ดีขึ้น

แต่มีพืชอีกหลายชนิดที่สามารถลด pH ของไรโซสเฟียร์ได้ ซึ่งทำให้สมดุลทางเคมีถูกทำลาย ดังนั้นหินฟอสเฟตมีความว่องไวต่อปฏิกิริยาเคมีสูง เหมาะที่จะใช้กับพืชที่ตอบสนองต่อการใช้ปุ๋ย ควรเน้นการใช้หินฟอสเฟตในระยะยาวมากกว่าผลระยะสั้น และการใส่ปุ๋ยฟอสเฟตที่ละลายง่ายทั่วไป เช่น ทริปเปิลซูเปอร์ฟอสเฟต โมโนแอมโมเนียมฟอสเฟต และไดแอมโมเนียมฟอสเฟตกับพืชล้มลุกและพืชในฤดูปลูกนั้น ใช้ได้เพียงแค่ 5-15% ของฟอสเฟตจากปุ๋ยเท่านั้น ส่วนที่เหลือมักถูกตรึงไว้ในดิน หากใช้หินฟอสเฟตที่ละลายน้ำได้ดีพอสมควรผสมกับปุ๋ยฟอสเฟตที่ละลายได้ง่าย จะทำให้ใช้ปุ๋ยนั้นได้ดียิ่งขึ้น

-  จุลินทรีย์ในดิน มีหลากหลายชนิด เช่น แบคทีเรีย แอคทิโนไมซีต และราชนิดต่างๆ มีความสามารถในการละลายฟอสเฟตได้แตกต่างกัน เช่น เชื้อราไมคอร์ไรซา (mycorrhizal fungi) เป็นราที่อาศัยอยู่กับรากพืชและช่วยให้พืชดูดฟอสฟอรัสจากดินได้มากกว่าเดิมโดยรากที่มีเชื้อราไมคอร์ไรชาอยู่ด้วย จะมีพื้นที่ผิวเพื่อการดูดธาตุอาหารมากขึ้น จึงขยายขอบเขตการดูดฟอสฟอรัสได้กว้างกว่าเดิม และรามีความสามารถพิเศษในการดูดฟอสเฟตจากดิน ส่วนที่รากพืชไม่อาจดูดมาใช้ได้

ด้วยเหตุนี้หินฟอสเฟตบดจึงเป็นประโยชน์ต่อพืชที่มีเชื้อราไมคอร์ไรชามากกว่าพืชชนิดอื่น จุลินทีย์ละลายสารประกอบอนินทรีย์ฟอสเฟต (inorganic phosphate solubilizing microorganisms) จุลินทรีย์บางพวกละลายสารประกอบฟอสเฟตที่ละลายยาก เช่น ไตรแคลเซียมฟอสเฟต ไฮดรอกซีอะพาไทต์ เหล็กและอะลูมิเนียมฟอสเฟต โดยจุลินทรีย์แต่ละชนิดในกลุ่มนี้มีความสามารถในการย่อยสลายสารประกอบนั้นๆแตกต่างกันไป หากดินมีจุลินทรีย์ที่มีความสามารถสูงเช่นนี้ รากพืชจะสามารถรับเอาฟอสฟอรัสจากหินฟอสเฟตได้มากขึ้นด้วย

 

หินฟอสเฟตอุณหภาพ (thermal phosphate rock)

การนำหินฟอสเฟตมาให้ความร้อนมีวัตถุประสงค์ 2 ประการคือ ทำให้หินฟอสเฟตมีคุณภาพสูงขึ้น เหมาะที่จะใช้เป็นวัตถุดิบในการทำปุ๋ยฟอสเฟตอื่นๆและผลิตกรดฟอสฟอริก การแปรสภาพหินฟอสเฟตวิธีนี้เรียกว่า การเผาย่างหรือแคลซิเนชัน (calcination) วิธีที่ 2 คือ ทำให้หินฟอสเฟตมีสภาพการละลายสูงขึ้น ก่อนที่จะนำไปทำปุ๋ยฟอสเฟต

 

ปุ๋ยฟอสเฟต-คือ3

กรดฟอสฟอริก

กรดนี้มีอยู่ 3 ชนิด คือ กรดออโทฟอสฟอริก (orthophosphoric acid) กรดเมตาฟอสฟอริก (metaphosphoric acid) และกรดไพโรฟอสฟอริก (pyrophosphoric acid) สำหรับกรดมีความสำคัญในการผลิตปุ๋ยฟอสเฟตคือกรดออโทฟอสฟอริก กรดนี้แตกตัวได้ 3 ขั้นตอน ดังนี้

- การผลิตกรดฟอสฟอริกจากหินฟอสเฟตกับกรดซัลฟิวริกซึ่งเป็นกรดแก่ เรียกว่า wet process ซึ่งผลจากปฏิกิริยาคือกรดฟอสฟอริกกับเกลือแคลเซียม เมื่อใช้กรดซัลฟิวริกจะเกิดตะกอนของแคลเซียมซัลเฟตซึ่งละลายยากและตกผลึก ซึ่งแยกออกจากกรดฟอสฟอริกโดยการกรอง การผลิตจึงใช้กรดซัลฟิวริกทั้งสิ้น

- การขจัดสิ่งเจอปน กรดที่ผลิตจากปฏิกิริยาระหว่างหินฟอสเฟตกับกรดซัลฟิวริก เรียกว่า wet process acid หรือเรียกว่า กรดเขียว (green acid) เนื่องจากมีเกลือของวาเนเดียมละลายอยู่ นอกจากนี้กรดอาจจะมีสิ่งเจือปนอื่นๆอยู่ด้วย เช่น เฟอริกฟอสเฟตและอะลูมิเนียมฟอสเฟต ซึ่งมาจากเฟอริกออกไซด์และอะลูมิเนียมออกไซด์ในหินฟอสเฟต

- การผลิตกรดซูเปอร์ฟอสฟอริก (superphoaphaoric acid) หากต้องการกรดที่มีความเข้มข้นสูงกว่า 54% ต้องนำไปเข้ากระบวนการพอลิเมอไรเซชัน (polymerization) ให้เป็นซูเปอร์ฟอสฟอริกซึ่งมีความเข้มจ้น 69-72% เนื่องจากระบวนการดังกล่าว ทำให้โมเลกุลของกรดออโทฟอสฟอริก เกิดการควบรวม กลายเป็นกรดที่มีโมเลกุลใหญ่และระเหยน้ำออกไปทีละหนึ่งโมเลกุล ใน 2 โมเลกุลของกรดออโทฟอสฟอริกควบรวมเป็นกรดไพโรฟอสฟอริก ส่วนกรดไพโรฟอสฟอริก 1 โมเลกุล ควบรวมกับกรดไพโรฟอสฟอริก 1 โมเลกุล ได้กรดไตรพอลิฟอสฟอริก (tripolyphosphoric acid) กรดไตรพอลิฟอสฟอริก 1 โมเลกุล ควบควมกับกรดออดทฟอสฟอริก 1 โมเลกุลได้กรดเตตระพอลิฟอสฟอริก (tetrapolyphosphoric acid) 1 โมเลกุล เนื่องจากกระบวนการนี้มีวัตถุประสงค์ที่ต้องการเพิ่มความเข้มข้นของกรดให้ได้ประมาณ 69-72% ดังนั้นซูเปอรืฟอสฟอริกจึงยังมีกรดออโทฟอสฟอริกอีกมาก มีส่วนประกอบดังนี้ กรดออโทฟอสฟอริก 49 % กรดไพโรฟอสฟอริก 42%  กรดไตรพอลิฟอสฟอริก 8% และเตตระพอลิฟอสฟอริก 1 % เมื่อนำกรดที่มีความเข้มข้นไปผลิตปุ๋ย ก็จะได้ปุ๋ยที่มีเกรดสูงเหมาะแก่การใช้งานปุ๋ยทางใบมากกว่าการใส่ลงในดินโดยตรง

 

ไดแอมโมเนียมฟอสเฟต (diammonium phosphate, DAP)

ผลิตได้จากปฏิกิริยาระหว่างแอมโมเนียกับกรดฟอสฟอริก มี 2 แบบ คือ ปุ๋ยรูปผลึก (crystalline form) มีไนโตรเจนทั้งหมดและฟอสเฟตที่เป็นประโยชน์ต่ำกงว่าเกลือบริสุทธิ์เล็กน้อย ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณเจือปน เหมาะกับการใช้เป็นปุ๋ยทางใบ อีกแบบคือ ปุ๋ยชนิดเม็ด (granular fertilizer) โดยทั่วไปมีสูตร 18-46-0 เหมาะสำหรับให้พืชทางเดิน

 

โมโนแอมโมเนียมฟอสเฟต (monoammonium phosphate, MAP)

ผลิตได้จากปฏิกิริยาระหว่างแอมโมเนียกับกรดฟอสฟอริก มี 2 แบบ คือ ปุ๋ยรูปผลึก (crystalline form) มีไนโตรเจนทั้งหมดและฟอสเฟตที่เป็นประโยชน์ต่ำกงว่าเกลือบริสุทธิ์เล็กน้อย ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณเจือปน เหมาะกับการใช้เป็นปุ๋ยทางใบ อีกแบบคือ ปุ๋ยชนิดเม็ด (granular fertilizer) โดยทั่วไปมีสูตร 11-55-0 เหมาะสำหรับให้พืชทางเดิน

 

ทริปเปิลซูเปอร์ฟอสเฟต

การแบ่งแยกปุ๋ยซูเปอร์ฟอสเฟต แบ่งตามปริมาณของประโยชน์ ได้ 3 ชนิด คือ

-  ซูเปอร์ฟอสเฟตธรรมดา (normal หรือ ordinary หรือ single super phosphate) ผลิตจากปฏิกิริยาระหว่างหินฟอสเฟตและกรดซัลฟิวริก ได้โมโนแคลเซียฟอสเฟตโมโนไฮเดรตกับแคลเซียมซัลเฟต มีฟอสเฟตที่เป็นประโยชน์ประมาณ 20% สูตร 0-20-0 มีแคลเซียม 9-21% และกำมะถัน 10-12 % แต่เนื่องจากปุ๋ยฟอสเฟตชนิดนี้มีแระโยชน์ต่ำ จึงไม่ค่อยได้รับความนิยมนัก

- ดับเบิลซูเปอร์ฟอสเฟต (double superphosphate) เนื่องจากเป็นปุ๋ยที่มีฟอสเฟตมากกว่าแบบแรกเป็น 2 เท่า จึงเรียกว่า double ซึ่งหมายถึงเพิ่มขึ้นสองเท่า ผลิตจากปฏิกิริยาระหว่างหินฟอสเฟตและกรดฟอสฟอริกซึ่งเกรดไม่สูงมาก ได้ปุ๋ยฟอสเฟตที่มีประโยชน์ 40% สูตร 0-40-0 องค์ประกอบคือโมโนแคลเซียฟอสเฟตโมโนไฮเดรตกับแคลเซียมซัลเฟตเช่นเดียวกัน

- ทริปเปิลซูเปอร์ฟอสเฟต (triple superphosphate , TSP) triple นั้น หมายถึง 3 เท่า แต่ปุ๋ยชนิดนี้ มีฟอสเฟตมากกว่าปุ๋ยแบบที่ 2 เพียงแค่ 2.3 เท่า เท่านั้น ผลิตจากปฏิกิริยาระหว่างหินฟอสเฟตและกรดฟอสฟอริกที่มีความเข้มข้นสูง องค์ประกอบคือโมโนแคลเซียฟอสเฟตโมโนไฮเดรต มีฟอสเฟตที่เป็นประโยชน์ 45-48% สูตรโดยทั่วไปคือ 0-46-0 ปุ๋ยชนิดนี้ได้รับความนิยมอย่างสูงในปัจจุบัน จัดอยู่ในประเภทปุ๋ยฟอสเฟตเข้มข้น (concentrated superphosphate) ผลิตจากปฏิกิริยาระหว่างหินฟอสเฟตและกรดฟอสฟอริกกับกรดซัลฟิวริก แบ่งออกได้เป็น 3 แบบ คือ

1. ซูเปอร์ฟอสเฟตปรุงแต่ง (enriched superphosphate) ผลิตจากปฏิกิริยาระหว่างหินฟอสเฟตและกรดฟอสฟอริกกับกรดซัลฟิวริก มีฟอสเฟตที่มีประโยชน์สูงกว่า 22% แต่ต่ำกว่า 40%

2. ทริปเปิลซูเปอร์ฟอสเฟต

3. ซูเปอร์ฟอสเฟตเกรดสูง (high- analysis superphosphate) หรือซูเปอร์ฟอสเฟตปราศจากน้ำ (anhy superphosphate) หรือทริปเปิลซูเปอร์เกรดสูง (high- analysis triple superphosphate) ผลิตจากปฏิกิริยาระหว่างหินฟอสเฟตและกรดซูเปอร์ฟอสฟอริก 72%  มีฟอสเฟตที่เป็นประโยชน์ ประมาณ 54% องค์ประกอบหลักของปุ๋ยคือ โมโนแคลเซียมฟอสเฟตปราศจากน้ำ

ยูเรียฟอสเฟต (urea phosphate)

ยูเรียฟอสเฟตเกิดจากปฏิกิริยาระหว่างยูเรียกับกรดฟอสฟอริก เนื่องจากปุ๋ยนี้เป็นกรดและมีสภาพละลายน้ำสูงมาก จึงเหมาะที่จะใช้กับพืชในรูปสารละลาย เช่น ใช้ร่วมกับชลประทานแบบน้ำหยดหรือฉีดฝอย รวมทั้งการใช้เป็นปุ๋ยทางใบได้ด้วย โดยใช้ในความเข้มข้นไม่เกิน 0.1 %

 

ปุ๋ยฟอสเฟต-คือ5

ไนโตรฟอสเฟต (notrophosphate)

ไนโตรฟอสเฟต หมายถึงปุ๋ยซึ่งผลิตจากปฏิกิริยาระหว่างหินฟอสเฟตกับกรดไนทริก การใช้กรดไนทริกทำปฏิกิริยากับหินฟอตเฟตแทนกรดซัลฟิวริก เพราะไม่ต้องการให้มีซัลเฟตในปุ๋ยเหมือนปุ๋ยซูเปอร์ฟอสเฟตธรรมดา แต่ไม่ได้รับความนิยมมากนัก เมื่อเริ่มขาดแคลนกำมะถัน ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการผลิตปุ๋ยซูเปอร์ฟอสเฟต จึงหันมาผลิตปุ๋ยไนโตรฟอสเฟตมากขึ้น

 

ปุ๋ยแคลเซียมเมตาฟอสเฟต

ปุ๋ยนี้มีสูตร 0-65-0 แต่ถ้าเป็นเกลือบริสุทธิ์มีฟอสฟอรัสสูงถึง 71% สมบัติของปุ๋ยนี้คือ มีฟอสเฟตในปุ๋ยประมาณ 98% ละลายในแอมโมเนียมซิเทรต เมื่อใส่ปุ๋ยในดินจะไม่ละลายน้ำทันที แต่จะทำปฏิกิริยาแยกสลายด้วยน้ำ (hydrolysis) อย่างช้า กลายเป็นสารประกอบที่ละลายน้ำได้ จึงเป็นปุ๋ยที่ค่อยๆปล่อยฟอสเฟตในรูปที่เป็นประโยชน์กับพืช แต่พืชอายุสั้นจะใช้ประโยชน์จากวิธีปล่อยฟอสเฟตแบบนี้ไม่ได้เต็มที่นัก ปุ๋ยแคลเซียมเมตาฟอสเฟต ผลิตจากธาตุฟอสฟอรัสกับหินฟอสเฟต คือ เผาธาตุฟอสฟอรัสให้กับปฏิกิริยากับออกวิเจน ได้แก๊สฟอสฟอรัสเพ็นทอไซด์ ให้แก๊สที่ได้ปฏิกิริยากับหินฟอสเฟต นำผลปฏิกิริยาซึ่งเป็นของเหลวข้น ไปทำให้เย็น บดแล้วร่อนผ่านตะแกรง คุณสมบัติเด่นของปุ๋ยชนิดนี้คือ ธาตุฟอสฟอรัสมีราคาแพง จึงแข่งขันกับปุ๋ยฟอสเฟตอื่นได้ยาก

 

ปุ๋ยไดแคลเซียมฟอสเฟต (dicalcium phosphate)

โดยปกติไดแคลเซียมฟอสเฟต เป็นองค์ประกอบในปุ๋ยไนโตรฟอสเฟตและซูเปอร์ฟอสเฟตที่เพิ่มแอมโมเนีย(ammoniated superphosphate) หากเกลือบริสุทธิ์จะมีฟอสฟอรัส 22.79% หรือ 52.19% ปุ๋ยนี้มีสูตร 0-50-0 ซึ่งมีฟอสเฟตที่เป็นประโยชน์ ละลายได้เฉพาะในแอมโมเนียมซิเทรตที่เป็นกลาง การผลิตไดแคลเซียมฟอสเฟตในรูปปุ๋ยเดี่ยวมีเฉพาะในยุโรปและผลิตออกมาในปริมาณที่ไม่มากนักวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิต คือ หินฟอสเฟต หินปูนหรือปูนขาว และกรดไฮโดรคลอริกซึ่งเป็นผลพลอยได้ของอุตสาหกรรมต่างๆ ขั้นตอนการผลิตมีดังนี้ คือ ให้หินฟอสเฟตทำปฏิกิริยากับกรดไฮโดรคลอริก ได้กรดฟอสฟอริกกับแคลเซียมคลอไรด์ ซึ่งอยู่ในวัฏภาคของเหลวทั้งคู่ ใส่หินปูนหรือปูนขาวให้ทำปฏิกิริยากับกรดฟอสฟอริก ได้ไดแคลเซียมฟอสเฟตซึ่งตกตะกอนและกรองเพื่อแยกไดแคลเซียมฟอสเฟตออกมา ส่วนแคลเซียมคลอไรด์ซึ่งอยู่ในของเหลวก็นำไปใช้ประโยชน์ในด้านอื่นๆได้

 

ปุ๋ยฟอสเฟต-คือ1

การเปลี่ยนแปลงของปุ๋ยฟอสเฟตในดิน

ปุ๋ยฟอสเฟตนั้นเป็นปุ๋ยที่ละลายน้ำได้ ถ้าดินมีความชื้นที่เพียงพอ ปุ๋ยจะละลายแตกตัวเป็นไอออนที่พืชสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ ส่วนที่เหลือจะถูกตรึงอยู่ในดินและทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบของดินเพื่อนำไปใช้งานต่อไป ความแตกต่างระหว่างไดแอมโมเนียมฟอสเฟตและโมโนแอมโมเนียมฟอสเฟต ถ้าใส่ปุ๋ยทั้ง 2 ลงในดินที่มีความชื้นพอเพียง ปุ๋ยจะละลายและแตกตัว แต่ผลที่ได้นั้นจะต่างกัน

 

เนื่องจากสารละลาย 0.1 นอร์มาลของไดแอมโมเนียมฟอสเฟตมี pH 7.8 ส่วนสารละลายโมโนแอมโมเนียมฟอสเฟต 0.1 นอร์มาล มีpH 4.0 ดังนั้น สารละลายข้นที่มาจากเม็ดปุ๋ยไดแอมโมเนียมฟอสเฟตจึงเป็นด่างอย่างรุนแรง ส่วนที่มาจากเม็ดปุ๋ยแอมโมโนแอมโมเนียมฟอสเฟตเป็นกรดอย่างรุนแรง จึงไม่ควรหว่านลงบนแปลงพืชในบริเวณที่ใกล้กับรากพืชเลยโดยตรง แต่อย่างไรก็ตาม สภาพกรด-ด่างอย่างรุนแรงนั้น จะเกิดใกล้บริเวณที่เม็ดปุ๋ยละลายเท่านั้น เมื่อปุ๋ยแพร่กระจายไปในดินแล้ว จะไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงของบค่า pH มากนัก เนื่องจาก ดินมีภาวะบัฟเฟอร์ รากพืชดูดแอมโมเนียมและฟอตเฟสไอออนออกไปใช้ประโยชน์ และยังถูกตรึงเอาไว้ในดินอีกด้วย

 

เนื่องจากปุ๋ยไดแอมโมเนียมฟอสเฟตและโมโนแอมโมเนียมฟอสเฟตเป็นปุ๋ยก่อกรด (acid forming fertilizer) การใช้ปุ๋ยนี้เป็นเวลานานๆ ควรเก็บตัวอย่างดินมาวัดค่า pH ทุกๆ 2 ปี เพื่อประเมินการเปลี่ยนแปลง แล้วจึงดำเนินการใส่ปูนตามความต้องการของดินนั้น ปุ๋ยทริปเปิลซูเปอร์ฟอสเฟต เมื่อใส่ลงในดินที่มีความชื้นเพียงพอ ปุ๋ยจะดูดความชื้นและทำปฏิกิริยากับน้ำได้ไดแคลเซียมฟอสเฟต (แคลเซียมโมโนไฮโดรเจนฟอสเฟต โดไฮเดรต) กับกรดฟอสฟอริกซึ่งมีลักษณะเป็นของเหลวข้นเยิ้มรอบๆเม็ดปุ๋ย เมื่อปุ๋ยดูดความชื้นมากขึ้น ก็จะเกิดกรดมาขึ้นตามไปด้วย ทำให้ดินบริเวณรอบๆเม็ดปุ๋ยเกิดกรด สารประกอบเหล็ก อะลูมิเนียมและแมงกานีสในดินส่วนนั้นจึงละลายและแตกตัวเป็นไอออน ดังนั้นฟอสเฟตส่วนนี้จึงแปรสภาพเป็นรูปที่พืชนำไปใช้ไม่ได้และถูกตรึงอยู่ในดิน การตรึงฟอสฟอรัสในดินกรดถ้าเป็นกรดขั้นรุนแรงจะมีเหล็ก อะลูมิเนียมและแมงกานีสไอออนมาก

 

ถ้าฟอสเฟตไอออนทำปฏิกิริยากับอะลูมิเนียมไอออน จะได้เกลืออะลูมิเนียมฟอสเฟต ซึ่งไม่ละลายน้ำและตกตะกอน ในดินที่เป็นกรดปานกลาง ฟอสเฟตไอออนทำปฏิกิริยากับอะลูมิเนียมออกไซด์และเหล็กออกไซด์ หากดินมีสารเหล่านี้มาก การตรึงฟอสฟอรัสในดินก็จะสูงตามไปด้วย สำหรับฟอสฟอรัสที่ถูกตรึงด้วยอะลูมิเนียมออกไซด์และเหล็กออกไซด์แล้ว

 

เมื่อเวลาผ่านไปอาจจะมีเหล็กหรืออะลูมิเนียมไฮดรัสออกไซดืออกมาเคลือบโดยรอบอย่างหนาแน่นจึงมีโอกาสในการละลายได้น้อยที่สุด เรียกฟอสเฟตในรูปนี้ว่า ฟอสเฟตถูกหุ้ม (occluded phosphate) ในดินที่เป็นด่าง ทริปเปิลซูเปอร์ฟอสเฟต ทำปฏิกิริยากับแคลเซียมคาร์บอเนต ได้ไดแคลเซียมฟอสเฟต ซึ่งละลายน้ำได้น้อย แต่สามารถละลายแอมโมเนียมซิเทรต จึงยังพอมีประโยชน์อยู่บ้าง แต่เมื่อทำปฏิกิริยากับแคลเซียมคาร์บอเนตต่อไป จะได้แคลเซียมฟอสเฟต ซึ่งละลายน้ำได้น้อยมาก พืชจึงนพำไปใช้ประโยชน์ได้ยาก แล้วต่อไปอีกข้างหน้า ไตรแคลเซียมฟอสเฟตอาจจะเปลี่ยนแปลงไปเรื่อยๆ เป็นสารประกอบที่ละลายยากขึ้นไปอีก เช่น ไฮดรอกซีอะพาไทต์ ออกซีอะพาไทต์ และฟลูอออะพาไทต์ ซึ่งความมีประโยชน์จะคล้ายกับหินฟอสเฟต

 

ปัจจัยที่มีผลต่อการตรึงฟอสฟอรัส

โดยปกติความเข้มข้นของฟอสฟอรัสในสารละลายดินค่อนข้างต่ำ ในดินที่มีความอุดมสมบูรณ์ต่ำอยู่ระหว่าง 0.001 มก.P/ล. และดินอุดมสมบูรณ์สูงจะอยู่ระหว่าง 0.1 มก.P/ล. ถ้าดินสามารถรักษาความเข้มข้นของฟอสฟอรัสได้ในสารละลายดิน ก็นับว่าเพียงพอต่อความต้องการของการเจริญเติบโตของพืช ระดับฟอสฟอรัสในสารละลายในดินที่พอเหมาะต่อพืชแต่ละชนิด ได้แก่ มันสำปะหลัง 0.005 ถั่วลิสง 0.01 ข้าวโพด 0.05 ข้าวฟ่าง 0.06 กะหล่ำปลี 0.04 ถั่วเหลือง 0.20 มะเขือเทศ 0.20 ผักกาดหอม 0.30 เป็นต้น

ดินแต่ละชนิดก็มีส่วนในการตรึงฟอสฟอรัส (phosphorus fixing capacity) แตกต่างกันไป ดินที่มีความจุในการตรึงฟอสฟอรัสสูง จะมีฟอสฟอรัสในสารละลายที่ต่ำมาก ปัจจัยที่มีผลต่อการตรึงฟอสฟอรัส ได้แก่

- ปริมาณดินเหนียว ดินที่มีปริมาณดินเหนียวมากจะตรึงฟอสฟอรัสได้มาก และปลดปล่อยฟอสฟอรัสออกมาได้ยากมากเช่นกัน

-  ชนิดของแร่ดินเหนียว ในแร่ดินเหนียวบางชนิดมีความสามารถในการจุการตรึงฟอสฟอรัสสูงกว่าชนิดอื่น อาจจะเรียงลำดับแร่ดินเหนียวและแร่อื่นๆในดิน ที่มีความจุในการตรึงฟอสฟอรัสจากต่ำไปหาสูงดังนี้ แร่ดินเหนียวชนิด 2:1 < แร่ดินเหนียวชนิด 1:1 < ผลึกแร่คาร์บอเนต < ผลึกออกไซด์ของอะลูมิเนียมเหล็กและแมงกานีส < ออกไซด์ของอะลูมิเนียม < เหล็กและแมงกานีสแบบอสัณฐานและอัลโลเฟน สำหรับดินที่ปริมาณดินเหนียวและชนิดของแร่ในดินต่างกัน มีความจุในการตรึงฟอสฟอรัสแตกต่างกัน

-  ค่า pH ในดินก็เป็นปัจจัยในการตรึงฟอสฟอรัส โดยทั่วไปดินที่มีค่าpH ต่ำและสูง เมื่อค่าpH เพิ่มขึ้นจาก 5.0 เป็น6.0   เหล็กและอะลูมิเนียมฟอสเฟตจะละลายได้มากขึ้น แต่ถ้าค่า pH ในดินละลงจาก 8.0 เหลือ 6.0 สารประกอบแคลเซียมฟอสเฟตก็ละลายได้มากขึ้นด้วย ดังนั้นการตรึงฟอสฟอรัสในดินต่ำจะต่ำที่สุดในดินมีค่า pH 6.0-7.0

- อินทรียวัตถุ โดยปกติอินทรียวัตถุในดินไม่ตรึงฟอสฟอรัส แต่ช่วยลดการตรึงฟอสฟอรัส ดังนี้ โมเลกุลขนาดใหญ่ของสารฮิวมิกเกาะกับผิวดินเหนียวและไฮดรัสออกไซด์ของเหล็กและอะลูมิเนียม ป้องกันไม่ให้ฟอสเฟตไอออนละลายในดิน เข้าถึงและทำปฏิกิริยาจนเกิดการตรึง กรดของสารอินทรีย์จากการสลายตัวของอินทรียวัตถุ รวมทั้งกรดอินทรีย์ที่รากพืชขับออกมา สามารถแตกตัวเป็นแอนไอออนอินทรีย์ แล้วเข้าไปจับกับประจุบวกของผิวแร่และหมู่ไฮดรอกซิลที่ผิวของไฮดรัสออกไซด์ เป็นการแย่งที่และกีดกันไมท่ให้อนุมูลฟอสเฟตเข้าไปเกาะและถูกตรึงในที่สุด กรดอินทรีย์และสารฮิวมิกในดินบางชนิด ทำปฏิกิริยาคีเลชั่น (chelation) กับเหล็กและอะลูมิเนียมไอออน ได้คีเลตที่มีเสถียรภาพเหล็กและอะลูมิเนียมส่วนนั้นจึงหมดโอกาสที่จะตรึงฟอสฟอรัส

 

ด้วยเหตุนี้อินทรียวัตถุในดินจึงมีบทบาทสำคัญมาก ในเรื่องการลดการตรึงฟอสฟอรัส ช่วยให้พืชได้รับประโยชน์จากฟอสฟอรัสในดินมากขึ้น หากดินสามารถปลดปล่อยฟอสเฟตไอออนออกมาในสารละลายดิน ด้วยความเข้มข้นที่เหมาะสมอยู่เสมอแล้ว พืชก็จะเติบโตดีและให้ผลผลิตสูง

 

ในบทความถัดไปเราจะมารู้จักปุ๋ยโพแทสกัน 

 

ปุ๋ยฟอสเฟต คือ

ปุ๋ยฟอสเฟต คือ

ปุ๋ยฟอสเฟต คือ