DK144332B - Haard stiv goedningsbriket og fremgangsmaade til fremstilling heraf - Google Patents

Description

(19) DANMARK (jjf, /£>

®| (i2) FREMLÆGGELSESSKRIFT od 1Λ4332 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 6704/73 (51) |ntC)3 q 05 c g/02 (22) Indleveringsdag 11· dec. 1973 C05G 3/00 (24) Løbedag 11. dec. 1975 (41) Aim. tilgængelig 12. jun. 1975 (44) Fremlagt 22. feb. 1982 (86) International ansøgning nr. -(86) International indleveringsdag -(85) Videreførelsesdag -(62) Sta mansøgning nr. -(30) Prioritet - (71) Ansøger INTERNATIONAL SPIKE INC., Lexington, US.

(72) Opfinder Allen M. Bond Jr., US.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Hofman-Bang & Boutard.

(54) Hård, stiv gødnings briket og frem= gangstnåde til fremstilling heraf.

Den foreliggende opfindelse angår en hård, stiv gødningsmiddelbriket, som kan hamres ned i jorden med henblik på at tilvejebringe plante-næringsmidler til træer, buske og lignende.. Opfindelsen angår tillige en fremgangsmåde til fremstilling af en sådan briket.

I USA patentskrift nr. 3 057 713 er beskrevet en stav eller et spyd af gødningsmiddel af den type, der skal have en mekanisk styrke og en slagstyrke, der er så høj, at det er muligt at drive staven eller M spyddet ned i hård jordbund med en hammer med stålhoved med henblik på at gøde træer og andre lignende vækster. Dette produkt består i d" det væsentlige af (1) NPK-gødningsmaterialer, herunder phosphorsyre, og (2) asbestfibre. Under fremstillingen af det nævnte spyd reagerer * 2 144332 phosphor syren med ashesten til dannelse af et spyd, der har en relativt porøs, sprød kerne, der er omgivet af en ikke-porøs, ikke-sprød skal. En pakning af svampet gummi eller lignende anbringes over enden af det formede gødningsmiddelprodukt, og en metalhætte anbringes over pakningen. Selv med denne beskyttende hætte kan produktet dog ikke altid drives ned i jorden. Desuden er dets kvalitet ikke konstant.

Det indeholder en væsentlig mængde materiale, der ikke er gødningsmiddel, og det er ikke altid splintfrit.

I USA patentskrift 3*647,416 beskrives et gødningsmiddelprodukt, hvis generelle form ligner en koldmejsel. Dette produkt er af lignende art som det ovenfor beskrevne med undtagelse af, at det deri anvendte asbest er erstattet med magnesia. Denne reagerer med phosphorsyre under dannelse af et bindemiddel. Ureaform, der er en vandopløselig urin-stof-formaldehyd-harpiks, er inkorporeret i produktet som en nitrogenkilde. Denne blanding, der tillige indeholder fyldstoffer såsom koks, sand eller ler, bliver formgivet til det tilspidsede produkt ved støbning eller extrudering. Produktet har den ulempe, at blandingen størkner så hurtigt efter at phosphorsyren og magnesiaen er blandet sammen, at det er uigennemførligt at formgive den til en ned-drivelig form i kommerciel skala. Produktet har den yderligere ulempe, at det indholder en stor mængde materialer, der ikke har gødningskarakter, såsom de ovennævnte fyldstoffer.

USA patent skrift nr. 3 502 458 beskriver en fremgangsmåde til formgivning af et gødningsprodukt bestående af et tørt, fibrøst organisk fyldstof såsom savsmuld eller tørv, et i det væsentlige tørt gødningsmiddel og et termohærdende eller termoplastisk bindemiddel. Produktet kan eksempelvis formgives som et spyd indeholdende en stiv kerne af træ eller metal. Gødningsmiddleblandingen er bundet til kernen og indesluttet i et hylster af papir, træ eller plast, og spyd-dets spidse ende forsynes med en hætte eller et overtræk. Fremstillingsomkostningerne for et sådant spyd er særdeles høje.

Også USA patentskrift nr. 3 290 821 beskriver et gødningsmiddelprodukt, der er beregnet til at blive drevet ned i jorden. Det beskrevne produkt kan ikke i sig selv neddrives i jorden, men må forinden forsynes med et støtteorgan anbragt på et specielt nedføringsorgan.

Et produkt på basis af en cellulosefibermasse såsom tørv, der holdes sammen af et bindemiddel, fortrinsvis et glutinat, er omtalt i USA

3 144332 patentskrift nr. 2 038 608. Dette gødningsmiddel formes som en stok, der dog ikke er beregnet til nedhamring uden understøttelse. Andre gødningsmidler, der formgives som stokke, cylindre, piller eller tabletter, findes beskrevet i USA patentskrifterne nr. 1,971,390, 2 117 808 og 2 341 800. De i disse tre skrifter omtalte produkter kan imidlertid ikke sidestilles med gødningsbriketter, der kan hamres ned i jorden.

Norsk patentskrift nr. 14 846 beskriver en blomstergødning, der kan have form af en stok, der er egnet til at stikke ned i jorden. Denne blomstergødning fremstilles ved komprimering med et vandopløseligt bindemiddel såsom hornlim der i sig selv er en kraftig nitrogengødning.

Opfindelsens formål er (1) at tilvejebringe en ikke-hærdet eller "grøn" gødningsmiddelbriket, der kan fremstilles af et passende NFK-kilde-materiale og et harpiksagtigt bindemiddel, som forekommer i relativt rigelige mængder og er billige, let indbyrdes blandbare og let briketterbare, (2) at tilvejebringe en "grøn" briket, der har en i høj grad tilfredsstillende "grøn" styrke, og som kan hærdes ved stuetemperatur i løbet af relativt kort tid; og (3) at tilvejebringe en hærdet gødningsmiddelbriket, som har en god lagerstabilitet, som ikke let brækker i stykker, men som tværtimod er så hård og robust, at den altid kan drives ned i en rimeligt hård jordbund uden splintring eller anden betydelig skade, og som under brug tilvejebringer passende gødningsmi ddelbe standdele, der udmærker sig ved høje gødningsmiddelværdier og en sådan opløselighed, at den afgiver alle sine værdifulde gødningsmidler jævnt og med ønskede, lave hastigheder i løbet af sin nyttige levetid, der fortrinsvis er mindst et år.

Det har nu overraskende vist sig, at det ovenstående formål kan opnås \/ed at blande et granulært eller pulverformigt NPK-kildemateriale med en relativt lille mængde af et ikke-hærdet, termohærdende bindemiddel, såsom urinstof-formaldehyd, ved at komprimere blandingen til frembringelse af en "grøn" briket og ved derpå at hærde denne med henblik på at konvertere bindemidlet til en relativt vanduopløselig, u-smeltelig, aminoplastisk briket.

Tegningens eneste figur er et strømningsdiagram, som illustrerer den fremgangsmåde, ved hvilken man i overensstemmelse med opfindelsen fremstiller neddrivelige gødningsbriketter og forsyner dem med hætter.

4 144332

Den foretrukne udførelsesf orm for opfindelsen omfatter en neddrivelig briket, der indholder 16,0 enheder nitrogen, 8,0 enheder P^O^ og 8,0 enheder K^O, og som fremstilles ved at hærde en "grøn" briket, der er fremkommet ved at behandle følgende blanding:

Bestanddele ^Næringsmidler Kg A. Gødningsmiddel - 20 mesh (840 pm) 1. N-ammoniumsulfat (21-0-0) 25,0 2. N-urinstof-formaldehyd såsom DuPont’s "Uramite";

Borden’s "38”; eller

Hercules’ "Nitro-form" (38-0-0) 4,9 3. Ν,ΡρΟρ- - Diammonium- 0 phosphat (18-46-0) 9,3 4. K20 - Kaliumchlorid (0-0-62) 7,1 B. Supplerende materialer 5. Mikronæringsmidler, hvoraf et typisk eksempel er frittede sporelementer (F.T.E.), såsom de, der fremstilles af Ferro

Corp. (0-0-0) 1,00 6. Pigmenter, såsom de gule og blå farvestoffer fremstillet af DuPont (0-0-0) 0,05 C. Harpiksagtigt bindemiddel - 200 mesh (74 pn) 7. Urinstof-formaldehyd, såsom Monsanto Co.'s "UF-71" (0-0-0) 4,5 D. Fugtighed 8. H20 (0-0-0) 0,77

Da det strømningsdiagram, der er illustreret på tegningen, er mere eller mindre selvindlysende, forekommer det tilstrækkeligt at anføre, at den ovenfor angivne blanding viderebehandles til et slutprodukt i form af en briket ved at tilføre de egentlige gødningsmiddelbe-standdele A 1 - 4 og de supplerende bestanddele B 5 - 6 til en blander, hvori de blandes til en homogen masse, når de strømmer derigennem. Bindemiddelbestanddelen C 7 (og om ønsket vandbestanddelen D 8) kan tilføres til blanderen på ethvert passende punkt, idet tegningen viser, at de er tilført efter, at de andre bestanddele er ført gennem 5 144332 en del af blandeprocessen. Fortrinsvis blandes gødningsmiddelkilderne og bindemidlet varmt sammen, inden partiklerne af gødningsmateriale overtrækkes med bindemiddel, hvorefter de indføres i en briketteringsmaskines støbeform.

Fra blanderen føres den homogene blanding ind i en briketteringsmaskine, der komprimerer afmålte mængder deraf til en fast "grøn" briket, hvoraf den ene ende fortrinsvis er stump og den anden ende tilspidset. Denne "grønne" briket undergår derpå hærdning, der kan strække sig over et tidsrum af en dag ved stuetemperatur. Hærdetemperaturen kan forøges for at reducere hærdetiden. Efter hærdning af det resulterende produkt opnås en hård, stiv, neddrivelig briket, der har en mekanisk styrke og en slagstyrke af en så stor størrelse, at det vil være muligt at neddrive den i en rimeligt hård jordbund med en hammer med stålhoved uden betydende splintring eller anden beskadigelse, og fortrinsvis uden nogen beskadigelse, der kan konstateres visuelt.

Den stumpe ende af den neddrivelige briket kan neddyppes i en harpiksopløsning, der kan hærdes til en hætte, der har tilstrækkelig slagstyrke til at modstå gentagne slag af en hammer med stål-hoved, når den med hætte forsynede briket drives ned i hård jord. Hætten bidrager således til at give det færdige produkt yderligere slagstyrke. Om ønsket kan man dog også anvende en fjernelig og eventuelt genanvendelig hætte.

Arten og mængderne af de anvendte gødningsmiddelbestanddele er ikke kritisk. De ovenfor angivne mængder af NPK-bestanddele kan varieres, idet f.eks. forholdet 16:8:8 kan ændres til 8:4:4, 5:5:5 eller 15:5:5 efter det konkrete særlige behov eller formål. Man foretrækker de højere koncentrationer af næringsmidler, om ikke andet, så f.eks. for at minimere antallet af briketter, der kræves for hvert træ.

På lignende måde kan udvalgte mængder af andre velkendte NPK-kilde-materialer helt eller delvis substituere de ovenfor angivne, såsom: N - Urinstof 46-0-0

Ammoniumnitrat, NH^NO^ 35-0-0

Monoammoniumphosphat 13-52-0 P - Monoammoniumphosphat 13-52-0

Triple—superpho sphat 0-46-0 6 144332

Normal superphosphat 0-21-0 K - Kaliumsulfat, ^SO^ 0-0-48

Man kan tilsætte sekundære næringsmidler, såsom calcium, magnesium og svovl, der i forskellig grad udnyttes af forskellige planter i relativt store mængder, hvis dette skønnes ønskværdigt eller nødvendigt, men disse næringsmidler foreligger sædvanligvis i tilfredsstillende mængder i jordbunden. Der kan også inkorporeres mikronæ-ringsmidler med henblik på at tilvejebringe sporelementer i ønskede arter og mængder. De udvalgte stoffer kan omfatte en eller flere kendte kilder for jern, kobber, mangan, barium, zink eller molybdæn.

De supplerende farveadditiv bidrager kun til at give briketten en ønsket farveegenskab.

Når det harpiksagtige bindemiddel er en urinstof-formaldehyd-forbindelse, er det fordi man ønsker, at det skal kunne danne en relativt uopløselig struktur. Udvælgelsen af bindemiddel foregår således ikke med henblik på at tilvejebringe et signifikant bidrag til nitrogennær igsmiddelvær dien. Mængden af det anvendte bindemiddel bør ikke overstige den mængde, der er nødvendig til tilvejebringelse af den passende mekaniske styrke. Det foretrukne "UF-71" bindemiddel har et forhold mellem urinstof og formaldehyd, der ligger i intervallet mellem ca. 1,00 : 1,38 og ca. 1,00:1,80.

Med et termohærdende, harpiksagtigt bindemiddel, der er identisk eller ækvivalent med "UF-71", kan en på passende måde fremstillet blanding af 7 til 10 % bindemiddel og 93 til 90 % NEK, der ikke indeholder over 5,0 % fri fugtighed, formes til et produkt med en i høj grad tilfredsstillende "grøn" styrke ved brikettering. Tilsætningen af vand til tørre bestanddele kan minimeres ved at forvarme blandingen af NFK og bindemiddel til en temperatur, der fluidiserer bindemidlet og accelererer dets tendens til at hærde. Når "UF-71"-bindemidlet anvendes, kan denne temperatur ligge omkring 82°C.

Med et indhold af fri fugtighed på 2,0 til 5,0 % i det materiale, der strømmer til briketteringsenheden, kraves der ikke noget påfølgende vandfordampningstrin. De således fremstillede briketter kan let frigøres fra tildannelsesværktøjeme. Hver briket udgår i så ren en tilstand fra både blande- og formeapparaturet, at der ikke forekommer noget rengøringsproblem. Den vil hærde tilfredsstillende i løbet af 7 144332 en dags påvirkning af en atmosfære, der er 21°C varm, og hvis relative fugtighed er 60,0 %. Det er klart, at denne hærdetid kan reduceres under anvendelse af extern varme, såsom ovnvarme, strålevarme eller dielektrisk varme. Den atmosfæriske hærdning af bindemidler, hvoraf et typisk eksempel er "UF-71", fremmes ved (1) et indhold af fri fugtighed i intervallet mellem 2,0 og 5,0 %, (2) et let fald i pH, der fremkaldes ved hjælp af visse syredannede bestanddele i NPK-fraktionen, (3) tilsætning af små mængder af en katalysator, såsom ammoniumchlorid, og (4) den friktionsvarme, der fremkommer ved dannelse af en briket under tryk.

Der bør være noget vand tilstede i de materialer, der anvendes til dannelse af den "grønne" briket, for at opnå et ensartet godt og stærkt produkt, der kan hærde i atmosfæren. De primære gødningsmiddel-bestand-dele og bindemiddel-bestanddele i den foretrukne blanding, der er angivet i det foregående, er hygroskopiske. Som følge deraf kan de, når de er udsat for de betingelser, der hersker ved fugtigt vejrlig, absorbere tilstrækkeligt vand fra atmosfæren til at sikre dannelse af en hærdelig briket med god "grøn" styrke. Hvis de tørre materialer (d.v.s. bindemiddel og næringsmiddel) bliver afvandet i større omfang, bør der tilføres supplerende vandmængder under blandingsoperationerne for at sikre effektiv binding. I ethvert sådant tilfælde anbefales en vandtilsætning, der på vægtbasis ligger mellem 1,5 og 2,5 % af det materiale, der tilføres til briketteringsmaskinen.

Det har således vist sig, at man kan fremstille et ensartet, hårdt, stift gødningsmiddelprodukt med en form, en mekanisk styrke og en slagstyrke, der gør det velegnet til at blive hamret i jorden uden brug af støtteanordninger, uden at der sker nogen væsentlig splintring. Produktet har en i det væsentlige homogen sammensætning, og det består i det væsentlige af ikke-fibrøse partikler omfattende kilder for NPK-gødningsstoffer. Disse er bundet sammen med et hærdet i det væsentlige vanduopløseligt, termohærdende bindemiddel i form af en termohærdende harpiks. Produkterne kan fremstilles ved en proces, hvor kilder for NPK-gødningsstoffer og en ikke-hærdet, termohærdende harpiks, f.eks. urinstof-formaldehyd, blandes sammen, indtil der opnås en i det væsentlige homogen blanding af partikler af NPK-kildemateriale overtrukket med ikke-hærdet termohærdende harpiks. Den resulterende blanding komprimeres til en briket, der har en stump ende, og som er beregnet til at blive ramt med en hammer, og en tilspidset ende, der er beregnet til at trænge ned i jorden, og den termohærdende harpiks hærdes. Det komprimerede pro- 8 144332 dukt" har overraskende en tilstrækkelig "grøn" styrke til at blive udstødt fra briketteringsdysen og til at blive behandlet og pakket før hærdning af harpiksen uden at smuldre.

Det foretrækkes at anvende et granulært harpiksagtigt bindemiddel, der er inkorporeret i eller blandet med gødningsmiddelblandingen, før formgivningen af produktet foretages. Man kan imidlertid udmærket anvende et harpiksagtigt, flydende bindemiddel på en sådan måde, at man sikrer en tilfredsstillende fordeling af den bindende væske, fortrinsvis over hele massen af briketten, og en retention af en tilstrækkelig, men relativt ringe mængde af bindemidlet i briketten, f.eks. mellem 5 og 15 vægt-%. Det har vist sig, at kvaliteten af de resulterende briketter i nogen grad kan forbedres, hvis et sådant flydende bindemiddel bliver ensartet fordelt over overfladen af de tørre gødningsmiddelpartikler ved en passende operation, såsom varm blanding. Imidlertid har mange flydende bindemidler uønskede egenskaber: De indeholder enten vand eller et andet opløsningsmiddel, der må fjernes ved fordampning, og de polymeriserer kun ved forhøjede temperaturer.

Man foretrækker gødningsmiddel- og bindemiddelbestanddele med en partikelstørrelse på henholdsvis 840 og 74 ;im, men dette er blot foretrukne værdier og ikke kritiske karakteristika for opfindelsen. Når der anvendes granulære materialer, kan partikelstørrelsen bestemmes af den person, der foretager blandingen.