PL195177B1 - Sposób wytwarzania środka nawozowego dolistnego, zawierającego związek boru - Google Patents

Abstract

. Sposób wytwarzania środka nawozowego dolistnego, zawierającego związek boru, przez rozpuszczanie i chelatację grupy anionowej z borem, znamienny tym, że w pierwszej kolejności wytwarza się zawiesinę związku boru przez jego rozpuszczenie w wodzie w temperaturze 55-65°C, a następnie nadal mieszając i utrzymując ten sam zakres temperatury 55-65°C zawiesinę bezpośrednio poddaje się procesowi chelatacji za pomocą aminoalkoholu-etanoloaminy w ilości 60-65% wagowych względem związku boru, dozowanej z szybkością korzystnie 1 dm3/min, przy czym rozpuszczanie w wodzie związku boru prowadzi się co najmniej dwuetapowo: w pierwszym etapie rozpuszcza się 50-65% całkowitej masy dozując z szybkością korzystnie 5 kg/4 min, a w drugim bądź końcowym - pozostałą ilość, nie szybciej niż 1 kg/min.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania środka nawozowego dolistnego, zawierającego związek boru ze schelatowanym jonem borowym, korzystnie kwas ortoborowy.

Jednym z niezbędnych zabiegów agrotechnicznych prowadzących do optymalizacji upraw jest zastosowanie nawożenia dolistnego. Każda roślina do swojego prawidłowego rozwoju potrzebuje całego zestawu makro i mikroelementów. Najczęściej dostarcza się ich w postaci nawozów organicznych i mineralnych po uprzednim zbadaniu gleby oraz zbilansowania potrzeb gatunku danej uprawy. Jednak pewna część składników nie jest pobierana ze względu na temperaturę powietrza i gleby, odczyn gleby czy antagonizmy jonowe. Aby temu zapobiec uzupełnia się niedobory składników poprzez zastosowanie nawozów dolistnych. W skład nawozów dolistnych jako mikroelementy wchodzą pierwiastki: B, Mo, Cu, Fe, Mn, Zn, Ti. Dla lepszej przyswajalności przez rośliny pierwiastki wymagają schelatowania. Najczęściej stosowanymi substancjami chelatującymi są: kwas etylenodwuaminoczterooctowy i jego pochodne: kwas cytrynowy i jego pochodne, kwas askorbinowy i kwasy lignosulfonowe.

Znane są różne środki nawozowe przeznaczone do nawożenia dolistnego jak i sposoby ich wytwarzania.

W polskim opisie patentowym nr 160 585 przedstawiono wieloskładnikowy nawóz płynny do dokarmiania dolistnego buraków, rzepaku i roślin strączkowych. Nawóz ma postać wodnego roztworu zawierającego magnez wprowadzony w postaci chlorku i schelatowane za pomocą kwasu cytrynowego lub jego soli amonowej, sodowej lub potasowej mikroelementy: Fe, Zn, Cu, Mn, B oraz Mo, z których Zn, Cu i Mn są wprowadzone w postaci chlorku, Fe w postaci siarczanu, a Mo w postaci molibdenianu amonu. Istotę rozwiązania stanowi bor w postaci metaboranu sodowego.

Z kolei w polskim opisie patentowym w 168 045 pokazano sposób wytwarzania nawozowego koncentratu mikroelementowego przez rozpuszczenie znanych mikroelementów w wodnym roztworze zawierającym sole kwasu etylenodwuaminoczterooctowego, korzystnie w ilości 10% do 75% w stosunku stechiometrycznym do wprowadzonych mikroelementów. Sposób wytwarzania polega na tym, że w roztworze rozpuszcza się kolejno bor w ilości odpowiadającej do 0,9% masowych B w gotowym produkcie, molibden w ilości odpowiadającej do 0,02% masowych Mo w gotowym produkcie, kobalt w ilości odpowiadającej do 0,003% masowych Co w gotowym produkcie, miedź w ilości odpowiadającej od 0,05% masowych do 1,2% masowych Cu w gotowym produkcie, cynk w ilości odpowiadającej od 0,05% masowych do 1,5% masowych Zn w gotowym produkcie, mangan w ilości odpowiadającej od 0,05% masowych do 2,0% masowych Mn w gotowym produkcie i przy obojętnym lub słabo kwaśnym odczynie roztworu oraz temperaturze od 308K do 363K. Następnie w roztworze rozpuszcza się żelazo w ilości odpowiadającej do 1,8% masowych Fe w gotowym produkcie, przy pH roztworu mniejszym od 6 i temperaturze od 308K do 363K. Z kolei rozpuszcza się magnez w ilości odpowiadającej od 0,5% masowych do 6,0% masowych Mg w gotowym produkcie i dodaje mocznik w ilości odpowiadającej od 0,5% masowych do 15% masowych azotu w gotowym produkcie, utrzymując temperaturę powyżej 308K, po czym koryguje się pH gotowego produktu do wartości w zakresie od 3 do 7. Bor wprowadza się do roztworu w postaci kwasu borowego lub boranu sodowego.

Znany jest też z polskiego opisu patentowego nr 178 364 sposób otrzymywania płynnego koncentratu nawozowego z mikroelementami, zwłaszcza do dolistnego dokarmiania, w postaci wodnego klarownego roztworu składającego się z azotu wprowadzonego w formie amoniaku i mocznika, oraz boru w formie metaboranu sodu i mikroelementów: miedzi, cynku, manganu wprowadzonych w postaci siarczanu i/lub chlorku. Sposób charakteryzujący się tym, że w rozcieńczonej wodzie amoniakalnej, w środowisku silnie alkalicznym rozpuszcza się kolejno przy ciągłym mieszaniu kwas cytrynowy, korzystnie i/lub cytrynian amonu i/lub cytrynian sodu i/lub cytrynian potasu, i/lub EDTA, i/lub sól sodową EDTA. Do roztworu wprowadza się następujące mikroelementy: miedź, cynk, mangan w postaci siarczanu, i/lub chlorku oraz mocznika, a następnie dodaje się kwas borowy rozpuszczony, w roztworze wodorotlenku sodu w takiej ilości aby nawóz zawierał 0,45-0,55% boru z zachowaniem wzajemnego stosunku mikroelementów Cu:Zn:Mn:B=1:3:3:1 z tolerancją poszczególnych składników ±10%, przy czym mikroelementy są skompleksowane amoniakiem i wymienionymi wyżej kompleksonami organicznymi.

W wymienionych środkach nawozowych prowadzi się chelatację jonu boru w mieszaninie kationów i anionów za pomocą znanych środków chelatujących, głównie: kwasu etylenodwuaminoczterooctowego i jego pochodnych oraz kwasu cytrynowego i jego pochodnych. Wskutek tego uzyskuje się co prawda schelatowany bor, ale w ilości najwyżej 0,9% wagowych i o niezbyt trwałej budowie.

PL 195 177 B1

Podjęte działanie - podyktowane potrzebami rynku - dla zwiększenia zawartości schelatowanego boru w środku nawozowym za pomocą dotychczas stosowanych substancji chelatujących, nie przyniosło efektów, zarówno z tytułu trudności w schelatowaniu boru występującego indywidualnie i w większym stężeniu jak i niekorzystnych skutków dla gleby wynikających ze zwiększenia ilości chelatora.

Przy rozwiązywaniu tego problemu zwrócono uwagę na opisany w polskim zgłoszeniu patentowym P.342553 sposób wytwarzania środka nawozowego stanowiącego schelatowane żelazo, korzystnie krystalicznego.

Sposób według zgłoszenia nr P.342553 wynalazku polega na tym, że w procesie wykorzystuje się co najmniej dwie substancje chelatujące i najpierw wytwarza się co najmniej jedną z soli sodowych kwasu etylenodwuaminoczterooctowego i/lub jego pochodnych. W trakcie tworzenia się tej soli dodaje się do niej, aż do uzyskania klarownego roztworu kolejnej substancji chelatującej - monoetanoloaminy, wchodzącej również w reakcje z kwasem z grupy etylenodwuaminoczterooctowej. Następnie niemal natychmiast po zakończeniu reakcji wprowadza się do roztworu wodny roztwór soli żelaza, dogodnie siarczan żelazawy i po schelatowaniu jonu Fe²⁺ doprowadza się odczyn pH roztworu do ustabilizowanego poziomu 4-4,7, korzystnie za pomocą kwasu mlekowego i/lub kwasu cytrynowego i ewentualnie suszy rozpyłowo. W sposobie tym zastosowano pomocniczo do schelatowania żelaza jedną z amin alkoholu alifatycznego - monoetanoloaminę.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu otrzymywania środka nawozowego, dolistnego, o zawartości schelatowanego anionu boru co najmniej 5% wagowych, zalecanego dla upraw na glebach silnie zwapnowanych i glebach lekko piaszczystych, szczególnie w okresie suszy, pogody zimnej deszczowej, głównie roślin wrażliwych na niedobór boru: buraków, lnu, rzepaku, pomidorów, kalafiorów, selerów oraz roślin motylkowych, kapustnych. Okazało się, że można rozwiązać postawione zadanie przez zmianę kolejności postępowania w procesie kompleksowania oraz zastosowanie w odpowiedniej ilości chelatora organicznego - monoetanoloaminy.

Sposób według wynalazku polega na tym, że w pierwszej kolejności wytwarza się zawiesinę związku boru przez jego rozpuszczenie w wodzie w temperaturze 55-65°C, a następnie nadal mieszając i utrzymując ten sam zakres temperatury 55-65°C zawiesinę bezpośrednio poddaje się procesowi chelatacji za pomocą aminoalkoholu-etanoloaminy w ilości 60-65% wagowych względem związku boru, dozowanej z szybkością korzystnie 1 dm³/min. Rozpuszczanie w wodzie związku boru prowadzi się co najmniej dwuetapowo: w pierwszym etapie rozpuszcza się 50-65% całkowitej masy dozując z szybkością korzystnie 5 kg/4 min, a w drugim bądź końcowym - pozostałą ilość, nie szybciej niż 1 kg/min. Jako związek boru stosuje się: kwas borowy, boraks, metaboran metalu alkalicznego. W przypadku stosowania boraksu otrzymaną wodną zawiesinę poddaje się bezpośrednio chelatacji za pomocą aminoalkoholu - etanoloaminy w ilości 24-30% wagowych względem boraksu wzbogaconej o dodatek 19-23% wagowych kwasu cytrynowego, przy czym kwas cytrynowy dodaje się przed wprowadzeniem etanoloaminy. Proces rozpuszczania boraksu i następujący po tym proces chelatacji prowadzi się przy odczynie pH < 10, przy czym odczyn pH koryguje się za pomocą kwasu cytrynowego. W procesie rozpuszczania związku boru, każdą następną partię dozuje się po rozpuszczeniu poprzedniej. Zakończenie rozpuszczania związku boru następuje po uzyskaniu jednorodnej zawiesiny pozbawionej grudek. Procesowi chelatacji poddaje się wodną jednorodną zawiesinę związku boru o stężeniu co najmniej 8,5% w przeliczeniu na jon borowy. Proces chelatacji prowadzi się w zbiornikach wykonanych z materiałów niezawierających miedzi. Jako produkt uzyskuje się klarowny środek nawozowy, którego odczyn pH w temperaturze 20°C wynosi 9,8 ± 0,2; a ciężar właściwy mierzony w tej samej temperaturze = 1,27 ± 0,01.

W sposobie według wynalazku stosuje się substancję chelatującą pochodzenia organicznego zatem nieszkodzącą środowisku, a poza tym użytą w mniejszej ilości względem jonu borowego niż przy użyciu innych substancji chelatujących. Stosując sposób według wynalazku uzyskuje się środek nawozowy o zawartości, korzystnie 8% schelatowanego boru, czyli 105g B/l środka nawozowego, co jest optymalne przy uwzględnieniu, że rozpuszczalność nieschelatowanego boru w wodzie wynosi ~ 5 g/l.

Przy uprawach wrażliwych na niedobór boru stosowanie środka nawozowego - według wynalazku względem przykładowo wskazanych roślin wpływa na:

- buraki - uodpornienie na suchą zgniliznę i zwiększenie zawartości cukru w korzeniach,

- len - poprawę jakości włókna,

- rzepak - zabezpieczenie przed zmniejszonymi przyrostami łuszczyn i małą zawartością ziaren,

- motylkowe - zabezpieczenie przed niewykształceniem brodawek korzeniowych,

PL 195 177 B1

- pomidory - zabezpieczenie przed suchą zgnilizną wierzchołkową i zamieraniem kwiatów,

- kalafior - lepsze wykształcenie róży i zabezpieczenie jej przed brunatnieniem,

- kapustne - zabezpieczenie przed brunatnieniem wewnętrznym główek, kile kapuścianej,

- seler - zabezpieczenie przed brunatnieniem wewnętrznym i pustymi przestrzeniami w korzeniu.

Natomiast w uprawach sadowniczych, szczególnie drzew owocowych: jabłoni, wiśni, gruszek, brzoskwiń opisywany środek nawozowy wpływa na wzmocnienie pyłku, a ponadto na zapłodnienie owoców.

Przedmiot wynalazku jest bliżej wyjaśniony w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d I. Do 300 l wody w mieszalniku szybkoobrotowym, po włączeniu mieszadła i ogrzewania, w temperaturze 63-64°C wsypuje się kwas borowy o zawartości 99,9% H3BO3 w ilości 435 kg stosując odpowiednie tempo dozowania. Mianowicie 300 kg kwasu wsypuje się z szybkością 25 kg/20 minut, a pozostałą ilość 135 kg z szybkością 25 kg/30 min. Podczas rozpuszczania stosuje się zasadę, że kolejne porcje kwasu borowego wsypuje się po rozpuszczeniu poprzedniej porcji. Po wsypaniu całości kwasu otrzymuje się zawiesinę jednorodną, pozbawioną grudek ale nieklarowną, mętną. Nadal utrzymując temperaturę 63-64°C do zawiesiny dozuje się 250 l monoetanoloaminy o zawartości 94,6% z szybkością dozowania 0,9 kg/min. W wyniku procesu chelatacji anionu boru uzyskuje się klarowny roztwór zawierający 8% wagowych boru.

W przykładowym procesie otrzymuje się 750 l środka nawozowego o odczynie pH (20°C) = 9,8 przy dopuszczalnych wahaniach ± 0,2 i o ciężarze właściwym (20°C)=1,27 przy dopuszczalnych wahaniach ± 0,01, przeznaczonego do sprzedaży pod nazwą Borvit. Ze względu na stosowanie aminoalkoholu-monoetanoloaminy do prowadzenia procesu nie można stosować urządzeń wykonanych z materiałów zawierających miedź, przykładowo mosiężnych.

P r z y k ł a d II. Do 200 l wody w reaktorze o pojemności 750 litrów po włączeniu mieszadła i po ogrzaniu do temperatury 65°C wsypuje się boraks (Na2B₄O₂ x 10 H₂O) w ilości 660 kg przy odpowiednim tempie dozowania i utrzymaniu odczynu pH < 10. Pierwszą partię w ilości 350 kg wsypuje się stosunkowo szybko i rozpuszcza się przez 30 minut. Następną partię w ilości 200 kg wsypuje się wolniej z maksymalną szybkością 2 kg/min, a na koniec pozostałą ilość 110 kg z maksymalną szybkością 1 kg/min. Przy rozpuszczaniu boraksu charakteryzującym się obniżeniem temperatury - zwiększa się ogrzewanie dla utrzymania zakresu temperatury 60-65°C. Stosując zasadę rozpuszczania jak w przykładzie I i utrzymując wymieniony zakres temperatury, do zawiesiny wsypuje się 20 kg kwasu cytrynowego i po jej rozpuszczeniu wlewa się 80 litrów monoetanoloaminy z szybkością dozowania 1 dm³/min i przy równoczesnym korygowaniu pH < 10. Do korygowania pH zużywa się 2-3 kg kwasu cytrynowego. W wyniku chelatacji jonu boru z zawiesiny o mlecznym kolorze uzyskuje się klarowny roztwór zawierający 7,5% wagowych B. Po wystudzeniu i uzupełnieniu roztworu wodą do 750 litrów otrzymuje się środek nawozowy o odczynie pH (20°C)=9,7 i ciężarze właściwym (20°C)=1,27.

Poza wyżej opisanymi zaletami środek nawozowy wytworzony według I i II przykładu z powodu odczynu alkalicznego wykazuje właściwości ochronne względem roślin przed infekcją.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania środka nawozowego dolistnego, zawierającego związek boru, przez rozpuszczanie i chelatację grupy anionowej z borem, znamienny tym, że w pierwszej kolejności wytwarza się zawiesinę związku boru przez jego rozpuszczenie w wodzie w temperaturze 55-65°C, a następnie nadal mieszając i utrzymując ten sam zakres temperatury 55-65°C zawiesinę bezpośrednio poddaje się procesowi chelatacji za pomocą aminoalkoholu-etanoloaminy w ilości 60-65% wagowych względem związku boru, dozowanej z szybkością korzystnie 1 dm3/min, przy czym rozpuszczanie w wodzie związku boru prowadzi się co najmniej dwuetapowo: w pierwszym etapie rozpuszcza się 50-65% całkowitej masy dozując z szybkością korzystnie 5 kg/4 min, a w drugim bądź końcowym pozostałą ilość, nie szybciej niż 1 kg/min.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, tym, że jako związek boru stosuje się: kwas borowy, boraks, metaboran metalu alkalicznego.
3. 3. Sposób według z^^sr^^. 1 lub 2, znamienny tym, że w boraksu otrzymaną wodną zawiesinę poddaje się bezpośrednio chelatacji za pomocą aminoalkoholu-etanoloaminy w ilości 24-30% wagowych względem boraksu bezwodnego, wzbogaconej o dodatek

   PL 195 177 B1

   19-23% wagowych kwasu cytrynowego, przy czym kwas cytrynowy dodaje się przed wprowadzeniem etanoloaminy.
4. 4. Sppssb weełuu zzstrz. 1 I uU 3, z namienny tym, że prooce roozpuszzzinia borakks i nastęępjący po tym proces chelatacji prowadzi się przy odczynie pH < 10, przy czym odczyn pH koryguje się za pomocą kwasu cytrynowego.
5. 5. Sppsób weełuu zzstro. 1 , znamienaa tym, że w 3roocsie 1oozuuzzcznia zwiąąkk 3οω. bkaeą następną partię dozuje się po rozpuszczeniu poprzedniej.
6. 6. Sppsób weełuu zzas-r. 1 I uub, z namienaa tym, że zzSoScczsieroozuuozcznia związku bom następuje po uzyskaniu jednorodnej zawiesiny pozbawionej grudek.
7. 7. Spooób weeług zastro. 1, znamienaa tym, żet proocsowi chelanęajj poodaje się; wodną, p eenorodną zawiesinę związku Ooru o stęeeniu co najmniej 8,5% w przeliczeniu na jon Oorowy.
8. 8. Sppsób weełuu bzstro. 1 I ub 3, mamiema tym, be broocs pZetajęaji browaadi pię w pziomikach wykonanych z materiaUbw niezawierających miedzi.
9. 9. Spps0b weeług pzstro. 1, mamiema tym, 1e j eSo proOąUt pgzsSuje Planowea proddSpawozowy, ktbrego odczyn pH w temperaturze 20°C wynosi 9,8 ± 0,2 a cięear właściwy mierzony w tej samej temperaturze = 1,27 + 0,01.