PL199317B1 - Sposób wytwarzania płynnych nawozów potasowo-fosforowych do nawożenia dolistnego - Google Patents

Abstract

posób wytwarzania płynnych nawozów potasowe fosforowych do nawożenia dolistnego roślin przez rozpuszczanie w wodzie makroskładników nawozowych: potasu, fosforu, azotu i substancji che- latujących i dodatku schelatowanych mikroelementów, charakteryzuje się tym, że makroskładniki po ­ tasowe: K 2 CO 3 i KOH doprowadza się do reakcji z kwasem fosforowym, korzystnie 75% kwasem orto ­ fosforowym w środowisku silnie alkalicznym o odczynie pH powyżej 9 w obecności polifosforanu sodu dla otrzymania mieszaniny fosforanów przy czym najpierw rozpuszcza się K 2 CO 3 wprowadzając go dwuetapowo, korzystnie w równych częściach: pierwszą część rozpuszcza się w trakcie mieszania w wodzie o temperaturze nieco powyż ej pokojowej, korzystnie 20°C, nastę pnie dodaje się polifosfora ­ nu sodu i po jego całkowitym rozpuszczeniu wlewa się kwas fosforowy przemiennie z KOH, aby pH roztworu utrzymywało się na poziomie powyżej 9 a temperatura - w granicach 55-60°C, następnie dozuje się pozostałą ilość K 2 CO 3 i po jego przereagowaniu roztwór pozostawia się na okres ~ 1,5 godziny do schłodzenia do 40°C, po czym w trakcie mieszania dodaje się mieszaniny kompleksorów: mocznika i po jego rozpuszczeniu roztwór 4-sodowej soli kwasu wersenowego korzystnie 40% i po schłodzeniu całości do temperatury 25°C ± 1°C dodaje się oddzielnie przygotowanego znanego roz ­ tworu zawierającego 3% schelatowanej Cu i ewentualnie wodę w ilości uzupełniającej jej ubytek.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania płynnych nawozów potasowo-fosforowych do nawożenia dolistnego przeznaczonych do upraw sadowniczych, ogrodniczych i rolniczych.

Potas i podobnie sód odpowiada za prawidłową gospodarkę wodną roślin, regulację potencjału osmotycznego, odczyn wewnątrz komórki, obniża niekorzystny wpływ stresu wodnego oraz niskich temperatur. Ponadto wpływa na fizjologiczne wzmocnienie roślin, zwiększa odporność na choroby grzybowe i bakteryjne.

Z kolei fosfor bierze udzia ł we wszystkich przemianach energetycznych roś lin regulują c procesy oddychania, fotosyntezy, a więc procesów związanych z produkcją cukru i tłuszczy oraz intensyfikuje wzrost systemu korzeniowego.

Ze względu na niedobór potasu oraz zmniejszającą się zawartość fosforu w glebach oraz słabą przyswajalność fosforu w okresie chłodów - poniżej 12°, jak i podczas okresu niedoboru i nadmiaru wody, zachodzi potrzeba dostarczania tych składników pokarmowych roślinom - najefektywniej drogą pozakorzeniową, czyli przez nawożenie dolistne.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 137 297 sposób otrzymywania wieloskładnikowego środka do nawożenia roślin. Sposób polega na tym, że stosuje się jako jeden z komponentów oddzielnie przygotowany roztwór kwasu fosforowego, azotanu potasu oraz wodorotlenku potasu lub korzystnie węglanu potasu w celu wytworzenia jednozasadowego fosforanu potasowego, przy czym w przypadku stosowania wę glanu potasu pozostaje częściowo rozpuszczony w roztworze dwutlenek węgla. Otrzymany roztwór wprowadza się do drugiego komponentu jaki stanowi zobojętniony mlekiem wapiennym do pH około 4,5 odpadowy roztwór pozostały po wytrąceniu rozcieńczonym kwasem azotowym parawolframianu amonu wzbogacony dodatkowo solami magnezu zawierający ultramikroelementy, takie jak: Ti, V, W, kationy Ca i Na oraz azot i siarkę. Trzeci komponent stanowi roztwór mikroelementów sporządzony oddzielnie z soli cynku i molibdenu oraz ze schelatowanych za pomocą kwasu etylenodwuaminoczterooctowego lub jego soli i kwasu cytrynowego i/lub askorbinowego, związków żelaza, miedzi, manganu i boru. Komponenty miesza się razem i do otrzymanego środka ewentualnie wprowadza się dodatkowy azot w postaci mocznika.

Ponadto znany jest z polskiego opisu patentowego nr 178 364 sposób otrzymywania płynnego koncentratu nawozowego z mikroelementami, zwłaszcza do dolistnego dokarmiania ziemniaków. Sposób charakteryzuje 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 oraz wprowadza się następujące mikroelementy: miedź, cynk, mangan w postaci siarczanu i/lub chlorku oraz mocznika, a nastę pnie dodaje się kwas borowy rozpuszczony w roztworze wodorotlenku sodu w takiej iloś ci, 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.

Znany jest też z polskiego opisu patentowego nr 195 176 sposób wytwarzania środka nawozowego dolistnego zawierającego związek fosforu, korzystnie kwas ortofosforowy. Polega on na tym, że kwas fosforowy, korzystnie 75% kwas ortofosforowy w temperaturze najwyżej 60°C w trakcie mieszania i przy zastosowaniu chłodzenia poddaje się chelatacji za pomocą aminoalkoholu alifatycznego w iloś ci 60-85% wagowych wzglę dem P2O5, dozowanego z szybkoś cią najwyż ej 50 l/h, po czym roztwór chłodzi się do temperatury 20°C ± 2 i uzupełnia wodą w ilości od 3-12,5% wagowych, korzystnie 8-12% wagowych.

Poza wyżej wymienionym opisem patentowym znane płynne środki nawozowe dolistne zawierają fosfor o stężeniu ~ 80 g P2O5/l, który nie występuje razem z potasem o odpowiednio wysokim stężeniu.

Podjęte próby rozpuszczania krystalicznego fosforanu potasu KH2PO4 nie dały pożądanych efektów, gdyż nie uzyskano wymaganego stężenia fosforu.

Z uwagi na niedobory fosforu i potasu w glebie jak i nagminnie występujące zakwaszenie podjęto badania nad możliwością otrzymania nawozów o odczynie alkalicznym.

Zadaniem wynalazku wynikającym z realizacji celu jest opracowanie sposobu otrzymywania płynnego nawozu dolistnego potasowo-fosforowego o stosunkowo wysokiej ich zawartości, ze schelatowaną miedzią, zachowującego klarowną postać i zasadowość.

PL 199 317 B1

Nieoczekiwanie okazało się, że zasadowy odczyn roztworu w połączeniu z makroskładnikami zawierającymi potas i fosfor ma wpływ na syntezę kwasu salicylowego będącego dla roślin swojego rodzaju „sygnałem” dla wzmocnienia odporności, a ponadto wysoki odczyn pH wpływa na zmniejszenie porażenia grzybami patogennymi.

Sposób według wynalazku polega na tym, że makroskładniki potasowe: KCO3 i KOH doprowadza się do reakcji z kwasem fosforowym, korzystnie 75% kwasem ortofosforowym w środowisku silnie alkalicznym o odczynie pH powyżej 9 w obecności polifosforanu sodu dla otrzymania mieszaniny fosforanów. Najpierw rozpuszcza się KCO3 wprowadzając go dwuetapowo, korzystnie w równych częściach: pierwszą część rozpuszcza się w trakcie mieszania w wodzie o temperaturze nieco powyżej pokojowej korzystnie 20°C, następnie dodaje się polifosforanu sodu i po jego całkowitym rozpuszczeniu wlewa się kwas fosforowy przemiennie z KOH, aby pH roztworu utrzymywało się na poziomie powyżej 9, a temperatura - w granicach 55-60°C. Następnie dozuje się pozostałą ilość KCO3 i po jego przereagowaniu roztwór pozostawia się na okres ~ 1,5 godziny do schłodzenia do 40°C, po czym w trakcie mieszania dodaje się mieszaniny substancji chelatujących, mocznika i po jego rozpuszczeniu roztwór 4-sodowej soli kwasu wersetowego, korzystnie 40% i po schłodzeniu całości do temperatury 25°C ± 1°C dodaje się oddzielnie przygotowanego znanego roztworu zawierającego 3% schelatowanej Cu i ewentualnie wodę w ilości uzupełniającej jej ubytek.

Dla wytworzenia nawozu określonego stosunkiem P2O5:K2O = 10:20 (PK 10:20) stosuje się makroskładniki fosforowe w przeliczeniu na P2O5 w stosunku wagowym H3PO4:polifosforan sodu = 5,53:1 z tolerancją zawartoś ci ± 2% i makroskł adniki potasowe w przeliczeniu na K2O w stosunku wagowym K2CO3:KOH = 1,36:1 z tolerancją zawartości ± 2% oraz mieszaninę substancji chelatujących w stosunku wagowym mocznik:40% roztworu 4-sodowej soli kwasu wersenowego = 13:1, przy czym zawartość mocznika w nawozie wynosi 2,62% wagowych z tolerancją ± 2%. Natomiast dla wytworzenia nawozu określonego stosunkiem P2O5:K2O = 5:25 (PK 5:25) stosuje się makroskładniki fosforowe w przeliczeniu na P2O5 w stosunku wagowym H3PO4:polifosforan sodu = 3,48:1 z tolerancją zawartości ± 2% i makroskładniki potasowe w przeliczeniu na K2O w stosunku wagowym K2CO3:KOH = 5,67:1 z tolerancją zawartości ± 2% oraz mieszaninę substancji chelatujących w stosunku wagowym mocznik:40% roztworu 4-sodowej soli kwasu wersenowego = 3,64:1, przy czym zawartość mocznika w nawozie wynosi 2,48% wag. z tolerancją ± 2%.

Schelatowaną Cu w postaci 3% roztworu wprowadza się w ilości ~ 0,34% wagowych względem ogólnej masy nawozu PK 10:20 i PK 5:25. Mieszaninę substancji chelatujących stosuje się z kilkunastoprocentową nadwyżką wynikającą z uwzględnienia poza potrzebą stabilizacji chelatów Cu i chelatacji mikroelementów: Ca Mg, Mn, Fe i Zn występujących w wodzie zużywanej do produkcji dodatkowo - dla chelatacji tych mikroelementów w wodzie stosowanej do przygotowania cieczy uż ytkowej.

Polifosforan sodu będący nośnikiem reaktywnego sodu wpływającego na stan uwodnienia koloidów komórek roślin, dozuje się wolno cienkim strumieniem, aby nie dopuścić do utworzenia trudno rozpuszczalnych aglomeratów. Kwas fosforowy podaje się w pobliżu dna zbiornika, aby rozprowadzić go w całej objętości roztworu i zapobiec gwałtownej reakcji. Przed dodaniem mieszaniny substancji chelatujących z roztworu usuwa się utworzoną na jego powierzchni pianę wraz z zanieczyszczeniami.

Stosując sposób według wynalazku uzyskuje się nawóz potasowo-fosforowy do nawożenia dolistnego, płynny, klarowny, nawet w postaci cieczy użytkowej. Uzyskuje się to dzięki stosowaniu odpowiedniej ilości substancji chelatującej uwzględniającej również chelatyzację mikroskładników w wodzie stosowanej do sporządzenia cieczy użytkowej.

Istotną zaletą wytworzonego nawozu wynikającą z jego alkalicznego charakteru stanowi jego oddziaływanie pomniejszające porażenie grzybami patogennymi, co pozwala na obniżenie kosztów związanych z ochroną roślin, mniejsze skażenie produktów i środowiska środkami ochrony roślin.

Nawóz PK o stosunku P2O5:K2O = 10:20 mający odczyn pH 11,3 ± 0,3 jest szczególnie zalecany w okresie intensywnego rozwoju roślin, a nawóz PK o stosunku P2O5:K2O = 5:25 mający odczyn pH = 12,3 ± 0,3 - dla okresu owocowania.

Przedmiot wynalazku jest dokładniej wyjaśniony na podstawie jego przykładów wykonania.

P r z y k ł a d 1

Do reaktora wyposażonego w płaszcz wodny dla regulacji temperatury w zakresie 20-60°C oraz w mieszadło wlewa się 700 l wody i podgrzewa do temperatury 20°C. Następnie po włączeniu mieszadła rozpoczyna się dozowanie 128,5 kg K2CO3 granulowanego - połowy wymaganej ilości. Po całkowitym rozpuszczeniu K2CO3 dozuje się polifosforan sodu w ilości 40 kg wolno, cienkim strumieniem tak, aby zapobiec tworzeniu się dużych aglomeratów o utrudnionym rozpuszczaniu. I kolejno, po roz4

PL 199 317 B1 puszczeniu polifosforanu sodu do reaktora wlewa się 147 l 75% H3PO4 podając go za pomocą rurki kwasoodpornej w pobliżu dna zbiornika, aby rozprowadzić kwas w całej objętości roztworu i zapobiec gwałtownej reakcji na powierzchni roztworu.

Kwas fosforowy wprowadza się przy wyłączonym mieszadle z takim natężeniem przepływu, aby temperatura utrzymywała się w granicach 55-60°C, a pH roztworu zanadto nie obniżało się i było powyżej poziomu 9. Odczyn pH roztworu reguluje się przez przemienne dozowanie z KOH w ilości 170 kg oraz pozostałej ilości K2CO3, a to jest 128,5 kg. Procesy rozpuszczania węglanu potasu oraz wodorotlenku potasu są egzotermiczne i jako reakcje zobojętnienia - gwałtowne, związane z wydzieleniem dużych ilości CO2, z tego względu należy je prowadzić bardzo ostrożnie.

Otrzymany roztwór odstawia się na około 1,5 godz. do schłodzenia do temperatury 40°C, po czym z powierzchni usuwa się powstałą pianę wraz z zanieczyszczeniami. Następnie w trakcie mieszania dodaje się substancji chelatujących: 80 kg mocznika, a po jego rozpuszczeniu - 5 l 40% roztworu 4-sodowej soli kwasu wersenowego. Równolegle - w znany sposób - przygotowuje się 3% roztwór schelatowanej miedzi przez dodanie CuSO4 · 5H2O do mieszaniny chelatującej zawierającej 5% kwasu cytrynowego, 10% monoetanoloaminy i 6% mocznika.

litry przygotowanego 3% roztworu schelatowanej miedzi dodaje się do schłodzonego do temperatury 25°C roztworu, który następnie uzupełnia się wodą do objętości 1000 l (ze względu na ubytki wody podczas procesu). Otrzymano nawóz o ciężarze właściwym = 1,40 g/cm³, odczynie pH = 11,3 oraz zawartości 151,8 g P2O5/I i 303,56g K2O/I, a zatem odpowiadający wymaganiom na alkaliczny nawóz potasowo-fosforowy o wzajemnym stosunku P2O5:K2O = 10:20.

Do wykonania oprysku używa się cieczy użytkowej o stężeniu 0,5-0,8% objętościowych. Opryski wykonuje się w czasie pochmurnej pogody rano lub wieczorem, przykładowo dla truskawek, malin zaleca się dwa opryski:

I - oprysk przed kwitnieniem,

II - oprysk po kwitnieniu, w ilości 500-1000 l cieczy użytkowej/ ha.

P r z y k ł a d 2

Do reaktora jak w przykładzie 1 wlewa się 650 l wody i podgrzewa do temperatury 20°C, po czym po włączeniu mieszadła - dozuje się 240 g K2CO3 granulowanego. Po całkowitym rozpuszczeniu K2CO3 dozuje się 30 kg polifosforanu sodu tak jak w przykładzie 1 - wolno cienkim strumieniem. Następnie po rozpuszczeniu polifosforanu sodu do reaktora wlewa się 73 l 75% H3PO4 dozując go analogicznie jak w przykładzie 1 tak, aby rozprowadzić kwas w całej objętości roztworu i zapobiec gwałtownej reakcji na powierzchni roztworu, a ponadto aby pH roztworu było nie niższe niż 9, a temperatura utrzymywała się w granicach 55-60°C.

Podobnie jak w przykładzie 1 reguluje się odczyn pH roztworu przez przemienne dozowanie z KOH w ilości 80 kg oraz pozostałej ilości, to jest 254 kg K2CO3. Otrzymany roztwór po wyłączeniu mieszadła odstawia się na około 1,5 godz. do schłodzenia do temperatury około 40°C, po czym z powierzchni usuwa się powstałą pianę wraz z zanieczyszczeniami. Następnie w trakcie mieszania dodaje się substancji chelatujących: 80 kg mocznika, a po jego rozpuszczeniu - 20 litrów 40% roztworu 4-sodowej soli kwasu wersenowego.

Oddzielnie - w znany sposób - przygotowuje się 3% roztwór schelatowanej miedzi, który w ilości 6 litrów dodaje się do schłodzonego do temperatury 25°C roztworu, który następnie uzupełnia się wodą do objętości 1000 l (ze względu na ubytki wody podczas procesu).

Otrzymano nawóz o ciężarze właściwym = 1,48 g/cm³ i pH = 12,3 oraz zawartości 80 g P2O5/l i 400 g KaO/l, czyli alkaliczny nawóz potasowo-fosforowy o wzajemnym stosunku P2O5:K2O = 5:25.

Do wykonania oprysku używa się cieczy użytkowej o stężeniu 0,5-0,8% objętościowych. Opryski wykonuje się w czasie pochmurnej pogody rano lub wieczorem, przykładowo do pomidorów, papryki i ogórków zaleca się dwa opryski:

I - oprysk po wytworzeniu owoców,

II - oprysk po dwóch tygodniach, w ilości 300-600 l cieczy użytkowej/ha.

Claims (8)

1. Sposób wytwarzania płynnych nawozów potasowo-fosforowych do nawożenia dolistnego roślin przez rozpuszczanie w wodzie makroskładników nawozowych: potasu, fosforu, azotu i substancji chelatujących i dodatku schelatowanych mikroelementów, znamienny tym, że makroskładniki potasowe: K2CO3 i KOH doprowadza się do reakcji z kwasem fosforowym, korzystnie 75% kwasem ortofosforowym w środowisku silnie alkalicznym o odczynie pH powyżej 9 w obecności polifosforanu sodu dla otrzymania mieszaniny fosforanów, przy czym najpierw rozpuszcza się K2CO3wprowadzając go dwuetapowo, korzystnie w równych częściach: pierwszą część rozpuszcza się w trakcie mieszania w wodzie o temperaturze nieco powyż ej pokojowej, korzystnie 20°C, następnie dodaje się polifosforanu sodu i po jego całkowitym rozpuszczeniu wlewa się kwas fosforowy przemiennie z KOH, aby pH roztworu utrzymywało się na poziomie powyżej 9, a temperatura - w granicach 55-60°C, następnie dozuje się pozostałą ilość K2CO3 i po jego przereagowaniu roztwór pozostawia się na okres ~ 1,5 godziny do schłodzenia do 40°C, po czym w trakcie mieszania dodaje się do substancji chelatujących, mocznika i po jego rozpuszczeniu roztwór 4-sodowej soli kwasu wersenowego, korzystnie 40% i po schłodzeniu całości do temperatury 25°C ± 1°C dodaje się oddzielnie przygotowanego znanego roztworu zawierającego 3% schelatowanej Cu i ewentualnie wodę w ilości uzupełniającej jej ubytek.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dla wytworzenia nawozu określonego stosunkiem P2O5:K2O = 10:20 stosuje się makroskładniki fosforowe w przeliczeniu na P2O5 w stosunku wagowym H3PO4:polifosforan sodu = 5,53:1 z tolerancją zawartości ± 2% i makroskładniki potasowe w przeliczeniu na K2O w stosunku wagowym K2CO3:KOH = 1,36:1 z tolerancją zawartoś ci ± 2% oraz mieszaninę substancji chelatujących w stosunku wagowym mocznik:40% roztworu 4-sodowej soli kwasu wersenowego = 13:1, przy czym zawartość mocznika w nawozie wynosi 2,62% wag. z tolerancją ± 2%.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dla wytworzenia nawozu określonego stosunkiem P2O5:K2O = 5:25 stosuje się makroskładniki fosforowe w przeliczeniu na P2O5w stosunku wagowym H3PO4:polifosforan sodu = 3,48:1 z tolerancją zawartości ± 2% i makroskładniki potasowe w przeliczeniu na K2O w stosunku wagowym K2CO3:KOH = 5,67:1 z tolerancją ± 2% oraz mieszaninę substancji chelatujących w stosunku wagowym mocznik:40% roztworu 4-sodowej soli kwasu wersenowego = 3,64:1, przy czym zawartość mocznika w nawozie wynosi 2,48% wag. z tolerancją ± 2%.

4. Sposób według zastrz. 1 lub 2, lub 3, znamienny tym, że schelatowaną Cu w postaci 3% roztworu wprowadza się w ilości ~ 0,34% wagowych względem ogólnej masy nawozu.

5. Sposób według zastrz. 1 lub 2, lub 3, znamienny tym, że stosuje się mieszaninę substancji chelatujących z kilkunastoprocentową nadwyżką wynikającą z uwzględnienia poza potrzebą stabilizacji chelatów Cu i chelatacji mikroelementów Ca, Mg, Mn, Fe i Zn występujących w wodzie zużywanej do produkcji również dodatkowo - dla chelatacji tych mikroelementów w wodzie, stosowanej do przygotowania cieczy użytkowej.

6. Sposób według zastrz. 1 lub 2, lub 3, znamienny tym, że polifosforan sodu będący nośnikiem reaktywnego sodu wpływającego na stan uwodnienia koloidów komórek roślin dozuje się wolno cienkim strumieniem, aby nie dopuścić do utworzenia trudno rozpuszczalnych aglomeratów.

7. Sposób według zastrz. 1 lub 2, lub 3, znamienny tym, że kwas fosforowy podaje się w pobliżu dna zbiornika, aby rozprowadzić go w całej objętości roztworu i zapobiec gwałtownej reakcji.

8. Sposób według zastrz. 1 lub 2, lub 3, znamienny tym, że przed dodaniem mieszaniny substancji chelatujących z roztworu usuwa się utworzoną na powierzchni pianę wraz z zanieczyszczeniami.