PL244723B1 - Sposób otrzymywania warstwowego nawozu saletrzanego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania warstwowego nawozu saletrzanego zawierającego chelat cynku i/lub chelat miedzi i/lub chelat molibdenu charakteryzujący się tym, że granulowany nawóz saletrzany poddaje się procesowi pokrywania roztworem wodnym wybranego chelatu w procesie fontannowania, a następnie nawóz poddawany jest suszeniu i pokrywany antyzbrylaczem.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania warstwowych nawozów saletrzanych zawierających chelaty.

W przemyśle nawozowym częściej wytwarza się makronawozy z dodatkiem soli mikroelementów niż same sole mikroelementowe. Stosuje się je w formie płynnej i stałej. Sole mikroelementowe mogą być dodawane do jedno- i wieloskładnikowych nawozów mineralnych. Nawozy płynne wzbogacone w mikroelementy są częściej produkowane ze względu na łatwiejsze mieszanie komponentów oraz sposób aplikacji. W przypadku nawozów stałych, niewielki udział soli mikroelementowych wymusza konieczność dużego rozdrobnienia i homogenizacji komponentów, co znacznie wydłuża czas procesu. Związki mikroelementów zazwyczaj dodawane są w końcowym etapie produkcji, podczas mieszania i granulacji. Otrzymanie stałych nawozów wieloskładnikowych jest możliwe również dzięki operacji kompaktowania nawozów.

Ze stanu techniki znany jest amerykański patent US8357221B2, w którym ujawniono opis nawozu azotowego o spowolnionym działaniu, który zawiera nierozpuszczalny w wodzie azot w postaci izobutylidenodimocznika lub mocznika metylenowego oraz rozpuszczalne poliaminokwasy i ich sole. Poliaminokwasy są dodawane do nawozu w celu poprawy transportu składników odżywczych do rośliny, a ich zawartość w produkcie mieści się w zakresie od 0,5 do 10,0% masowych.

Z polskiego zgłoszenia patentowego P.431916 natomiast znany jest nawóz saletrzany zawierający funkcjonalne chelaty cynku i miedzi, zawiera od 0,05 do 0,30% mas. metalu i od 26 do 27,5% mas. azotu. Zgłoszenie obejmuje także sposób otrzymywania nawozów saletrzanych zawierających chelaty polikwasów asparaginowych miedzi lub cynku poprzez wymieszanie składników i granulację powstałej mieszaniny. Polega on na wymieszaniu składników i granulacji początkowej prowadzonych w łopatkowym granulatorze dwuwałowym. Granulacja końcowa przeprowadzana jest w granulatorze bębnowym lub talerzowym pod ciśnieniem atmosferycznym. Do granulatora dwu wałowego wprowadza się stop azotanu amonu o temperaturze od 120 do 150°C, mączkę dolomitową, chelaty poli(kwasów asparaginowych) z miedzią lub cynkiem i po wymieszaniu wszystkich składników oraz granulacji w temperaturze 100 - 120°C prowadzi się granulację w granulatorze bębnowym lub talerzowym otrzymując końcowy granulat zawierający wybrane chelaty.

Zgłoszenie WO03042128A3 przedstawia kompozycję nawozową zawierającą wodę, chelaty żelaza oraz amid o wzorze RCONH2, którym może być mocznik, wykazując możliwość tworzenia wodnych roztworów wybranych chelatów żelaza. Opis patentowy GB2513232 ujawnia metodę wytwarzania nawozów NPK powlekanych zawiesinami olejowymi zawierającymi mikroelementy. Stosowane zawiesiny zawierają m.in. bor miedź, żelazo, mangan, molibden, cynk lub ich mieszaniny w postaci związków nieorganicznych. Stosowanymi olejami są oleje roślinne, takie jak olej rzepakowy lub lekkie oleje mineralne.

Zgłoszenie WO2020225559A1 ujawnia granulowane nawozy zawierające dodatek żelaza w postaci chelatów FeEDDHA, FeEDDHMA oraz FeHBED w postaci powłok nakładanych na granule poprzez natryskiwanie. Rozpuszczalnikami wykorzystywanymi do tworzenia roztworów wybranych chelatów są glikole, etery glikolowe oraz ich mieszaniny i stanowią od 30 do 90% mas. całości otrzymywanego roztworu kondycjonującego. Stosowane roztwory powinny zawierać min. 30 g/L żelaza, a sugerowanym stężeniem jest 44 g żelaza na litr środka kondycjonującego lub więcej. Dodatkami mogą także być mocznik, kwasy cytrynowy lub jabłkowy i środek przeciwpieniący, a pH środka kondycjonującego mieści się pomiędzy 5,0 i 7,0. Środek podawany jest na granule nawozu w ilościach stanowiących od 0,1 do 2% mas. całości uzyskiwanego produktu nawozowego. Substancjami nawozowymi w postaci granulatu są mocznik, sole amonowe, azotanowe, fosforanowe, potasowe, azotan wapnia i ich mieszaniny. Su gerowany środek kondycjonujący może także pełnić rolę środka antyzbrylającego.

Chelaty są najczęściej dobrze rozpuszczalne w wodzie, ale dysocjują w niewielkim stopniu. Stopniowe uwalnianie mikroskładników zwiększa ich przyswajalność przez rośliny oraz zapobiega ich nadmiernemu pobieraniu. Stosowanie chelatów jest bardziej efektywne niż soli mikroelementowych, ich struktura ułatwia przemieszczanie się jonów metali w roztworze glebowym. Ich przemieszczanie w roślinie zachodzi równie szybko, jak cząsteczek zjonizowanych. W tkankach mikroelementy są stopniowo uwalniane i wykorzystywane w procesach metabolicznych. Tego typu nawozy mogą być stosowane do wszystkich rodzajów upraw.

Jednakże rozważając możliwości uruchomienia produkcji nawozów zawierających równocześnie azotan amonu (AN) i mikroelementy w postaci chelatów należy dużo uwagi poświęcić zagadnieniu zagrożenia bezpieczeństwa wszelkich operacji wykonywanych podczas wytwarzania nawozów, a także podczas ich przechowywania. Azotan amonu jest bowiem substancją, która jest niestabilna termodynamicznie, i która nawet bez obecności innych substancji może ulegać egzotermicznemu rozkładowi. Samoczynny rozkład azotanu amonu może być przyczyną pożaru i/lub wybuchu przechowywanego nawozu. Wytwarzanie nawozów zawierających azotan amonu wymaga stosowania różnego typu dodatków, a dużą część poszczególnych czynności technologicznych składających się na proces technologiczny wytwarzania nawozów prowadzi się w podwyższonej temperaturze i niekiedy pod zwiększonym ciśnieniem.

Wykonane do tej pory badania wykazują, że dodatki takich mikroelementów jak żelazo, mangan lub miedź powodują znaczne obniżenie stabilności termicznej azotanu amonu oraz zwiększają prawdopodobieństwo wybuchu w podwyższonej temperaturze. Z uwagi na to, że nawozy zawierające azotan amonu muszą być produkowane z uwzględnieniem bezpieczeństwa przeprowadzanych procesów oraz bezpieczeństwa użytkowania produktu, w produkcji nawozów saletrzanych zawierających chelaty mikroelementów nie powinno stosować się standardowych technik polegających na dodawaniu składników na etapie granulacji.

Celem wynalazku było opracowanie bezpiecznego sposobu otrzymywania nawozów chelatowych, które miałyby dużą przyswajalność przez rośliny a także, które miałyby znacznie ulepszone własności użytkowe, takie jak twardość granul, trwałość ich postaci i struktury podczas długotrwałego przechowywania, obniżoną higroskopijność i zmniejszoną skłonność do zbrylania w porównaniu z dotychczas wytwarzanymi nawozami.

Istotą wynalazku jest sposób otrzymywania warstwowego nawozu saletrzanego zawierającego chelat żelaza i/lub chelat miedzi i/lub chelat molibdenu oraz pokrytego zewnętrzną warstwą antyzbrylacza charakteryzujący się tym, że granulowany nawóz saletrzany poddaje się procesowi pokrywania roztworem wodnym wybranego chelatu w procesie fontannowania, a następnie nawóz poddawany jest suszeniu i pokrywany jest antyzbrylaczem.

Wybranym roztworem chelatu jest wodny roztwór chelatu miedzi z amidem glukonolaktonu oraz n-butyloaminy o stężeniu od 1,0 do 3,5% mas. Cu, otrzymując nawóz saletrzany z pojedynczą warstwą chelatu, zawierający od 0,01 do 0,25% mas. mikroelementu.

Roztworem chelatu może być również wodny roztwór chelatu żelaza z kwasem iminodibursztynowym o stężeniu od 1,0 do 3,0% mas. Fe otrzymując nawóz saletrzany z pojedynczą warstwą chelatu zawierający od 0,01 do 0,25% mas. mikroelementu, a także wodny roztwór chelatu molibdenu z kwasem iminodibursztynowym o stężeniu od 1,0 do 4,0% mas. Mo, otrzymując nawóz saletrzany z pojedynczą warstwą chelatu, zawierający od 0,01 do 0,25% mas. mikroelementu.

Korzystnie stosuje się wodne roztwory chelatów żelaza i miedzi otrzymując nawóz saletrzany z podwójną warstwą chelatu, zawierający od 0,01 do 0,25% mas. każdego mikroelementu, stosując dodatkowe suszenie pomiędzy pokrywaniem pierwsza i drugą warstwą roztworu chelatu.

Opcjonalnie stosuje się wodne roztwory chelatów żelaza i molibdenu otrzymując nawóz saletrzany z podwójną warstwą chelatu, zawierający od 0,01 do 0,25% mas. każdego mikroelementu, stosując dodatkowe suszenie pomiędzy pokrywaniem pierwszą i drugą warstwą roztworu chelatu.

Stosowane mogą być również wodne roztwory chelatów miedzi i molibdenu otrzymując nawóz saletrzany z podwójną warstwą chelatu, zawierający od 0,01 do 0,25% mas. każdego mikroe lementu, stosując dodatkowe suszenie pomiędzy pokrywaniem pierwszą i drugą warstwą roztworu chelatu.

Korzystnie stosuje się wodne roztwory chelatów miedzi, żelaza i molibdenu otrzymując nawóz saletrzany z potrójną warstwą chelatu, zawierający od 0,01 do 0,25% mas. każdego mikroelementu, stosując dodatkowe suszenie pomiędzy pokrywaniem pierwszą i drugą oraz drugą i trzecią warstwą roztworu chelatu.

Korzystnie, gdy do procesu pokrywania stosuje się roztwór wodny chelatu miedzi o stężeniu powyżej 3% masowych Cu.

Korzystnie, gdy do procesu pokrywania stosuje się roztwór wodny chelatu żelaza o stężeniu powyżej 2,5% masowych Fe.

Korzystnie, gdy do procesu pokrywania stosuje się roztwór wodny chelatu molibdenu o stężeniu powyżej 3% masowych Mo.

Korzystnie, gdy do procesu pokrywania stosuje się wychłodzony, granulowany nawóz saletrzany o zawartości N w ilości 27,5% masowych, bez warstwy antyzbrylacza.

Sposobem według wynalazku uzyskano możliwość wytwarzania warstwowych nawozów saletrzanych charakteryzujących się pojedynczą warstwą pojedynczego chelatu lub wieloma warstwami różnych chelatów.

Zaletą wynalazku jest to, że nawóz saletrzany pokrywa się warstwami wodnych roztworów chelatów zamiast powłokami na bazie rozpuszczalników organicznych, redukując zawartość wprowadzanego dodatku organicznego, który pogarsza stabilność termiczną azotanu amonu, do minimum.

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania warstwowych nawozów saletrzanych zawierających chelat miedzi z amidem glukonolaktonu oraz n-butyloaminy i chelaty żelaza lub molibdenu z kwasem iminodibursztynowym poprzez pokrywanie nawozu saletrzanego warstwą wodnych roztworów wybranych chelatów z wykorzystaniem aparatu fontannowego o pracy ciągłej lub okresowej.

Sposobem wytwarzania warstwowych produktów nawozowych, według opisywanego wynalazku, jest wprowadzanie odpowiednich ilości zgranulowanego nawozu saletrzanego, niepokrytego antyzbrylaczem, do aparatu fontannowego. Strumień roztworu chelatu natryskiwany jest od dołu na złoże fontannowe z wykorzystaniem strumienia suchego, nagrzanego maksymalnie do 80°C powietrza, które umożliwi fontannowanie nawozu w objętości aparatu. Pokryty i częściowo wysuszony produkt, po opuszczeniu aparatu do fontannowania, powinno się poddać dodatkowemu suszeniu w celu usunięcia nadmiarowej wody. Wysuszony produkt podawany jest do chłodzenia wykorzystującego powietrze atmosferyczne, pozbawione wilgoci i zanieczyszczeń, a wychłodzony granulat trafia do natrysku warstwą antyzbrylacza.

Zaletą wynalazku jest to, że proces pokrywania nawozu saletrzanego warstwami chelatów prowadzony jest w warunkach niskotemperaturowych, w których nie ma niebezpieczeństwa rozpoczęcia egzotermicznego rozkładu azotanu amonu katalizowanego poprzez obecność chelatów mikroelementów.

Okazało się ponadto, że otrzymywane produkty nawozowe nie charakteryzują się wyraźnie pogorszonymi właściwościami mechanicznymi, takimi jak wytrzymałość na ściskanie, podatność na zbrylanie lub porowatość, względem nawozów saletrzanych pozbawionych dodatku mikroelementów.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wytwarzania warstwowych nawozów saletrzanych zawierających chelaty wybranych mikroelementów z wykorzystaniem procesu powlekania w aparacie fontannowym.

Przykład 1

60,0 kg chelatu miedzi z amidem glukonolaktonu oraz n-butyloaminy o zawartości 15,9% mas. Cu rozpuszczono w 210,0 kg wody. Do mieszalnika dostarcza się wodę, stały chelat mikroelementu i uruchamia mieszanie w temperaturze od 40 do 60°C w celu wytworzenia roztworu. Strumień roztworu chelatu natryskiwany jest od dołu na złoże fontannowe składające się z surowego saletrzaku bez antyzbrylacza z wykorzystaniem strumienia suchego, gorącego powietrza (o temperaturze od 60 do 80°C), które umożliwia fontannowanie nawozu w objętości aparatu. Pokryty i częściowo wysuszony produkt poddaje się dodatkowemu suszeniu aby usunąć nadmiar wody. Wysuszony produkt pokryty warstwą chelatu podawany jest do chłodziarki, a wychłodzony granulat trafia do natrysku warstwą antyzbrylacza. Uzyskany nawóz saletrzany, w ilości 3824 kg, zawiera 0,25% mas. Cu w postaci warstwy pokrywającej granulę nawozu i ma charakterystyczną zieloną barwę.

Przykład 2

60,0 kg chelatu żelaza z kwasem iminodibursztynowym o zawartości 10,8% mas. Fe rozpuszczono w 150,0 kg wody. Do mieszalnika dostarcza się wodę, stały chelat mikroelementu i uruchamia mieszanie w temperaturze od 40 do 60°C w celu wytworzenia roztworu. Strumień roztworu chelatu natryskiwany jest od dołu na złoże fontannowe składające się z surowego saletrzaku bez antyzbrylacza z wykorzystaniem strumienia suchego, gorącego powietrza (o temperaturze od 60 do 80°C), które umożliwia fontannowanie nawozu w objętości aparatu. Pokryty i częściowo wysuszony produkt poddaje się dodatkowemu suszeniu aby usunąć nadmiar wody. Wysuszony produkt pokryty warstwą chelatu podawany jest do chłodziarki, a wychłodzony granulat trafia do natrysku warstwą antyzbrylacza. Uzyskany nawóz saletrzany, w ilości 2598 kg, zawiera 0,25% mas. Fe w postaci warstwy pokrywającej granulę nawozu i ma charakterystyczną, brązową barwę.

Przykład 3

60,0 kg chelatu molibdenu z kwasem iminodibursztynowym o zawartości 18,9% mas Mo rozpuszczono w 170,0 kg wody. Do mieszalnika dostarcza się wodę, stały chelat mikroelementu i uruchamia mieszanie w temperaturze od 40 do 60°C w celu wytworzenia roztworu. Strumień roztworu chelatu natryskiwany jest od dołu na złoże fontannowe składające się z surowego saletrzaku bez antyzbrylac za z wykorzystaniem strumienia suchego, gorącego powietrza (o temperaturze od 60 do 80°C), które umożliwia fontannowanie nawozu w objętości aparatu. Pokryty i częściowo wysuszony produkt poddaje się dodatkowemu suszeniu aby usunąć nadmiar wody. Wysuszony produkt pokryty warstwą chelatu podawany jest do chłodziarki, a wychłodzony granulat trafia do natrysku warstwą antyzbrylacza. Uzyskany nawóz saletrzany, w ilości 4536 kg, zawiera 0,25% mas. Mo w postaci warstwy pokrywającej granulę nawozu i ma białą barwę.

Przykład 4

37,7 kg chelatu miedzi z amidem glukonolaktonu oraz n-butyloaminy zawartości 15,9% mas. Cu rozpuszczono w 132,1 kg wody, 55,6 kg chelatu żelaza z kwasem iminodibursztynowym o zawartości 10,8% mas. Fe rozpuszczono w 138,9 kg wody i 31,7 kg chelatu molibdenu z kwasem iminodibursztynowym o zawartości 18,9% mas. Mo rozpuszczono w 89,9 kg wody. Do mieszalnika dostarcza się wodę, stały chelat mikroelementu i uruchamia mieszanie w temperaturze od 40 do 60°C w celu wytworzenia roztworu. Strumień roztworu chelatu natryskiwany jest od dołu na złoże fontannowe składające się z surowego saletrzaku bez antyzbrylacza z wykorzystaniem strumienia suchego, gorącego powietrza (o temperaturze od 60 do 80°C), które umożliwia fontannowanie nawozu w objętości aparatu. Nawóz pokryty pierwszą warstwą chelatu molibden u jest osuszany, a następnie pokrywany w taki sam sposób warstwą chelatu żelaza. Ponownie osuszony granulat pokrywa się ostatnim roztworem chelatu miedzi. Pokryty i częściowo wysuszony produkt poddaje się dodatkowemu suszeniu aby usunąć nadmiar wody. Wysuszony produkt pokryty warstwami chelatów podawany jest do chłodziarki, a wychłodzony granulat trafia do natrysku warstwą antyzbrylacza. Uzyskany nawóz saletrzany zawiera 0,25% mas. Cu, Fe i Mo w postaci warstw pokrywających granulę nawozu i charakteryzuje się brązowo-zielona barwą.

Claims (10)

1. Sposób otrzymywania warstwowego nawozu saletrzanego zawierającego chelat żelaza i/lub chelat miedzi i/lub chelat molibdenu oraz pokrytego zewnętrzną warstwą antyzbrylacza, znamienny tym, że granulowany nawóz saletrzany poddaje się procesowi pokrywania roztworem wodnym wybranego chelatu w procesie fontannowania, przy czym stosuje się wodny roztwór chelatu miedzi z amidem glukonolaktonu oraz n-butyloaminy o stężeniu od 1,0 do 3,5% mas. Cu i/lub stosuje się wodny roztwór chelatu żelaza z kwasem iminodibursztynowym o stężeniu od 1,0 do 3,0% mas. Fe, i/lub stosuje się wodny roztwór chelatu molibdenu z kwasem iminodibursztynowym o stężeniu od 1,0 do 4,0% mas. Mo, a następnie nawóz poddaje się suszeniu i pokrywa antyzbrylaczem.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że otrzymuje się nawóz saletrzany z pojedynczą warstwą chelatu, zawierający od 0,01 do 0,25% mas. mikroelementu.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wodne roztwory chelatów żelaza i miedzi otrzymując nawóz saletrzany z podwójną warstwą chelatu, zawierający od 0,01 do 0,25% mas. każdego mikroelementu, stosując dodatkowe suszenie pomiędzy pokrywaniem pierwsza i drugą warstwą roztworu chelatu.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wodne roztwory chelatów żelaza i molibdenu otrzymując nawóz saletrzany z podwójną warstwą chelatu, zawierający od 0,01 do 0,25% mas. każdego mikroelementu, stosując dodatkowe suszenie pomiędzy pokrywaniem pierwszą i drugą warstwą roztworu chelatu.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wodne roztwory chelatów miedzi i molibdenu otrzymując nawóz saletrzany z podwójną warstwą chelatu, zawierający od 0,01 do 0,25% mas. każdego mikroelementu, stosując dodatkowe suszenie pomiędzy pokrywaniem pierwszą i drugą warstwą roztworu chelatu.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wodne roztwory chelatów miedzi, żelaza i molibdenu otrzymując nawóz saletrzany z potrójną warstwą chelatu, zawierający od 0,01 do 0,25% mas. każdego mikroelementu, stosując dodatkowe suszenie pomiędzy pokrywaniem pierwszą i drugą oraz drugą i trzecią warstwą roztworu chelatu.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do procesu pokrywania stosuje się roztwór wodny chelatu miedzi o stężeniu powyżej 3% masowych Cu.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do procesu pokrywania stosuje się roztwór wodny chelatu żelaza o stężeniu powyżej 2,5% masowych Fe.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że procesu pokrywania stosuje się roztwór wodny chelatu molibdenu o stężeniu powyżej 3% masowych Mo.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do procesu pokrywania stosuje się wychłodzony, granulowany nawóz saletrzany o zawartości N w ilości 27,5% masowych, bez warstwy antyzbrylacza.