Тверда композиція часток добрива та застосування твердої композиції для приготування водного розчину

Номер патенту: 96591

Опубліковано: 25.11.2011

Автори: Йосеф Александер, Орен Якков, Ягіл Яір

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Тверда, сипка, без схильності до злежування композиція часток добрива по суті без вмісту кристалізаційної води, яка містить деяку кількість монокалійфосфату та субмолекулярну кількість фосфорної кислоти, причому зазначена композиція містить від близько 35 мас. % до близько 41 мас. % фосфорної кислоти, від близько 59 мас. % до близько 65 мас. % монокалійфосфату та від 0,1 мас. % до 0,6 мас. % води.

2. Тверда композиція часток добрива за п. 1, яка відрізняється тим, що утворює при кімнатній температурі прозорий водний розчин з концентрацією до 150 г/л розчину у присутності нітрату кальцію або магнію у концентрації до 150 г/л.

3. Тверда композиція часток добрива за п. 1, яка відрізняється тим, що утворює при кімнатній температурі прозорий водний розчин з концентрацією до 150 г/л розчину у присутності нітрату кальцію у концентрації до 150 г/л або нітрату магнію у концентрації до 150 г/л.

4. Тверда композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що містить воду в концентрації від 0,2 до 0,5 мас. %.

5. Тверда композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що містить компоненти у наступній кількості: 58,5-60,5 мас. % Р2O5 та 19,5-22,5 % К2O.

6. Застосування твердої композиції за п. 1 для приготування прозорого, стабільного водного розчину, який містить від 1 до 150 г/л зазначеної твердої композиції та інші живильні речовини, вибрані з-поміж нітрату кальцію, фосфату кальцію, нітрату магнію та солей магнію, заліза, марганцю, міді, цинку та молібдену.

7. Застосування за п. 6, яке відрізняється тим, що зазначений розчин не містить хелатного агента.

8. Застосування за п. 6, яке відрізняється тим, що зазначений розчин є добривом або компонентом для приготування добрива.

9. Застосування за п. 6, яке відрізняється тим, що зазначений розчин є стабільним щодо утворення неорганічних осадів.

10. Застосування за п. 6, яке відрізняється тим, що зазначений розчин є стабільним щодо зростання мікроорганізмів.

11. Тверда композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що здатна утворювати прозорий водний розчин з вмістом близько 1,3 молів/л іонів фосфату, а також близько 1,0 моля/л іонів магнію або кальцію при змішуванні з нітратом кальцію або магнію та водою.

Текст

Дивитися

1. Тверда, сипка, без схильності до злежування композиція часток добрива по суті без вмісту кристалізаційної води, яка містить деяку кількість монокалійфосфату та субмолекулярну кількість фосфорної кислоти, причому зазначена композиція містить від близько 35 мас. % до близько 41 мас. % фосфорної кислоти, від близько 59 мас. % до близько 65 мас. % монокалійфосфату та від 0,1 мас. % до 0,6 мас. % води. 2. Тверда композиція часток добрива за п. 1, яка відрізняється тим, що утворює при кімнатній температурі прозорий водний розчин з концентрацією до 150 г/л розчину у присутності нітрату кальцію або магнію у концентрації до 150 г/л. 3. Тверда композиція часток добрива за п. 1, яка відрізняється тим, що утворює при кімнатній температурі прозорий водний розчин з концентрацією C2 2 (19) 1 3 клад, у парниках, вводити сечовину не дозволяється або вона не є найкращим джерелом азоту, як у безгрунтових сумішах для орхідей, де бактерії, що руйнують сечовину, можуть бути відсутні. Більш того, у багатьох випадках розчини композицій добрив з вмістом сечовини є надмірно каламутні. Деінде у безсечовинному середовищі потрібні великі кількості таких поживних речовин, як магній, або композиції на основі фосфору та калію. Отже, метою винаходу є створення добривної фосфорно-калієвої композиції, яка. швидко та повністю розчиняється у воді, даючи розчини, що позбавлені каламуті або утворення твердих осадів навіть у присутності високих концентрацій інших важливих компонентів, наприклад, солей різних металів. Також метою винаходу є створення твердої сипкої композиції, зручної у зберіганні та перевантаженні. Далі, мета винаходу полягає у створенні композицій, розчини яких запишаються прозорими, навіть якщо містять нітрат кальцію або нітрат магнію або фосфат кальцію разом із солями таких металів, як Zn, Fe, Cu, Μn, Μο тощо. Наступною метою винаходу є створення композицій, які не втрачають зазначених властивостей при зберіганні. Ще одна мета цього винаходу - створення твердої сипкої композиції часток добрива, придатної для одержання прозорих водних розчинів, що містять доступні джерела фосфору і калію з іншими поживними речовинами, обраними з-поміж солей металів. Цей винахід також має на увазі створення способу одержання твердих сипких незлежуваних композицій часток добрива, що дають стабільні водні розчини, прозорі навіть при високих концентраціях іонів кальцію та магнію. Інші цілі та переваги цього винаходу стануть очевидні з наступного опису. Винахід пропонує тверду сипку композицію часток добрива, яка містить від біля 35 мас. % до біля 41 мас. % фосфорної кислоти (ФК) та від біля 59 мас. % до біля 65 мас. % монофосфату калію (МФК) і дає при кімнатній температурі прозорий розчин з концентрацією до 150 г/л у присутності нітрату кальцію або нітрату магнію у концентрації до 150 г/л. Зазначена тверда сипка добривна композиція містить воду у кількості від 0,1 до 0,6 мас. %, переважно від 0,2 до 0,5 мас. %. Добривна композиція за винаходом дає прозорий водний розчин з концентрацією до 150 г/л також у присутності як нітрату кальцію, так і нітрату магнію одночасно, навіть у концентрації до 150 г/л. Наведені значення розчинності мають місце при кімнатній температурі, яка може становити від 10 до 35°С, переважно біля 25°С. Тверда сипка композиція часток добрива за винаходом містить фосфор та калій і призначена для використання як сама по собі, так і разом з іншими компонентами, переважно у прозорих розчинах, що містять зазначену тверду сипку композицію та солі металів. Вміст фосфору у зазначеній твердій композиції в розрахунку на Р2О5 переважно знаходиться у межах 58.5-60.5 мас. %, а вміст калію в розрахунку на К2О - в межах 19.5-22.5 мас. %. Тверда сипка доб 96591 4 ривна композиція за винаходом є вільно текучою. Переважно це гранульований матеріал з достатньою гігроскопічністю, наприклад, біля 60-65%. Тверду композицію за винаходом можна змішувати з нітратом кальцію або магнію та водою, одержуючи прозорий розчин, який містить до 1,3 моля/л фосфат-іону та біля 1,0 моля/л іонів кальцію або магнію без утворення осаду. У переважному варіанті здійснення винаходу зазначену тверду композицію розчиняють у воді у кількості від 1 до біля 150 г/л разом з нітратом кальцію у кількості від 1 до біля 160 г/л. В іншому переважному варіанті зазначену тверду композицію розчиняють у воді у кількості від 1 до біля 150 г/л разом з нітратом кальцію у кількості від 1 до біля 150 g/1. Винахід поширюється на застосування твердої сипкої добривної композиції за винаходом, яка містить від біля 35 мас. % до біля 41 мас % фосфорної кислоти (ФК) та від біля 59 мас. % до біля 65 мас. % монофосфату калію (МФК), а також менше біля 0.6 мас. % води, для приготування прозорого, стабільного водного розчину, який містить біля 150 г/л зазначеної твердої композиції та додаткові поживні речовини, обрані з-поміж нітрату кальцію, фосфату кальцію, нітрату магнію та солей магнію, заліза, марганцю, міді, цинку та молібдену. Винахід передбачає приготування розчинів, які пізніше використовуються як добрива у незмінному або розбавленому вигляді. В одному з важливих аспектів використання винаходу одержані водні розчини слугують компонентами при виготовленні інших добрив або композицій добрив, до яких належать, зокрема, нітрат кальцію, фосфат кальцію, нітрат магнію, солі магнію, заліза, марганцю, міді, цинку та молібдену. Такі добрива або композиції добрив, як очевидно фахівцеві, можуть у певних випадках вимагати додання інших матеріалів - поживних речовин, мікроелементів, фарбників тощо. Перевагою водних розчинів за винаходом, що використовуються як добрива або як компоненти для приготування добрив, є стабільність проти утворення осаду, а також зростання мікроорганізмів. Введення хелатних агентів для закріплення металевих поживних речовин у композиціях за винаходом не потрібне. Винахід охоплює спосіб одержання твердої сипкої добривної композиції, яка містить фосфор та калій у розрахунку на Р2О5 та K2О у межах 58.360.5 мас. % та 19.5-22.5 мас. % відповідно, причому це добриво дає при кімнатній температурі прозорий розчин з концентрацією до 150 г/л у присутності нітрату кальцію або нітрату магнію у концентрації до 150 г/л, згідно з яким і) беруть фосфорну кислоту (ФК) технічного або харчового ґатунку, переважно з вмістом Р2О5 принаймні 50 мас. %, де домішкою є переважно вода; іі) беруть монокалійфосфат (МКФ); ііі) змішують зазначену ФК та зазначений МКФ з водою у довільній послідовності та нагрівають при перемішуванні до температури від біля 65 до біля 90°С до утворення прозорого розчину, причому початкова частка води у суміші, включно з водою, що міститься зазначеній ФК та зазначеному МКФ, переважно становить від 5 до 20% від маси суміші, а масове співвідношення між зазначеним МКФ та зазначе 5 ною ФК у перерахунку на суху речовину переважно становить від біля 1,4 до біля 1,9; iv) розчин із стадії ііі) випарюють у вакуумі до температури від біля 100 до біля 120°С з постійним перемішуванням до утворення гомогенного твердого порошкового матеріалу з вмістом від біля 0.1 до біля 0.6 мас. % води, переважно від 0,2 до 0,5 мас.%; ііі) охолоджують з одержанням сипкої порошкової маси. Встановлено, що фосфорну кислоту (ФК) та монофосфат калію (МФК) у певному співвідношенні можна переробити на твердий сипкий незлежуваний гранулят з потрібною гігроскопічністю шляхом утворення водного розчину та видалення майже всією води вакуум-випаркою при температурі вище 100С. Твердий гранулят переважно використовують як добриво або для одержання добрив. Встановлено, що для одержання твердого добрива із зазначеними властивостями вміст ФК у суміші ФК та МКФ бажано має знаходитися у вузькому інтервалі від 35 до 41 мас. %. Відомі чимало добрив з вмістом фосфорної кислоти (ФК) та монофосфату калію (МФК). У WO 01/74740, поданій авторами цього винаходу, описана композиція, та спосіб її одержання, що містить ФК та МКФ в еквімолярних кількостях, яку одержують шляхом утворення кристалів подвійної солі ΚΗ5(ΡΟ4)2. У цьому винаході відсутні стадії кристалізації та відокремлення кристалів, технологічний процес спрощений, одержаний продукт не містить власної води, у тому числі кристалізаційної, й завдяки субмолекулярній кількості ФК є вільно текучим, менш гігроскопічним, без схильності до злежування. Зазначений оптимальний вміст ФК у твердій композиції 35-41 мас. % відповідає молярному співвідношенню ФК : МКФ 0.8-0.9. Якщо не вдаватися до теоретичного обґрунтування, здається, що таке субмолекулярне співвідношення приведе до аморфного характеру одержаного твердого матеріалу, що є позитивним у даних умовах, бо дозволяє уникнути деяких труднощів, пов'язаних з наявністю кристалізаційної води та подібними явищами. Винахід дозволяє одержати порошковий матеріал з доброю розчинністю, який слугує джерелом фосфору та калію або безпосередньо як добриво, так і для приготування твердих або рідких композицій, причому позитивні властивості твердого матеріалу при приготуванні водних розчинів використовуються повністю, бо твердий матеріал за винаходом розчиняється швидко і повністю, в одержані водні розчини здатні розчиняти інші поживні речовини, які можна додавати до суміші у будьякому порядку. Такі поживні речовини обирають переважно з-поміж нітрату кальцію, фосфату кальцію, нітрату та інших солей магнію., а також солей заліза, марганцю, міді, цинку та молібдену. Твердий порошок за винаходом при розчиненні у воді забезпечує зручні значення рН, звичайно від 2,2 до 2,8, що дозволяє включати важливі металеві компоненти без хелатних агентів. При наявності 150 г/л нітрату кальцію або магнію така суміш не лише використовується як добриво, але й виявляє високу солюбілізуючу здатність твердої композиції 96591 6 за винаходом, оскільки у даному випадку сполучення фосфору та кальцію, за інших умов несумісні, дають прозорі розчини. Звичайно, на практиці фахівець складе будь-яку композицію, із заявленими високими концентраціями або з меншими, як буде потрібно. Отже, тверде сипке добриво за винаходом виявляється зручним засобом для різних сільськогосподарських призначень, як тверде джерело швидко розчинного ФК, що утворює концентрований рідкий носій ФК з іншими поживними речовинами, діє як солюбілізатор для виготовлення рідких прозорих поживних сумішей, утворює концентровані рідкі прозорі NPK суміші там, де недоцільно використовувати сечовину, та інші. Важливу роль відіграє стійкість композиції - вільно текучого порошку з малою схильністю до злежування, що полегшує операції з добривом навіть після тривалого зберігання. Винахід пропонує спосіб одержання твердих сипких композицій ФК та МКФ, що містять від 35 до 41 мас. % ФК і є зручні у поводженні. Чи то вони використовуються самі, чи у суміші з іншими поживними речовинами, вони вносять до ґрунту важливі компоненти без утворення осадів у розчинах і не відкладаються на ґрунті. Тверде сипке добриво слугує солюбілізатором для інших нерозчинних або погано розчинних компонентів. Згідно із способом за винаходом одержують при підвищеній температурі концентровану рідку фазу з вмістом ФК та МКФ, після чого видаляють розчинник із суміші, гомогенізуючи її при підвищеній температурі під вакуумом. Спосіб згідно з винаходом потребує пристрою, який забезпечує не лише потрібні температуру та тиск, а й безперервне: перемішування рідкої фази, у тому числі у процесі переходу від рідкої до твердої фази і після нього, причому частини зазначеного пристрою, іцо знаходяться у контакті з реакційною сумішшю, мають бути стійкими до реагентів і одержаного продукту. У переважному варіанті здійснення винаходу використовують технічну ФК та по суті сухий монокалійфосфат, а матеріали змішують у будь-яком}' порядку з відносно малою кількістю води, переважно здебільшого 20% від загальної маси суміші. При розрахунку потрібної кількості води враховують власну вологу сировини, отже, сумарна кількість води у суміші становить від 5 до 20 мас. %. Під технічною ФК у даному винаході розуміють технічні або харчові ґатунки, і вона переважно містить принаймні 60 мас. % Н3РО4, наприклад, 55-67 мас. % Р2О5, a решту становить переважно вода з малими прийнятними к сільському господарстві домішками. МКФ переважно містить менше кількох відсотків води наприклад, менше 1 мас. %, щоб полегшити засипання матеріалу. Пристрій для здійснення способу за винаходом забезпечує безперервну гомогенізацію при будь-якій температурі, що використовується у процесі, тобто від кімнатної де біля 125°С. Також у зазначеному пристрої охолоджують реакційну суміш за необхідності. Нарешті, необхідно підтримувати стабільний і достатній вакуум, принаймні 100 мбар. При використанні у зазначеному вакуумному процесі ФК у межах від 35 до 41 мас. % необхідний гнучкий засіб для приготування добривних компо 7 зицій або у вигляді розчинного твердого матеріалу, або концентрованого водного розчину як джерела легко доступної ФК або для солюбілізації малорозчинних компонентів, чи то для прямого використання у вигляді розчину, або у середовищі без застосування сечовини, чи то з іншими цілями. Наступні приклади ілюструють винахід, але ніяким чином не обмежують його обсяг. Приклад 1 2436 г технічної фосфорної кислоти (ФК) з вмістом 62.8 мас. % Р2О5 змішують з 3366 г монокалійфосфату (МКФ) та 92 г води у 7-літровому реакторі-сушарці з нержавіючої сталі, обладнаному олійним підігрівом. Використовують ФК та МКФ фірми Rotem Amfert Negev Ltd. Суміш нагрівають при постійному перемішуванні (25 об/хв) до 90°С, одержуючи прозорий розчин. Реактор зачиняють та підключають до вакуум-насосу, поступово зменшуючи тиск до значення нижче 100 мбар, а нагрівання суміші до температури біля 116-118°С триває близько 5 годин. Твердий продукт з вмістом води нижче 0.5 мас. % охолоджуютьдо біля 40°С й видаляють матеріал. Вихід становить біля 4,8 кг порошку; після розсіву на ситі 2 мм лишається біля 4,7 кг, а велика фракція повертається до наступного завантаження. Вміст води визначають термогравіметричним аналізом, вміст Р2О5 спектрофотометричним, а K2О потенціометричним титруванням тетрафенілборатом. Гігроскопічність характеризується як критична відносна вологість, яку визначають у середовищі, де вбирання води зразком збільшує його масу більше ніж на 3%; гігроскопічність продукту, виражена як критична відносна вологість, становить 60-65 %. Коефіцієнт текучості визначають так: і) заповнюють гладкостінну лійку з нержавіючої сталі, за 96591 8 чинену на виході, яка має вхідний діаметр 100 мм та вихідний 10 мм, 300 г досліджуваної речовини, іі) вимірюють час t, за який речовина проходить вихідний отвір після його відчинення. Коефіцієнт текучості FI% розраховується як FI% = 100*(t0/t), де t0 - час, виміряний для стандартного зразка даної речовини. Значення FI для продукту виявилося вищим, ніж у МКФ, що використовується у процесі. Приклад 2 До 30-літрового реактора-сушарки, оснащеного герметичною системою водяного нагріву та мішалкою з валом, завантажують 12.5 кг ФК з вмістом біля 67 мас. % Р2О5, 19 кг МКФ та 4 кг води. Суміш перемішують при 25 об/хв. нагрівають до 90°С, одержують прозорий розчин, реактор зачиняють та підключають до вакуум-насосу, після чого нагрівають суміш до біля 110°С і підтримують цю температуру при тиску біля 50 мбар. Одержують твердий продукт з вмістом 0.4 мас. % води, знімають вакуум та знижують температуру до 45°С. Одержують сипкий продукт у складі 59.5% Р2О5 та 21.4% K2О. При розчиненні 150 г/л сипкого продукту в дистильованій воді протягом 1 тижня осад не утворюється. Гігроскопічність продукту, виражена як критична відносна вологість, становить 60-65 %. РН 1% розчину становить 2,4. Приклад 3 Продукт, одержаний у прикладі 2, розчиняють у воді та додають різні кількості Са(NO3)2, Mg(NO3)2 та сульфатів металів до досягнення потрібних концентрацій. Результати порівнюють з композиціями, де замість продукту за винаходом використовують моноамонійфосфат (МАФ). Результати наведені у табл. 1 у грамах на літр водного розчину, продукт за винаходом позначено Рr. Таблиця 1 Розчинність різних сполучень поживних речовин, які містять моноамонійфосфат (МАФ) або продукт за винаходом (Рr) в 1 л водного розчину Приклад А В С D Ε F G Η Осад утворюється 2 г МАФ + 100 г Ca(NO3)2 10 г МАФ +10 г Ca(NO3)2 100 г МАФ + 100 г Ca(NO3)2 10 г МАФ + 10 г FeSO4 100 г ΜΑΦ + 100 г FeSO4 150 г ΜΑΦ + 150 г Ca(NO3)2 + 150 г Mg(NO3)2 100 г ΜΑΦ + 100 г FeSO4 + 30 г MnSO4+10 г CuSO4 + 40 г ZnSO4 50 г ΜΑΦ + 95 г Ca(NO3)2 + 1 г FeSO4 + 0.5 г MnSO4 + 0.25 г CuSO4 + 0.5 г ZnSO4 Хоча цей винахід описаний на конкретних прикладах, можливі численні варіанти та модифікації. Треба розуміти, що винахід можна здійснювати Осад не утворюється. 2 г Рr +100 г Ca(NO3)2 10 г Рr +10 г Ca(NO3)2 100 г Рr + 100 г Са(NО3)2 10 г Рr +10 г FeSO4 100 г Рr +100 г FeSO4 150 г Рr + 150 г Ca(NO3)2 + 150 г Mg(NO3)2 100 г Рr + 100 г FeSO4 + 30 г MnSO4+ 10 г CuSO4 + 40 г ZnSO4 50 г Рг + 95 г Ca(NO3)2 + 1 г FeSO4 + 0.5 г MnSO4 + 0.25 г CuSO4 + 0.5 г ZnSO4 інакше, ніж описано тут, у межах формули, що додається. 9 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 96591 Підписне 10 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Soluble and solubilizing, free-flowing, solid fertilizer compositions, and preparation thereof

Автори англійською

YOSEF ALEXANDER, OREN YAKKOV, YAGIL YAIR

Назва патенту російською

Твердая композиция частиц удобрения и применение твердой композиции для приготовления водного раствора

Автори російською

Иосиф Александер, Орен Якков, Ягил Яир

МПК / Мітки

МПК: C05B 7/00, C05B 11/00

Мітки: добрива, композиція, твердої, часток, тверда, застосування, приготування, водного, розчину, композиції

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/5-96591-tverda-kompoziciya-chastok-dobriva-ta-zastosuvannya-tverdo-kompozici-dlya-prigotuvannya-vodnogo-rozchinu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Тверда композиція часток добрива та застосування твердої композиції для приготування водного розчину</a>

Подібні патенти