BR112015022248B1

BR112015022248B1 - Processo para formação de um grânulo do fertilizante de fosfato compactado

Info

Publication number: BR112015022248B1
Application number: BR112015022248-0A
Authority: BR
Inventors: Lawrence Alan Peacock; Dan M. Froelich
Original assignee: The Mosaic Company
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2022-01-11
Also published as: CA2903816C; BR112015022248A2; RU2015143988A3; CA2903816A1; CN105102401B; AU2014236424B2; RU2711444C2; WO2014152994A1; IL241046A0; MA38481B1; AU2014236424A1; RU2015143988A; US20140260467A1; SA515361066B1; CN105102401A; US9162932B2; MA38481A1

Abstract

composição fertilizante e método para sua preparação a presente invenção está relacionada a um método de produção de um fertilizante granulado e compactado apresentando micronutrientes incorporados, onde o nutriente primário granulado e os micronutrientes são mistura dos em tamanhos de partícula menores antes de serem compactados em tamanhos de partículas maiores, para facilitar o manuseio.

Description

REIVINDICAÇÃO PRIORITÁRIA

[001] O presente pedido reivindica prioridade ao Pedido Provisório U.S. No. de série 61/782.377, depositado em 14 de março de 2013, e intitulado FERTILIZER COMPOSITION AND METHOD FOR PREPARING THE SAME”, que é incorporado como referência em sua totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção está direcionada a um fertilizante granulado que apresenta micronutrientes. Especificamente, a presente invenção está direcionada a um fertilizante granulado compactado e a um processo associado para formação deste fertilizante.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] Muitos elementos químicos, incluindo tanto elementos minerais como não minerais são importantes para ocrescimento e sobrevivência de uma planta. Os elementos nãominerais podem incluir, por exemplo, hidrogênio, oxigênio ecarbono, geralmente disponíveis no ar e na água. Os nutrientes minerais, incluindo nitrogênio, fósforo, e potássio estão disponíveis ou se tornam disponíveis no solo para captação pelas raízes das plantas.

[004] Os nutrientes minerais podem ser divididos em dois grupos: macronutrientes, incluindo nutrientes primários esecundários e os micronutrientes. Os nutrientes minerais primários incluem nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K). Grandes quantidades destes nutrientes são essenciais para sobrevivência da planta, e, portanto, constituem a maior parte da composição do fertilizante. Além dos nutrientes primários, os secundários são necessários em quantidades muito menores do que os primários. Os nutrientes secundários podem incluir, por exemplo, cálcio (Ca), enxofre (S), e magnésio (Mg). Os micronutrientes podem incluir, por exemplo, boro (B), cobre (Cu), ferro (Fc), manganês (Mn), molibdênio (Mo), zinco (Zn), cloro (Cl), cobalto (Co), sódio (Na) e suas combinações.

[005] Em relação aos micronutrientes, as suas fontes variam consideravelmente em relação ao seu estado físico, reatividade química, custo e disponibilidade para as plantas. O método mais comum de utilização de micronutrientes em plantações é a aplicação no solo. Taxas de aplicação recomendadas geralmente são menores do que 10 lb/acre (0,001121 kg/m2) em uma base elementar, logo a aplicaçãouniforme de fontes de micronutrientes separadamente no campo pode ser dificultada. A inclusão de micronutrientes com mistura de fertilizantes é um método de aplicação adequado e permite uma distribuição mais uniforme com equipamento de aplicação convencional. Os custos também são reduzidos através da eliminação de uma etapa de aplicação separada. Quatro métodos de aplicação de micronutrientes com mistura de fertilizantes podem incluir a incorporação durante a produção, mistura da massa com fertilizantes granulares, revestimento em fertilizantes granulares, e mistura com fertilizantes fluidos.

[006] A incorporação durante a produção é a utilização de um ou mais micronutrientes diretamente nos grânulos de fertilizantes, tais como NPK, potassa ou fertilizantes de fosfato, a medida que são produzidos. Esta prática permite que cada grânulo do fertilizante apresente uma concentração coerente do(s) micronutriente(s) desejados e umadistribuição uniforme do(s) micronutrientes através dos fertilizantes granulares. Em virtude dos grânulos serem uniformemente dispersos sobre a área de crescimento, o(s) micronutriente(s) são adequados.

[007] A mistura da massa com fertilizantes granulares consiste em misturar separadamente nutrientes secundários com granulados e/ou compostos de micronutrientes com fertilizantes granulares, tais como fosfato ou potassa. A principal vantagem desta prática é que os graus do fertilizante podem ser produzidos fornecendo as taxas recomentadas dos micronutrientes para um determinado campo com taxas comuns de aplicação do fertilizante. A principal desvantagem é que a separação de nutrientes pode ocorrer durante a operação de mistura e com manuseio subsequente. Para reduzir ou evitar a separação do tamanho durante o manuseio e transporte, os grânulos de micronutrientes devem apresentar tamanhos muito próximos aos dos grânulos de fosfato e potassa. Em virtude destes micronutrientes serem necessários em quantidades muito pequenas para nutrição da planta, esta prática resulta na distribuição de grânulos de micronutrientes de forma não uniforme e geralmente distantes da maioria das plantas para proporcionar um benefício imediato, a medida que migram na solução do solo somente poucos milímetros durante toda a estação de crescimento.

[008] O revestimento de fertilizantes granulares reduz a possibilidade de separação. Entretanto, alguns materiais de ligação são insatisfatórios, porque não mantêm os revestimentos de micronutrientes durante ensacamento, armazenamento e manuseio, que resulta na separação das fontes de micronutrientes dos componentes do fertilizante granular. As etapas foram realizadas para reduzir o problema da separação no caso de nutrientes secundários e micronutrientes, por exemplo, no caso de enxofre ou plaquetas de enxofre na porção do fertilizante, conforme descrito na Patente U.S. No 6.544.313 entitulada “Sulfur-Containing Fertilizer Composition and Method for Preparing Same”, e no caso de micronutrientes, conforme descrito na Patente U.S. No. 7.497.891, entitulada “Method for Producing a Fertilizer with Micronutrients”, ambas incorporadas na presente invenção como referência em suas totalidades.

[009] Logo, existe uma necessidade de um produto fertilizante que contenha um ou mais micronutrientes que maximizam a introdução do(s) micronutriente(s) na solução do solo e finalmente para a zona de raiz de plantas.

RESUMO DA INVENÇÃO

[010] As modalidades da presente invenção são direcionadas para uma composição do fertilizante compactado, e métodos relacionados de produção, apresentando no mínimo um nutriente primário e no mínimo um nutriente adicional que é triturado para aumentar uma área de superfície reativa disponível, e que sejam então compactados em grânulos da composição do fertilizante.

[011] Em uma modalidade da presente invenção, uma composição base do fertilizante contendo no mínimo um nutriente primário é formulada separadamente e separada por tamanho para identificar grânulos com tamanho abaixo do normal que não são adequados para uso em produtos de fertilizante convencional. No mínimo um nutriente adicional, por exemplo, um nutriente secundário, um micronutriente ou um complexo de micronutrientes pode ser adicionado e misturado em grânulos de tamanho abaixo do normal. A mistura destes grânulos e de no mínimo um nutriente adicional pode ser então triturada para aumentar uma área de superfície reativa disponível do nutriente primário e de no mínimo um nutriente adicional. A mistura triturada pode então ser compactada para formar um grânulo de fertilizante compactado apresentando o nutriente primário e no mínimo um nutriente adicional. A mistura triturada pode então ser compactada para formar um grânulo fertilizante compactado apresentando o nutriente primário e no mínimo um nutriente adicional. A medida que o grânulo fertilizante compactado é quebrado, a área de superfície disponível do nutriente primário triturado e de no mínimo um nutriente adicional permite a introdução máxima e reação na zona da raiz.

[012] Através da pré-mistura dos grânulos do fertilizante com no mínimo um nutriente adicional, e no mínimo um nutriente adicional podem ser uniformemente distribuído através dos grânulos com tamanho abaixo do normal para fornecer a concentração correta ou ração dos nutrientes primários para nutrientes adicionais na mistura. Como resultado, a concentração dos nutrientes primário e adicional é coerente quando os grânulos do fertilizante compactados são formados para proporcionar uma distribuição uniforme sobre uma área em que os grânulos são distribuídos. Em um aspecto, os grânulos compactados podem ser adaptados para se dividir em grânulos constituintes, grânulos de nutrientes primários e adicionais no solo. Nesta configuração, os grânulos do fertilizante compactado servem como um veículo para garantir uma distribuição adequada de nutrientes primários e adicionais que foram previamente triturados para maximizar a área de superfície reativa.

[013] Um método de produção de um fertilizante, de acordo com uma modalidade da presente invenção, compreende a formação de uma quantidade de uma composição do fertilizante base incluindo no mínimo um nutriente primário. Em uma modalidade particular, a composição do fertilizante base compreende um fertilizante de fosfato, tal como, por exemplo, fosfato de monoamônio (MAP) ou fosfato de diamônio (DAP), com o nutriente primário sendo o fósforo.

[014] O método também compreende a granulação da quantidade da composição do fertilizante base em uma pluralidade de grânulos fertilizantes que podem ser separados pelo tamanho em grânulos de tamanho adequado, grânulos com tamanho acima e abaixo do normal. Em um aspecto, o método compreende a adição e mistura da massa com no mínimo um nutriente adicional, tal como, por exemplo, um nutriente secundário ou um micronutriente adicional ou complexo de micronutrientes para grânulos abaixo do tamanho normal para formar uma mistura fertilizante. O método também compreende a trituração da mistura do fertilizante para formar uma mistura triturada apresentando o nutriente primário e no mínimo um nutriente adicional. Finalmente, o método pode também compreender a compactação da mistura do fertilizante triturado para formar uma pluralidade de grânulos do fertilizante compactados com o nutriente principal e no mínimo um nutriente adicional.

[015] O resumo das várias modalidades representativas da invenção não tem o objetivo de descrever cada modalidade ilustrada ou cada realização da invenção. As modalidades são escolhidas e descritas de forma que outros especialistas na área possam considerar e entender os princípios e práticas da invenção. As figuras na descrição detalhada abaixo exemplificam estas modalidades.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[016] A invenção pode ser completamente compreendida de acordo com a descrição abaixo das várias modalidades da invenção de acordo com as figuras, onde:a figura 1 apresenta um diagrama de fluxo de um método de produção do fertilizante granulado de acordo com uma modalidade da invenção.

[017] Embora a invenção seja passível de várias modificações e alternativas, suas formas específicas foram demonstradas como exemplo na figura e serão descritas em detalhes. Entretanto, deve ser compreendido que a intenção não é limitar a invenção às modalidades descritas. Pelo contrário, a invenção abrange todas as modificações, equivalentes e alternativas dentro do espírito e escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações em anexo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[018] Conforme demonstrado na figura 1, um método para produção de uma quantidade de grânulos de fertilizantes compactados, de acordo com uma modalidade da presente invenção, geralmente compreende um estágio de produção 10, um estágio de separação do tamanho/correção 12, um estágio de mistura 14 e um estágio de compactação 16.

[019] Conforme demonstrado na figura 1, o estágio de produção 10 pode também compreender uma etapa de formulação 18, uma de granulação 20 e uma de secagem 22. Na etapa de formulação 18, uma quantidade de fertilizante, tal como, por exemplo, um fertilizante de fosfato ou de fosfato amônio, é no mínimo parcialmente e quimicamente produzido em um pré- neutralizador e/ou reator. O fertilizante pode incluir, mas não está limitado a MAP ou DAP, ou fertilizantes de superfosfato triplos e suas combinações.

[020] Em uma modalidade, uma etapa de formulação 18 compreende um pré-neutralizador que é um reator agitado que produz uma pasta de fosfato de amônio. Por exemplo, MAP e/ou DAP pode ser produzido dependendo da taxa de amônio e do ácido fosfórico alimentado para o pré-neutralizador.

[021] Em outra modalidade da invenção, a etapa de formulação 18 compreende um reator tubular, tal como um reator tubular de fluxo cruzado, que é um reator onde o fosfato de amônio é formado pela reação da amônia e ácido fosfórico. No pré-neutralizador, o MAP e/ou o DAP pode ser produzido dependendo da taxa de amônia e ácido fosfórico que é alimentada para o reator tubular.

[022] Em outra modalidade da invenção, a etapa de formulação 18 compreende uma combinação de um pré- neutralizador e um reator tubular, onde uma porção do fertilizante de fosfato amônio é formada no pré- neutralizador, e a outra é formada no reator tubular, tal como descrito na Patente U.S. No. 7.497.891, incorporada anteriormente como referência em sua totalidade.

[023] Na etapa de granulação 20, a composição do fertilizante produzido é agitada em um cilindro de granulação rotatório para formar um leito de rolamento de grânulos de fertilizantes. Para fertilizantes de fosfato de amônio, o estágio de produção 10 pode também compreender uma etapa de pulverização 24, onde os grânulos do fertilizante são tratados em um pulverizador de amônia sob o leito para completar a reação do fosfato de amônio. Na etapa de secagem 22, os grânulos de fertilizantes são secos para reduzir o conteúdo de umidade e para retirar os voláteis que não reagiram.

[024] Conforme demonstrado na figura 1, o estágio de correção/separação de tamanho 12 pode também compreender uma etapa de dimensionamento onde o fertilizante granulado é separado em uma pluralidade de correntes de acordo com o tamanho da partícula. Em uma etapa de dimensionamento do produto 26, as quantidades dos grânulos de fertilizante são passadas através de uma pluralidade de peneiras para separar os grânulos em uma corrente de grânulos de tamanho adequado 28, uma corrente de grânulos com tamanho abaixo do normal 30, e uma corrente de grânulos com tamanho acima do normal 21. A corrente de tamanho correto 28 compreende os grânulos do fertilizante que apresentam tamanhos de partículas de cerca de 2 mm a cerca de 4 mm de diâmetro. A corrente com grânulos de tamanho abaixo do normal 30 compreende grânulos de fertilizantes que apresentam tamanhos de partículas menores do que cerca de 2 mm de diâmetro. A corrente com grânulos de tamanho acima do normal 32 compreende grânulos de fertilizantes que apresentam tamanhos de partículas maiores do que cerca de 4 mm de diâmetro. A corrente de grânulos maiores 32 pode ser submetida a uma etapa de trituração 34, para formar uma corrente de reciclo triturada 35, onde o tamanho da partícula desta corrente é de cerca de 4 mm de diâmetro. A corrente reciclada triturada 35 e uma porção da corrente com grãos de tamanho abaixo do normal 34 podem ser recicladas para a etapa de granulação 20 como parte restante e oferecer um bloco de construção para formação do grânulo.

[025] Na etapa de mistura 14, uma ou mais correntes de nutrientes adicionais, tais como, por exemplo, uma corrente de micronutrientes 36 com um ou mais micronutrientes ou complexos de micronutrientes e/ou uma corrente secundária de nutrientes 38, que apresenta um ou mais nutrientes, são combinadas com a porção remanescente da corrente de grânulos com tamanho acima do normal 30 que não foi reciclada para a etapa de granulação 20. A corrente de micronutrientes 36 e/ou a corrente de nutriente secundária 38 são misturadas para uma corrente de grânulos com tamanho abaixo do normal para formar uma mistura do fertilizante 40, onde os nutrientes adicionais são distribuídos uniformemente através da mistura do fertilizante 40.

[026] Uma concentração de cada micronutriente na mistura do fertilizante pode ser de cerca de 0,1 a cerca de 3% em peso. A corrente de micronutrientes 36 pode compreender no mínimo um micronutriente incluindo, mas não limitado a boro, cobre, ferro, manganês, molibdênio, zinco e suas combinações. Em um aspecto, os micronutrientes na corrente de micronutrientes 36 podem apresentar um tamanho de partícula de cerca de 50 a cerca de 150 μm, e mais particularmente de cerca de 75 μm a cerca de 100 μm com a mistura do fertilizante resultante 40 seja geralmente homogênea.

[027] A corrente de nutrientes secundária 38 pode incluir, mas não está limitada a sulfato de amônio, sulfatos de cálcio, enxofre elementar e suas combinações. Em uma modalidade, os nutrientes secundários na corrente de nutrientes secundária 38 podem apresentar um tamanho de partícula de cerca de 50 a cerca de 150 μm e mais particularmente de cerca de 75 μm a cerca de 100 μm, de forma que a mistura do fertilizante resultante 40 seja geralmente homogênea.

[028] O estágio de correção/separação do tamanho 12 pode também incluir uma etapa de trituração para a mistura do fertilizante 40 para formar uma mistura do fertilizante triturado 42 com partículas da mistura apresentando um tamanho de cerca de 50 a cerca de 150 μm e mais particularmente de cerca de 50 μm a cerca de 100 m, que são similares no tamanho aos nutrientes adicionais, tais como, por exemplo, micronutrientes e/ou nutrientes secundários na corrente de micronutrientes 38 para promover a eficácia da compactação a montante e também a homogeneidade do produto compactado final.

[029] Em uma modalidade alternativa, um nutriente secundário pode ser adicionado durante o estágio de produção 10 e antes da adição de micronutrientes. Por exemplo, o enxofre liquefeito pode ser aplicado ou pulverizado na composição base do fertilizante no granulador, conforme descrito na Patente U.S. No. 6.544.313 denominada “Sulfur- Containing Fertilizer Composition and Method for Preparing Same”, incorporada na presente invenção como referência em sua totalidade. De forma alternada, se o nutriente secundário for adicionado como um componente separado após a granulação e/ou dimensionamento da composição base do fertilizante nesta configuração, a etapa de mistura 14 pode também compreender uma etapa de trituração onde a corrente de grânulos com tamanho abaixo do normal 30 e uma mistura de nutrientes secundária, são trituradas ou pulverizadas, e misturadas em uma mistura homogênea de partículas de nutrientes primários e secundários antes de serem combinados com a corrente de micronutrientes 36.

[030] No estágio de compactação 16, a mistura do fertilizante triturada 42 é compactada em grânulos maiores que podem ser prontamente transportados e manuseados. Opcionalmente, um ou mais agentes de ligação ou componentes podem ser adicionados à mistura do fertilizante triturado 42, para melhorar a resistência ou habilidade no manuseio de um grânulo do fertilizante compactado acabado 44 ou produto MOP granular, de forma que os grânulos do fertilizante compactados 46 provavelmente não sofram erosão ou quebra durante o manuseio ou transporte, conforme descrito na Patente U.S. No. 7.727.501, denominada “Compacted granular potassium chloride, and method and apparatus for production of same”, incorporada na presente invenção como referência em sua totalidade. O agente de ligação é um produto químicoque é adicionado na alimentação do circuito de compactação para melhorar a resistência e qualidade das partículas compactadas. O agente de ligação atua como um sequestrador ou quelante de impurezas na composição do fertilizante, enquanto oferece propriedades adesivas à mistura compactada. Os agentes de ligação podem incluir, por exemplo, hexametafosfato de sódio (SHMP), pirofosfato tetrassódico (TSPP), pirofosfato tetrassódico (TKPP), tripolifosfato de sódio (STPP), silicato de potássio, silicato de sódio, amido, dextrano, lignosulfonato, bentonita, montmorilonita, caulim, ou suas combinações. Além de alguns micronutrientes podem atuar como agentes de ligação para melhorar a resistência da partícula.

[031] O processo de compactação pode ser realizado utilizando equipamento convencional, tal como um compactador de rolos ou semelhante. O intermediário produzido pode então ser também processado para obter o produto granular desejado final utilizando métodos, tais como trituração, seleção ou outros métodos de classificação convencionais, adequados para produzir um produto acabado do tamanho ou tipo da partícula adequada, conforme discutido acima.

[032] Após o processo de compactação, o grânulo do fertilizante compactado 44 pode apresentar um diâmetro de tamanho de partícula de cerca de 2 mm a cerca de 4 mm. Em um aspecto, os grânulos do fertilizante compactado 46 são adaptados para se partir no solo em grânulos constituintes do nutriente primário, do nutriente secundário e/ou micronutrientes para aumentar a área de superfície para interação com as raízes das plantas.

[033] Embora a invenção seja passível de várias modificações e formas alternativas, seus aspectos específicos foram demonstrados através das figuras e são descritos detalhadamente. É compreendido, entretanto, que a intenção não é limitar a invenção às modalidades particulares descritas, mas sim abranger todas as modificações, equivalentes, e alternativas que estejam dentro do espírito e escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações em anexo.

Claims

1. Processo para formação de um grânulo do fertilizante de fosfato compactado, CARACTERIZADO pelo fato de compreender:a produção de uma pasta de fosfato de amônio;a granulação da pasta para produzir grânulos de fertilizante de fosfato;a classificação dos grânulos fertilizantes por tamanhoem grânulos de tamanhos adequados tendo um diâmetro de 2 mma 4 mm, com tamanho acima do normal tendo um diâmetro maior do que 4 mm e abaixo do tamanho normal tendo um diâmetromenor do que 2 mm;a adição de pelo menos um nutriente adicional aos grânulos de tamanho abaixo do normal;a trituração dos grânulos com tamanho abaixo do normal para formar uma corrente de grânulos triturados; ea compactação da corrente do grânulo triturado para formar um grânulo do fertilizante de fosfato compactado tendo um diâmetro de 2 mm a 4 mm.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de pelo menos um nutriente adicional ser selecionado a partir do grupo consistindo em nutrientes secundários, micronutrientes e suas combinações.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato do pelo menos um nutriente adicional compreender um ou mais nutrientes secundários selecionados do grupo que consiste em: sulfato de amônio, sulfato de cálcio, enxofre elementar e suas combinações.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato do pelo menos um nutriente adicional compreender um ou mais micronutrientes selecionados do grupo que consiste em boro, cobre, ferro, manganês, molibdênio, zinco, seus complexos e suas combinações.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de no mínimo um nutriente adicional apresentar um diâmetro de tamanho de partícula de 50 μm a 150 μm.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato da etapa de compactação da corrente de grânulo triturada também compreender:adição de um agente de ligação à mistura do fertilizante da corrente do grânulo triturada para melhorar a adesão do grânulo fertilizante compactado.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de também compreender:a trituração dos grânulos com tamanho acima do normal; ea reciclagem dos grânulos com tamanho acima do normal triturados para a etapa de granulação.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de também compreender a reciclagem de uma porção dos grânulos com tamanho abaixo do normal para a etapa de granulação.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato da etapa de granulação da pasta também compreender:introdução da pasta em um cilindro de granulação rotatório para formar um leito de rolamento de grânulos de fertilizantes; ea pulverização do leito de rolamento de grânulos de fertilizante com amônia.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato dos grânulos de fertilizante de fosfato compreender um fosfato de monoâmonio (MAP), fosfato de diamônio (DAP), ou uma combinação destes.