CS202597B2 - Process for preparing industrial fertilizers containing secondary calcium phosphate - Google Patents

Description

(54) Způsob výroby průmyslových hnojiv obsahujících sekundární fosforečnan vápenatý

Vynález se týká způsobu výroby průmyslových hnojiv obsahujících sekundární fosforečnan vápenatý z durových fosfátů mechanickou aktivací.

Fosforečná hnojivá obsahují P2O5 rozpustný v půdě, který mohou rostliny využít. Surovinou těchto průmyslových hnojiv jsou minerální fosfáty (apatit, fosforit, apod.). Minerální fosfáty však obsahují fosfor ve formě nerozpustné ve vodě a v půdě. Proto se musí během výroby fosforečných hnojiv upravit surový fosfát takovým způsobem, aby se fosfor přeměnil na v půdě rozpustnou formu a tím se stal přístupným pro rostliny.

Pro výrobu fosforečných hnojiv je známa již řada způsobů. Konečným produktem těchto způsďbů je superfosfát popřípadě takzvaný dvojitý superfosfát, trojitý superfosfát. Společným znakem známých způsobů je rozklad kyselinou. Při výrobě superfosfátu se pro tento účel používá kyselina sírová, při výrobě dvojitého superfosfátu naproti tomu kyselina fosforečná. Průměrný obsah účinné látky (P2O5) konečných produktů závisí na jakosti suroviny a činí u superfosfátu 18 až 21 % hmot., u dvojitého superfosfátu 43 až 5Q'% hmot,

Z pat. spisu USA 3 928 016 je znám způsob výroby fosforečných hnojiv, u něhož je ko2 nečný produkt vyráběn ve vodném prostředí zahříváním a v přítomnosti různých solí kovů jako katalyzátoru. К úspěšnému provádění reakce je třeba fosfát rozemlít na jemnost pod 200 ok a je zapotřebí velké množství soli kovu jako katalyzátoru (1 až 3 kg katalyzátoru na tunu minerálního fosfátu). Vyrobený produkt je třeba vysušit, dokonce se má před sušením vysrážet koloidní látka tepelnou úpravou.

Podle jiného způsobu se k fosforečnanové surovině přidává například kyselina křemičitá a zahřívá se v přítomnosti alkalické látky při vysokých teplotách (1200 °C a výše).

Při výrobě uvedených fosforečných hnojiv vzniká v převážném množství ve vodě rozpustný prim, fosforečnan vápenatý, popřípadě značně méně rozpustný fosforečnan vápenatý, který se rozpouští v citranu amonném, dále zůstává v hnojivu kromě jižných složek jako vedlejší produkt rozkladu fosforečnan vápenatý, který snižuje obsah P2O5.

O složce primárního ortofosforečnanu vápenatého v superfosfátovém hnojivu je známo, že se po rozmetání přeměňuje na fosforečnan vápenatý rozpustný v citranu, je-li v půdě dostatek vápna popřípadě půda neobsahuje žádné látky, které prim, ortofos202597 forečnan vápenatý vysrážejí a tím nepřeměnují na látku, kterou již rostlina nemůže asimilovat. Přeměnou se odstraňuje nebezpečí vyluhování hnojivá. Je vhodné, není-li uvedená přeměna závislá na složení půdy, nýbrž se hnojivo převede již napočátku na sek.fosforečnan vápenatý rozpustný v citranu.

Pro výrobu čistého sek.fosforečnanu vápenatého byla již vypracována řada způsobů, sestávajících z řady nepohodlných srážecích, filtračních a sušicích operací, a proto jsou podstatně složitější a nákladnější než výrobní technologie superfosfátu. Uvedené technologické potíže a ekonomické důvody jsou příčinou, že se v zemědělství používá popřípadě vyrábí superfosfát méně využitelný rostlinou popřípadě omezeně využitelný.

Společným znakem všech známých způsobů je, _ že jejich provádění je nákladné a potřeba surovina zařízení je poměrně vysoká. Provádění technologií je složité a časově náročné. Řada způsobů vyžaduje použití minerálních 'kyselin a zásad, popřípadě reakce probíhá jen za vyšších teplot, následkem čehož se mohou používat pouze složité technologie a nákladné konstrukční materiály. Způsoby, vyžadující složitá a speciální opatření, jsou realizovatelná v příslušně vybavených zvláštních provozovnách v · průmyslovém měřítku.

Úkolem vynálezu je vyrobit z minerálních fosfátů mechanickou aktivací hnojivá obsahující sek.fosforečnan vápenatý, která jsou rostlinou asimilovatelná bezprostředně a rozpustná v citranu a tedy po hnojení vykazují prodloužený účinek ' a současně ' vyšší ' obsah účinné látky. Způsob nemá nedostatky známých způsobů, je jednodušší, · levnější, neboť ' přeměňuje fosfor · obsažený v surových · fosfátech bez rozkladu kyselinou suchou cestou na·. · · formu asimilovatelnou rostlinami.

Způsob . ' výroby průmyslového hnojivá ' obsahujícího . . sek.fosforečnan vápenatý z fosfátů minerálního. původu v přítomnosti primárního . ' ortofosforečnanu vápenatého se vyznačuje · tím, že se po případném třídění surového fosfátu částice nad 5 mm rozmělní na velikost zrna 1 . až 4 mm, zejména 2 až 3 mm, poté se surový fosfát smísí nebo homogenizuje s primárním · · · fosforečnanem vápenatým · a krystaly fosfátu se· aktivují vzájemným narážením částic směsí jejich uvedením do pohybu rychlostí 70 až 120 m . s“i, zejména 80· až 100 m . s“i.

Podle dalšího význaku způsobu se aktivace suroviny k · přeměně terc.fosforečnanu vápenatého . na sek.fosforečnan vápenatý provádí v přítomnosti stechiometrického· množství prim.fosforečnanu vápenatého. Aktivace se provádí kombinovaným účinkem smyku a/nebo· tlaku nebo rázu. Aktivace se provádí v mlýnu v úderovými kladivy, výhodně v desintegrátoru. Jako prim, fosforeč nanu vápenatého se používá superfosfát libovolné obchodní jakosti.

Průmyslové hnojivo obsahující sek.fosforečnan vápenatý lze přídavkem dusíkatých a/nebo draselných hnojiv a popřípadě vody přeměnit na kombinované suspenzní průmyslové hnojivo.

Způsob podle vynálezu je mezi · jiným založen na poznatku, že sek.fosforečnan vápenatý použitelný výhodněji jako hnojivo lze vyrobit mechanickou aktivací bezprostředně ze surového fosfátu, přidá-li se k surovému fosfátu před aktivací určité množství primárního · fosforečnanu vápenatého. Zia tím Vlčetem je vhodné dodržet poměr podle sitechiometrické rovnice tore, fosforečnan vápenatý prim, fosforečnan vápenatý · = = sek. fosforečnan vápenatý.

Při aktivaci vzrůstu obsah energie směsi surového fosfátu a prim, fosforečnanu vápenatého mechanickou energií přivedenou do· částic. Tím se mění nejen tepelný obsah směsi, nýbrž směs se rovněž přeměňuje, to znamená, že v krystalové mřížce vzniká defekt. Defekt se neomezuje pouze na povrch zrn, nýbrž proniká do· jejich hloubky. Změna krystalické struktury vede též ke změně fyzikálních vlastností.

Aktivace se provádí tím způsobem, že předem připravená směs přivede do silového pote, kde se nechají jednotlivé částice o sebe narážet velkou energií. Má se zato, že dochází k uvolnění do té míry, že může q^irobíhat chemická reakce.

Prim, fosforečnan vápenatý nejen že z počátku katalyzuje přeměnu minerálního fosfátu · · na sek.fosforečnan vápenatý, · nýbrž se sám vestavuje do vznikajícího· sek.fosforečnanu vápenatého.

Energii potřebnou pro chemickou přeměnu · zajišťuje též již náraz částic. V · zařízení použitém pro· aktivaci narážející částice do sebe v praxi i účelně mnohokrát. Doba mezi následujícími rázy · je tak krátká, že · se · aktivační vlivy sčítají, takže mezi dvěma ·rázy není možný návrat do původního ' stavu. Tím se · dostávají zrna vzdalující se nárazového pásma silového pole do ustáleného stavu, odpovídajícího· změněnému chemickému složení, a v něm setrvávají. Působením rázu se dostávají zrna na vyšší energetickou hladinu, · která způsobuje snazší asimilovatelnost fosforu rostlinami a činí jí · · účinnější.

Nedodrží-li se stechiometrický poměr · · mezi surovým fosfátem a prim,· fosforečnanem vápenatým, nebrání to· vzniku sek.fosforečnonu vápenatého během· aktivačního pochodu. Aktivační pochod proběhne, pouze složka · přidaná oproti stechiometrickému poměru v přebytku (prim, fosforečnan · vápenatý nebo surový fosfát) zůstane po aktivaci nepřeměněna. Stav vyšší energetické hladiny surového fosfátu se ustaví vlastně · též bez působení přím. fosforečnanu vápenatého jako katalyzátoru, avšak přeměna na sek.fos202597 forečnan - vápenatý nemůže proběhnout úplně.

Bylo zjištěno, že aktivace začíná již při nárazové rychlosti nad 40 m.s~1, z hlediska aktivace je však - - účelné dodržovat rozsah nárazových rychlostí mezi 70 a 140 - - m. s_i, kdy mechanická energie předaná · částicím je tak velká, že může vznikat stabilní -sek.fosforečnan vápenatý. Četné pokusy však potvrdily, že se nad určitou nárazovou rychlost rozbíhají -sekundární pochody (například vznikají amorfní částice] a ty pak brzdí při rychlostech nad 140 m . si vznik sek.fosforečnainu vápenatého. Přeměna na -stabilní sek. fosforečnan vápenatý je prokazatelná renitgenograficky.

Neočekávaná je skutečnost, že se sek.fosforečnan vápenatý aktivovaný nárazovou rychlostí 80 až 100 m.s^_i nachází na optimální energetické hladině. Zjistilo se to z různých pokusů z účinku, že rostliny přijaly z takto aktivovaného sek.fosforečnanu vápenatého o 6 % více P2O5, než z referenčního superfosfátu se stejným obsahem účinné látky. Sek.fosforečnan vápenatý aktivovaný na optimální energetickou hladinu mohou tedy rostliny -snadněji a účinněji asimilovat.

Technické a ekonomické výhody způsobu podle vynálezu 'tedy -spočívají jak v technologii, tak v aplikaci produktu, a jsou značné jakož i pozoruhodné.

a) Technologické výhody:

1. Pro zpracování surového fosfátu není zapotřebí -složitý a nákladný rozklad kyselinou a následující zrání, pouze -v té míře, jaká odpovídá výrobně primárního fosforečnanu vápenatého. Během výroby nevznikají žádné plyny znečišťující prostředí. Pochod probíhá při teplotě okolí. Výchozí -suroviny jsou na trhu dostupné. .

2. Jako primárního fosforečnanu vápenatého lze - použít libovolného superfosfátu obchodní jakosti.

3. Mechanickou aktivací se též aktivuje kalcit obsažený v surovém fosfátu. - Aktivovaný kalcit je u kyselých - půd vysloveně výhodný, -u nekyselých půd je pak inertní látkou- a jeho- přítomnost není na závadu.

4. Spoří se podstatné množství kyseliny sírové, neboť pouze výroba primárního fosforečnanu vápenatého- probíhá kyselinovým pochodem. Tím lze dosáhnout značných úspor výrobních a dopravních nákladů.

5. Kromě nezměněné výrobní kapacity superfosfátu -se zdvojnásobí mechanickou aktivací vyrobit-elné množství fosforečného průmyslového dvojiva.

6. Použitím způsobu odpadá doprava surového fosfátu u tradičního způsobu do zpracovatelského závodu, pak výrobu ke spotřebitelům, neboť průmyslové hnojivo obsahující sek.fosforečnan vápenatý lze vyrábět bezprostředně ve velkých spotřebitelských oblastech.

b] Aplikační výhody:

1. Sekundární fosforečnan vápenatý - - vyro- bitelný mechanickou aktivací - je neutrální sůl, není hygroskopický, během skladování se nerozkládá, - je - v podstatě ve vodě nerozpustný, proto - - se v půdě nevyluhuje. Toto průmyslové hnojivo - zajišťuje - tedy prodloužený účinek hnojení. Nemá tixotropní vlastnosti. - Jeho obsah účinné látky (P2O5) činí 27 až 30 %, tedy je o 9 až 12 - % - P2O5 vyšší než obsah účinné látky než u tradičního a obecně používaného superfosfátu.

2. Výrobní náklady průmyslového hnojivá jsou značně nižší než výrobní náklady superfosfátu.

3. Průmyslové hnojivo obsahující - sek.fosforečnan vápenatý s vyšším obsahem účinné látky vyžaduje vyjma stejného požadavku hnojení — úpravu a pohyb o cca. 35 až 40 % menšího množství průmyslového hnojivá.

4. Průmyslové - hnojivo vyrobené mechanickou aktivací -obsahuje sek.fosforečnan vápenatý bezprostředně využitelný rostlinou. Toto průmyslové hnojivo je totiž prostřednictvím rostlinou vyráběných huminových kyselin snadno asimilovatelný. Obsah fosforu - sek.fosforečnanu vápenatého není chemicky vázán půdou, naproti tomu je velká část obsahu fosforu superfosfátu, reagujícího se sloučeninami v půdě, rostlinou nevyužitelná. - Jinak probíhá vestavba fosforu ze sek. fosforečnanu vápenatého . do organismu rostliny stejným pochodem jakou superfosfátu.

5. Vztaženo na -stejný obsah účinné látky mohou rostliny přijmout z průmyslového hnojivá aktivovaného optimální nárazovou rychlostí asi o 6'% P2O5 více než ze superfosfátu vyrobeného tradičním způsobem.

6. Průmyslové hnojivo vyrobené způsobem podle vynálezu lze rozmetat bezprostředně na půdní plochy samotné nebo s jinými průmyslovými hnojivý popřípadě jinými látkami organického původu.

7. Ze sek.fosforečnanu vápenatého - vyrobeného aktivací lze -přídavkem dusíkatých nebo draselných hnojiv - - a popřípadě vody kombinované suspenzní průmyslové hnojivo s libovolným - poměrem živin.

8. Agronomickou a další agrotechnickou výhodu znamená skutečnost, že s plnou mechanizací lze zajistit rovnoměrný rozhoz, což - souhlasí s - technickými a biologickými výhodami kapalných průmyslových hnojiv.

Způsob podle - vynálezu je blíže objasněn následujícími příklady.

Příklad 1

Výchozí surovinou je apatit z Koly, jehož obsah P2O5 činí 37,0 % a prim, fosforečnan vápenatý (superfosfát -obchodní jakosti] s obsahem P2O5 21,0 °/o.

Homogenizace se provádí za dodržení stechiometrického poměru.

Při aktivaci narážejí zrna homogenizované směsi v desintegrátoru na sebe různými předem nastavenými rychlostmi (40, 60, 70,

80,- - -90,- - -100, 120, 140 a 180 m.s1].

Obsah P2O5 výsledného průmyslového hnojivá obsahujícího sek.fosforečnan vápenatý činí 30 %. Během aktivace byla stabilita vzniklého produktu kontrolována rentgenograficky. Zkoušky ukázaly i po několika měsících, že se produkt přetvořil stabilně.

Na různých půdách byly provedeny za stejných okolností se stejnou rostlinou sériové pokusy. Na jednom kontrolním honu nebylo do půdy vpraveno žádné fosforečné průmyslové hnojivo. Na druhém honu byl použit superfosfát obsahující prim.fosforečnan vápenatý obchodní jakosti, na třetím honu bylo použito průmyslové hnojivo obsahující sek.fosforečnan vápenatý vyrobený způsobem podle vynálezu. U obou posléze uvedených půd bylo množství účinné látky (P2O5) aplikované při hnojení stejné.

Ze sériových porovnávacích pokusů a z jejich výsledků vyplynuly následující skutečnosti: Výnos a jakost rostliny vypěstované na prvním honu byly podstatně slabší než stejné parametry výpěstku na honu 0šetřeném průmyslovým hnojivém vyrobeným způsobem podle vynálezu.

Kvantitativní a kvalitativní výsledky při pěstování rostlin na honu hnojeného superfosfátem bylo možné dosáhnout s průmyslovým hnojivém obsahujícím sek.fosforečnan vápenatý. Několik výhodných výsledků bylo dosaženo s průmyslovým hnojivém aktivovaným nárazovou rychlostí 80 až 100 m . s^_1 podle vynálezu.

Bylo rovněž zjištěno, že množství P2O5 přijaté rostlinou stoupala až к jisté mezi lineárně se zvyšováním nárazové rychlosti. Ob-

Claims (4)

1. PREDMET

   1. Způsob výroby průmyslového hnojivá obsahujícího sekundární fosforečnan vápenatý ze surových fosfátů v přítomnosti primárního fosforečnanu vápenatého, vyznačující se tím, že se surový fosfát minerálního původu popřípadě třídí a částice nad 5 mm rozmělní na velikost zrna 1 až 4 mm, zejména 2 až 3 mm, poté se surový fosfát smísí nebo homegenizuje s primárním fosforečnanem vápenatým, a krystaly fosfátu se aktivují vzájemným narážením částic směsi jejich uvedením do pohybu rychlostí 70 až 120 m. s’¹, zejména 80 až 100 m. s^_1. sah P2O5 přijatý rostlinou z průmyslového hnojivá aktivovaného nárazovou rychlostí řádově 70 až 80 m. s^_1 popřípadě 100 až 110 m.s*¹ byl téměř stejný jako množství P2O5 přijaté ze superfosfátu. Naprotitomu přijaly rostliny z průmyslového hnojivá aktivovaného nárazovou rychlostí 80 až 100 m.s^-1 o 6'% větší množství P2O5.

   P ř í к 1 a d 2

   Fosforit z Maroka byl aktivován prim.fosforeonanem vápenatým. Obsah P2O5 fosforitu činil 33,0 %, prim.fosforečnanu vápenatého 21,0 °/o. Před aktivací byly obě suroviny homogenizovány ve stechiometrickém poměru.

   Obsah P2O5 výsledného průmyslového hnojivá obsahujícího sek.fosforečnan vápenatý činil 27,5 %.

   Pěstitelské pokusy provedené za podmínek uvedených v příkladu 1 potvrdily, že množství P2O5 přijaté rostlinami v rozsahu nárazových rychlostí 40 až 120 m. s^_1 vzrůstalo se zvyšující se rychlostí a sice překračovalo v maximální hodnotě, množství P2O5 přijaté z primárního fosforečnanu vápenatého brané jako 100 %, asi o 7 až 8 % hladinu 100 %.

   V rychlostním pásmu nad 120 m. s^_1 byl patrný pokles, avšak pokles byl menší než v příkladu 1.

   Bylo možné též zjistit, že dochází к 20%nímu poklesu, (prim.fosforečnan vápenatý =100%).

   vynalezu
2. 2. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že se aktivace к přeměně terciárního fosforečnanu vápenatého na sekundární fosforečnan vápenatý provádí v přítomnosti stechiometrického množství primárního fosforečnanu vápenatého.
3. 3. Způsob podle bodu 1 a 2 vyznačující se tím, že se smís&ná a homogenizovaná směs aktivuje společným použitím smyku a/nebo tlaku nebo nárazu.
4. 4. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že se jako primárního fosforečnanu vápenatého používá superfosfátu.