CZ360696A3

CZ360696A3 - Agricultural mixture and a loosening agent for reducing hygroscopicity of fertilizers and dust formation from fertilizers

Info

Publication number: CZ360696A3
Application number: CZ963606A
Authority: CZ
Inventors: Jarl Markus Pettersen; Torstein Obrestad; Susanne Gadman Snartland
Original assignee: Norsk Hydro As
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 1997-06-11
Also published as: CN1092623C; IL114238A; NO942419D0; ZA955152B; DE69504199D1; CO4600700A1; ES2122653T3; WO1996000199A1; MY112723A; EP0768993A1; NO942419L; NO300037B1; EP0768993B1; CZ290732B6; AU2899695A; US5603745A; BR9508107A; CN1151152A; EG20984A; IL114238A0

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zemědělské kompozice zahrnuj ííil·’ 8 9 10 substrát, kterým je hnojivo obsahující dusičnan, na němž je T*o 0,1-2 % hmot. povlaku pro snížení hygroskopičnosti a tvorby prachu z hnojivá. Vynález dále zahrnuje upravující činidlo obsahující vosk a olej k získání povlaku na hnojivech.

Dosavadní stav techniky

Je již dlouho známo, že hygroskopická hnojivá jako NP-hnojiva a zvláště ledek vápenatý (NL) vystavena vlhkosti působí problémy. Následkem absorbované vlhkosti dojde ke spékání částic a tím také vzroste vznik prachu během manipulace. Jestliže nebude tento problém vyřešen, nebude možná manipulace produktu v podobě nákladu. Při normální vlhkosti může být tento problém vyřešen využitím známých upravujících činidel. Avšak při teplotách a vlhkosti známých v tropických a subtropických oblastech tento problém stále existuje. Známá upravující činidla nejsou dostatečně vodovzdorná nebo nepropustná, aby se zabránilo absorpci vlhkosti, pokud se nepoužije velké množství povlaku. Ale tím se způsobí lepkavost povlečených částic hnojivá, z čehož opět vyplývá řada dalších problémů.

Z patentu EP 0320987 B je známo upravující činidlo obsahující 10-60 % hmot. vosku, 30-90 % hmot. oleje a 0,3-10 % hmot. vysokomolekulárního viskoelastického elastomerů, který je rozpustný v oleji a má průměrnou molekulovou hmotnost 30 000 - 5 000 000. Výhodným voskem je směs parafínového vosku, polyethylenového vosku a mikrokrystalického vosku. Polyisobutylen je výhodným elastomerem. Toto upravující činidlo je obyčejně aplikováno v množství 0,3 % hmot. hnojivá a při normálních vlhkostech poskytuje vynikající výsledky, dokonce pro hygroskopická hnojivá jako jsou hnojivá NL. Avšak při vlhkostech, které se často vyskytují v tropických a subtropických oblastech, budou hnojivá povlečená tímto činidlem absorbovat vlhkost v nepřijatelném množství. Použití více než 0,5 % hmot. činidla nepochybně snižuje absopci vlhkosti, ale hnojivo se stává příliš lepivým na to, aby s ním mohlo být manipulováno konvenčními prostředky.

Cíl vynálezu

Hlavním cílem vynálezu bylo dospět k zemědělské kompozici zahrnující hnojivá s obsahem dusičnanů, která mají sníženou tendenci absorbovat vlhkost a vytvářet prach během manipulace a uskladnění částic hnojivá a to dokonce při vysokých vlhkostech a teplotách vyskytujících se v tropických a subtropických oblastech.

Dalším cílem bylo vyřešení upravujícího činidla, které by mohlo být aplikováno v relativně velkých množstvích, aniž by způsobilo, že se částice hnojivá stanou lepivými a tím se sníží jejich schopnost tečení.

Dalším cílem vynálezu bylo vyřešení upravujícího činidla, které by bylo flexibilní při aktuálních pracovních teplotách a mohlo by být aplikováno na částice hnojivá běžným povlékáním případně běžným úpravárenským zařízením.

Je známo, že ledek vápenatý je značně hygroskopický a požadavky na nové upravující činidlo byly v zásadě definovány se zřetelem k tomuto faktu jako nezbytné pro vyřešení užitečného činidla pro hnojivá NL. Takové činidlo by pak s největší pravděpodobností vyhovovalo požadavkům pro jiná hnojivá obsahující dusičnan.

Hlavním problémem, který museli vynálezci vyřešit, bylo získat povlak, který by byl nepromokavý nebo nepropustný v podmínkách tropických a subtropických oblastí. Upravující činidlo, poskytující takový povlak na částicích hnojivá, by mělo být flexibilní s vysokým stupněm pružnosti a nemělo by být lepivé, ani když je aplikováno v poměrně velkém množství. Dále by měla být jeho aplikace na částice snadná a nemělo by být toxické pro půdu ani rostlinstvo. Tento druhý požadavek znamená, že všechny použité komponenty musí být životnímu prostředí přijatelné. Z ekologického hlediska by úprava částic hnojivá měla být provedena jednou operací a přesto by mělo být docíleno požadované ochrany částic. Dalším požadavkem na činidlo je jeho úplná rozpustnost v půdě po několika dnech následujících po aplikaci hnojivá a schopnost jeho rozkladu v půdě.

Podstata vynálezu

Se zřetelem k výše uvedeným požadavkům a dobrým zkušenostem se známým upravujícím činidlem, které je aplikovatelné v méně náročných pomínkách, zahájili vynálezci svou práci na vyřešení zlepšeného upravujícího činidla a to studiem možných příčin nedostatků výše známého upravujícího činidla. Posléze bylo zjištěno, že příčina sklonu k lepivosti se zvláště týká elastomerní složky činidla. Tudíž by tato složka měla být nahrazena novou složkou mající poněkud odlišné vlastnosti. Další výzkumy ukázaly, že také výběr optimální voskové složky může být důležitý. Dokonce olejová složka by mohla být podrobena změnám, částečně se zřetelem k náhradě elastomeru, ale také s ohledem na požadavky životního prostředí. Tyto předběžné výzkumy ukázaly, že základem užitečného upravujícího činidla by mohl být vosk, olej a v oleji rozpustná elastická složka zlepšující nepropustnost povlaku.

Hledání elastické složky rozpustné v oleji, vyhovující ostatním shora uvedeným požadavkům vedlo k dalšímu studiu různých polymerů a zvláště pryskyřic. Volba pryskyřice byla částečně závislá na olejové složce, která měla být použita. Tato složka je v podstatě nosičem nebo rozpouštědlem pro vosk a pryskyřičné složky, ale určitě má také jistý účinek pokud jde o snížení tvorby prachu během manipulace s hnojivém. Bylo zjištěno, že v novém upravujícím činidle jsou užitečné následující typy olejů:

Bílý olej, kterýkoliv z parafinických uhlovodíků mající střední viskozitu, nízkou těkavost a vysokou teplotu vzplanutí.

Rostlinné oleje, například kukuřičný olej, kanolový olej, slunečnicový olej, sojový olej, lněný olej nebo jejich směs.

Rafinované minerální oleje budou také použitelné, ale nedoporučují se se zřetelem k životnímu prostředí.

Bylo zjištěno, že vosková složka nebyla příliš rozhodující, ačkoli pečlivý výběr složky by poskytl optimální účinky. Užitečnými typy vosků v novém upravujícím činidle budou:

Intermediální vosky, parafíny, mikrokrystalické vosky, brazilský vosk (carnuba) a rostlinné vosky. Směsi dvou nebo více těchto vosků budou platnou voskovou složkou.

Parafíny mohou být definovány jako převážně nasycené nerozvětvené uhlovodíky s menšími podíly rozvětvených řetězců a cykloalkanovými sloučeninami.

Intermediální vosky jsou směsi nerozvětvených řetězců, rozvětvených řetězců nasycených uhlovodíků a cykloalkanových sloučenin, svou povahou uprostřed mezi parafíny a mikrokrystalickými vosky.

Mikrokrystalické vosky jsou uhlovodíky o vyšší půměrné molekulové hmotnosti než parafíny, s širokou řadou složek obsahujících vysoký podíl rozvětvených uhlovodíků a cykloalkanů.

Aby byl získán co nejnižší možný bod tuhnutí, dává se přednost intermediálním voskům. Tyto vosky dávají bod tuhnutí okolo 37°C v porovnání s bodem tuhnutí okolo 43°C směsi parafínu a mikrokrystalického vosku.

Pryskyřičná složka nového upravujícího činidla musí být rozpustná v olejové složce a mísitelná s voskovou složkou. Dále musí dodávat požadovanou pružnost výslednému povlaku, aniž by se na částice lepila v průběhu aplikace a během jejich manipulace a skladování. Výsledný povlak by měl být tvrdý a sklovitý nebo být schopen impregnovat povrch částic. Také tato složka musí být přijatelná pro životní prostředí a degradovatelná v půdě, jak bylo vysvětleno výše. S ohledem k výše uvedeným poznatkům může být složka pryskyřice vybrána z následujících:

Syntetické pryskyřice o vysoké molekulové hmotnosti, například kumaronoinden, pentaerythritol ester kalafuny, esterifikované přírodní pryskyřice jako kalafuna, fenolformaldehydové pryskyřice, polyesterové pryskyřice a polyurethanové pryskyřice.

Přírodní pryskyřice, primárně pocházející ze stromů a keřů, amorfní směsi karboxylových kyselin, esenciálních olejů a terpenů. Příklady využitelných přírodních pryskyřic jsou kalafuna, congo, balzám a dammarová pryskyřice.

Nej lepšími pryskyřicemi jsou: nekrystalická taliová olejová pryskyřice, pentaerylthritol estery stabilizovaných pryskyřičných kyselin a pentaerylthritol estery z polymerované kalafuny.

Několik upravujících činidel, obsahujících směsi výše definovaných vosků, olejů a pryskyřic, bylo aplikováno na hnojivá s dusičnanem a testováno pokud se týče tvorby prachu, tečení i absorpce vlhkosti. Poté bylo zjištěno, že poměrné množství tří komponent v hmotnostních procentech by mělo být:

pro NL-produkty pro NP-/NPK hnojivo

vosk	10-50	s výhodou:	15-30	s výhodou:	20-45
olej	90-40	s výhodou:	70-85	s výhodou:	45-65
pryskyřice	1-30	s výhodou:	2-15	s výhodou:	2-15

Upravující činidla mající shora uvedenou kompozici mohou být aplikována v množstvích 0,1-2 % hmot. hnojivá.

Dokonce když aplikovaná množství byla 0,7 -l % hmot. bylo tečení přijatelné a částice se spolu neslepily.

Rozsah vynálezu a jeho význaky jsou definovány v nárocích.

Vynález bude nyní popsán ve spojení s popisem obrázků a příkladů.

a povlečených NPK hnojiv.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje tečení povlečeného NL hnojivá, obr.

ukazuje absorpci vlhkosti NL hnojiv, obr. 3 ukazuje absorpci vlhkosti nepovlečených a povlečených NP hnojiv.

Obr. 4 znázorňuje absorpci vlhkosti nepovlečených

Obrázek 1 ukazuje tečení v gramech/sekundu, jako funkci množství upravujícího činidla v hmotnostních procentech aplikovaného na NL hnojivá. Křivka 1 ukazuje výsledky pro NL hnojivá, na kterých je aplikováno upravující činidlo podle vynálezu. Křivka 2 ukazuje výsledky NL hnojivá, na kterém je aplikováno upravující činidlo podle výše uvedeného EP patentu. Tyto zkoušky byly provedeny tak, že se dvěma kilogramy částic hnojivá plnil válec o průměru 60 mm s výtokovou trubicí o půměru 20 mm. Dokonce když bylo aplikováno 0,8 % hmot. povlaku podle vynálezu, tečení částic bylo asi 90% z hodnoty zaznamenané pro nepovlečené částice. Přijatelné tečení by mělo být nad 100 gramů/sekundu.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Tento příklad ukazuje absorpci vlhkosti částic NL-hnojiva při 75% relativní vlhkosti a 25 °C. Výsledky tohoto pokusu se objevují na obrázku 2, jako závislost hmotnostních procent absorbované vody na čase v hodinách. Křivka l odpovídá nepovlečeným částicím, křivka 2 odpovídá částicím, které mají 0,3 % hmot. známého povlaku (EP-0320987 B), křivka 3 odpovídá částicím, které mají 0,7 % hmot. známého povlaku a křivka 4 ukazuje výsledky pro částice, které mají 0,7 % hmot. povlaku podle vynálezu.

Upravující činidlo podle vynálezu aplikované na částice mělo následující skladbu:

% hmot. intermediálního vosku % hmot. bílého oleje % hmot. esterů stabilizovaných pryskyřičných kyselin

Jak je patrné z Obr. 2, částice, na které bylo aplikováno upravující činidlo podle vynálezu, absorbovaly vodu v mnohem menším stupni než částice mající 0,3 % hmot. známého povlaku a výrazně méně absorbovaly částice, na které bylo aplikováno 0,7 % hmot. známého povlaku. Když bylo aplikováno 0,7 % hmot. známého povlaku, částice se staly příliš lepivými na to, aby s nimi bylo možné manipulovat. Proto upravující činidlo podle vynálezu (křivka 4) by mělo být srovnáváno s aplikací 0,3 % hmot. známého povlaku (křivka 2). NL uvolní kapalinu, když je absorbováno 2,3-3 % hmot. vody. Jak je patrné z Obr. 2, nastane tento případ při použití známého povlaku, ne však při použití produktu podle vynálezu.

Příklad 2

Tento příklad ukazuje absorpci vlhkosti v hmotnostních procentech jako funkci času v hodinách pro hnojivo NP20-20 při 70% relativní vlhkosti a 25 °C. Výsledky jsou zaznamenány na Obr.2 a křivka 1 odpovídá výsledkům pro nepovlečené částice, křivka 2 pro částice, které mají 0,15 % hmot. povlaku podle vynálezu plus 0,3 % hmot. prášku a křivka 3 ukazuje výsledky pro částice s 0,15 % hmot. povlaku podle vynálezu.

Upravující činidlo podle vynálezu aplikované v tomto příkladě mělo následující skladbu:

% hmot. vosku z toho 50 % parafínu a 50 % mikrokrystalického vosku % hmot. bílého oleje 8 % hmot. pryskyřice, nekrystalické taliové olejové pryskyřice

Jak je patrné z Obr.3 absorpce vlhkosti je snížena na 15 % absorpce nepovlečených částic, jestliže se využije tohoto vynálezu. To naznačuje, že upravující činidlo podle vynálezu je také použitelné pro NP hnojivá.

Příklad 3

Tento příklad ukazuje absopci vlhkosti v hmotnostních procentech při 70% relativní vlhkosti a 25 °C, jako funkci času (hodiny) pro hnojivo NP 20-20. Výsledky jsou znázorněny na Obr.3, kde křivka 1 ukazuje absorpci vlhkosti pro nepovlečné hnojivo, zatímco křivka 2 a 3 ukazuje účinek toho, když jsou částice hnojivá povlečeny 0,15 % hmot. činidla podle vynálezu. Při pokusech bylo také aplikováno 0,3 % hmot. prášku, což ukazuje křivka 3. Upravující činidlo, použité během těchto pokusů mělo následující skladbu:

% hmot % hmot % hmot vosku stejného typu jako v příkladě 2 bílého oleje pryskyřice, pentaerithritol estery.

Jak je vidět na Obr.3, při aplikaci povlakového činidla podle vynálezu bylo snížení absorpce vlhkosti po 24 hodinách asi 85 % v porovnání s absorpcí nepovlečeného hnojivá. Částice byly volně tekoucí, dokonce bez použití prášku. Bylo dále zjištěno, že aplikace prášku, pokud se týče snížení absorpce vlhkosti, snižuje účinek povlaku a trochu zvyšuje tvorbu prachu.

Příklad 4

Tento příklad ukazuje absorpci vlhkosti v hmotnostních procentech jako funkci času (v hodinách) při 60 % relativní vlhkosti a 25 °C pro hnojivá NPK 16-16-16. Výsledky zkoušek jsou ukázány na Obr.4. Křivka 1 představuje výsledky pro nepovlečené částice. Křivka 2 ukazuje výsledky pro částice povlečené 0,3 % hmot. známého povlaku obsahujícího směs různých vosků a minerálního oleje. Tento povlak je popsán v norském patentu č. 143.938. Křivka 3 ukazuje výsledky získané při použití 0,28 % hmot. povlaku podle vynálezu. Upravující činidlo podle vynálezu, aplikované během zkoušek v tomto příkladu, mělo následující skladbu:

Vosk: 42,5 % hmot., bílý olej: 50 % hmot. a pryskyřice 7,5 % hmot., pentaerithritolové estery.

Příklad 5

Tento příklad ukazuje výsledky serie pokusů s částicemi hnojivá NL opatřenými povlakem podle vynálezu, které byly provedeny pro pozorování účinku v souvislosti s tvorbou prachu.

Prach je měřen v mg na kilogramy částic a udává prach vytvořený během opotřebení povrchu částic při standardní sklápěcí zkoušce. Vzorek částic hnojivá byl umístěn v trubici, která se 40 krát sklopila tam a zpět. Tato zkouška napodobuje opotřebování během manipulace s nákladem hnojivá a prachové číslo je úměrné tendenci produktu hnojivá k tvorbě prachu. Produkty, mající prachové číslo nad asi 600 mg na kilogram jsou považovány za produkty s velkou tendencí k tvorbě prachu.

Nepovlečené NL hnojivo má prachové číslo 1500-3000.

Částice NL hnojivá s 0,3 % hmot. povlaku podle výše zmíněného EP patentu měly prachové číslo 100-300. Když však byly potaženy částice NL hnojivá 0,7 % hmot. povlaku podle vynálezu, zjištěné prachové číslo bylo 0-10.

Autorům vynálezu se podařilo dospět ke hnojivům obsahujícím dusičnan, se kterými může být manipulováno, mohou být uložena a aplikována v tropických a subtropických oblastech aniž by působila problémy pokud se týče spékání částic a tvorby prachu během manipulace.

Nové dosažené povlakové činidlo je při povlékání částic hnojivá snadno aplikovatelné. Výsledný povlak způsobí, že tyto částice volně tečou a nelepí se a to dokonce při vysokých vlhkostech a teplotách, které jsou typické pro tropické a subtropické oblasti.

Povlak podle vynálezu bude do jistého stupně impregnovat částice hnojivá, zvláště pokud jsou poněkud pórovité. Tento efekt umožňuje aplikovat na částice spíše větší množství povlakového činidla. Tohoto efektu se však nedosáhne při aplikaci povlakového činidla podle výše uvedeného EP patentu.

¹⁴ ~ JůlOíNISVÚA

ĎH3Ař)1SAWQ8d j

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY /6 * III 7 0 i

Ol^Oa

1. Zemědělská kompozice zahrnující substrát, kterýin je

7 e « 9 τ f) hnojivo obsahující dusičnan a 0,1-2 % hmot. poyíáku * I zahrnujícího vosk a olej, vyznačuj ící 1 s e'í'2 ] tím, že povlak obsahuje 10-50 % hmot. vosku, 90-40 % hmot. oleje a 1-30 % hmot. pryskyřice, která je rozpustná v oleji a mísitelná s voskem.
2. Zemědělská kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že substrátem je ledek vápenatý a že olejová složka povlaku obsahuje bílý olej a/nebo rostlinný olej a/nebo rafinovaný minerální olej v množstvích 70-85 % hmot., přičemž vosková složka zahrnuje 15-30 % hmot. a pryskyřičná složka 2-15 % hmot. povlaku.
3. Zemědělská kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že substrátem jsou hnojivá NP nebo NPK a že olejová složka povlaku zahrnuje bílý olej a/nebo rostlinný olej a/nebo rafinovaný minerální olej, přičemž vosková složka obsahuje 20-45 % hmot. a pryskyřičná složka 2-15 % hmot. povlaku.
4. Upravující činidlo pro snížení hygroskopicity a tvorby prachu hnojiv, zahrnující vosk a olej, vyznačující se tím, že obsahuje 10-50 % hmot. vosku, 90-40 % hmot. oleje a 1-30 % hmot.

pryskyřice, která je v oleji rozpustná a mísitelná s voskem.
5. Upravující činidlo podle nároku 4, vyznačující se tím, že obsahuje 15-30 % hmot. vosku, 70-85 % hmot. bílého oleje a/nebo rostlinného oleje a/nebo rafinovaného minerálního oleje a 2-15 % hmot. pryskyřice.
6. Upravující činidlo podle nároku 4, vyznačující se tím, že obsahuje 20-45 % hmot. vosku, 45-65 % hmot. bílého oleje a/nebo rostlinného oleje a/nebo rafinovaného minerálního oleje a 2-15 % hmot. pryskyřice.
7. Upravující činidlo podle nároku 4, vyznačující se tím, že vosková složka obsahuje intermediální vosky, olejovou složkou je bílý olej a pryskyřičná složka zahrnuje nekrystalickou taliovou olejovou pryskyřici a/nebo estery stabilizovaných pryskyřičných kyselin.
8. Upravující činidlo podle nároku 4, vyznačující se tím, že pryskyřičná složka zahrnuje syntetické pryskyřice o vysoké molekulové hmotnosti, například kumaronoinden, pentaerithritol estery kalafuny, esterifikované přírodní pryskyřice, kalafunu, fenolformaldehydové pryskyřice, furfurylalkoholové pryskyřice, polyesterové pryskyřice a polyurethanové pryskyřice.