DD143366A3 - Mehrnaehrstoffduenger - Google Patents

Description

1 - lid.

Die Erfindung betrifft Mehrnährstoffkomplex- bzw. -mischdüngemittel mit einer verbesserten Stabilität gegenüber thermischer Beanspruchung.

Mehrkomponentendünger mit hohem Gehalt an den drei Hauptnährstoffen Stickstoffs Phosphor und Kalium werden im allgemeinen durch Weiterverarbeitung der bein salpetersauren Aufschluß von Rohphosphaten erhaltenen Lösungen bzw. Maischen oder durch Mischen und Granulieren von geeigneten Einzelnäbrstoffdüngern wie Su£>er- und Doppelsuperphosphat, Ammoniumphosphaten, Ammoniumnitrat und Kalisalzen gewonnen. Ss ist bekannt, daß Stoff gemische, die neben hohen Konzentrationen an. Ammonium- und !Titrationen auch beträchtliche !!engen an Chloriden enthaltenj bei Temperaturen oberhalb I50 ⁰C, z.B. beim-Abdampfen des Restwassers und beim Trocknen$ einen exotherm und autokatalytisch verlaufenden Zerfall erleiden können, bei dem fast der gesamte im Produkt enthaltene Stickstoff in Form gasförmiger Zersetzungsprodukte wie Stickstoff und Distickstoffmonoxid entweicht. Dieser thermische Zerfall kann nach einer von Produktzusammensetzung und Temperatur abhängigen Induktionsperiode bereits wesentlich unterhalb der eigentlichen bei linearem Aufheizen zu beobachtenden Zersetzungstemperatur eingeleitet werden. Obwohl der Mechanismus .der während der Induktionsperiode ablaufenden Reaktionen noch nicht völlig geklärt ist, kann mit hoher Wahrscheinlichkeit angenommen werden, daß im Verlauf von Redoxprozessen unter Beteiligung von Ammonium-, ITitrat- und Chlorid-Ionen eine kritische Konzentration an freier Säure gebildet wird, bei der die Reaktion aus der langsamen !nclukt'ionsphase in die schnelle Zersetzungsphase übergeht« Experimentelle Untersuchungen beweisen, daß geringe Mengen an Schwermetallionen? die häufig Bestandteile kommerziell erzeugter Volldünger sind, sowohl die zur Ausbildung des stationären Säupeniveaus während der Induktionsperiode führenden Reaktionen als auch die eigentlichen Zerfallsreaktionen stark katalysieren. Zw Stabilisierung von HHi-Düngemitteln gegen thermische Zersetzung der angegebenen Art wurde bereits vorgeschlagen, dem Düngemittel chemische Inhibitoren wie Amine, Harnstoff, Harn™ Gtoffsalz-e, Harnstoff-Aldehyd-Kondensate, Carbonsäureamide}

Borate und kondensierte Phosphate sowie Chelatliganden in vergleichsweise niedrigen Eonsentrationen zuzusetzen. Die Wirkung der bisher bekannten Zerfallsinhibitoren wird häufig dadurch stark eingeschränkt, daß diese Substanzen bei den in Frage kommenden Temperaturen. (160 bis 2f?0 ⁰C) thermisch nicht völlig stabil sind und sich beim Erhitzen des Düngemittels gegebenfalls unter Einwirkung der oxydierend wirkenden Komponenten des Düngers - zu inaktiven Produkten zersetzen. Einige der in der Literatur erwähnten Zerfallshemmer verursachen zudem eine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften des Düngemittels.

Zweck der Erfindung sind hochkonzentrierte Mehrnährstoffdüngemittel mit erhöhter Beständigkeit gegenüber thermischer Beanspruchung und geringerer Neigung zu thermischer Selbstzersetzung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei der Zersetzung von HPK-Komplex- bzw. -Mischdüngemitteln ablaufenden Reaktionen durch Zusatz chemischer Inhibitoren zu verlangsamen oder zu unterdrücken.

Erfindungsgemäß werden dem na.ch einem der bekannten Verfahren hergestellten Mehrnährstoffdüngemittel 2,4-Dihydroxy-6-amino -1 j3-s5~triazin (Ammelid) _s 2~Hydroxy-4-j6-diamino-1,3,5-triazin (Ammelin) und 2,4,6-Triamio~1,3»5-triazin (Melamin) als Inhibitoren zugesetzt. Hemmende Wirkung zeigen auch Produkte, . die im Ergebnis der Pyrolyse von Cyanamid, Dicyanamid bzw. Harnstoff gebildet werden und Gemische der genannten Substanzen enthalten« Das Ausmaß der inhibierenden Wirkung ist vor allem von der Menge der zugesetzten Substanz und von der Anzahl der im Iriiibitormolekül vorhandenen IT-H-Funktionen abhängig. Im allgemeinen werden dem Düngemittel maximal 5 G-ew.-% Zerfallshemmer zugesetzt, obwohl bereits bei Inhibitorkonzentrationen . von 0,1 bis 0,2% eine deutliche Verlangsamung der Zerfallsreaktionen eintritt*

Die Art der Einbringung der Hemmstoffe in den Dünger richtet sich weitgehend nach den physikalischen Eigenschaften der Komponenten« Im allgemeinen erweist es sich als vorteilhaft, den Dünger mit dem Inhibitor zu.vermählen odar die Zusatzstoffe in einem der

letzten Stadien des Herstellungsprozesses, z.B. gemeinsam mit der Kalikomponente oder mit den Spurenelementen} der NPK- Maische zuzusetzen. Dies hat den Vorteil, daß die stabilisierende Wirkung der genannten Verbindungen bereits beim Eindampfen und Trocknen der Maische wirksam wird.

Das wesentliche Kriterium zur Beurteilung der thermischen Stabilität eines Menrnahrstoffdüngemittels sind die der exothermen Zersetzung vorgelagerten temperaturabhängigen Induktionsaeiten. Bei der Untersuchung einer großen Zahl von NPK-Düngern wurde gefunden, daß die Abhängigkeit der Induktionszeiten t von der Probentemperatur T (in°K) im Bereich von etwa 150 bis 250 ⁰C durch eine Induktionsgleichung des Typs

log t = a / T + b

wiedergegeben werden kann. Hier sind a und b produktspezifische Parameter.

Es ist ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäß stabilisierten Mehrnährstoffdüngemittel, daß diese Induktionzeiten, die für nichtstabilisierte Produkte je nach der Versuchstemperatur wenige Minuten bis mehrere Stunden betragen, durch Zugabe des Hemmstoffs ^e nach Art und Menge des Inhibitors um etwa 100 bis 3OO/o verlängert werden. Offensichtlich wirken die verwendeten Inhibitoren einmal als potentielle pH-Puffer einer Erhöhung der Konzentration an freier Säure und der damit verbundenen Beschleunigung des Eintritts der Zerfallsreaktion entgegen. Zum anderen werden die im Verlauf der Kettenreaktion gebildeten radikalischen Zwischenstufen (I¹TO, ITOpjCl) durch Reaktion mit den H-H-Funktionen des Inhibitors abgefangen. In Ergebnis der Inhibitorwirkung können die Grenzen der thermischen Stabilität · der behandelten Dünger und die Zerfallstemperaturen.unter sonst gleichen Bedingungen um 10 bis 25⁰ erhöht werden« Die sonst häufig zu beobachtende. Neigung von DTPIC-Düngern zu Se Ib st erhitzung und "cigar burning" tritt nach Zugabe der erfindungsgeinäßen. Inhibitoren nicht auf*

Die Erfindung soll nachstehend an 2 Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel'.1:

Ein Volldünger der Zusammensetzung 13-8-13 ("berechnet auf N-Po-Oc-KpO), der Spurenelemente enthält, wird durch inniges Vermählen mit verschiedenen Mengen Melamin stabilisiert. In der folgenden Tabelle sind die in Abhängigkeit von Art und Menge des Zusatzes gefundenen Induktionszeiten bei einer Prüf temperatur von 197 ⁰G enthalten.

Induktionszeit (min)

ohne Inhibitor /: : 17,6 mit. 0,% Melamin \ ' 26,8 mit Λ% Melamin· .34,6

mit 1,5% Melamin 40,9

mit 3% Melamin ' 59s7

Beispiel 2s

100 Gewichtsteile eines ITIK-Komplexdüngemittels der Zusammensetzung 17-12-17 werden, mit 1 Teil Ammelin vermählen. Proben des nichtstabilisierten und des stabilisierten Düngers von je etwa. 10 g werden in einem elektrisch beheizten Bad definierten Temperaturen ausgesetzt und die bis zum Beginn der thermischen Zersetzung erforderlichen Zeiten registriert. Aus den gemessenen Zeiten können die produktspezifischen Konstanten der Induktionsgleichung log t = a / T -s-b rechnerisch ermittelt werden«.In der nachfolgenden Tabelle sind die für beide Produkte erhaltenen Konstanten zusammengestellt.

Konstanten der Induktionsgleichung:

ohne Inhibitor a = 7950 b = - 14,95 mit 1% Ammelin ' a = 8340 b = - 15 j53

Claims (2)

1. Erfindungsansprüehe:

   1 · Mehrnährstoffdüngemittel mit verbesserter thermischer Beständigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß als Inhibitoren 2,4~Dihydroxy-6-amino™1₅3»5-triazin (Ammelid) , 2-Hydro:Q^r-^/-l-, 6-diamino~1,3 $5-triazin (iumnelin) , 2,4,6-Triamino-i ,3,5-triazin (Melamin) bzw. Erodulcte der Pyrolyse von Cyanamid, Dicyandiamid bzw. Harnstoff verwendet werden·
2. 2. Mehrnährstoffdüngemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Inhibitor in einer Menge von 0,1 bis 5 Gexi,-% -bezogen auf die Gesamtmasse des Düngemittels - angewendet