DE1163348B

DE1163348B - Process for the production of highly concentrated, non-hygroscopic and non-caking multi-nutrient fertilizers from potassium tripolyphosphate

Info

Publication number: DE1163348B
Application number: DEC23973A
Authority: DE
Inventors: Philippe Jean-Baptiste Gautier; Marguerite Provoost
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1960-04-27
Filing date: 1961-04-26
Publication date: 1964-02-20

Description

Verfahren zur Herstellung von hochkonzentrierten, nicht hygroskopischen und nicht zusammenbackenden Mehrnährstoffdüngemitteln aus Kahumtripolyphosphat Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Mehrnährstoffdüngemitteln aus Kaliumtripolyphosphat, welche die drei Elemente Stickstoff, Phosphor und Kalium enthalten, einen sehr hohen Gehalt an wachstumsfördernden Bestandteilen aufweisen, dabei jedoch eine ausgezeichnete Lagerbeständigkeit besitzen.Process for the production of highly concentrated, non-hygroscopic and non-caking compound fertilizers made from potassium tripolyphosphate Die Invention relates to the production of complex fertilizers from potassium tripolyphosphate, which contain the three elements nitrogen, phosphorus and potassium, a very high one Have content of growth-promoting ingredients, but an excellent one Have shelf life.

Verfahren zur Herstellung von Düngemitteln aus Phosphorsäureverbindungen sind an sich bekannt. Beispielsweise ist ein Verfahren zur Herstellung eines konzentrierten Düngemittels bekannt, bei dem Di-oder Trikaliumphosphat oder Kaliumpyrophosphat mit Salpetersäure in Monokaliumphosphat und Kalisalpeter umgesetzt wird. Man erhält auf diese Weise eine Mischung, welche keinen Ammoniakstickstoff aufweist. Soll die Düngemittelmischung Ammoniakstickstoff enthalten, so müssen Zusätze zugegeben werden, wie beispielsweise Ammonsalpeter, Harnstoff oder Kalkstickstoff, bzw. läßt man noch Ammoniak auf das Monokaliumphosphat einwirken, was infolge der diesem eigenen Azidität möglich ist. Ferner ist ein Verfahren zum Herstellen von Mischdüngemitteln bekannt, bei dem Carnallit mit Phosphorsäure behandelt wird. Bei allen diesen bekannten Verfahren können aber nur solche Düngemittel erhalten werden, deren Gehalt an den pfianzenwuchsfördernden bzw. düngenden Elementen Stickstoff, Phosphor und Kalium kaum mehr als 60 °/o beträgt.Process for the production of fertilizers from phosphoric acid compounds are known per se. For example, one method of making a concentrated Known fertilizer with the di- or tripotassium phosphate or potassium pyrophosphate is converted with nitric acid into monopotassium phosphate and potassium nitrate. You get in this way a mixture which does not contain any ammonia nitrogen. Should the If the fertilizer mixture contains ammonia nitrogen, additives must be added, such as ammonium nitrate, urea or calcium cyanamide, or are left alone Ammonia act on the monopotassium phosphate, which is due to its own acidity is possible. Furthermore, a method for producing mixed fertilizers is known, in which carnallite is treated with phosphoric acid. In all of these known processes but only those fertilizers can be obtained whose content promotes plant growth or fertilizing elements nitrogen, phosphorus and potassium is hardly more than 60%.

Es ist ferner bekannt, daß das Kaliumtripolyphosphat ein Düngemittel mit hohem Gehalt an K20 und P206 darstellt, das 52,5 °/o K20 und 47,5 °/o P206, d. h. insgesamt 1000/, an pflanzenwuchsfördernden Bestandteilen enthält, falls es aus einer reinen Phosphorsäure hergestellt wird. Dieses Düngemittel ist praktisch vollkommen in dem Wasser, dessen Einwirkung es im Erdboden ausgesetzt ist, löslich, jedoch wird seine Verwendung durch seine hohe Hygroskopizität, die zu seinem Zusammenbacken beim Lagern führt, erschwert, wenn nicht unmöglich gemacht.It is also known that potassium tripolyphosphate is a fertilizer with a high content of K20 and P206, the 52.5% K20 and 47.5% P206, ie a total of 1000 /, of plant growth-promoting components, if it contains one pure phosphoric acid is produced. This fertilizer is practically completely soluble in the water to which it is exposed in the soil, but its use is made difficult, if not impossible, by its high hygroscopicity, which leads to its caking on storage.

Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, hochkonzentrierte, nicht hygroskopische und nicht zusammenbackende Mehrnährstoffdüngemittel aus Kaliumtripolyphosphat in der Weise herzustellen, daß das Kaliumtripolyphosphat mitwäßrigerPhosphorsäurelösung befeuchtet und das Gemisch in einer Ammoniakatmosphäre bis zur Umwandlung der Phosphorsäure in Diammoniumphosphat granuliert und getrocknet wird.It has now been found that it is possible to do highly concentrated, not hygroscopic and non-caking compound fertilizers made from potassium tripolyphosphate in such a way that the potassium tripolyphosphate with aqueous phosphoric acid solution humidified and the mixture in an ammonia atmosphere until the conversion of phosphoric acid is granulated in diammonium phosphate and dried.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dem Kaliumtripolyphosphat ein stickstoffhaltiges Düngemittel, insbesondere Harnstoff oder Diammoniumphosphat, zuzusetzen. Zwar ist es bereits bekannt, daß man mit gasförmigem Ammoniak Salze oder verschiedene in Ammoniak lösliche Substanzen behandeln kann, welche die Tendenz haben, sich bei der Lagerung zu agglomerieren. Jedoch wird dabei gleichzeitig eine inerte pulverförmige Substanz, beispielsweise Torf, Dolomit, Magnesia od. dgl., zugegeben. Auf diese Weise wird ein Verfestigen der gelagerten Masse verhindert, jedoch die Frage der Granulierung und Befeuchtung mit Phosphorsäure nicht berührt. Auch weiterhin bekannte Verfahren, bei welchen Kalkammonsalpeter in granulierter Form hergestellt werden soll, können für die hier vorliegende Aufgabe nicht verwendet werden, weil dieses Ammonnitrat nicht mit dem Kaliumtripolyphosphat vergleichbar ist und weder Phosphate noch Kalium enthält.It has proven to be advantageous to use potassium tripolyphosphate a nitrogenous fertilizer, especially urea or diammonium phosphate, to add. It is already known that salts can be produced with gaseous ammonia or various substances soluble in ammonia, which can treat the tendency have to agglomerate during storage. However, at the same time a inert powdery substance, for example peat, dolomite, magnesia or the like, admitted. This prevents the stored mass from solidifying, however, the question of granulation and wetting with phosphoric acid is not touched upon. Also known processes in which calcium ammonium nitrate in granulated Form is to be produced, can not be used for the task at hand because this ammonium nitrate cannot be compared with potassium tripolyphosphate and does not contain phosphates or potassium.

Das beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende Kaliumtripolyphosphat kann erzeugt werden aus einer auf nassem Wege hergestellten Phosphorsäure, die Verunreinigungen enthält, von denen gewisse, wie Magnesium, Kupfer und Mangan, Mikronährstoffe darstellen, deren Einbringung in den Erdboden von zusätzlichem Vorteil ist.The potassium tripolyphosphate to be used in the process according to the invention can be produced from a phosphoric acid produced by a wet process, the impurities contains, some of which, such as magnesium, copper and manganese, are micronutrients, their introduction into the ground is an additional advantage.

Eine besonders vorteilhafte Art der Herstellung des Kaliumtripolyphosphates besteht darin, daß zu Phosphorsäure Kaliumcarbonat in konzentrierter Lösung in solchem Verhältnis zugesetzt wird, daß sich ein Verhältnis von Kalium zu Phosphor von 5:3 ergibt. Die genaue Innehaltung dieses Verhältnisses ist sehr wichtig. Es kann insbesondere durch Innehaltung des pH-Wertes eingestellt werden, indem der Zusatz des Kaliumcarbonats beendet wird, sobald der pH-Wert 6,8 erreicht ist. Die so erhaltene Lösung wird zur Trockne gebracht, das Erzeugnis in einen Ofen gefördert und 1/2 Stunde lang auf einer Temperatur von 200°C gehalten. Darauf wird es durch eine 1stündige Erhitzung auf 400°C zu Tripolyphosphat kondensiert. Aus dem Ofen wird ein Tripolyphosphat entnommen, welches keine unlöslichen höheren Polyphosphate, die durch chromatographische Analyse nachweisbar wären, enthält und dessen durch die chemische Analyse bestimmte Zusammensetzung z. B. die folgende ist: P205-Gehalt insgesamt ........... 46,20/0 P205-Gehalt wasserlöslich ........ 44,5"/, K20-Gehalt wasserlöslich ......... 47,20/, Dieses als solches hygroskopische Tripolyphosphat enthält selbst insgesamt 93,4°/o an wachstumsfördernden Bestandteilen, wovon 91,7°/o wasserlöslich sind.A particularly advantageous way of producing the potassium tripolyphosphate consists in adding potassium carbonate in concentrated solution to phosphoric acid in such a ratio that the ratio of potassium to phosphorus is 5: 3. It is very important to keep this relationship exactly. In particular, it can be adjusted by maintaining the pH value by stopping the addition of the potassium carbonate as soon as the pH value 6.8 has been reached. The solution obtained in this way is brought to dryness, the product is transferred to an oven and kept at a temperature of 200 ° C. for 1/2 hour. It is then condensed to tripolyphosphate by heating it for 1 hour at 400 ° C. A tripolyphosphate is removed from the oven which does not contain any insoluble higher polyphosphates which would be detectable by chromatographic analysis and whose composition, determined by chemical analysis, is e.g. B. is the following: Total P205 content ........... 46.20 / 0 P205 content soluble in water ........ 44.5 "/, K20 content soluble in water ......... 47.20 /, This tripolyphosphate, which is hygroscopic as such, contains a total of 93.4% of growth-promoting constituents, of which 91.7% are water-soluble.

Das in dieser Weise hergestellte Kaliumtripolyphosphat wird mit Phosphorsäure von mittlerer Konzentration (etwa 300/0 P205) befeuchtet, und es erfolgt anschließend die Granulation in einer Ammoniakatmosphäre. Die Ammonisierung wird bis zur Bildung von Diammoniumphosphat durchgeführt. Es ergibt sich derart ein Düngemittel von der folgenden Zusammensetzung P20s-Gehalt insgesamt ........... 42,60/0 P205-Gehalt wasserlöslich ........ 41,9°/o K20-Gehalt wasserlöslich ......... 33 0/0 N-Gehalt in Ammoniakform ..... 2,90/0 Dieses Düngemittel enthält also insgesamt 78,50/0 an wachstumsfördernden Bestandteilen, von denen 77,8 0/0 wasserlöslich sind, d. h. die drei wachstumsfördernden Bestandteile in bereits außerordentlich hohen anteiligen Mengen.The potassium tripolyphosphate produced in this way is moistened with phosphoric acid of medium concentration (about 300/0 P205), and granulation then takes place in an ammonia atmosphere. The ammonization is carried out until diammonium phosphate is formed. Such a fertilizer results in the following composition Total P20s content ........... 42.60 / 0 P205 content soluble in water ........ 41.9% K20 content soluble in water ......... 33 0/0 N content in ammonia form ..... 2.90 / 0 This fertilizer thus contains a total of 78.50 / 0 of growth-promoting components, of which 77.8% are water-soluble, ie the three growth-promoting components in extremely high proportions.

Um den Stickstoffgehalt noch weiter zu erhöhen, kann diesem Düngemittel ein wachstumsfördernder Bestandteil mit hohem Stickstoffgehalt, wie Harnstoff oder Diammoniumphosphat, zugesetzt werden. Das erfolgt in der gleichen Weise, wie vorstehend beschrieben, d. h. ausgehend vom Kaliumtripolyphosphat durch Mischen desselben mit einem stickstoffhaltigen Salz und anschließende Befeuchtung der Mischung mit Phosphorsäure von mittlerer Konzentration unter Hindurchleiten eines schwachen Stromes von Ammoniak durch die Granuliervorrichtung.In order to increase the nitrogen content even further, this fertilizer can be used a growth promoting ingredient with a high nitrogen content, such as urea or Diammonium phosphate, can be added. This is done in the same way as above described, d. H. starting from potassium tripolyphosphate by mixing it with a nitrogen-containing salt and then moistening the mixture with phosphoric acid of medium concentration with a weak stream of ammonia passed therethrough through the granulator.

Beim Verfahren der Erfindung kann die Phosphorsäure in beliebiger Konzentration zwischen etwa 28 und 55111, P205 eingesetzt werden. Zweckmäßig verwendet man eine Phosphorsäure mit einem Gehalt an P205 zwischen etwa 30 und 5001, Die Phosphorsäuremenge wird dabei zweckmäßig so bemessen, daß der P205-Gehalt, bezogen auf das zu behandelnde Gesamtgemenge, worunter entweder Kaliumtripolyphosphat allein oder ein Gemisch aus Tripolyphosphat und einer Stickstoffverbindung zu verstehen ist, 8 bis 20"/, ausmacht. Die zum Neutralisieren verwendete Ammoniakmenge wird zweckmäßig so bemessen, daß die nicht hygroskopische äußere Schicht, von der das Kaliumtripolyphosphatgemenge eingeschlossen ist, eine möglichst hohe Menge an Diammoniumphosphat enthält. Das Verhältnis von Stickstoff zu Phosphor soll darin im Minimum 1,66 betragen, wobei jedoch dieses Verhältnis bis zu 2 ansteigen kann, wenn die äußere Umhüllungsschicht aus reinem Dianimoniumphosphat besteht.In the process of the invention, the phosphoric acid can be used in any concentration between about 28 and 55111, P205. A phosphoric acid with a P205 content of between about 30 and 5001 is expediently used. The amount of phosphoric acid is expediently measured in such a way that the P205 content, based on the total mixture to be treated, including either potassium tripolyphosphate alone or a mixture of tripolyphosphate and a nitrogen compound The amount of ammonia used for neutralization is expediently measured in such a way that the non-hygroscopic outer layer, which encloses the potassium tripolyphosphate mixture, contains the highest possible amount of diammonium phosphate. The ratio of nitrogen to phosphorus should therein should be a minimum of 1.66, but this ratio can increase up to 2 if the outer coating layer consists of pure dianimonium phosphate.

Es ergibt sich derart ein nicht hygroskopisches Mehrnährstoffdüngemittel, das 83 bis 880/0 an wachstumfördernden Bestandteilen enthält, von denen ein sehr hoher Anteil wasserlöslich ist. Beispiel 1 Zu 52 Teilen Kaliumtripolyphosphat werden 43 Teile Diammoniumphosphat zugesetzt. Die Mischung wird mit Phosphorsäure von 300/0 P205 befeuchtet und nach den hierfür üblichen Arbeitsmethoden in Gegenwart von Ammoniak granuliert.The result is a non-hygroscopic complex fertilizer, that contains 83 to 880/0 of growth-promoting ingredients, one of which is very high high proportion is water-soluble. Example 1 To 52 parts are potassium tripolyphosphate 43 parts of diammonium phosphate were added. The mixture is made with phosphoric acid of 300/0 P205 humidified and according to the usual working methods in the presence of ammonia granulated.

Das erhaltene Mehrnährstoffdüngemittel hat die folgende Zusammensetzung: P205-Gehalt insgesamt ........... 51,2°/o P205-Gehalt wasserlöslich ........ 50,70/0 POS-Gehalt assimilierbar ......... 51 0/0 K20-Gehalt wasserlöslich ..... .... 27 0/0 Stickstoffgehalt in Ammoniakform. 8,80/, insgesamt 870/0 wachstumsfördernde Bestandteile, von denen 86,50/0 wasserlöslich sind. Beispiel 2 Es werden 76 Teile Tripolyphosphat mit 20 Teilen Harnstoff gemischt, worauf wie nach Beispiel 1 weitergearbeitet wird.The compound fertilizer obtained has the following composition: Total P205 content ........... 51.2 ° / o P205 content soluble in water ........ 50.70 / 0 POS content assimilable ......... 51 0/0 K20 content soluble in water ..... .... 27 0/0 Nitrogen content in ammonia form. 8.80 /, a total of 870/0 growth-promoting components, of which 86.50 / 0 are water-soluble. Example 2 76 parts of tripolyphosphate are mixed with 20 parts of urea, whereupon the procedure as in Example 1 is continued.

Das erhaltene Mehrnährstoffdüngemittel hat die folgende Zusammensetzung: P205-Gehalt insgesamt ........... 38,20/0 P205-Gehalt wasserlöslich ........ 37,40/0 P205-Gehalt assimilierbar ......... 37,8"/, K20-Gehalt wasserlöslich ......... 36 0/0 Stickstoffgehalt insgesamt ........ 9,40/0 insgesamt also 83,60/0 wachstumsfördernde Bestandteile, von denen 82,80/, wasserlöslich sind.The compound fertilizer obtained has the following composition: Total P205 content ........... 38.20 / 0 P205 content soluble in water ........ 37.40 / 0 P205 content assimilable ......... 37.8 "/, K20 content soluble in water ......... 36 0/0 Total nitrogen content ........ 9.40 / 0 a total of 83.60 / 0 growth-promoting components, of which 82.80 / 0 are water-soluble.

Mit dem erfindungsgemäß hergestellten Düngemittel wurden landwirtschaftliche Versuche nach den Verfahren von Neubauer durchgeführt, und zwar wurde die Absorption der neuen Düngemittel auf Basis von Kaliumtripolyphosphat durch Gerstenpflanzen und die eines klassischen Düngemittelgemisches aus Calciumnitrat, Superphosphat und Kaliumchlorid durch die gleichen Pflanzen miteinander verglichen.With the fertilizer produced according to the invention agricultural Experiments carried out according to the method of Neubauer, namely the absorption of the new fertilizers based on potassium tripolyphosphate from barley plants and that of a classic fertilizer mixture made from calcium nitrate and superphosphate and potassium chloride compared by the same plants.

Die erfindungsgemäß hergestellten Düngemittel ergeben hinsichtlich der Assimilierbarkeit des P20,- und des K20-Gehaltes aus dem Kaliumtripolyphosphat sehr befriedigende Ergebnisse. Die Versuche zeigen, daß die Assimilierbarkeit des Phosphors und des Kaliums dieser Düngemittel die gleiche ist wie die von Düngemitteln auf Basis von Superphosphat und Kaliumchlorid in den üblicherweise verwendeten Mengen.The fertilizers produced according to the invention result in terms of the assimilability of the P20 and K20 content from the potassium tripolyphosphate very satisfactory results. The experiments show that the assimilability of the Phosphorus and potassium of these fertilizers is the same as that of fertilizers based on superphosphate and potassium chloride in the amounts usually used.

Die Düngemittel können für alle Herbst- und Frühjahrskulturen verwendet werden und dazu sowohl dem Boden zugegeben, dem Bewässerungswasser zugemischt oder schließlich in Pulverform aufgestäubt werden. Die nicht hygroskopischen, erfindungsgemäß hergestellten Düngemittel zeigen eine sehr gute Lagerbeständigkeit. Nach 3jähriger Lagerung in geschlossenen Behältern, die ihrerseits unter atmosphärischen Normalbedingungen hinsichtlich Temperatur, Druck und Luftfeuchtigkeit aufbewahrt wurden, zeigte sich keinerlei Zusammenbacken.The fertilizers can be used for all autumn and spring crops are added to the soil, added to the irrigation water or finally be dusted on in powder form. The non-hygroscopic, Fertilizers produced according to the invention have a very good shelf life. After 3 years of storage in closed containers, which in turn are under atmospheric conditions Stored under normal conditions of temperature, pressure and humidity showed no caking.

Claims

Claims: 1. Process for the production of highly concentrated, non-hygroscopic and non-caking compound fertilizers Potassium tripolyphosphate, which does not indicate that the potassium tripolyphosphate moistened with aqueous phosphoric acid solution and the mixture in an ammonia atmosphere Granulated and dried until the phosphoric acid is converted into diammonium phosphate will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the potassium tripolyphosphate a nitrogenous fertilizer, especially urea or diammonium phosphate, is added. Considered publications: German Patent Specifications No. 553 985, 549 115, 619 397, 626 836, 897 710; French patent specification No. 746 680; U.S. Patent No. 2,307,253.