ES2258643T3 - Procedimiento para la produccion de un fertilizante de urea con azufre elemental y el producto asi obtenido. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la producción de un fertilizante de urea con azufre elemental a partir de azufre en estado líquido y urea líquida fundida, que se caracteriza por el hecho de que modifica la tensión superficial entre las dos fases del azufre y la urea en el estado líquido a temperaturas por encima de los puntos de fusión, suministra un aditivo que es estable térmicamente y anfotérico a la fusión de azufre líquido/urea para obtener una fase que es una mezcla homogénea y que subsiguientemente se distribuye y solidifica.

Description

Procedimiento para la producción de un fertilizante de urea con azufre elemental y el producto así obtenido.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de urea granulada con azufre elemental y al producto que proviene del citado procedimiento.

Existe una deficiencia de azufre en muchas partes del mundo, principalmente allí donde el suelo es arenoso, con contenido bajo en materia orgánica y sujeto a lixiviación. Las deficiencias de S están aumentando en todo el mundo debido a un menor uso del super fosfato sólo, que contiene yeso (CaSO_{4}) y debido a que se elimina más S de los campos por el aumento de los rendimientos y por el declive de las reservas del suelo debido a la erosión y a la lixiviación. También, en los países industrializados, las emisiones de dióxido de azufre (SO_{2}) procedente de la combustión de combustibles fósiles han dado lugar a una gran entrada de S en el suelo, tanto con la lluvia como con el depósito del polvo. Con las emisiones reducidas, las deficiencias están aumentando. En la actualidad se usan de manera corriente los fertilizantes enriquecidos con S para corregir las deficiencias de S.

El azufre líquido puede ser un producto de desecho proveniente de los procedimientos de oxidación parcial de los hidrocarburos pesados en la producción de hidrógeno/amoniaco o la desulfurización del gas natural. Junto con el procedimiento para el CO_{2} necesario, estos materiales son un requisito previo para la producción de urea granulada, y en lugar de los bien conocidos fertilizantes de urea y azufre basados en sulfatos, como por ejemplo, sulfato amónico/sulfato cálcico, nosotros intentaremos encontrar un procedimiento para el uso del azufre elemental directamente en la etapa de fusión como fuente del azufre fundido en la producción de nutrientes de nitrógeno/azufre para las
plantas.

El azufre elemental no lo puede captar directamente la planta y no se puede usar como una fuente de azufre suficiente para la producción de los nutrientes de plantas que contienen S. En lugar de ésto, se ha usado como un compuesto en los procedimientos de abono con tambor, en los que el azufre se rocía en un tambor sobre la superficie de gránulos calentados para formar una corteza cerrada alrededor de los gránulos de urea (urea recubierta de azufre SCU) para establecer una liberación lenta, puesto que la urea está "sellada" al medio ambiente por el recubrimiento. La absorción de la humedad solamente se puede realizar en este caso mediante pequeñas roturas, con la consiguiente "filtración" de la urea que se disuelve en el agua debido a la absorción de la
humedad.

A partir de la patente US 4330319 se conoce un procedimiento para la producción de un fertilizante de urea y azufre. Se mezclan la urea y el azufre fundido para obtener una mezcla fundida y, a continuación, solidifica la mezcla fundida para dar lugar a un fertilizante homogéneo, sólido, con partículas de urea y azufre en el que el azufre tiene un tamaño de partículas más pequeño de, aproximadamente, 100 \mum. La urea fundida y el azufre fundido se pasan a través de un dispositivo para la mezcla a una temperatura superior a los puntos de fusión para producir un azufre finamente dividido y dispersado en urea. El azufre fundido se añade en cantidades suficientes para dar lugar al citado fertilizante de urea y azufre. Se mantiene una presión de goteo, a través del citado dispositivo de mezcla, de por lo menos 200 kPa para formar una fusión homogénea de urea y azufre. Finalmente, la citada mezcla homogénea se solidifica mediante granulación o aglomeración.

En esta patente se aplican fuerzas mecánicas fuertes para un premezclado con una pieza en forma de T, causadas mediante un pequeño orificio que crea un flujo turbulento debido al ángulo de 90 grados de los dos flujos fundidos (pieza en forma de T) y a la gota a alta presión realizada por el pequeño diámetro del orificio. En consecuencia, la bomba de alimentación del azufre tiene que trabajar en un margen de 5-9 bar, en un ejemplo a 14 bar. Se requiere un mezclador estático homogeneizante para emulsionar las partículas de S de < 100 \mum. Esta homogenización consume energía mecánica adicional. Debido al hecho de que las dos fases insolubles se mezclan sólo mecánicamente, la velocidad de recombinación de los segmentos de fase es muy alta (emulsión metaestable) y las partículas en el margen de 10-30 \mum son solamente una parte minoritaria de la distribución del tamaño de partícula. La patente no demuestra cómo la emulsión solidificada mejora el rendimiento agronómico frente a la deficiencia de S del suelo. Resulta necesario usar un agente anti endurecimiento para hacer polvo los gránulos frente a la higroscopicidad de la
urea.

El principal objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento para la emulsión del azufre elemental en estado líquido en una fusión de urea líquida.

Un objetivo adicional de la invención es hacer aprovechable por las plantas el azufre elemental, como una fuente de S, con tamaños de partículas suficientemente pequeñas, y proporcionar un aditivo que hace posible alcanzar tamaños de partículas en un rango preferido para aumentar la oxidación biológica.

Otro objetivo adicional es proporcionar un fertilizante de urea y azufre sin la necesidad de un agente anti endurecimiento.

Otro objetivo lo constituye el reducir las pérdidas por volatización de amoniaco a partir del fertilizante de urea y azufre.

Otro objetivo adicional es que el aditivo sea biodegradable y que constituya un compuesto natural en el medio ambiente de manera ecológica.

Además, otro objetivo es obtener tamaños de partículas de S diferentes en función de la concentración del aditivo, haciendo así adaptable el fertilizante a las diferentes condiciones del clima.

Estos y otros objetivos de la invención se consiguen mediante el procedimiento y el producto descrito a continuación. La invención queda mejor definida y caracterizada mediante las reivindicaciones de la patente.

Tal como se reivindica, la invención resuelve el problema de cómo mezclar azufre y urea en estado fundido y proporciona fertilizantes que contienen S y que tienen el tamaño de partícula deseado. No resultan necesarios los agentes anti endurecimiento. Un aditivo regula la distribución del tamaño de partícula.

El procedimiento según la presente invención comprende la emulsión del azufre elemental en estado líquido en una fusión de urea líquida y ejerce influencia sobre la tensión superficial entre las dos fases de azufre y urea en estado líquido a temperaturas superiores a los puntos de fusión mediante el aporte de un aditivo que es estable térmicamente y es anfotérico a la fusión de azufre líquido/urea para obtener una fase mezclada homogéneamente.

Se prefiere emulsionar el azufre elemental en estado líquido en una fusión de urea líquida. La razón agronómica para el uso del azufre elemental es que el azufre elemental puede ofrecer un contenido en nitrógeno más alto en el fertilizante en presencia de concentraciones altas de S, por ejemplo, > 42% de N con un > 8% de S. Para muchas de las aplicaciones en plantas, la relación de peso entre N:S se encuentra entre 6:1 y 4:1, de manera preferible aproximadamente 5:1. Para aplicaciones en alimentación animal, la relación de peso N:S se encuentra entre 10:1 y 15:1.

La presente invención difiere del abono/recubrimiento con S en que los dos ingredientes principales no son sólido/líquido pero ambos están en estado líquido. No se puede conseguir una emulsión estable ya que los dos líquidos difieren de manera significativa en la tensión superficial y en la densidad y, por tanto, se separan inmediatamente en dos fases separadas, incluso en el caso en que las dos fases líquidas se enfríen rápidamente o incluso si se tratan directamente con nitrógeno líquido (-194ºC).

Azufre (140ºC):

densidad: 1,787 kg/m^{3}, viscosidad: 0,008 Pas

Urea (140ºC):

densidad: 1,214 kg/m^{3}, viscosidad: 0,002 Pas

En la literatura se ha publicado como una técnica común el uso de agitadores o mezcladores estáticos para mezclar los dos componentes en estado líquido y que dan lugar a la formación de una emulsión. El principio básico es la fuerza mecánica subyacente transmitida. Esto se ha ensayado tanto a escala técnica como a escala industrial. Sin embargo, en el caso de la fase mezcla de urea/S líquido, la aplicación de mezcladores estáticos altamente eficientes a escala industrial aumentan la velocidad de separación de las dos fases, lo que está en contradicción directa con la expectativa general.

Como ensayo piloto se usó un procedimiento para la urea después del sistema tradicional en vacío en dos etapas desde las bombas de fusión principales hasta el sistema de distribución del fundido, en este caso un recipiente rotatorio. El enfriamiento/cristalización se estableció mediante un enfriamiento con aire ambiental sin cambio en el esquema natural de las torres de granulación con diámetro de 15/19 m, empezando a la altura de 60 m. El suministro de la segunda fase líquida, el azufre elemental (pureza 99,9%), se instaló por adición de un tanque de alimentación incluyendo una bomba para el suministro de velocidad controlada.

Para facilitar el ensayo de los compuestos sólidos inorgánicos, que pueden utilizarse para servir como nutrientes trazadores juntamente con la urea granulada de grado N-S base, se usa un equipo de dosificación de sólidos. Para estudiar la distribución del tamaño de partícula se utilizan dispositivos de muestreo siguiendo el flujo del procedimiento desde el punto de mezcla hasta la partícula granulada solidificada. Las numerosas medidas de la distribución del tamaño de partícula de las pequeñas gotas de azufre en la urea fundida llevadas a cabo por los mezcladores estáticos revelan el porqué la fuerza mecánica no es capaz de aumentar la homogeneidad/estabilidad de la fase líquida mezclada. El factor director para una fase homogénea con gotas de S de pequeño tamaño no es la velocidad/ejecución de la dispersión sino que el procedimiento está dirigido por la velocidad/probabilidad de recombinación. Puesto que la distribución del tamaño de partícula aumenta desde la parte interior a la parte exterior del mezclador estático, los pares de partículas de S ofrecen una probabilidad más alta de recombinación en el mezclador
estático.

La sección piloto del ensayo (tal como se especifica anteriormente) se ha optimizado respecto a un menor tiempo de residencia, < 180 seg desde la inyección hasta el granulado sólido en la cinta. También se ha ensayado si las substancias inorgánicas tienen influencia sobre la tensión superficial de la fase de azufre dispersado líquido y, por tanto, si influyen en la probabilidad de recombinación y, por tanto, si influyen en el tamaño de partícula del azufre emulsionado. Se han estudiado compuestos de zinc, magnesio, calcio y boro. El ZnO disuelto cambia el color de la mezcla fundida e influye en la tensión superficial en un sentido positivo y los tamaños de las partículas que se consiguen son < 200 \mum. El ZnO, usado en un rango del 1-2%, es capaz de estabilizar en un tiempo de residencia corto. El ZnS y MgO se han estudiado como compuestos traza adicionales, que pueden ser dosificados en un sistema líquido homogéneo sin efecto negativo sobre el tamaño de la partícula. Los CaO, CaSO_{4} y MgSO_{4}.4H_{2}O se han podido dosificar dando lugar a una ligera segregación de la fase y el Na_{2}B_{4}O_{7} y el borax permanecen en suspensión en la fusión y no se dispersan de manera homogénea.

El rango de concentración de los compuestos inorgánicos es del 1,0-2,5%, preferiblemente 1,5-2,1% en peso. También los compuestos de cobre, manganeso, selenio y molibdeno se pueden suspender en la emulsión de urea y azufre elemental sin descomposición ni efecto adverso.

Es un objetivo el proporcionar un compuesto biodegradable que pueda influir sobre la tensión superficial de la fase de S líquida para dar lugar a un efecto de repulsión suficientemente importante como para estabilizar las pequeñas partículas durante el tiempo de residencia del equipo del ensayo a concentraciones bajas de aditivo < 0,1% en peso de aditivo. El rango de partículas que debe conseguirse debe ser de 20-30 \mum para aumentar la oxidación biológica también en condiciones ambientales de más frío. El compuesto debe resistir un nivel de temperatura de 140ºC, tal como se requiere para mantener las dos fases en su estado líquido. El estudio de las substancias se ha llevado a cabo a escala de laboratorio utilizando un agitador intensivo y estudiando la distribución del tamaño de partícula para el S en función del tiempo. Los ensayos se han efectuado cubriendo un rango de concentraciones (0-150 ppm) de la substancia finalmente preferida.

El grupo de ácidos grasos de cadena lineal de C_{6} a C_{30} pueden servir como aditivos. Se ha encontrado que el aditivo más preferido es el ácido mirístico C_{14}H_{28}O_{2}, que tiene un peso molecular de 228.36 g, un punto de fusión de 58,8ºC y un punto de ebullición de 199ºC. El ácido mirístico es un derivado natural que se encuentra como un éster de glicerina en la mantequilla de nuez moscada (70-80%), en la grasa de coco (20%) y en el aceite de esperma (15%). El Calcio-Estearoilo-Lactato y Sodio-Estearoilo-Lactato se han ensayado a las concentraciones de 100 a 1000 ppm, pero estos compuestos se descomponen y también tiene lugar un efecto negativo de formación de espuma con dichos compuestos. También se han ensayado la dodecilamina y la oleilamina, y a una concentración de 1000 ppm dan lugar a tamaños de partícula en el rango de 100 \mum. Además, pueden ser aditivos adecuados los ésteres tales como miristato de isopropilo y triglicéridos, y los metil éster glicéridos.

La distribución del tamaño de partícula del azufre elemental se puede modificar mediante la concentración del aditivo, y se han llevado a cabo ensayos para demostrar este efecto. Los resultados se indican en la Tabla 1.

TABLA 1

Concentración de ácido	Tamaño de partícula de la fase de
mirístico ppm	S elemental incorporado \mum
8	150
10	200
16	150
19	150
23	120
24	120
45	60
60	80
90	10
95	10
100	10
104	10
108	15

TABLA 1 (continuación)

Concentración de ácido	Tamaño de partícula de la fase de
mirístico ppm	S elemental incorporado \mum
112	10
118	10
145	10
148	10
281	10

El impacto del procedimiento:

Se ha confirmado un tamaño de partícula de las partículas de S elemental < 50 \mum, a concentraciones del aditivo > 75 ppm.

Cuanto más pequeño es el tamaño de la partícula, mayor es la velocidad de oxidación por la bacteria oxidante Thiobacillus Thiooxidans en el suelo para convertir el azufre desde el estado elemental hasta la forma de sulfato en que puede ser aprovechable por la planta (a temperatura, humedad y concentración de la especie constante):

S	(S_{2}O_{3})^{2-}	(S_{4}O_{6})^{2-}	(SO_{4})^{2-}
Azufre elem.	Tiosulfato	Tetrationato	Sulfato

Por tanto, se puede conseguir que el azufre sea aprovechable por la planta como una función del tiempo (liberación lenta). La concentración del depósito de azufre no se puede perder durante una lluvia fuerte (efecto de eliminación por lavado) debido a la insolubilidad del azufre en su estado elemental.

Los ensayos agronómicos se han efectuado para determinar el aprovechamiento del azufre por las plantas aplicando técnicas standard de ensayo en tiesto en el invernadero. El resultado dice que la velocidad de oxidación biológica por la bacteria Thiobacillus está ligada al tamaño de la partícula. Los tamaños de partícula más grandes dan lugar a una menor velocidad de oxidación. La velocidad como tal queda afectada de manera positiva a temperaturas > 25ºC, tal como se esperaba.

Los ensayos agronómicos y los ensayos de rendimiento también se han llevado a cabo en las zonas de ensayos de campo. Los ensayos en campo abierto confirman la fuerte relación esperada entre el tamaño de partícula y la velocidad de oxidación. El producto se ha ensayado en el campo en Alemania y en Sudáfrica. El tipo del producto aplicado es urea + azufre elemental: 42,7% en peso de N, 8% en peso de S y relación de peso N:S 5,3:1. La concentración de aditivo es de, aproximadamente, 50 ppm. El tamaño promedio de la partícula de S es 70 \mum. Se pueden conseguir niveles más bajos mediante el aumento de la concentración de aditivo. También se pueden obtener concentraciones de S más altas, sin embargo se reduce el contenido de N aprovechable.

Las pérdidas por volatización de amoniaco a partir de la aplicación de urea constituyen un problema, especialmente en climas más cálidos, debido a una pérdida hacia el aire del contenido de nutriente. Las pérdidas de amoniaco que tienen lugar se miden en comparación con la urea "granulada" normal (sin S elemental) puesto que podría esperarse, a partir de la oxidación biológica in situ en el suelo, que la conversión del azufre elemental hasta sulfato (se ha hecho referencia anteriormente al tipo de reacción química mencionada) reduciría localmente el nivel del pH en el microambiente del depósito de partículas de S \mum.

El procedimiento para la producción de un fertilizante de urea con azufre elemental a partir de azufre en estado líquido y una fusión de urea líquida, según la presente invención, comprende el influir sobre la tensión superficial entre las dos fases de azufre y de urea en estado líquido a temperaturas superiores a los puntos de fusión, mediante el suministro de un aditivo que es estable térmicamente y anfótero a la fusión azufre líquido/urea para obtener una fase mezclada homogénea, que a continuación se distribuye y solidifica.

El aditivo puede estar presente a concentraciones de 5 a 300 ppm, preferiblemente a concentraciones de 45 a 100 ppm. El aditivo puede comprender ácidos grasos de cadena lineal de C_{6}-C_{30}, preferiblemente el aditivo comprende ácido mirístico. A la fusión de azufre líquido/urea se pueden añadir compuestos inorgánicos de zinc y/o magnesio y/o calcio y/o boro y también compuestos inorgánicos de cobre y/o manganeso y/o selenio y/o molibdeno. Los compuestos inorgánicos se pueden añadir en cantidades de 1,0 a 2,5% en peso, preferiblemente de 1,5 a 2,1% en peso. El tiempo de residencia desde el punto de inyección hasta el "granulado" sólido es < 180 seg. La temperatura es > 140ºC.

El fertilizante de urea/azufre según la presente invención comprende urea y azufre elemental y un aditivo que es térmicamente estable y anfótero. El aditivo puede estar presente en concentraciones de 5 a 300 ppm, preferiblemente a concentraciones de 45 a 100 ppm. El aditivo puede comprender ácidos grasos de cadena lineal de C_{6}-C_{30}, preferiblemente el aditivo comprende ácido mirístico. El fertilizante puede comprender compuestos inorgánicos de cobre y/o manganeso y/o selenio y/o molibdeno. Los compuestos inorgánicos pueden estar presentes en cantidades de 1,0 a 2,5% en peso, preferiblemente de 1,5 a 2,1% en peso. La distribución del tamaño de partícula del S es aproximadamente 10-200 \mum, preferiblemente de 50-90 \mum. Se prefiere que la distribución del tamaño de partícula del S sea de manera que el 90% de las partículas sean aproximadamente de 10 \mum a concentraciones del aditivo
> 150 ppm.

La invención se explica y se comprende mejor en las siguientes figuras y ejemplos.

Figura 1 muestra el efecto de la urea y del azufre elemental (Urea + Se) sobre el rendimiento y el contenido en azufre en el aceite de colza en comparación con la urea y urea/azufre (UreaS) en dos ensayos de campo en Alema-
nia.

Figura 2 muestra el efecto de la urea y del azufre elemental (Urea + Se) sobre el rendimiento y el contenido en azufre en el trigo de invierno en comparación con la urea y urea/azufre (UreaS) en un ensayo de campo en Alema-
nia.

Figura 3 muestra el efecto de la urea y del azufre elemental (Urea + Se) sobre el rendimiento en el aceite de soja en comparación con CAN (nitrato amónico cálcico), CAN + ASN (sulfato amónico/nitrato amónico) y urea en un ensayo de campo en Sudáfrica.

Figura 4 muestra el efecto de la urea y del azufre elemental (Urea + Se) sobre el rendimiento en el maíz en comparación con un fertilizante NPS de super fosfato de grado de ensayo 24-10-10 y urea en un ensayo de campo en Sudáfrica.

Figura 5 muestra las pérdidas de amoniaco para la urea y azufre elemental (Urea + Se) en un ensayo de campo en Alemania (Hhof) y un ensayo de campo en Sudáfrica (RSA) en comparación con granulado de urea.

Figura 6 muestra la formación de polvo, la resistencia a la abrasión, la resistencia a la rotura y el índice de agregación para la urea, urea + azufre y urea + S elemental + aditivo (urea + S + Adt).

Figura 7 muestra la mejora sobre la formación de polvo, el índice de agregación, la resistencia a la abrasión y la resistencia a la rotura para la urea + S elemental + aditivo (urea + S + Adt) en comparación con la urea y la urea + S.

Ejemplo 1

Los experimentos se han llevado a cabo sobre aceite de soja en dos ensayos de campo en Alemania del Norte con la adición de urea, urea + sulfato amónico (urea + S) y urea + azufre elemental (Urea + Se). El fertilizante de urea + azufre elemental usado en el ensayo comprendía 42,7% de N y 8% de S, la concentración de aditivo era de 50 ppm y el tamaño de las partículas de S era aproximadamente 70 \mum. Se aplicó 36 kg/ha de S. Los ensayos duraron de 3 días a una semana. Se midieron el rendimiento y el contenido en azufre en el aceite de soja y los resultados se indican en la Figura 1. La Figura 1 muestra que para el aceite de soja, la urea + azufre elemental (urea + Se) y la urea que contiene sulfato en forma de sulfato amónico (urea S), dan lugar a casi el mismo incremento del rendimiento, en el margen de 6 a 20%. El margen de temperaturas es de 7 a 15ºC. El código de área del ensayo de campo es
GS 51.

Ejemplo 2

Los experimentos se han llevado a cabo sobre trigo de invierno en un ensayo de campo en el norte de Alemania con la adición de urea, urea + sulfato amónico (ureaS) y urea + azufre elemental (Urea + Se). El fertilizante de urea + azufre elemental usado en el ensayo contiene 42,7% de N y 8% de S, la concentración de aditivo era de 50 ppm y el tamaño de partícula del S era de aproximadamente 70 \mum. Se añadieron 26 kg/ha de S. Los ensayos duraron de 3 días a una semana. Se ha medido el rendimiento y el contenido en azufre en el trigo de invierno y los resultados se indican en la Figura 2. La Figura 2 muestra que para el trigo de invierno, la urea + azufre elemental (Urea + Se) y la urea + sulfato amónico (urea S), dan lugar a casi el mismo efecto sobre el rendimiento, de 7 a 8%. El margen de temperaturas es de 7 a 15ºC. El código de área del ensayo de campo es GS 31.

Ejemplo 3

Los experimentos se han llevado a cabo sobre aceite de soja en un ensayo de campo en Sudáfrica. Para el aceite de soja se ha utilizado 10 kg/ha de S y se ha comparado la urea + azufre elemental (Urea + Se) con CAN, CAN + ASN y urea. Los resultados se indican en la Figura 3. La Figura 3 muestra el rendimiento para el aceite de soja en t/ha para el CAN, urea, urea + azufre elemental (Urea + Se) y CAN + ASN.

Ejemplo 4

Los experimentos se han llevado a cabo sobre maíz en un ensayo de campo en Sudáfrica. El S utilizado depende en general del N/ha que se ha aplicado. Se ha comparado la urea + azufre elemental (Urea + Se) con un fertilizante NPS de superfosfato de grado de ensayo 24-10-10 y urea. Se añadieron 58, 83 y 108 kg de N/ha. Para la urea + azufre elemental, las cantidades correspondientes de S añadidas han sido de 10, 14 y 18 kg S/ha, y para el fertilizante NPS se han añadido 25,35 y 45 kg S/ha. Los resultados se indican en la Figura 4. La Figura 4 muestra el rendimiento para el maíz en kg/ha para la urea + azufre elemental (Urea + Se), fertilizante-NPS y urea.

A temperaturas ambientales más altas en Sudáfrica, el rendimiento aumenta un 14% en el caso del maíz y el aceite de soja muestra un aumento del rendimiento del 71%.

Ejemplo 5

Los experimentos sobre volatilización de amoniaco se han llevado a cabo en un ensayo de campo en el norte de Alemania (Hhof) y en un ensayo de campo en Sudáfrica (RSA). Las pérdidas de amoniaco a partir de urea + azufre elemental (Urea + Se) se han medido en los dos emplazamientos y se ha comparado con las pérdidas a partir de granulados de urea. Los resultados se indican en la Figura 5. La pérdida por volatización de amoniaco a partir de urea + S elemental (Urea + Se) se ha reducido aproximadamente en un 15%, en comparación con la urea granulada de grado standard.

Ejemplo 6

Se ha medido/calculado la formación de polvo, la resistencia a la abrasión, la resistencia a la rotura y el índice de agregación para la urea, urea + S y urea + S + aditivo.

La formación de polvo, que es la suma del polvo libre y el polvo producido por abrasión, se define como la pérdida de la masa de un fertilizante contenido en un lecho bajo unas condiciones específicas de tiempo y de flujo de aire. La formación del polvo se determina pesando el fertilizante antes y después de la exposición a un flujo de aire en un lecho durante un tiempo específico.

La resistencia a la abrasión viene dada por el porcentaje de granos rotos después del tratamiento en el ensayo de resistencia a la abrasión. La resistencia a la abrasión se determina mediante la medida de la cantidad de partículas rotas (fracción < 1 mm para el granulado de urea, fracción < 1,6 mm para los gránulos de urea, fracción < 1,5 mm para el alimento de ganado con urea) que se ha originado mediante la introducción de una muestra de los granos en un ciclón haciendo uso de un flujo de aire controlado.

La resistencia a la rotura (dureza) de los granos viene dada por la fuerza necesaria para romper el grano como tal. La resistencia a la rotura se determina mediante un ensayo en el que los granos individuales se someten a una fuerza controlada y aplicada mediante un émbolo metálico. La fuerza (unidad: kg fuerza (kgf)) a la que los granos se rompen se toma como la medida de la fuerza.

La tendencia a la agregación de un fertilizante es la fuerza (kgf) que se requiere para romper un aglomerado de un fertilizante comprimido. La compresión de la muestra se lleva a cabo a una temperatura, una fuerza y un tiempo bien definidos. La tendencia a la agregación se determina mediante un ensayo en el que una porción de los granos del fertilizante se colocan en un molde y se aplica una presión al fertilizante mediante aire comprimido que actúa sobre un pistón. Después de mantener la muestra bajo una presión de 2 bar durante 24 horas, se elimina la presión y se quita la placa superior y la placa inferior del molde. El pistón neumático se coloca de nuevo en la parte superior del aglomerado y se va aumentando progresivamente la presión hasta que se rompe el aglomerado.

La Figura 6 muestra la formación de polvo (mg/kg), la resistencia a la abrasión (%), la resistencia a la rotura (g) y el índice de agregación (kg) de la urea, urea + S y urea + S + aditivo.

La Figura 7 muestra la mejora en la formación de polvo, índice de agregación, resistencia a la abrasión y resistencia a la rotura para la urea + S + aditivo en comparación con urea y urea +S.

La formación de polvo por abrasión que se ha medido representa un 10% de un aglomerado standard normal.

El azufre que se ha integrado de manera homogénea reduce fuertemente el comportamiento higroscópico de la matriz de urea, reduciendo así la tendencia de la urea a la agregación. El producto hace que sea posible la aplicación libre. Se puede utilizar diferentes niveles de concentración de S en la matriz del granulado de manera que cubran la relación óptima de N:S para las plantas o para los estómagos de los animales rumiantes. (N:S = 5:1 o 10:1, respectiva-
mente).

El impacto de la oxidación biológica es la reducción de las pérdidas de amoniaco por volatilización. Debido al pequeño tamaño de las partículas se consigue un alto grado de integración en la estructura del cristal de la matriz de urea, aumentando la fuerza mecánica del granulado frente al impacto externo.

Es posible la aplicación como un compuesto de N/S libre de formaldehido en los nutrientes de las plantas o en alimentación. Debido a la lenta liberación y a la insolubilidad del azufre en el estado elemental, la cantidad de azufre que se utiliza queda protegido contra las pérdidas por arrastre en caso de fuertes lluvias.

Mediante la presente invención se puede conseguir que el azufre elemental sea utilizable por las plantas como fuente de S con tamaños de partículas suficientemente pequeñas. Modificando la tensión superficial entre las dos fases (urea/azufre) en el estado líquido a temperaturas por encima de los puntos de fusión también se pueden utilizar diferentes tamaños de partículas en el rango \mum bajo. Se ha evaluado y utilizado un compuesto térmicamente estable con características anfotéricas para permitir la formación en el rango de 10-50 \mum a concentraciones bajas de aditivo. La estructura de la molécula del compuesto activo de superficie que se ha utilizado es biodegradable para evitar la acumulación en el suelo en el caso de aplicaciones continuadas en el campo de los nutrientes para las plantas. El aditivo se puede utilizar a concentraciones que permitan definir un rango de partículas de S que también controle la velocidad de oxidación y, por consiguiente, el suministro de S a las raíces de la planta en forma de sulfato oxidado microbiológicamente. Resulta posible obtener un producto que fluya libremente sin recubrimientos de la superficie o condicionamiento con formaldehido.

Claims (14)

1. Procedimiento para la producción de un fertilizante de urea con azufre elemental a partir de azufre en estado líquido y urea líquida fundida, que se caracteriza por el hecho de que modifica la tensión superficial entre las dos fases del azufre y la urea en el estado líquido a temperaturas por encima de los puntos de fusión, suministra un aditivo que es estable térmicamente y anfotérico a la fusión de azufre líquido/urea para obtener una fase que es una mezcla homogénea y que subsiguientemente se distribuye y solidifica.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, que se caracteriza por el hecho de que a la fusión azufre líquido/urea se le añade compuestos inorgánicos de zinc y/o magnesio y/o calcio y/o boro.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, que se caracteriza por el hecho de que a la fusión azufre líquido/urea se le añade compuestos inorgánicos de cobre y/o manganeso y/o selenio y/o molibdeno.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, que se caracteriza por el hecho de que los compuestos inorgánicos se añaden en cantidades de 1,0-2,5% en peso, preferiblemente 1,5-2,1% en peso.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por el hecho de que el tiempo de residencia desde el punto de inyección hasta el granulado sólido es < 180 seg.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por el hecho de que la temperatura es > 140ºC.

7. Un fertilizante de urea/azufre, que se caracteriza por el hecho de que el fertilizante comprende una fase de mezcla homogénea de urea y azufre elemental y un aditivo que es biodegradable, estable térmicamente y anfotérico.

8. Un fertilizante de urea/azufre según la reivindicación 7, que se caracteriza por el hecho de que el fertilizante comprende compuestos inorgánicos de zinc y/o magnesio y/o calcio y/o boro.

9. Un fertilizante de urea/azufre según la reivindicación 7, que se caracteriza por el hecho de que el fertilizante comprende compuestos inorgánicos de cobre y/o manganeso y/o selenio y/o molibdeno.

10. Un fertilizante de urea/azufre según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, que se caracteriza por el hecho de que los compuestos inorgánicos se encuentran presentes en cantidades de 1,0-2,5% en peso, preferiblemente de 1,5-2,1% en peso.

11. Un fertilizante de urea/azufre según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, que se caracteriza por el hecho de que la distribución del tamaño de partícula para el S es aproximadamente 10-200 \mum, preferiblemente 50-90 \mum.

12. Un fertilizante de urea/azufre según la reivindicación 11, que se caracteriza por el hecho de que la distribución del tamaño de partícula para el S es tal que el 90% de las partículas miden aproximadamente 10 \mum a concentraciones de aditivo > 150 ppm.

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 o un fertilizante de urea/azufre según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, que se caracteriza por el hecho de que el aditivo está presente a concentraciones de 5 a 300 ppm, preferiblemente 45-100 ppm.

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 o un fertilizante de urea/azufre según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, que se caracteriza por el hecho de que el aditivo comprende ácidos grasos de cadena lineal C_{6}-C_{30}.