FI66171C - Foerfarande foer framstaellning av nitrathaltiga goedselmedel - Google Patents

Description

E35r^l rBl m.KUULUTUSjULKAISU

Ma w (11'utläggningsskrift odI /1 c Pr.icr-tSI r.;;"nnc i*y !0 C9 1934 ^ T ^ (51) Kv.lk.^IntC».3 C 05 C 5/00 SUOMI —FINLAND (21) Ntunnllukunw. —F*.fltuw6knln| 800967 (22) Htkemltpifvi — Araekntnpdsg 28.03.80 ' ' (23) Alkupilvt—GHtl|h«tadt| 28.03.80 (41) Tulkit {uIMmIuI — Uhrit offunttlj Q1 1 0 80

Patent· och registerstyrelsen AmBkan uttagd och utl.skrift*n pubUctrad 31.05.84 (32)(33)(31) PyyJatty atuolkau*—Bajtrd priority 30.03.79

Norja-Norge(NO) 791058 Toteennäytetty-Styrkt (71) Norsk Hydro a.s, Bygdtfy a11έ 2, Oslo 2, Norja-Norge(NO) (72) Per Fredrik Gustavsen, Skien, Olav Kjtfhl, He istad, Norja-Norge(NO) (74) Oy Kolster Ab (54) Menetelmä nitraattipitoisten lannoitteiden valmistamiseksi -Förfarande för framstälIning av nitrathaltiga gödselmedel

Keksinnön kohteena on menetelmä nitraattipitoisten lannoitteiden valmistamiseksi, joilla on alentunut hygroskooppisuus, sekä menetelmässä käytettävä vakioimisaine. Aine koostuu pääasiallisesti vahasta ja mineraaliöljystä.

On kauan ollut tunnettua, että kostuvat lannoitteet kuten NP-lannoitteet ja erityisesti kalkkisalpietari aiheuttavat ongelmia, kun ne altistetaan kosteudelle. Vuosien mittaan on kehitetty joukko vakioimisaineita erityyppisille lannoitteille. Tällaisten vakioimis-aineiden tulee täyttää osittain erilaisia vaatimuksia sen mukaan mille lannoitteelle niitä käytetään ja aine, joka sopii jollekin lannoitetyypille ei sentähden välttämättä sovi jollekin toiselle lannoite tyyp i11e.

Brittiläisen patentin nro 1 312 314 kohteena on lannoite,joka on päällystetty vakioimisaineella, joka sisältää vahaa ja katio-nisen ninta-aktiivisen amiinin ja mahdollisesti mineraaliöljyä.

2 66171 Käyttökelpoiset vahat näyttävät käsittävän useimmat lajit ja niiden vaikutuksen Ilmoitetaan olevan lähes riippumaton vahatyypistä, samalla kun hienokiteiset vahat, parafiinivahat, luonnon vahat, gly-seridit ja korkealla sulavat polymeerit jätetään huomiotta. Vahamää-rä on vähemmän ratkaiseva, kun taas vaha/amiini-suhde voi vaihdella välillä 100:1 - 1:1. Lisäksi myöskään mainitun mineraaliöljyn tyyppiä tai määrää ei ole tarkkaan määritelty.

Brittiläisen patentin nro 1 288 333 kohteena on menetelmä dynaamisen hydroskooppisuuden alentamiseksi urearakeissa käyttäen ainetta, joka koostuu kiinteästä parafiinista, eläin- tai kasvi-rasvasta ja mineraaliöljystä.

Edelleen on brittiläisestä patentista nro 335 175 tunnettua parantaa lannoitteiden varastointikelpoisuutta aineen avulla, joka sisältää vahan ja mineraaliöljyn seoksia. Vahan osuus voi olla 20 %:iin asti aineesta, jota voidaan käyttää 0,5 - 1 %:n määrä lannoitteesta tehokkaan suojan antamiseksi.

Mikään edellä mainituista aineista ei ole osoittautunut käyttökelpoiseksi nitraattipitoisille lannoitteille lähtien nykyään asetettavista vaatimuksista.

Ainetta, jota käytetään brittiläisen patentin nro 1 312 314 mukaisesti, käytetään pääasiassa lannoiterakeiden paakkuuntumisen estämiseksi, kun taas lannoitteiden koostumisen vähentämiseen liittyvä on jätetty huomioitta. Tällä aineella ei kuitenkaan näyttänyt olevan erityisempää vaikutusta mitä vettymisen alentamiseen tulee.

Brittiläisen patentin nro 335 175 mukaisesti tulisi ainetta käyttää 0,5 - 1 %. Näin suurien määrien vakioimisainetta käyttäminen on turvallisuussyistä onnetonta ammoniumnitraatin kaltaisille aineille. Ammoniumnitraatille on suurin sallittu orgaanisten aineiden pitoisuus 0,2 % ja aineille, joissa onalle 70 % ammoniumnit-raattia, on raja 0,4 %.

Aine, jota käytetään brittiläisen patentin nro 1 288 333 mukaisesti on tarkoitettu urealle, joka on vähiten kostuvia lannoitteita. Esimerkeissä on esitetty käytettäväksi 0,8 % ainetta. Tämä, kuten edellä mainittiin, ei ole suotavaa ja tällaiset määrät tulevat lisäksi liian kalliiksi ja tekevät lannoitteen tahmeaksi ja heikosti vapaasti juoksevaksi. Ainetta käytettiin eräässä ko- 3 66171 keessa kalkkisalpietariin, mutta sillä ei ollut mitään vaikutusta mitä vettymisen vähentämiseen tulee.

Lannoitteita kuljetetaan nykyään enenevässä määrässä irtotavarana ja tämä asettaa erikoisvaatimuksia sen kyvylle sietää eri kuljetuslaitteiden aiheuttamat rasitukset ilman että lannoiterakeet hankautuvat pölyksi. Mutta ensisijaisesti asettaa tällainen kuljetus suuret vaatimukset lannoitteen kyvylle sietää ilmastollisia muutoksia. Siirryttäessä irtotavarakuljetukseen jouduttiin vaikeuksiin kosteuden vastaanoton takia sekä ongelmiin pölyyntymisen ja paakkuuntumisen takia kuljetuksen ja varastoinnin aikana. Lisäksi oli esiintynyt vaikeuksia myös tietyntyyppisten lannoitteiden levittämisessä rakeiden paakkuuntumisen takia. Sentähden aloitettiin kokeilu käyttäen erilaisia tunnettuja vakioimisaineita, mutta nämä kokeet eivät antaneet odotettuja tuloksia.

Kalkkisalpietari on aiheuttanut suurimmat vettymis- ja paakkuun tumisongelmat, ja tämä oli odotettua, koska se on paljon hygroskooppisempi kuin esim. NPK, ammoniumnitraatti ja urea. Keksijät aloittivat sentähden pönnistelunsa löytääkseen aineen, joka vähentäisi kalkkisalpietarin hydroskooppisuutta ja parantaisi sen varastoimis- ja käsittelyominaisuuksia ja joka toivottavasti vaikuttaisi positiivisesti muihinkin lannoitteisiin.

Vakioimisaineen kehittelyssä oli otettava huomioon joukko osittain vastakkaisia seikkoja. Aineen pitäisi olla hyväksyttävä käyttöön, lähes hajuton ja väritön, helppo levittää ^a turvallisuussyistä tulisi sen leimahduspisteen olla yli 100 C. Aineelle ei liioin saisi olla vahingollinen vaikutus kasveihin ja eläimiin. Lisäksi toivotaan ainetta voitavan käyttää niin vähän kuin mahdollista samalla kun vakioimisvaikutuksen tulisi olla suuri vaihtelemassa lämpötilassa ja kosteudessa. Vakioitujen lannoiterakeiden pitäisi myös saada päällyste, joka tarttuu hyvin rakeisiin eikä olisi liian mureneva, niin että se hankautuisi pölyksi niiden rasitusten alaisena, joille rakeet altistetaan. Päällystämistekniik-ka ja aineen tasainen jakautuminen rakeille asetti myös tietyt rajoitukset valittaessa ainetta ja sen komponentteja. Tällaisen vakioimisaineen olennaisimmat ominaisuudet ovat kuitenkin, että se suojaa lannoiterakeita tuhoavalta vettymiseltä. Suojaava kalvo ei kuitenkaan saa olla niin läpipääsemätön, että se estää rakeiden liukenemista kun niitä käytetään.

4 66171

Mineraaliöljyjä on vaihtelevalla menestyksellä käytetty väki-oimisaineina ja keksijät yrittivät valita sopivia öljyjä lähtien edellä mainituista aineelle asetetuista vaatimuksista. Kävi ilmi, että mm. öljyn kiehumapisteellä, viskositeetillä ja vahapitoisuudella oli vaikutusta vakioimistehoon. Mikään testatuista öljyistä ei kuitenkaan antanut toivottua vaikutusta. Silloin aloitettiin kokeet vahaseokfcilla ja mineraaliöljyllä. Eräs vaatimus, joka öljy/vaha-seokselle asetettiin, oli, että sen tulisi antaa joustava kalvo, joka helposti tarttuu rakeesta toiseen päällystysprosessin aikana.

Vastakohtana edellä mainittujen patenttien opeille kävi yllättäen ilmi, että vahatyyppien ja -määrien valinta olivat ratkaisevia tekijöitä. Kuten edellä mainituissa testeissä, kävi nyt myös ilmi, että öljytyypin valinta oli ratkaiseva tekijä.

Senjälkeen kun oli kokeiltu joukkoa yhdistelmiä pääsivät keksijät erääseen aineeseen, joka koostui pääasiallisesti kolmesta komponentista, nimittäin hienokiteisestä vahasta, parafiinivahas-ta ja eräästä erikoisöljytyypistä. Tietyissä tapauksissa on eduksi, että aine sisältää myös emulgaattorin. Lannoiteliuoksiin,joita käytetään esimerkiksi pisarakastelulaitteessa, on havaittu tarpeelliseksi lisätä aineelle sopivia emulgaattoreitä. Nämä ovat biologisesti hajoittavia eivätkä ole myrkyllisiä kasveille. Jokaisen komponentin täytyy täyttää tietyt vaatimukset ja komponenttien välisen suhteen täytyy olla tietyissä erikoisrajoissa.

Erikoista keksinnön mukaisessa menetelmässä on, että vakioimis-aineena käytetään ainetta, joka sisältää 5-20 paino-% hienokiteis-tä vahaa, 5-30 paino-% parafiinivahaa ja 60-80 paino-% mineraali-öljyä, jonka kiehumapiste on väliltä 300-400°C.

Keksinnön eräässä erityisessä suoritusmuodossa käytetään 0,01 - 0,15 paino-%, laskettuna lannoitteen painosta, ainetta, joka sisältää 10-20 paino-% hienokiteistä vahaa, 10-20 paino-% parafiinivahaa ja 60-70 paino-% mineraaliöljyä, jonka viskositeetti on 2-70 senttistokia 50°C:ssa, edullisesti 2-30 senttisto-kia, ja jonka jähmettymispiste on välillä 5-20°C ja kiehumapiste välillä 300-400°C.

Keksinnön mukainen vakioimisaine sisältää 5-20 paino-% hienokiteistä vahaa, 5-30 paino-% parafiinivahaa ja 60-80 paino-% mineraaliöljyä, jonka kiehumapiste on välillä 300-400°C.

5 66171

Aineen edullisin koostumus on 15 paino-% hienokiteistä vahaa, 15 paino-% parafiinivahaa ja 70 paino-% mineraaliöljyä.

Aine voi mahdollisesti sisältää myös sopivia emulgaattoreita.

Tällaisen vakioimisaineen tehon arvioimiseksi voidaan käyttää useita mittausmenetelmiä lisäyksenä havaintoihin ja testeihin vettymisestä kuljetuksen, varastoinnin ja levityksen aikana.

Edäs käytännöllinen menetelmä, joka on osoittautunut merkitykselliseksi jonkun aineen hygroskooppisuuden esittämiseksi, on sen veden vastaanottonopeus. Tämä riippuu joukosta tekijöitä, joista tärkein on tuotteen lämpötila ja ympäröivän ilman lämpötila ja kosteus.

Keksintöä valaistaan nyt lähemmin viitaten seuraaviin kuviin ja esimerkkeihin.

Kuvio 1 kälkkisalpietarin veden vastaanoton väheneminen keksinnön mukaisen aineen koostumuksen funktiona.

Kuvio 2 kalkkisalpietarin vedenoton väheneminen käytetyn vakioimisainemäärän funktiona.

Kuvio 3 veden vastaanotto ajan funktiona kalkkisalpietarille, sekä vakioimisaineen kanssa että ilman sitä.

Kuvio 4 veden vastaanotto suhteellisen ksoteuden funktiona kalkkisapietarille, vakioimisaineen kanssa ja ilman sitä.

Kuvio 5 kalkkisalpietarin veden vastaanotto erilaisin vakioi-misainein.

Kuvio 6 NP-lannoitteen veden vastaanotto, vakioimisaineen kanssa ja ilman sitä.

Kuvio 1 on 3-faasi-diagramma, joka osoittaa veden vastaanoton vähentymisen prosenteissa kalkkisalpietarille 25°C:ssa ja 70 %:n suhteelilisessa kosteudessa, jolloin on lisätty keksinnön mukaista vakioimisainetta, mutta vaihtelevin määrin hienokiteistä vahaa ja parafiinivahaa. Aineen kolmas pääkomponentti on eräs raskasöljytis-le, jonka kiehumapiste on 300-400°C ja öljyn määrä on n. 100 % miinus vahakomponenttien summa disgrammassa, ts. 100:n ja 60 %:n välillä. Viivoitettu alue esittää edullisinta Jeksinnön mukaista koostumusta.

Kuvio 2 eattää veden vastaanoton vähentymistä kalkkisalpietarille 25°C:ssa ja 70 %:n suhteellisessa kosteudessa, käytetyn keksinnön mukaisen vakioimisainemäärän funktiona, ilmaistuna paino-%:teinä kalkkisalpietarirakeiden painosta. Mittaukset on 6 66171 suoritettu 6 tuntia vakioimisen jälkeen ja osoittavat selvästi, että jopa käytettäessä ainoastaan 0,05 % antaa aine suuren tehon.

Kuviossa 3 on esitetty vesimäärä prosenteissa, jonka kalkki-salpietarirakeet vastaanottavat (g vettä/100 g kalkkisalpietaria), kun niitä varastoidaan ilmassa 25°C:ssa ja 70 %:n suhteellisessa kosteudessa. Käsittelemätön tuote ottaa vastaan vettä miltei muuttumattomalla nopeudella koko 24 tunnin varastoinnin aikana.Vakioidulle tuotteelle veden vastaanotto alenee voimakkaasti jo muutaman tunnin kuluttua jopa ainoastaan 0,05 %:lla vakioimisainetta.

N. 0,1 %:n määrällä vakioimisainetta loppuu veden vastaanotto miltei kokonaan 24 tunnin kuluessa ja on tällöin n. 8 % verrattuna 50 %:iin vakioimattomalle tuotteelle, yhtäjaksoinen viiva. Piste-viivat esittävät käyriä vakioidulle tuotteelle vakioimisaineen määrän ollessa annettu prosentteina.

Kuvio 4 esittää vedenotto-prosenttia 6 tunnin varastoinnin jälkeen suhteellisen kosteuden funktiona n. 15 ja 20°C:ssa. Käyrä 1 kuvaa käsittelemätöntä tuotetta 20°C;ssa ja käyrä 3 vakioitua kalkkisalpietaria 20°C:ssa, johon on lisätty 0,12 % keksinnön mukaista vakioimisainetta. Käyrät 2 ja 4 esittävät vastaavia käyriä 15°C:ssa.

Kuvio 5 esittää veden ottoa kalkkisalpietarille, jota on varastoitu 24 tuntia ilmassa, jonka lämpötila on 35°C ja suhteellinen kosteus 50 %. Käyrä 1 on käsittelemättömälle tuotteelle, käyrä 2 on öljyllä käsitellylle kalkkisalpietarille, jossa on 0,5 % mineraaliöljyä, ja käyrä 3 on kalkkisalpietarille, joka on vakioitu O, 08 %:lla keksinnön mukaista ainetta.

Kuvio 6 esittää NP-lannoitteen veden ottoa ajan funktiona varastoitaessa ilmassa, jonka lämpötila on 32°C ja suhteellinen kosteus 70 %. Käyrä 1 esittää käsittelemätöntä NP-lannoitetta ja käyrä 2 NP-lannoitetta, joka on vakioitu 0,08 %:lla keksinnön mukaista ainetta.

Esimerkki 1

Kalkkisalpietariin lisättiin erästä vakioimisainetta määrässä, joka vastasi 0,2 % kalkkisalpietarin painosta. Päällystäminen tapahtui ruiskuttamalla ainetta kuljetushihnaa vasten, joka kuljetti 35°C:teisia kalkkisalpietarirakeita irtovarastoon.

7 66171

Vakioimisaine koostui 80 paino-%:sta raskasöljytislettä, jonka kiehuma-alue oli 300-400°C, jähmettymispiste 10°C ja viskositeetti 1,3° Engler 50°C:ssa ja 20 paino-%:sta parafiinivahaa.

Vakioidun kalkkisalpietarin veden vastaanottoprosentti mitattiin 25°C:ssa ja 70 %:n suhteellisessa kosteudessa. Veden vastaanoton väheneminen vakioidulle tuotteelle verrattuna vakioimattomaan tuotteeseen oli 15 %.

Esimerkki 2

Kalkkisalpietaria vakioitiin kuten esimerkissä 1, mutta ainoastaan 0,08 %:lla vakioimisainetta. Tässä kokeessa käytettiin samantyyppistä öljyä kuin esimerkissä 1, mutta aine sisälsi nyt 80 % öljyä, 10 % parafiinivahaa ja 10 % hienokiteistä vahaa. Kokonais-vahamäärä oli siis sama kuin esimerkissä 1.

Vedenottoprosentti mitattiin kuten esimerkissä 1 ja vedenoton vähentymäksi mitattiin 71 %.

Esimerkki 3

Kalkkisalpietaria vakiotiin kuten esimerkissä 2. Tässä kokeessa käytetty aine sisälsi 60 % öljyä, 20 % hienokiteistä vahaa ja 20 % parafiinivahaa.

Vedenoton alentumaksi mitattiin 72 %.

Esimerkki 4

Kalkkisalpietaria vakioitiin kuten edellisissä esimerkeissä. Käytettiin 0,08 % ainetta, joka sisälsi 80 % öljyä ja 20 % hienokiteistä vahaa.

Vedenoton alentumaksi mitattiin 12 %.

Esimerkki 5 NP-lannoittetta, jossa oli 26 % typpeä ja 14 % P205' vaki°i~ tiin 0,08 %:lla samaa vakioimisainetta kuin esimerkissä 3.

Vedenoton alentumaksi mitattiin 70 %.

Esimerkki 6

Rakeistettua ammoniumnitraattia vakioitiin 0,1 paino-%:lla samaa ainetta, jota käytettiin esimerkissä 3.

25°C:ssa ja 86 %:n suhteellisessa kosteudessa saavutettiin käyttäen vakioimisainetta 68 %:n vähennys vedenottoon.

Tämä esimerkki osoittaa niinmuodoin, että myös ammoniumnitraa-tilla saavutetaan huomattava alentuminen veden vastaanotossa.

β 66171

Kokeessa käytettiin hienokiteistä vahaa ja parafiinivahaa, joiden sulamispisteet olivat välillä 50-70°C, edullisesti tulee kummallakin vahatyypillä olla sulamispiste n. 60°C.

öljyn, jota voidaan käyttää keksinnön mukaisessa aineessa, jähmettymispisteen tulee olla väliltä 5-20°C, kun vakioitavan tuotteen lämpötila on väliltä 25-45°C. Levittämisen helpottamiseksi ei öljyn viskositeetti saa olla liian korkea, edullisesti sen tulee olla väliltä 2-30 senttistokia 50°C.ssa. öljyn kiehuma-alueen tulee olla väliltä 300-400°C.

Esimerkit 2, 3, 5 ja 6 esittävät keksinnön mukaisen vakioimis-aineen käyttöä. Esimerkit 1 ja 4 osoittavat, että kun aineen koostumus on patenttivaatimuksissa esitetyn koostumuksen ulkopuolelta, saadaan veden vastaanottoon hyvin vähäinen aleneminen.

Käytännön edut vakioitaessa keksinnön mukaisesti kalkkisalpie-taria, ammoniumnitraattia ja NP-lannoitetta, voidaan lyhyesti luetella seuraavasti:

Vakioidulla tuotteella on olennaisesti pienempi taipumus muodostaa paksuja kosteita kuoria irtovarastoinnissa kuin vakioi-mattomalla tuotteella.

Suuressa mittakaavassa tapahtuvat irtotavaralaivaukset ja irtotavaran kuljetus aina käyttäjälle asti tulevat mahdolliseksi toteuttaa ilman olennaisia ongelmia, kun tuote vakioidaan keksinnön mukaisesti.

Käsiteltäessä kuljetuslaitteissa tulee murenemisaste ja siten pölytaso merkittävästi alemmaksi käytettäessä keksintöä.

Taipumus muodostaa kovia paakkuja, jotka tarttuvat kiinni le-vittimien syöttöelimiin, vähenee myös olennaisesti.

Kalkkisalpietari, joka oli vakioitu keksinnön mukaisesti ja pakattu polyeteenisäkkeihin, joissa oli 3 mm:n reikiä, oli vapaa paakuista 5 kuukauden varastoinnin jälkeen25°C.ssa ja 60 %:n suhteellisessa kosteudessa, kun taas vertailusäkeissä, joissa oli käsittelemätöntä tuotetta, muodostui paakkuja lyhyen ajan kuluttua.

Aikaisemmat kokemukset olivat osoittaneet, että levitettäessä tuotetta epäedullisessa säässä, se nopasti paakkuuntui syöttöelimiin. Kun käytettiin vakioitua tuotetta, jolla oli edellä mainittu olennaisesti alempi vedenottonopeus, saatiin samanlaisissa olosuhteissa lähes muuttumaton annostus riippumatta ilmastollisista olosuhteista.

Claims (3)

9 661 71 Lisäksi on käynyt ilmi, että vastatuotetun ja vakioidun kalkki-salpietarin varastoimisominaisuudet irtonaisena ja siilossa ovat olennaisesti parantuneet, koska tällaisella tuotteella on vähentynyt taipumus kovettumiseen verrattuna vakioimattomaan tuotteeseen.

1. Menetelmä alhaisen hygroskooppisuuden omaavien nitraat-tipitoisten lannoitteiden valmistamiseksi käyttäen enintään 0,4 paino-% vakioimisainetta, joka sisältää vahaa ja mineraaliöljyä, tunnettu siitä, että vakioimisaineena käytetään ainetta, joka sisältää 5-20 paino-% hienokiteistä vahaa, 5-30 paino-% parat iinivahaa ja 60-80 paino-% mineraaliöljyä, jonka kiehumispiste on 300-400°C.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että käytetään 0,01 - 0,15 paino-% vakioimisainetta, joka sisältää 10-20 paino-% hienokiteistä vahaa ja 10-20 paino-% paratiinivahaa sekä 60-70 paino-% mineraaliöljyä, jonka viskositeetti on 2-70 senttistokia 50°C:ssa, edullisesti 2-30 senttistokia ja jähmettymispiste on 5-20°C.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisessa menetelmässä käytettävä vakioimisaine, tunnettu siitä, että se sisältää 5-20 paino-% hienokiteistä vahaa, 5-30 paino-% paratiinivahaa ja 60-80 paino-% mineraaliöljyä, jonka kiehumapiste on 300-400°C.