FI71922C - Foerfarande foer framstaellning av granuler innehaollande karbamid som huvudkomponent och deras anvaendning i goedningsblandningar. - Google Patents

Description

71 922

Menetelmä karbamidia pääkomponenttina sisältävien rakeiden valmistamiseksi ja niiden käyttö lannoitusseoksissa

Hollantilainen patenttihakemus 7 806 213, jota vastaa FI-patenttijulkaisu 65 713, esittää karbamidirakeiden valmistusmenetelmän, joka käsittää sellaisen vesipitoisen karbami-diliuoksen suihkutuksen, jonka ureapitoisuus on 70-99,9 pai-no-%, edullisesti 85-96 paino-%, hyvin hienoina pisaroina, joiden keskiläpimitta on 20-120 ^um, karbamidihiukkasista muodostuvaan leijukerrokseen lämpötilassa, jossa hiukkasille suihkutetusta liuoksesta tuleva vesi haihtuu ja karbamidi jähmettyy hiukkasten pinnalle, niin että muodostuu rakeita, joilla on toivottu koko, joka voi olla 25 mm tai suurempi. Koska tämä menetelmä tuottaa melko suuren määrän pölyä, karbamidilluokseen lisätään karbamidin kiteytyshidastinta , erityisesti vesiliukoista lisäainetta tai formaldehydin ja karbamidin kondensaatiotuotetta, jolloin pölyn muodostus rakeistuksen aikana oleellisen täydellisesti estetään. Kitey tyshidastimen takia rakeet pysyvät plastisina muodostu-essaan, niin että pvörinnän ja/tai iskujen vaikutuksesta rakeiden muodostuksen aikana muodostuu mekaanisesti lujia, sileitä ja pyöreitä rakeita. Näin tuotetuilla rakeilla on suuri murskauslujuus ja suuri iskunkestävyys eikä niistä juuri muodostu pölyä niiden hankautuessa vastakkain. Lisäksi ne eivät paakkuunnu pätkiäkään aikoja varastoitaessa, vaikka karbamidilla on luontainen paakkuuntumistaipumus.

Tunnetaan lannoiterakeita, jotka karbamidin lisäksi sisältävät yhtä tai useampia muita lannoitteita. Tällaisia rakeita voidaan valmistaa rakeistamalla leijukerroksessa vesipitoista karbamidiliuosta, joka sisältää yhtä tai useampia muita lannoitteita liuoksessa ja/tai suspensiossa.

Esimerkkeinä lannoitteista, joita usein jalostetaan rakeiksi yhdessä karbamidin kanssa, mainittakoon ammonium- 2 71922 sulfaatti, ammoniumdivetyfosfaatti ja diammoniumvetyfos-faatti. Karbamidia ja ammoniumsulfaattia sisältäviä rakeita käytetään lannoittamaan vähärikkisiä maita, ja ne sisältävät usein jopa 40 paino-% ja edullisesti 15-20 paino-% ammoniumsulfaattia. Karbamidia ja ammoniumdivetyfos-faattia tai diammoniumvetyfosfaattia sisältävät rakeet valmistetaan usein asiakkaan erittelyn mukaan, joka vaatii tiettyä fosfaattiprosenttia rakeissa. Myös muita lannoitteita käsitellään joskus yhdessä karbamidin kanssa rakeiksi .

Nyt on havaittu, että tietyt magnesiumyhdisteet ovat hyviä karbamidin kiteytyshidastimia ja että rakeilla, jotka on valmistettu rakeistamalla tällaista kiteytyshidastinta sisältävää karbamidiliuosta, on ainutlaatuiset ominaisuudet silloinkin, kun karbamidiliuos sisältää yhtä tai useampia muita lannoitteita suspensiossa tai liuoksessa.

Keksinnön kohteena on niin ollen menetelmä karbamidia pää-aineosana sisältävien rakeiden valmistamiseksi suihkuttamalla vesipitoista karbamidiliuosta, jonka karbamidipitoi-suus on 85-98 paino-% ja johon on lisätty karbamidin kiteytyshidastinta ja joka valinnaisesti sisältää muita lannoitteita, kuten ammoniumsulfaattia, ammoniumdivety-fosfaattia ja diammoniumvetyfosfaattia liuoksessa tai suspensiossa, hyvin hienoina pisaroina, joiden keskiläpimitta on 20-120 ^um, karbamidihiukkasista muodostuvaan leijuker-rokseen lämpötilassa, jossa hiukkasten pinnalle suihkutetun liuoksen tai suspension vesi haihtuu ja karbamidi tai karbamidia pääaineosana sisältävä lannoiteaine jähmettyy hiukkasten pinnalle, niin että muodostuu rakeita, joilla on toivottu koko, mainitun menetelmän ollessa tunnettu siitä, että kiteytyshidastimena käytetään magnesiumhydrok-sidia, epäorgaanista magnesiumsuolaa tai näiden aineiden seosta.

Yllättäen on havaittu, että magnesiumhydroksidin ja/tai epäorgaanisen magnesiumsuolan läsnäolo karbamidia sisältä-

II

719 2 2 3 van liuoksen rakeistuksen aikana leijukerroksessa johtaa hyvin etenevään rakeenmuodostusprosessiin ja estää tai minimoi pö.l yn muodostuksen, minkä lisäksi saaduilla karb-amidirakeilla on hyvä murskauslujuus, suuri näennäinen ominaispaino ja useimmissa tapauksissa pienentynyt paak-kuuntumistaipumus, jolloin ne joissakin tapauksissa eivät paakkuunnu edes pätkiäkään aikoja varastoitaessa. Toinen erittäin tärkeä ominaisuus on, että keksinnön mukaisesti valmistetut rakeet sopivat yhteen yksi- ja kolmoissuper-fosfaattirakeiden (SSP ja vastaavasti TSP) kanssa, jolloin ne sopivat massasekoitettaviksi näihin fosfaattilannoitteisiin.

Tavanomaiset karbamidirakeet ovat tunnetusti sopimattomia käytettäviksi binaarisissa ja ternaarisissa lannoiteseok-sissa, kuten N-P- tai N-P-K-seoksissa, massasekoittamalla niitä huokeaan yksi- tai kolmoissuperfosfaattiin, koska karbamidirakeet eivät sovi yhteen näiden fosfaattien kanssa. Karbamidirakeiden ja yksi- tai kolmoissuperfosfaa-tin seokset vetistyvät jonkin ajan kuluttua muodostaen käsittely- ja käyttökelvottoman sohjon. G. Hoffmeisterin ja G.H. Megarin konferenssissa "The Fertilizer Industry Round Table" Washington D.Crssä 7.11. 1975 esittämän esitelmän mukaan tämä yhteensopimattomuus aiheutuu seuraavan yhtälön mukaisesta reaktiosta

Ca (H2P04) 2*H20 + 4C0 (NH2) 2—>Ca (H2P04) 2· 4C0 (NH2) 2 + H20.

Kun 1 mooli monokalsiumfosfaattimonohydraattia, SSP:n ja TSP:n pääaineosa, reagoi 4 moolin kanssa karbamidia, muodostuu karbamidimonokalsiumfosfaattiaddukti, jolloin 1 mooli vettä vapautuu. Koska addukti on hyvin liukoinen, se liukenee helposti vapautuneeseen veteen, niin että muodostuu hyvin suuri määrä liuosta, joka kostuttaa seoksen rakeet, minkä vuoksi reaktio etenee vielä nopeammin. Mitään kaupallisesti hyväksyttäviä tapoja ei tunneta, 4 719 2 2 joilla karbamidi saataisiin sopimaan yhteen SSP:n ja TSP:n kanssa. Itse asiassa tähän asti on käytetty massase-koitukseen karbamidin kanssa kalliimpia fosfaattilannoitteita, monoammoniumfosfaattia ja diammoniumfosfaattia.

Esillä olevan keksinnön mukaiset karbamidirakeet, jotka sisältävät karbamidia pääaineosana, sopivat kuitenkin yhteen SSP- ja TSP-rakeiden kanssa kaikissa suhteissa, minkä ansiosta ne sopivat massasekoitukseen näiden fosfaattilannoitteiden kanssa.

Esimerkkeinä epäorgaanisista magnesiumsuoloista, jotka sopivat käytettäviksi keksinnön mukaisessa menetelmässä, mainittakoon magnesiumkloridi, magnesiumsulfaatti, magne-siumnitraatti, magnesiumkarbonaatti ja emäksinen magnesium-karbonaatti. Magnesiumhydroksidi tai epäorgaaninen magne-siumsuola lisätään rakeistettavaan, karbamidia sisältävään liuokseen tai suspensioon määränä, joka on ainakin 0,1 paino-% MgO, edullisesti 0,4-1 paino-% MgO, laksettuna liuoksen tai suspension karbamidista.

Lisäaine voidaan lisätä rakeistettavaan karbamidia sisältävään liuokseen tai suspensioon jauheena tai vesipitoisena liuoksena tai suspensiona.

Edullisesti rakeet muodostuksensa jälkeen jäähdytetään 30°C:een tai alempaan lämpötilaan esimerkiksi ilmavirralla, jonka kosteuspitoisuutta on edullisesti pienennetty, niin että rakeet eivät jäähdytyksen aikana absorboi kosteutta viileästä ilmasta.

Keksintö kohdistuu myös yhteensopiviin, heterogeenisiin lannoiteseoksiin, jotka sisältävät esillä olevan keksinnön mukaisesti valmistettuja, karbamidia sisältäviä rakeita

II

5 71922 ja yksi- tai kolmoissuperfosfaattirakeita ja haluttaessa yhtä tai useampia muita rakeisia lannoitteita.

Karbamidia sisältävien rakeiden ja yksi- tai kolmoissuper-fosfaattirakeiden lisäksi seokseen lisätään yleensä kali-lannoitetta, kuten KC1. Seoksen erotuksen estämiseksi sekoitettavien aineosien hiukkaskoot tulisi sovittaa keskenään sopiviksi.

Keksinnön mukaisen menetelmän lähtöaine on vesipitoinen - karbamidiliuos, jonka karbamidipitoisuus on 85-87 paino-%. Karbamidin rakeistukseen yhden tai useampien muiden lannoitteiden kanssa käytetään edullisesti karbamidiliuosta, jonka karbamidipitoisuus on 90-95 paino-% ja johon toinen lannoite lisätään kiinteässä muodossa, edullisesti hienojakoisessa muodossa, tai vesipitoisena liuoksena tai suspensiona. Lisättävien lannoitteiden liukoisuus vesipitoiseen karbamidiliuokseen vaihtelee. Niin ollen ammoniumsulfaa-tin liukoisuus 95 paino-%:seen karbamidiliuokseen on 12 % ja 90 paino-%:seen karbamidiliuokseen 20 %. Ammoniumdivety-fosfaatti ja diammoniumvetyfosfaatti voivat muodostaa 90-95 paino-%:sten karbamidiliuosten kanssa erittäin viskooseja liuoksia, joita on vaikea suihkuttaa. Tämä voidaan estää viemällä karbamidiliuos ja vesipitoinen fosfaattiliuos erikseen suihkuttimiin ja sekoittamalla ne siellä keskenään lyhyen ajan kuluessa juuri, ennen kuin seos suihkutetaan.

Keksintö havainnollistavat seuraavat esimerkit.

Esimerkki I

Keksinnön mukaisen menetelmän tehoa osoittavat seuraavat kokeet, joissa karbamidihiukkasten muodostamaan leijuker-rokseen suihkutettiin vesipitoista karbamidiliuosta, joka ei sisältänyt ja sisälsi tunnettua kiteytyshidastinta ja sisälsi magnesiumhydroksidia tai epäorgaanista magnesium-suolaa kiteytyshidastimena. Rakeistusolosuhteet ja saatujen rakeiden fysikaaliset ominaisuudet on esitetty seuraavassa taulukossa.

6 71922

Taulukossa mainitun "TVA-pullokoneen" tarkoituksena on määrittää karbamidihiukkasten yhteensopivuus SSP- ja TSP-hiukkasten kanssa. Tässä kokeessa tarkistettiin jaksottain tutkittavan, karbamidirakeita ja SSP- tai TSP-rakeita sisältävän seoksen tilaa, joka seos pidettiin suljetussa 120 cm^:n pullossa 27°C:ssa. Niin kauan kuin seoksessa esiintyi vain joitakin kosteustäpliä, se luokiteltiin käyttöön sopivaksi.

Taulukossa mainitun "pussikokeen" avulla määritettiin rakeiden paakkuuntumistaipumus. Tässä kokeessa karbamidira-keet pakattiin 35 kg:n pusseihin, jotka varastoitiin 27°C:ssa 1000 kg:n painon alla. 1 kuukauden kuluttua määritettiin paakkujen painoprosentti pussia kohti ja mitattiin paakkujen keskimääräinen kovuus. Tässä yhteydessä käytettynä kovuus tarkoittaa kg-voimaa, joka kohdistettiin dynamometrillä paakun 7x7x5 cm hajottamiseksi.

Taulukossa mainittu kiteytyshidastin F 80 on kirkas viskoosi liuos, jota on kaupallisesti saatavissa nimellä "Formurea 80", joka on stabiili välillä -20°C ja +40°C ja jonka analyysin jälkeen todettiin sisältävän 100 paino-osaa kohti suunnilleen 20 osaa vettä, suunnilleen 23 osaa karbamidia ja suunnilleen 57 osaa formaldehydiä, jolloin noin 55 % formaldehydimäärästä oli sitoutuneena trimetyloli-karbamidiksi ja loppuosa oli läsnä yhdistämättömässä tilassa .

Il

Taulukko A

7 719 2 2

Koe n:o _1 2 .3 4

Kiteytyshidastin ei mitään F 80 Mg(OH)„ MgCl?-6H~0

Rakeistus- 1 ° 1' z ° ° olosuhteet karbamidiliuos - väkevyys, paino-% 94,6 94,5 94,5 95,5 - lämpötila, °C 130 130 130 130 - nopeus, kg/h 280 280 280 220 suihkutusilma - nopeus, Nm^/h 130 130 130 130 - lämpötila, °C 140 140 145 146 leijutusilma - nopeus, Nm3/h 850 850 850 850 - lämpötila, °C 45 64 73 67 kerroksen lämpötila, °C 108 105 99 94

Tuotteen ominaisuudet_ - näennäinen tiheys, q/cm5 1,23 1,26 1,29 1,28 - murskauslujuus läpim. 2,5 mm, kg 2,1 2,8 4,2 4,4 - pölyä, g/kg 5,4 <0,1 <0,1 <0,1 pussikoe - paakkuja, % 100 10 8 31 - kovuus, kg 22 <1 <1 2,3 TVA-pullokoe SSP:n 50/50 kanssa - sopivuus, päiviä <3 <3 21 <60 TSP:n 50/50 kanssa - sopivuus, päiviä <3 <3 14 <14

Taulukko A (jatkoa) 71922

Koe n:o 5_ 6_ 7_ 8_

Klteytyshidastin MgSO^ · 7H^0 Mg (NO^ )-61^0 M9CO3 4MgCC>2-Mg(OH)2 2,5 % 2,5 % 1,5 % 1,5 %

Rakeistusolo-suhteet_ karbaraidiliuos - väkevyys, paino-% 95,5 95,5 95,5 95,5 - lämpötila, °C 130 130 130 130 - nopeus, kg/h 220 220 220 280 suihkutusilma - nopeus, Nir7/h 130 130 130 130 - lämpötila, °C 144 144 144 148 leijutusilma - nopeus, Nm^/h 850 850 850 850 - lämpötila, °C 70 67 67 63 kerroksen lämpötila, °C 102 99 105 105

Tuotteen ominaisuudet_ - näennäinen tiheys, g/cm^ 1,27 1,29 1,29 1,29 - murskauslujuus läpim. 2,5 mm, kg 2,9 2,8 3,2 3,5 - pölyä, g/kg *-0,1 0,1 0,1 <0,1 pussikoe - paakkuja, % 100 39 00 - kovuus, kg 22 3,9 0 0 TVA-pullokoe SSP:n 50/50 kanssa - sopivuus, päiviä >60 >60 >60 >60 TSP:n 50/50 kanssa - sopivuus, päiviä>60 14 14 14

II

9 71922

Esimerkki II

Useissa rakeistuskokeissa karbamidihiukkasista muodostuvaan leijukerrokseen suihkutettiin hienoksi jauhetun ammonium-sulfaatin suspensiota 95 paino-%:sessa vesipitoisessa karbamidiliuoksessa, joka sisälsi tunnettua kiteytyshi-dastinta (F 80) ja magnesiumyhdistettä kiteytyshidastime-na. Suspension ammoniumsulfaattipitoisuus oli 20 paino-%.

Suspensiota suihkutettiin lämpötilassa 120-130°C ja nopeudella n. 300 kg/h. Suihkutus suoritettiin suihkutusilman avulla, jonka lämpötila oli 140°C, ylipaineessa 0,35 kg/cm , jolloin ilmaa syötettiin nopeudella n. 140 Nm /h. Kerros leijutettiin ilmalla, jota syötettiin nopeudella 650-950 Nm /h. Leijutusilman lämpötilaa säädettiin, niin että kerroksen lämpötila pidettiin välillä 105-108°C.

Kaikissa kokeissa rakeiden muodostus leijukerroksessa sujui erinomaisesti. Tuote sisälsi vain hyvin vähän hienoa ainetta, mikä merkitsee sitä, että suihkutettu suspensio käytettiin käytännöllisesti katsoen kokonaan rakeiden muodostukseen. Saatujen rakeiden kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet on esitetty seuraavassa taulukossa.

10

Taulukko B

719 2 2

Kiteytyshidastin Mg (OH) 2 Mg(NO^) 2" _1% F 80 1,2 %_2,5 %

Kemialliset ominaisuudet: - kosteus, paino-% 0,18 0,13 0,21 0,18 0,14 - ammoniumsul- faatti, paino-% 13,7 15,0 18,5 19,5 18,6 - 10 paino-%:sen liuoksen pH 5,2 5,0 5,1 8,2 5,0

Fysikaaliset ominaisuudet: - murskauslujuus läpim. 2,5 mm, kg 3,3 3,4 3,5 3,9 4,0 - pussikoe - paakkuja, % 48 25 35 0 0 - kovuus, kg 2,2 2,5 4,0 0 0 - TVA-pullokoe SSP:n 50/50 kanssa - sopivuus käyttöön, päiviä 4.3 <3 43 >60 >60 TSP:n 50/50 kanssa - sopivuus käyttöön, päiviä <3 O /3 >60 .>60 11

Claims (3)

719 2 2 3 1

1. Menetelmä karbamidia pääaineosana sisä Iti' vien rakeiden valmistamiseksi suihkuttamalla vesipitoista karbamidi-liuosta, jonka karbamidipitoisuus on R5-9R paino-? ja jolion on lisätty karbamidin kiteytyshidastinta ja joka valinnaisesti sisältää muita lannoitteita, kuten amntoni umsulfaattia, arn-moniumdivetyfosfaattia ja diamnoniumvetyfosfaattia liuoksessa tai suspensiossa, hyvin hienoina pisaroina, joiden keski3 e namitta on 20-120 un, karbamidihiukkasista muodostuvaan lei-jukerrokseen lämpötilassa, jossa hiukkasten pinnalle suihkutetun liuoksen tai suspension vesi haihtuu ja karbamid i. tai karbamidia pääaineosana sisältävä lannoiteaine jähmettyy hiukkasten pinnalle, niin että muodostuu rakeita, joilla on toivottu koko, tunnettu siitä, että kiteytyshidasti-mena käytetään magnesiumhydroksidia, epäorgaanista magnesium-suolaa tai näiden yhdisteiden seosta, jonka määrä vastaa 0,1-1,0 paino-? MgO, laskettuna liuoksen tai suspension karb-amidista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maonesiumhydroksidin tai -mannesiun-suolan määrä on 0,4-1,0 paino-?, f’qO:na laskettuna.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisella menetelmällä valmistettujen karbamidia sisältävien hiukkasten käytti·' yhteensopivissa heterogeenisissä 3annoitusseoksissa, tunnettu siitä, että seokset sisältävät lisäksi yksi- tai kolmoissuperfosfaattirakeita ja valinnaisesti yhtä tai useampia muita rakeisia lannoitteita, kuten KC1.