MX2010006052A - Preparacion de una composicion basada en fosfato de potasio. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un fertilizante en partículas que fluye libremente, que consiste esencialmente de fosfato de potasio de la fórmula K3H3(PO4)2 y de menos de 8% en peso de agua. El fertilizante estable y no aglutinante está caracterizado por una señal de difracción de rayos X que corresponde a 2-theta de aproximadamente 70° También se proporciona un proceso económico para preparar el fertilizante que consiste en hacer reaccionar KOH y fosfato monopotásico (KH2PO4) en agua, calentar la mezcla al vacío y enfriarla, obteniendo así el fertilizante en partículas.

Description

PREPARACIÓN DE UNA COMPOSICIÓN BASADA EN FOSFATO DE POTASIO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método de fabricación de un fertilizante en partículas que comprende fosfatos de potasio, el cual es fácil de almacenar y utilizar, sin tendencia a aglutinarse.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los fosfatos de potasio que ofrecen a las plantas dos elementos importantes, son fertilizantes importantes; sin embargo, en muchas de sus formas, dichos fosfatos son inestables, y son difíciles de almacenar y manipular. Un fertilizante agroquímico ideal proporcionaría los elementos importantes necesarios para el crecimiento de plantas, además de tener propiedades físicas adecuadas, siendo fácil de fabricar, empacar y manipular. Idealmente, tal fertilizante estaría adaptado para formar gránulos o polvos que fluyen libremente y no tienden a aglomerarse. Por supuesto, la técnica no proporciona aún fertilizantes suficientemente adecuados para todas las situaciones, teniendo las características requeridas.

El fosfato monopotásico (MKP) y el fosfato dipotásico (DKP) son bien conocidos y ambos se utilizan como fertilizantes. Debido a que el MKP es más bien ácido y el DKP es básico, su mezcla sería deseable en varias aplicaciones, pero, desafortunadamente el DKP, no obstante su precio, no es un material sencillo de almacenar y manipular, siendo inherentemente inestable en lo que se refiere al contenido de agua. Es por lo tanto, un objeto de la invención proporcionar un fertilizante sólido estable y fácil de manipular que comprende fosfatos de potasio, asi como un método para fabricar a un bajo costo tal fertilizante.

Es un objeto adicional de la invención proporcionar un fertilizante en partículas, que no se aglutina, de fácil fluidez, que proporciona un pH entre 5 y 8 cuando se disuelve en agua .

Es otro objeto de esta invención proporcionar un fertilizante sólido en partículas, que suministra fósforo y potasio, fácil de almacenar y manipular.

Otros objetos y ventajas de la presente invención se harán evidentes a través de la lectura de la descripción.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La invención proporciona un proceso para fabricar un fertilizante sólido en partículas basado en fosfato de potasio de la fórmula K3H3(P04)2, dicho proceso comprende: i) proporcionar materia prima agrícolamente aceptable que consiste esencialmente de fosfato monopotásico (KH2PO4, MKP) ; ii) proporcionar materia prima agricolamente aceptable que consiste esencialmente de hidróxido de potasio (KOH) ; iii) agregar agua a dicho MPK en bruto en una cantidad de desde 20 a 100% en peso, basado en el peso seco del MKP; iv) agregar dicho KOH en bruto a dicho MKP y agua del paso iii en una cantidad de aproximadamente 18% en peso a aproximadamente 22% en peso, en base a los pesos secos de KOH y MKP; v) calentar la mezcla del paso iv al vacio y bajo movimiento lento a temperaturas entre aproximadamente 90 °C y aproximadamente 140°C, hasta obtener un material homogéneo que contiene de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 8% en peso de agua; y vi) enfriar a temperatura ambiente; obteniendo asi el fertilizante en partículas basado en fosfato de potasio, que fluye libremente y sin tendencia a aglutinarse. Las propiedades adquiridas se conservan mejor cuando el producto está sellado en recipientes de plástico. En una modalidad préferida del proceso de la invención, el paso auxiliar de calentamiento al vacío se lleva a cabo hasta que el contenido de agua de la mezcla disminuye a un valor de desde 2% en peso de 6% en peso basado en el producto final total. Dicho KOH en bruto contiene preferiblemente al menos 30% en peso de KOH seco, y dicho MKP en bruto contiene preferiblemente al menos 85% en peso de KH2P04 seco. El MKP se mezcla preferiblemente con agua en una cantidad de desde aproximadamente 40% en peso a aproximadamente 60% en peso en base al peso seco del MKP, seguido por la adición de KOH acuoso al 50% en una cantidad de 35% en peso a 45% en peso basado en el peso seco del MKP. En un proceso de conformidad con la invención, dicho fertilizante sólido en partículas consiste esencialmente de menor cantidad de agua y de fosfato de potasio de la fórmula K3H3(P04)2, en donde el MKP y agua y KOH en los pasos iii y iv se mezclan en proporciones de aproximadamente 1:0.25:0.20 basado en los pesos secos. Dicha temperatura durante la evaporación al vacío es preferiblemente entre 100°C y 130 °C, en donde dicho vacío comprende una presión de 0.102 kg/cm2 (100 mbar) o menor.

La invención se refiere a un fertilizante que consiste esencialmente de fosfato de potasio de la fórmula ?3?3(?04) 2 y de agua en una cantidad de desde 0.2% en peso a 8% en peso, preferiblemente de 0.5% en peso a 5% en peso, dicho fertilizante muestra en su difractograma de rayos X una señal correspondiente a 2-theta de aproximadamente 70°. En una modalidad preferida de la invención, se proporciona un fertilizante el cual consiste de fosfato de potasio de la fórmula K3H3(P04)2 en una cantidad de desde 92 % en peso a 99% en peso, de agua en una cantidad de hasta 8% en peso, y de impurezas incidentales de hasta 5% en peso. El fertilizante preferido de conformidad con la invención contiene fosfato de potasio de la fórmula K3H3(P04)2 en una cantidad de por lo menos 95% en peso, y agua e impurezas incidentales de hasta 5% en peso.

El fertilizante de la invención es un material en partículas estable sin tendencia a aglutinarse. En un aspecto de la invención, el fertilizante se dispersa directamente en la tierra; en otro aspecto de la invención, el fertilizante es utilizado en la preparación de composiciones fertilizantes que proporcionan potasio y fósforo, las cuales además incluyen otros componentes seleccionados a partir de fuente de nitrógeno, nutrientes adicionales de potasio o fósforo, microelementos , estimulantes, pesticidas y tensioactivos . El fertilizante particular de la invención es un material que no está en forma de polvo, sin tendencia a aglutinarse, que muestra higroscopicidad adecuada, por ejemplo, 50% cuando se expresa como H.R.C.

La invención también está dirigida a las composiciones fertilizantes que comprenden fosfato de potasio de la fórmula K3H3(P04)2 que muestran en su difractograma de rayos X una señal de aproximadamente 70°, y que además incluye otros elementos o componentes deseados, tales como fuentes de NPK y pesticidas, por ejemplo, antifúngico.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las características antes mencionadas y otras y las ventajas de la invención se harán más evidentes a través de los siguientes ejemplos, y con referencia al dibujo adjunto, en donde: La Figura 1 muestra difractogramas de rayos X de productos basados en fosfato de potasio; La Figura 1A es un difractograma de un material obtenido por mezclado en seco de MKP con DKP; la Figura IB es un difractograma de un material obtenido de conformidad con la invención .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Ahora se ha encontrado que el fosfato monopotásico (MKP) , cuando se mezcla con agua en una cantidad no suficiente para disolverlo, y posteriormente con hidróxido de potasio (KOH) , seguido por la eliminación de la mayor parte del agua por evaporación al vacío a una temperatura de entre 100°C y 130°C, proporciona un fertilizante sólido a base de fosfato de potasio conveniente. Preferiblemente, el KOH se agregó en una cantidad de aproximadamente 20% en peso con respecto al MKP, basada en pesos secos, y el producto obtenido mostró menos de 10 % en peso de agua. El solidó que fluye libremente, granular resultó ser un fertilizante ideal, fácilmente manejable y estable, con un nivel razonable de higroscopicidad, con baja tendencia a aglutinarse.

La invención se refiere a un proceso de fabricación de un fertilizante que fluye libremente, sólido, en partículas, con baja tendencia a aglutinarse, que consiste esencialmente de fosfato de potasio de la fórmula K3H3(P04)2, que comprende las etapas de proporcionar las materias primas MKP y KOH agrícolamente aceptable, mezclar dicho MPK con agua agregada a una cantidad de desde 20 a 100% en peso basado en el peso seco del MKP, mezclar KOH en una cantidad de desde aproximadamente 18% en peso a aproximadamente 22% en peso en base a los pesos secos, calentar la mezcla al vacío a temperaturas desde aproximadamente 90 °C a aproximadamente 140°C, mientras que se mueve lentamente dicha mezcla, y enfriar la mezcla hasta la temperatura ambiente. Dichas materias primas pueden incluir agua en cantidades que no interfieran con las proporciones requeridas según se definió anteriormente y, además impurezas incidentales que son agrícolamente no nocivas; las materias primas pueden comprender, por ejemplo, grado horticultural , grado técnico y grado alimenticio. En una modalidad preferida de la invención, el paso de calentamiento al vacío se lleva a cabo siempre y cuando la mezcla no alcance el contenido de agua de entre 1% en peso y 8% en peso basado en el peso total dél producto final. Dicho KOH puede contener agua, y en una modalidad el KOH se agrega a dicho MKP como una solución en agua, por ejemplo una solución de aproximadamente 50% en peso. En una modalidad del proceso de conformidad con la invención, el MKP se mezcla con agua en una cantidad de desde aproximadamente 20% en peso a aproximadamente 30% en peso en base al peso seco del MKP, seguido por la adición de KOH acuoso al 50% en una cantidad de desde 35% en peso a 45% en peso basado en el peso seco del MKP. En una modalidad preferida de la invención, el fertilizante estable, sólido, en partículas que consiste esencialmente de menor cantidad de agua y de fosfato de potasio de la fórmula K3H3(PO,j)2 es fabricado mediante el mezclado de 1 parte en peso de MKP seco, 0.25 partes en peso de agua, y 0.20 partes en peso de KOH seco. Las cantidades anteriores de agua son recomendadas más bien en lo que respecta a las cantidades mínimas necesarias; si están presentes cantidades iniciales superiores de agua, se causarán pérdidas innecesarias de energía durante la operación de secado. La presente invención está dirigida también a un fertilizante sólido, en partículas, que no tiende a aglutinarse, proporcionando aproximadamente 45% en peso de P2O5 y aproximadamente la misma cantidad de K2O. Un fertilizante de conformidad con la invención puede contener agua en un cantidad de desde 1 a 12% en peso, preferiblemente en una cantidad de hasta 8% en peso, por ejemplo, en una cantidad de aproximadamente 2 a 5% en peso y, además menores impurezas incidentales, aceptables en la agricultura.

En una modalidad, un fertilizante de conformidad con la invención es un polvo que fluye libremente, estable en almacenamiento, el cual se disuelve fácilmente en agua proporcionando una solución clara al 1% en peso. Un fertilizante de conformidad con la invención puede proporcionar soluciones turbias, si contiene menores componentes insolubles. Una solución acuosa del fertilizante de conformidad con la invención generalmente tiene un pH de aproximadamente 6.8.

El fertilizante de la invención consiste esencialmente de fosfato de potasio de la fórmula K3H3(P04)2; significa que el fertilizante contiene principalmente, por ejemplo, entre 80% en peso y 98% en peso, de fosfato de potasio de dicha fórmula, preferiblemente entre 95% en peso y 99% en peso, siendo el resto predominantemente agua. La fórmula anterior corresponde a la mezcla equimolar de KP y DKP. Como se explicó anteriormente, el DKP, aunque es un fertilizante deseado, es difícil de trabajar con él. El fertilizante de la invención proporciona la misma composición que una mezcla de MKP con DKP, pero sin necesidad de comprar u obtener dicho DKP, y sin necesidad de almacenarlo y trabajar con él. Con el propósito de comparar, se mezclaron polvos de MKP y DKP, y la mezcla resultante se comparó con un fertilizante de la invención; el fertilizante de fácil fluidez de la invención, sin tendencia a aglutinarse, tuvo una mayor consistencia que dicha simple mezcla de MKP y DKP. El fertilizante obtenido de conformidad con la invención es más barato que una mera mezcla de MKP y DKP, y es más adecuado para aplicaciones de agricultura. Los dos materiales se distinguen también por sus características fisicoquímicas, por ejemplo, por difracción de rayos X; el fertilizante de la invención muestra, por ejemplo, en su difractograma una señal alrededor del ángulo de 70° la cual falta en el difractograma de dicha mezcla simple de MKP/DKP. Esta línea puede corresponder a una sal doble de la fórmula KH2P04. K2HP04.2H20; sin embargo, el fertilizante de la invención se obtiene más fácilmente que una mezcla simple de MKP/DKP, es más barato, más fácil de usar, y difiere en sus propiedades físicas. El fertilizante de la invención es granular, fácilmente manejable, sólido de fácil fluidez con un nivel deseado de higroscopicidad y una baja tendencia a aglutinarse, obtenido en un proceso que incluye mezclar MKP y KOH en la presencia de agua, seguido por la eliminación de la mayor parte de agua mediante evaporación al vacío a altas temperaturas.

La invención proporciona un sólido en partículas bien soluble, el cual es una fuente superior de potasio y fósforo para la fertilización. El fertilizante obtenido puede ser fácilmente almacenado, transportado y aplicado a las áreas que van a ser fertilizadas.

El fertilizante de la presente invención, que consiste esencialmente de fosfatos de la fórmula K3H3(P04)2/ puede utilizarse en la preparación de una composición que comprende otros elementos importantes de componentes deseados. Las composiciones de la invención pueden ser trituradas, tamizadas y empaquetadas, por ejemplo, en bolsas, para su almacenamiento, transportación y venta a los usuarios.

Ejemplo 1 Un lote del fertilizante de la invención se preparó en un reactor mediante el mezclado de 1500 kg de MKP técnico, 560 kg de KOH acuoso de aproximadamente 50%, y aproximadamente 375 kg de agua. El orden de adición de los componentes al reactor fue importante: MKP en primer lugar, seguido por agua, y finalmente KOH. La adición del hidróxido de potasio fue acompañada por la liberación de calor de neutralización lo cual provocó que la temperatura aumentara hasta 60-65 °C. La mezcla se calentó con vapor hasta que la temperatura alcanzó los 115 °C, seguido por la activación de vacio durante agitación constante hasta que el agua se extrajo y la mezcla de reacción alcanzó la temperatura de 120°C. A continuación, la mezcla se enfrió a la temperatura de 45°C con agua fría, mientras que el vacío se detuvo cuando la temperatura llegó a 105°C.

La mezcla enfriada tuvo un tamaño de partícula uniforme, con las siguientes características químicas y físicas: El agua fue de aproximadamente 0.3% en peso (perdida a 100°C); el agua perdida en calentamiento a 300 °C fue de 4.5% en peso; P205 fue de 45.2%, K20 fue de 43.9%, CaO fue de 350 ppm, S04 fue de 0.43%; la fluidez relativa fue del 93.4% (100% MKP) ; la turbidez de solución en agua al 1% fue de 5 NTU, y el pH fue de 6.8; la higroscopicidad fue del 50% de H.R.C. (humedad relativa crítica).

Ejemplo 2 Por propósitos de comparación, se prepararon tres materiales en dos formas diferentes: (i) mezclado físico de 43.9% de MKP y 56.1% de DKP; y (ii), y preparando una mezcla "in situ" por la reacción entre el MKP y KOH en presencia de agua, y secando al vacío sin dejar de agitar, lo cual s el método de la presente invención. Los productos resultantes fueron similares en sus características químicas y físicas. Sin embargo, un análisis de rayos X de los dos productos reveló un alto pico típico de una sal doble en el fertilizante obtenido a partir del proceso novedoso.

Ejemplo 3 Una mezcla de N:P:K con la composición nutriente deseada de 22:22:22, con respecto · a N:P205:K20, fue obtenida al mezclar un fertilizante de conformidad con la invención y urea en una proporción en peso de aproximadamente 1:1. La mezcla resultante fue analizada y se encontró que contiene 0.86% de agua (perdida a 100 °C) , higroscopicidad 50% de H.R.C, y la turbidez de la solución al 1% fue de 15 NTU, y el pH = 6.85. Sólo se observó un ligero aglut inamiento .

Una mezcla de N:P:K con la composición nutriente deseada de 7:22:45, con respecto a : P2O5 : K20, fue obtenida al mezclar un fertilizante de conformidad con la invención y KNO3 en una proporción en peso de aproximadamente 1:1. La mezcla resultante mostró un ligero aglut inamiento .

Una mezcla de N:P:K con la composición nutriente deseada de 11:35:14, con respecto a N:P205:K20, fue obtenida al mezclar un fertilizante conforme a la invención y NH4H2P04 y (NH4)2S04 en una proporción en peso de aproximadamente 1:1:1. La mezcla resultante mostró un ligero aglutinamiento .

Aunque esta invención ha sido descrita en términos de algunos ejemplos específicos, muchas modificaciones .y variaciones son posibles. Se entiende por lo tanto que dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, la invención puede llevarse a cabo de otra manera a la descrita específicamente.

Claims (15)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un proceso para fabricar un fertilizante sólido en partículas basado en fosfato de potasio de la fórmula K3H3(P04)2, caracterizado porque comprende i) proporcionar materia prima agrícolamente aceptable que consiste esencialmente de fosfato monopotásico (KH2PO4, MKP) ; ii) proporcionar materia prima agrícolamente aceptable que consiste esencialmente de hidróxido de potasio (KOH) ; iii) agregar agua a dicho MPK en una cantidad de desde 20 a 100% en peso, basado en el peso seco del MKP; iv) agregar hidróxido de potasio en bruto al MKP y agua del paso iii) en una cantidad de aproximadamente 17% en peso a aproximadamente 23% en peso, en base a los pesos secos de KOH y MKP; v) calentar la mezcla del paso iv) bajo movimiento lento a temperaturas de hasta aproximadamente 140 °C, que comprende vacío, hasta obtener un material homogéneo que contiene de aproximadamente 0.2% en peso a aproximadamente 8% en peso de agua; y vi) enfriar a temperatura ambiente; obteniendo así el fertilizante en partículas basado en fosfato de potasio, de fácil fluidez y sin tendencia a aglutinarse.

2. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue la etapa de calentamiento se lleva a cabo hasta que el contenido de agua de la mezcla disminuye a un valor de aproximadamente 0.5% en peso a aproximadamente 5% en peso basado en el producto final total.

3. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de calentamiento comprende aumentar la temperatura bajo presión normal a entre 110 °C y 120°C, seguida por la aplicación de vacío mientras se mantiene la mezcla a una temperatura entre 110 °C y 140 °C.

4. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el KOH en bruto contiene al menos 30% en peso de KOH seco, y se agrega en una cantidad de entre 18% en peso a 22% en peso, basado en el peso seco de KOH y MKP.

5. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el MKP en bruto contiene al menos 95% en peso de KH2P04 seco.

6. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el MKP se mezcla con agua en una cantidad de desde aproximadamente 40% en peso a 60% en peso basado en el peso seco del MKP, seguido por la adición de 50% en peso de KOH acuoso en una cantidad de desde 35 % en peso a 45% en peso basado en el peso seco del MKP.

7. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fertilizante sólido, en partículas, consiste esencialmente de menor cantidad de agua y de fosfato de potasio de la fórmula ?3?3(?04)2, y porque el MKP seco y agua y KOH seco en los pasos iii) y iv) están presentes en proporciones de peso de aproximadamente 1/0.50/0.20.

8. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura está entre 100°C y 130°C.

9. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el vacío comprende una presión de 0.102 kg/cm2 (100 mbar) o menor.

10. Un fertilizante sólido, en partículas, que fluye libremente, caracterizado porque consiste esencialmente de fosfato de potasio de la fórmula K3H3(P04)2 y de agua en una cantidad de 0.2% en peso a 8% en peso, el fertilizante muestra en XRD una señal correspondiente a 2-theta de aproximadamente 70°.

11. Un fertilizante de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque comprende agua en una cantidad de desde 0.5 % en peso a 5% en peso.

12. Un fertilizante de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque consiste de fosfato de potasio de la fórmula K3H3(P04)2 en una cantidad de desde aproximadamente 92% en peso a aproximadamente 99 % en peso, agua en una cantidad de hasta 8% en peso, e impurezas incidentales de hasta 5% en peso.

13. Un fertilizante de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque consiste de fosfato de potasio de la fórmula K3H3(P04)2 en una cantidad de por lo menos 95% en peso, y agua e impurezas accidentales de hasta 5% en peso.

14. Un fertilizante de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque es un material en partículas estable sin tendencia a aglutinarse.

15. Un fertilizante de conformidad con la reivindicación 10, para uso en la preparación de composiciones fertilizantes que proporcionan potasio y fósforo, y que comprenden además al menos un componente seleccionado a partir de fuente de nitrógeno, nutrientes adicionales de potasio o fósforo, microelementos , estimulantes, pesticidas y tensioactivos .