NL9102046A

NL9102046A - Kunstmeststoffen met een hoge hardheid en opslagstabiliteit.

Info

Publication number: NL9102046A
Application number: NL9102046A
Authority: NL
Original assignee: Intevep Sa
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1991-12-06
Publication date: 1992-10-01
Also published as: NL193406C; GB2253621A; NL193406B; JPH06340483A; FR2673941B1; JPH07108835B2; GB9124893D0; GB2253621B; FR2673941A1; CA2056649A1; CA2056649C; DE4206877A1

Description

Kunstmeststoffen met een hoge hardheid en opslagstabiliteit.

De onderhavige uitvinding is gericht op een werkwijze voor het bereiden van een kunstmestsamenstelling en een kunstmestsamenstelling als zodanig die gekenmerkt is door een hoge mechanische weerstand en anti-aankoekeigenschappen terwijl een hoog oplossingsvermogen wordt gehandhaafd.

Tot dusver is een van de eerste problemen die ondervonden wordt bij het hanteren, transport en opslag van kunstmeststoffen het feit dat de kunstmeststoffen de neiging hebben te klonteren. Bovendien missen bekende kunstmestsamenstellingen een aanvaardbare graad van hardheid of weerstand tegen breken. In de stand der techniek is het bekend middelen aan de kunstmeststof toe te voegen welke de wijze van kristallisatie van de kunstmeststof tijdens het vormen van de kunstmeststof tot een uiteindelijk gewenst produkt modificeren. De Amerikaanse octrooischriften nrs. 3.II2.343, 4.I6O.782 en 4.204.053 beschrijven diverse processen voor de behandeling van kunstmeststoffen met toevoegsels, zoals formaldehyd, in een poging om de bovengenoemde problemen te elimineren. Formaldehyd is door de U.S. Environmental Protection Agency aangeduid als een toxische chemische stof en een potentieel carcinogene stof. Dienovereenkomstig zijn alternatieve toevoegsels toegepast in kunstmeststoffen in een poging om de brosheid van de kunstmeststof en de neiging ervan om te klonteren te verminderen. US-A-4.587.358 vermeldt een kunstmestsamenstelling die gebruik maakt van lignosulfonaten als toevoegsel voor de verbetering van de bovenstaande eigenschappen. De Amerikaanse octrooischriften nrs. 4.743.289 en 4.846.871 vermelden eveneens verbeterde kunstmestsamenstellingen die gebruik maken van toevoegsels welke de neiging hebben om de mechanische weerstand van kunstmeststof, alsmede de anti-aankoekeigen-schappen ervan, te verminderen.

Natuurlijk zou het zeer gewenst zijn een kunstmestsamenstelling en werkwijze voor de bereiding ervan te verschaffen, die gekenmerkt is door een hoge mechanische weerstand en anti-aankoekeigenschappen terwijl tegelijkertijd deze kunstmeststof niet toxisch, niet carcinogeen en betrekkelijk goedkoop bereid kan worden.

Dienovereenkomstig is het een principiële doelstelling van de onderhavige uitvinding een verbeterde kunstmestsamenstelling en werkwijze voor de bereiding ervan te verschaffen, waarbij de kunstmest gekenmerkt wordt door een hoge mechanische weerstand en anti-aankoekeigenschappen.

Het is een bijzondere doelstelling van de onderhavige uitvinding een kunstmeststof, zoals hierboven vermeld, te verschaffen, welke kunstmeststof een toevoegsel omvat in de vorm van een in water oplosbaar lig-naatzout.

Het is een verdere doelstelling van de onderhavige uitvinding een kunstmeststof en werkwijze, zoals hierboven is vermeld, te verschaffen, welke werkwijze gebruik maakt van een in water oplosbaar lignaatzout als toevoegsel, waarbij het lignaatzout verkregen is uit afvalmaterialen welke ontstaan bij papierpulpfabrieken.

Het is nog een andere verdere doelstelling van de onderhavige uitvinding een kunstmeststof en een werkwijze, zoals hierboven vermeld, te verschaffen, die goedkoop, niet toxisch en niet carcinogeen is.

Verdere doeleinden en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen hieronder blijken.

Samenvatting van de uitvinding

Volgens de onderhavige uitvinding worden de bovenstaande doelstellingen en voordelen gemakkelijk bereikt.

De onderhavige uitvinding is gericht op een kunstmestsamenstelling en een werkwijze voor de bereiding daarvan, waarbij de kunstmest gekenmerkt wordt door een hoge mate van mechanische weerstand en anti-aankoek-eigenschappen. Volgens de onderhavige uitvinding omvat de kunstmestsamenstelling een verbinding, gekozen uit de groep bestaande uit ureum, ammo-niumsulfaat, stikstof-kalium-fosforgranulaten, mono-ammoniumfosfaat, di-ammoniumfosfaat, kaliumchloride en mengsels ervan, en een zwavelvrij, in water oplosbaar lignaatzout, gekozen uit de groep bestaande uit natrium-lignaten, alkalimetaallignaten, ammoniumlignaten en mengsels ervan in een hoeveelheid tussen 0,1 en 5.0 gew.$ in de uiteindelijke kunstmestsamenstelling, zodanig dat de kunstmestformule een hoge mechanische weerstand en een lage neiging tot klonteren bezit zonder dat het vermogen van het oplossen ervan wordt beïnvloed. Volgens een de voorkeur verdienende uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is het in water oplosbare lignaatzout een zwavelvrij natriumlignaat dat verkregen is uit afval-produkten van papierpulpfabrieken. De voorkeur verdienende verbindingen voor toepassing in de kunstmestsamenstelling zijn ureum, ammoniumsulfaat, kaliumchloride, monoammoniumfosfaat en diammoniumfosfaat, waarbij ureum een algemene stikstofdrager is. Bij toepassing van de toevoeging van een lignaatzout wordt de resulterende kunstmest gekenmerkt door een grotere weerstand tegen compressie en stoten, alsmede een gereduceerde neiging voor de vorming van klonters.

De werkwijze voor de bereiding van de kunstmeststof van de onderhavige uitvinding omvat het mengen van de verbinding en het lignaatzout om een homogeen mengsel ervan te vormen en om daarna het mengsel te verhitten in een oven op een temperatuur tussen 120 en 160°C en daarna het mengsel te verwerken ter verkrijging van een gewenste deeltjesvormige materiaalvorm. Volgens een de voorkeur verdienende uitvoeringsvorm van de werkwijze van de uitvinding is het natriumlignaat afkomstig van de pa-pierpulpverwerking.

De kunstmest van de onderhavige uitvinding en de werkwijze voor de bereiding ervan resulteert in een niet toxische, niet carcinogene kunst-mestsamenstelling, die gekenmerkt wordt door een hoge mechanische weerstand en goede anti-aankoekeigenschappen.

Gedetailleerde beschrijving

Een afvalmateriaal, verkregen van papierpulpfabrieken, aangeduid als "soda vloeistof" bestaat in hoofdzaak uit een oplossing van lignaten. Bij de behandelingstrap in de papierpulpfabrieken worden de uitgangsmaterialen bewerkt met natriumhydroxide hetgeen resulteert in een "soda vloeistof" waarin de lignaten in hoofdzaak als natriumlignaten aanwezig zijn.

Ter verkrijging van het in water oplosbare lignaatzouttoevoegsel voor toepassing in de kunstmestsamenstelling van de onderhavige uitvinding, wordt de "soda vloeistof" ontwaterd ter vorming van een oplossing in water met een concentratie aan natriumlignaat gelegen tussen 48 en 55 gew.$ of het water wordt totaal verwijderd teneinde een watervrij lig-naatpoeder te verkrijgen.

Hoewel natriumlignaten bijzonder geschikt zijn als toevoegsels in de kunstmest van de onderhavige uitvinding, moet men inzien dat andere lignaten, zoals alkalimetaallignaten en ammoniumlignaten eveneens gebruikt kunnen worden. Verder kunnen de lignaten ander materiaal bevatten, zoals polysacchariden en/of monosacchariden en/of zouten van zuren die aanwezig zijn als gevolg van de afbraak van koolhydraten tijdens de pulp-behandeling. Deze kunnen in het lignaat aanwezig zijn zonder dat de eigenschappen ervan worden gewijzigd met betrekking tot de mechanische weerstand en het aankoeken. In een de voorkeur verdienende uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt het lignaatzout verkregen uit een uitgangsmateriaal dat gebruikt wordt bij de papierpulpfabricage, welk materiaal bij voorkeur suikerrietbagasse is; echter kan ander plantaardig materiaal worden gebruikt dat ten minste 15 gew.% lignine bevat.

Volgens de werkwijze van de onderhavige uitvinding wordt het in water oplosbare lignaatzout gemengd met een verbinding, gekozen uit de groep bestaande uit ureum, ammoniumsulfaat, stikstof-kalium-fosforgranu-laten, monoammoniumfosfaat, diammoniumfosfaat, kaliumchloride en mengsels ervan. Zoals hierboven opgemerkt wordt het in water oplosbare lignaatzout gekozen uit de groep bestaande uit alkalimetaalignaten, ammoniumlignaten, en mengsels ervan in een hoeveelheid van tussen 0,1 en 5*0 gew.$ in de uiteindelijke kunstmestsamenstelling, zodanig dat de kunstmestformule een hoge mechanische weerstand en een lage neiging tot klonteren bezit zonder dat het vermogen van het oplossen ervan wordt beïnvloed. Volgens de onderhavige uitvinding is het de voorkeur verdienende, in water oplosbare lignaatzout een zwavelvrij natriumlignaat en de verbinding waarmee het gemengd wordt, is bij voorkeur ureum. Wanneer ureum gebruikt wordt als de verbinding, moet het lignaatzout aanwezig zijn in de uiteindelijke kunst-mestsamenstelling in een hoeveelheid van 0,1 tot 1,0 gew.$. Wanneer ammoniumsulfaat als de verbinding wordt toegepast, is het in water oplosbare lignaatzout aanwezig in de uiteindelijke kunstmestsarnenstelling in een hoeveelheid van 2,6 tot 4,8 gew.%.

Volgens de onderhavige uitvinding worden de verbinding en het in water oplosbare lignaatzout samengemengd voor de vorming van een homogeen mengsel. Daarna wordt het homogene mengsel verhit op een temperatuur van 120 tot l60°C en daarna verwerkt door toepassing van het algemeen bekende prillen tot de uiteindelijke deeltjesvormige vorm.

Zoals hierboven opgemerkt wordt het lignaatzout verkregen uit af-valprodukten, gevormd tijdens het papierpulpverwerkingsproces en het uitgangsmateriaal, dat bij de verwerking wordt toegepast, is gewoonlijk suikerrietbagasse.

De eigenschappen van de kunstmest van de samenstelling zijn vergelijkbaar met bekende kunstmestsamenstellingen en zullen hieronder worden vermeld met betrekking tot de voorbeelden. De hardheid of mechanische weerstand van de kunstmest heeft twee componenten. De eerste component is de weerstand tegen compressie, die een statische kracht is, en de tweede component is weerstand tegen stoten, die een dynamische kracht is. De weerstand tegen compressie wordt bepaald volgens Chatillon Hardness Compression en maakt gebruik van een inrichting vervaardigd door John Chatillon & Sons van het model nr. LTCM-3 bij toepassing van standaard S-115 van het internationale centrum voor kunstmestontwikkeling. De weerstand tegen stoten wordt bepaald bij toepassing van standaard F-118 van het internationale centrum van kunstmestontwikkeling. De neiging tot klontervorming wordt geëvalueerd door middel van versnelde koekvormings-proeven. Dergelijke proeven bestaan uit het brengen van een bepaalde hoeveelheid prills in het inwendige van een holle cilinder en insluiten van de prills tussen twee uit plexiglas bestaande zuigers. Na een vastgestelde tijdsduur wordt een kleine koek verkregen die vervolgens onderworpen wordt aan breken. De kracht die vereist is voor het breken van de koek wordt bepaald met een penetrometer. Des te lager de kracht is, des te minder koekvorming is opgetreden.

De onderstaande voorbeelden zullen de kwaliteit van de kunstmest van de onderhavige uitvinding bij vergelijking met bekende kunstmest-samenstellingen demonstreren.

Voorbeeld 1

Een "soda vloeistof" met een totaal gehalte aan vaste stoffen van 8 gew.# werd ontwaterd ter verkrijging van een oplossing met een gehalte aan vaste stoffen van 51 gew.# . De geconcentreerde vloeistof werd in twee verschillende porties gemengd met vast ureum teneinde een eindprodukt in test 1 te verkrijgen van 0,5 gew.# lignaatzout en in test 2 van 0,7 gew.# lignaatzout. Elk van de te onderzoeken kunstmeststoffen werden daarna gemengd teneinde een homogeen mengsel te verkrijgen en daarna werden de mengsels in een oven bij een temperatuur van l40°C gesmolten. Waarneming gaf aan dat de lignaten zeer oplosbaar in gesmolten ureum werden en dat de ureumlignaatoplossingen geen enkele troebelheid vertoonden. Daarna werd het mengsel afgekoeld en op bekende wijze geprilld teneinde deeltjes van diverse doorsneden te verkrijgen. Na de korrelvorming werden de prills gescreend teneinde ze te scheiden in grootten van 10 mesh, 12 mesh en 14 mesh.

Een verdere kunstmestsamenstelling (test 3) werd bereid door poedervormig lignaatzout aan ureum toe te voegen teneinde een uiteindelijke kunstmestsamenstelling te vormen met 0,5 gew.# lignaatzout. Daarna werd het mengsel gemengd teneinde een homogeen mengsel te vormen en verhit en geprilld en op dezelfde manier als bij de tests 1 en 2 gescheiden. Teneinde het gedrag van de kunstmestsamenstelling van de onderhavige uitvinding te demonstreren, werd hun weerstand tegen compressie bepaald volgens de Chatillon Hardness Compression en vergeleken met twee bekende kunst-mestsamenstellingen, bevattende ureum en een toevoegsel en een kunstmest, bestaande alleen uit ureum. De twee bekende kunstmestsamenstellingen waren als volgt: UF-85R van Allied Chemicals (U.S.A.) en Norlig -HPR van Daishowa Chemicals (U.S.A.). De resultaten van de compressieproeven zijn in onderstaande tabel I vermeld.

TABEL I

Toevoegsel Hoeveelheid toevoegsel in Weerstand tegen compressie (kg) Gemiddelde stijging van het ureum (US standaard Mesh) de weerstand tegen compressie gew. %

Mesh 10 Mesh 12 Mesh 14 geen zonder toevoegsel 0,7 ± 0,l4 0,56 ± 0,15 0,36 ± 0,11 ---- UF85 0,3 0,86 ± 0,21 0,69 ± 0,10 0,51 ± 0,14 29

Norlig-HP 0,5 0,92 + 0,20 0,68 ± 0,12 0,48 ± 0,09 28

Test I 0,5 1,09 ± 0,16 0,76 ± 0,13 0,54 + 0,13 47 lignaatzout

Test II 0,7 1,10 ± 0,27 0,76 + 0,16 0,54 + 0,14 47 lignaatzout

Test III 0,5 1,25 ± 0,15 0,80 ± 0,10 0,6l + 0,10 63 lignaatzout

Zoals uit tabel I blijkt vertonen de kunstmeststoffen van de onderhavige uitvinding een weerstand tegen compressie die groter is dan die van beide van de bekende kunstmestsamenstellingen. Behalve het bovenstaande werd de stootweerstand gemeten volgens IFDC-118 standaard en de resultaten zijn weer in tabel II hieronder getoond.

TABEL II

Toevoegsel Hoeveelheid toevoegsel Stootweerstand Stijging van de in het ureum " stootweerstand gew. % Gebroken prills gew. % gew. % geen zonder toevoegsel 6,7 ± 0,1 ---- UF85 0,3 1,2 ± 0,7 82

Norlig-HP 0,5 2,4 ± 0,7 64

Test I 0,5 0,6 + 0,4 91 lignaatzout

Test II 0,7 1.9 ± 0,7 72 lignaatzout

Test III 0,5 2,9 ± 0,7 57 lignaatzout

Zoals uit tabel II blijkt is de stootweerstand van de kunstmest-samenstellingen van de onderhavige uitvinding vergelijkbaar met die welke door de bekende kunstmestsamenstellingen wordt verkregen.

Voorbeeld II

De in voorbeeld I toegepaste kunstmeststoffen werden onderworpen aan aankoekproeven volgens de hierboven beschreven procedure en de resultaten van deze aankoekproeven zijn in tabel III hieronder getoond.

TABEL III

Toevoegsel Hoeveelheid toevoegsel Weerstand van de Vermindering van het in het ureum aankoekingen aankoeken gew. % Kg gew. % geen zonder toevoegsel 12,2+0,3 ---- UF85 0,3 6,3 ± 1,2 48

Norlig-HP 0,5 2,8 + 1,3 77

Test I 0,5 5,6 ± 1,4 54 lignaatzout

Test II 0,7 3,9 ± 0,9 68 lignaatzout

Test III 0,5 3,9 ± 1,0 68 lignaatzout

Weer blijkt dat de neiging tot aankoeken van de kunstmestsamenstellingen van de onderhavige uitvinding zeer gering is en in vele gevallen beter dan de aankoekneiging van de bekende kunstmestsamenstellingen.

Voorbeeld III

Voor het demonstreren van het effect van andere samenstellingen van de kunstmeststof van de onderhavige uitvinding werd een natriumlignaat-poeder gemengd met stikstof-kalium-fosforgranulaten met een formule van 15-15_15 vaste stof teneinde een uiteindelijke lignaatsamenstelling van 5 gew. % te vormen. Een tweede formulering werd bereid door het mengen van een stikstof-kalium-fosforgranulaat met de formule 13-26-06 met natrium-lignaten teneinde een uiteindelijke samenstelling van 2,8 gew.# lignaat te verkrijgen. Aankoekproeven werden weer uitgevoerd ter vergelijking van het effect van het toevoegsel van de onderhavige uitvinding op die kunstmestsamenstellingen en de resultaten zijn in onderstaande tabel IV vermeld.

TABEL IV

Type kunstmeststof Lignaat Weerstand van de aan- Verminderen van het aan- koekingen koeken gew. % 13-26-06 0,0 12,5 ± 1,0 ---- 2,8 7,5 ± 1,1 40 15-15-15 0,0 14,6 ± 0,4 ---- 5,0 7,2 ± 0,7 51

Het blijkt uit tabel 4 dat het lignaatzouttoevoegsel volgens de onderhavige uitvinding in sterke mate de aankoekneigingen van bekende kunstmeststoffen vermindert.

Deze uitvinding kan in andere vormen of langs andere wegen worden uitgevoerd zonder af te wijken van de geest of de essentiële kenmerken ervan. De onderhavige uitvoeringsvorm wordt derhalve in alle opzichten toelichtend en niet als beperkend beschouwd, de omvang van de uitvinding wordt aangegeven door de aangehechte conclusies, en alle veranderingen welke binnen de betekenis en het traject van equivalentie komen, worden geacht hierdoor te worden omvat.

Claims

1. Kunstmestsamenstelling, gekenmerkt door een hoge mechanische weerstand en anti-aankoekeigenschappen, omvattende: (a) een verbinding gekozen uit de groep bestaande uit ureum, ammoniumsulfaat, stikstof-kalium-fosforgranulaten, monoammoniumfosfaat, diammoniumfosfaat, kaliumchloride en mengsels ervan, en (b) een zwavelvrij, in water oplosbaar lignaatzout, gekozen uit de groep bestaande uit natriumlignaten, alkalimetaallignaten, ammoniumligna-ten en mengsels ervan, in een hoeveelheid tussen 0,1 en 5.0 gew.$ in de uiteindelijke kunstmestsamenstelling, zodanig dat de kunstmestformule een hoge mechanische weerstand en een lage neiging tot klonteren bezit zonder dat het vermogen tot oplossen ervan wordt beïnvloed.

2. Kunstmest volgens conclusie 1, waarin het in water oplosbare lignaatzout een zwavelvrij natriumlignaat is.

3. Kunstmest volgens conclusie 1, waarin de verbinding ureum is en het in water oplosbare lignaatzout aanwezig is in een hoeveelheid tussen 0,1 en 1,0 gew.% in de uiteindelijke kunstmestsamenstelling.

4. Kunstmest volgens conclusie 1, waarin de verbinding ammoniumsul-faat is en het in water oplosbare lignaatzout aanwezig is in een hoeveelheid tussen 2,6 en 4,8 gew.% in de uiteindelijke kunstmestsamenstelling.

5. Werkwijze voor de bereiding van een kunstmest, gekenmerkt door een verbeterde hoge mechanische weerstand en anti-aankoekeigenschappen, omvattende de trappen van: (a) verschaffen van een verbinding gekozen uit de groep bestaande uit ureum, ammoniumsulfaat, stikstof-kalium-fosforgranulaten, mono ammoniumfosf aat, diammoniumfosfaat, kaliumchloride en mengsels ervan; (b) toevoegen aan deze verbinding van een zwavelvrij, in water oplosbaar lignaatzout, gekozen uit de groep bestaande uit natriumlignaten, alkalimetaallignaten, ammoniumlignaten, en mengsels ervan, in een hoeveelheid van tussen 0,1 en 5.0 gew.J» in de uiteindelijke kunstmestsamenstelling; (c) mengen van de verbinding en het lignaatzout teneinde een homogeen mengsel ervan te krijgen; en (d) verwerken van het mengsel ter verkrijging van een gewenste deeltjesvormige materiaalvorm.

6. Werkwijze volgens conclusie 5. omvattende het verschaffen van een zwavelvrij natriumlignaat als lignaatzout.

7· Werkwijze volgens conclusie 5. omvattende de trappen van het verhitten van het mengsel van de verbinding en het lignaatzout alvorens het verwerkt wordt tot de gewenste deeltjesvormige materiaalvorm.

8. Werkwijze volgens conclusie 5, omvattende de trappen van het verwerken van de "soda vloeistof" ter verkrijging van het gewenste lig-naatzout.

9· Werkwijze volgens conclusie 8, waarin de "soda vloeistof" de afvalvloeistof is afkomstig van de behandeling van suikerrietbagasse met natriumhydroxide voor het verkrijgen van papierpulp.

10. Toevoegsel voor een kunstmestsamenstelling ter verbetering van mechanische weerstand en de anti-aankoekeigenschappen ervan, welk toevoegsel omvat een zwavelvrij, in water oplosbaar lignaatzout, gekozen uit de groep bestaande uit natriumlignaten, alkalimetaallignaten, ammonium-lignaten, en mengsels ervan, in een hoeveelheid tussen 0,1 en 5,0 gew.% in de uiteindelijke kunstmestsamenstelling, zodanig dat de kunstmest-formule een hoge mechanische weerstand en een lage neiging tot klonteren bezit zonder dat het vermogen tot oplossen ervan wordt beïnvloed.