PL207245B3 - Sposób wytwarzania nawozów zawiesinowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest uzupełnienie sposobu wytwarzania nawozów zawiesinowych azotowo-fosforowych według patentu Nr 182 964.

W rozwią zaniu wedł ug opisu patentowego Nr 182 964, w ś rodowisku wodnym homogenizuje się intensywnie mieszając fosforan amonowy i/lub surowiec wyjściowy zawierający fosforany, przy czym fosforan amonowy wprowadza się w ilości do 80% wagowych P2O5 w stosunku do wprowadzanego P2O5 w materiale wyjściowym, uzupełnia azot do zamierzonej wartości wodą amoniakalną i/lub roztworem saletrzano-mocznikowym i dodaje tlenki i/lub krzemiany pierwiastków mikroelementowych Cu, Mn, Zn w postaci drobno zmielonego szkliwa i/lub kwas borowy, i/lub boraks, i/lub borokalcyt w ilości do 5% wagowych ich sumy. Surowiec wyjściowy stanowi najkorzystniej osad poneutralizacyjny, zawierający fosforany w ilości 18-26% P2O5, otrzymywany we wstępnym etapie neutralizacji ekstrakcyjnego kwasu fosforowego węglanami i/lub wodorotlenkami sodu, i/lub potasu.

Znana też jest publikacja „Technologia i właściwości nawozów płynnych wytwarzanych w Instytucie Nawozów Sztucznych w Puławach” zamieszczona w Przemyśle Chemicznym 82/8-9 z 2003, w której przedstawiono sposób wytwarzania nawozów zawiesinowych polegają cy na tym, że do reaktora wlewa się odpowiednią ilość wody oraz ewentualnie roztwór saletrzano-mocznikowy /RSM/. Następnie dodaje się odmierzoną porcję osadu poneutralizacyjnego będącego źródłem fosforu z procesu produkcyjnego wytwarzania soli fosforowych, o nazwie Wizfat, stanowiący głównie wodorofosforan wapniowy CaHPO4, który jest homogenizowany z wodą do postaci zawiesiny. Potem dodaje się odmierzoną porcję chlorku potasowego, a po dokładnym zmiksowaniu i wymieszaniu otrzymany nawóz poddaje się na filtr siatkowy, gdzie zatrzymywane są cząstki fazy stałej o średnicy przekraczającej 2 mm, które są okresowo zawracane do miksera celem rozdrobnienia. Metodą tą moż na otrzymywać kompozycje nawozów N-P2O5-K2O o następujących stosunkach wagowych : 1-3-4, 2-3-4, 1-1-1, 0-1-1,5. Ponadto nawozy zawiesinowe mogą być wzbogacone o dodatkowe składniki, takie jak bor i sód.

Znana jest także publikacja pt: „The possibility of industrial wastes utilization during the production process of suspension fertilizers” w „Chemistry for Agriculture” vol. 4 z 2003 roku, w której przedstawiono skład osadu poneutralizacyjnego o nazwie Wizfat, który jest produktem ubocznym podczas produkcji technicznych soli fosforowych oraz zastosowanie tego produktu ubocznego do wytwarzania nawozów zawiesinowych.

Znana jest też publikacja pt: „Badania nad możliwościami utylizacji odpadów przy produkcji nawozów zawiesinowych”, zamieszczona w „Pracach Naukowych Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej - Prace Badawcze Studentów Chemii” Nr 1 z 2003 roku, w której opisano możliwość zastosowania w zawiesinowych nawozach NPK lub PK fosfogipsu jako surowca siarkowego, magnezytu jako surowca magnezowego i siarczanu potasu jako surowca potasowego i będącego jednocześnie źródłem siarki.

Znane jest także z polskiego opisu patentowego Nr 174 062 dodawanie do płynnych nawozów NPK mikroelementów takich jak Cu, Fe, Zn, B, Mn.

Po przeprowadzeniu wielu badań stwierdzono, że proces można prowadzić bardziej ekonomicznie wzbogacając produkt o dodatkowe składniki, w tym, przede wszystkim o potas, a więc produkując nawozy typu NPK. Ponadto okazało się, że ekonomicznie uzasadniona jest również produkcja nawozów typu PK, przy wykorzystaniu osadu poneutralizacyjnego, a także produkcja nawozów wieloskładnikowych (NP, PK i NPK) wzbogacanych o drugorzędne składniki pokarmowe czyli o wapń, magnez, siarkę i sód.

Nieoczekiwanie okazało się, że surowiec wyjściowy zawierający fosforany w postaci osadu poneutralizacyjnego oprócz praktycznie całkowitej przyswajalności zawartego w nim fosforu wykazuje także silne działanie stabilizujące na wytwarzane zawiesiny nawozowe. Przy użyciu osadu poneutralizacyjnego w ilości pokrywającej zapotrzebowanie na fosfor w nawozie przynajmniej w 50% nie jest konieczne stosowanie dodatku stabilizującego. W wyniku dodatkowych badań stwierdzono, że wysoka stabilność zawiesin typu PK i NPK jest spowodowana szczególnie mocno występującym efektem solnym w układach z osadem poneutralizacyjnym. Konsekwencją tego zjawiska jest znaczne zwiększenie rozpuszczalności poszczególnych komponentów nawozowych, uzyskanie roztworu o gęstości bliskiej gęstości zawartej w nim zawiesiny i uzyskanie w ten sposób nawozu zawiesinowego o znacznej stabilności. W wyniku efektu solnego następuje zwiększenie gęstości roztworu składników rozpuszczalnych, dzięki czemu cząstki zawiesinowe są utrzymywane przez długi czas w nawozie i nie sedymentują. Nawóz może być rozprowadzany do gleby z zapewnieniem równomiernego zasilania

PL 207 245 B3 w składniki pokarmowe, nawet po długotrwałym przechowywaniu bez dodatkowych czynności technologicznych.

Doświadczalnie stwierdzono, że stosując przynajmniej 20% fosforu w postaci osadu poneutralizacyjnego uzyskuje się zawiesiny nawozowe o znacznie bardziej podwyższonej stabilności niż zawiesiny wytwarzane na bazie fosforanów amonu, a przy przynajmniej 50% udziale fosforu pochodzącego z osadu poneutralizacyjnego w nawozie nie należy stosować dodatków stabilizujących zawiesiny, gdyż zwiększają one zbytnio i niepotrzebnie ich lepkość, co może powodować problemy w ich aplikacji.

Istota wynalazku polega na tym, że komponent zawierający fosfor miesza się z wodą w stosunku masowym 2,0-3,0 : 1 i ewentualnie uzupełnia się roztworem azotowym zawierającym azot w postaci azotanowej i/lub amonowej i/lub amidowej w stosunku wagowym 3,0-3,5 : 1, następnie dodaje się komponent potasowy w takiej ilości, aby stosunek K2O : P2O5 wynosił 1,2-1,8 oraz ewentualnie makroelementy Mg, Ca, S w ilości do 10%, a także mikroelementy w ilości do 2%, po czym cząstki stałe w wytworzonej mieszaninie rozdrabnia się do wielkości poniżej 0,5 mm i uzupełnia się wodą do uzyskania żądanego stężenia wszystkich składników.

Surowiec wyjściowy zawierający fosforany stanowi najkorzystniej osad poneutralizacyjny, zawierający fosforany w ilości 18-26% otrzymywany we wstępnym etapie neutralizacji kwasu fosforowego węglanami i/lub wodorotlenkami sodu i/lub potasu i /lub amonu.

Osad poneutralizacyjny zastępuje się w części drobno zmielonym fosforytem o zawartości P2O5 powyżej 28% i/lub produktem reakcji fosforytu z kwasami mineralnymi takimi jak kwas siarkowy i/lub azotowy i/lub fosforowy, użytym w ilości umożliwiającej uzyskanie ponad 60% zawartości fosforu wodnorozpuszczalnego w ogólnej zawartości fosforu w nawozie.

Jako komponent potasowy nawozu stosuje się chlorek potasu i/lub siarczan potasu i/lub popiół ze spalenia drewna lub materiałów rolno-spożywczych lub sól grzewczą będącą mieszaniną głównie azotanu sodu i potasu z azotynem sodu w ilości nie przekraczającej 25%.

Jako komponent magnezowy stosuje się dolomit i/lub magnezyt i/łub azotan magnezu i/lub siarczan magnezu i/lub chlorek magnezu.

Jako komponent wapniowy stosuje się fosforan wapnia i/lub węglan wapnia i/lub dolomit i/lub siarczan wapnia.

Jako komponent siarkowy stosuje się siarczan amonu i/lub gips i/lub kek i/lub siarkę elementarną i/lub chelaty żelaza i/lub siarczan sodowy.

Jako mikroelementy wprowadza się bor w postaci kwasu borowego i/lub boraksu i/lub borokalcytu i/lub żelazo w postaci chelatu żelaza.

Przykłady

P r z y k ł a d 1.

W reaktorze o objętości roboczej 8000 l zmieszano 5000 kg osadu poneutralizacyjnego o zawartości: 20% P2O5, 5% Na, 5% Ca z 2000 kg wody. Następnie dodano 2500 kg soli potasowej o zawartości 60% K2O i wymieszano. Wytworzoną mieszaninę rozdrobniono do wielkości cząstek stałych poniżej 0,4 mm. Po 2 godzinach rozdrabniania uzupełniono wodę w ilości 500 kg i otrzymano 10000 kg nawozu zawiesinowego PK o zawartości 1000 kg P2O5, 1500 kg K2O, 250 kg Na i 250 kg Ca.

P r z y k ł a d 2.

W reaktorze o obję toś ci roboczej 8000 l zmieszano 4750 kg osadu poneutralizacyjnego o zawartości: 20% P2O5, 5% Na, 5% Ca z 2000 kg wody i uzupełniono 938 kg roztworu saletrzanego o zawartoś ci 32% N. Nastę pnie dodano 2083 kg soli potasowej o zawartoś ci 60% K2O i wymieszano. Wytworzoną mieszaninę rozdrobniono do wielkości cząstek stałych poniżej 0,5 mm. Po 1 godzinie rozdrabniania uzupełniono wodę w ilości 229 kg i otrzymano 10000 kg nawozu zawiesinowego NPK o zawartoś ci 300 kg N, 950 kg P2O5, 1250 kg K2O, 238 kg Na i 238 kg Ca.

P r z y k ł a d 3.

W reaktorze o obję toś ci roboczej 8000 l zmieszano 4750 kg osadu poneutralizacyjnego o zawartości: 20% P2O5, 5% Na, 5% Ca z 2000 kg wody i uzupełniono 891 kg roztworu saletrzanomocznikowego o zawartości 32% N. Następnie dodano 2043 kg soli potasowej o zawartości 60% K2O oraz rozdrobnioną sól grzewczą w ilości 100 kg o zawartości 24% K2O, 15% N, 15% Na i wymieszano. Po 1 godzinie rozdrabniania uzupełniono wodę w ilości 216 kg i nadal rozdrabniano do wielkości cząstek stałych poniżej 0,5 mm. Otrzymano 10000 kg nawozu zawiesinowego NPK Na o zawartości 300 kg N, 950 kg P2O5, 1250 kg K2O, 257 kg Na i 238 kg Ca.

PL 207 245 B3

P r z y k ł a d 4

W reaktorze o obję toś ci roboczej 8000 l zmieszano 4750 kg osadu poneutralizacyjnego o zawartości: 20% P2O5, 5% Na, 5% Ca z 1800 kg wody i uzupełniono 938 kg roztworu saletrzanomocznikowego o zawartości 32% N. Następnie dodano 2083 kg soli potasowej o zawartości 60% K2O oraz 294 kg szlamu z produkcji MgSO4 o zawartości 10,2% Mg i wymieszano. Po 1 godzinie rozdrabniania uzupełniono wodę w ilości 135 kg i nadal rozdrabniano do wielkości cząstek stałych poniżej 0,5 mm. Otrzymano 10000 kg nawozu zawiesinowego NPK Na o zawartości 300 kg N, 950 kg P2O5 i 1250 kg K2O, 31 kg Mg, 238 kg Na i 238 kg Ca.

P r z y k ł a d 5

W reaktorze o obję toś ci roboczej 8000 l zmieszano 4750 kg osadu poneutralizacyjnego o zawartości: 20% P2O5, 5% Na, 5% Ca z 1800 kg wody i uzupełniono 938 kg roztworu saletrzanego o zawartoś ci 32% N. Nastę pnie dodano 2083 kg soli potasowej o zawartoś ci 60% K2O i wymieszano dodając 230 kg borokalcytu. Wytworzoną mieszaninę rozdrobniono do wielkości cząstek stałych poniżej 0,5 mm. Po 1 godzinie rozdrabniania uzupełniono wodę w ilości 199 kg i otrzymano 10000 kg nawozu zawiesinowego NPK o zawartości 300 kg N, 950 kg P2O5, 1250 kg K2O, 238 kg Na, 238 kg Ca i 20 kg B.

P r z y k ł a d 6

W reaktorze o obję toś ci roboczej 8000 l zmieszano 5000 kg osadu poneutralizacyjnego o zawartości: 20% P2O5, 5% Na, 5% Ca i 0,6% siarki z 2000 kg wody. Następnie dodano 2500 kg soli potasowej o zawartości 60% K2O i wymieszano dodając 70 kg siarki elementarnej. Wytworzoną mieszaninę rozdrobniono do wielkości cząstek stałych poniżej 0,5 mm. Po 1 godzinie rozdrabniania uzupełniono wodę w ilości 430 kg i otrzymano 10000 kg nawozu zawiesinowego PK o zawartości: 950 kg P2O5, 1250 kg K2O, 300 kg S, 250 kg Na, 250 kg Ca.

P r z y k ł a d 7

W reaktorze o obję toś ci roboczej 8000 l zmieszano 5000 kg osadu poneutralizacyjnego o zawartości: 20% P2O5, 5% Na, 5% Ca z 2000 kg wody. Następnie dodano 2500 kg soli potasowej o zawartości 60% K2O i wymieszano dodając 239 kg dolomitu o zawartości 21% Ca i 9% Mg. Wytworzoną mieszaninę rozdrobniono do wielkości cząstek stałych poniżej 0,5 mm. Po 1 godzinie rozdrabniania uzupełniono wodę w ilości 430 kg i otrzymano 10000 kg nawozu zawiesinowego PK o zawartości: 950 kg P2O5 i 1250 kg K2O, 21,5 kg Mg, 300 kg Ca, 250 kg Na.

P r z y k ł a d 8

W reaktorze o obję toś ci roboczej 8000 l zmieszano 950 kg osadu poneutralizacyjnego o zawartości: 20% P2O5, 5% Na, 5% Ca z 500 kg wody i uzupełniono 152,2 kg roztworu saletrzanego o zawartości 32% N. Następnie dodano 6123 kg pulpy po rozkładzie fosforytu o zawartości 12,4% P2O5 i 4,1% N oraz 2083,3 kg soli potasowej o zawartości 60% K2O i wymieszano dodając 70 kg siarki elementarnej. Wytworzoną mieszaninę rozdrobniono do wielkości cząstek stałych poniżej 0,5 mm. Po 1 godzinie rozdrabniania uzupeł niono wod ę w iloś ci 185,5 kg i otrzymano 10,000 kg nawozu zawiesinowego NPK o zawartości: 300 kg N, 950 kg P2O5 i 1250 kg K2O, 75,7 kg S, 47,5 kg Na i 47,5 kg Ca.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania nawozów zawiesinowych na bazie fosforanu polegający na tym, że w ś rodowisku wodnym homogenizuje się intensywnie mieszają c fosforan amonowy i/lub surowiec wyjściowy zawierający fosforany, przy czym fosforan amonowy wprowadza się w ilości do 80% wagowych P2O5 w stosunku do wprowadzanego P2O5 w materiale wyjściowym, uzupełnia azot do zamierzonej wartości wodą amoniakalną i/lub roztworem saletrzano-mocznikowym i dodaje tlenki i/lub krzemiany pierwiastków mikroelementowych Cu, Mn, Zn w postaci drobno zmielonego szkliwa i/lub kwas borowy i/lub boraks, i/lub borokalcyt w ilości do 5% wagowych ich sumy, według patentu Nr 182 964, znamienny tym, że komponent zawierający fosfor miesza się z wodą w stosunku masowym 2,0-3,0 : 1 i ewentualnie uzupeł nia się roztworem azotowym zawierają cym azot w postaci azotanowej i/lub amonowej i/lub amidowej w stosunku wagowym 3,0-3,5 : 1, następnie dodaje się komponent potasowy w takiej iloś ci, aby stosunek K2O : P2O5 wynosił 1,2-1,8 oraz ewentualnie makroelementy Mg, Ca, S w iloś ci do 10%, a tak ż e mikroelementy w iloś ci do 2%, po czym czą stki stał e w wytworzonej mieszaninie rozdrabnia się do wielkości poniżej 0,5 mm i uzupełnia się wodą do uzyskania żądanego stężenia wszystkich składników.

   PL 207 245 B3
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że surowiec wyjściowy zawierający fosforany stanowi najkorzystniej osad poneutralizacyjny, zawierający fosforany w ilości 18-26% otrzymywany we wstępnym etapie neutralizacji kwasu fosforowego węglanami i/lub wodorotlenkami sodu i/lub potasu i/lub amonu.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że osad poneutralizacyjny zastępuje się w części drobno zmielonym fosforytem o zawartości P2O5 powyżej 28% i/lub produktem reakcji fosforytu z kwasami mineralnymi takimi jak kwas siarkowy i/lub azotowy i/lub fosforowy, użytym w ilości umożliwiającej uzyskanie ponad 60% zawartości fosforu wodnorozpuszczalnego w ogólnej zawartości fosforu w nawozie.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako komponent potasowy nawozu stosuje się chlorek potasu i/lub siarczan potasu i/lub popiół ze spalenia drewna lub materiałów rolno-spożywczych lub sól grzewczą będącą mieszaniną głównie azotanu sodu i potasu z azotynem sodu w ilości nie przekraczającej 25%.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako komponent magnezowy stosuje się dolomit i/lub magnezyt i/lub azotan magnezu i/lub siarczan magnezu i/lub chlorek magnezu.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako komponent wapniowy stosuje się fosforan wapnia i/lub węglan wapnia i/lub dolomit i/lub siarczan wapnia.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako komponent siarkowy stosuje się siarczan amonu i/lub gips i/lub kek i/lub siarkę elementarną.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako mikroelementy wprowadza się bor w postaci kwasu borowego i/lub boraksu i/lub borokalcytu.
9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako mikroelementy wprowadza się żelazo w postaci chelatu ż elaza.