PT904257E - Fertilizantes baseados em nitrato de calcio - Google Patents

Description

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DESCRICÀO

“Fertilizantes baseados em nitrato de cálcio” O presente invento refere-se a fertilizantes baseados em nitrato de cálcio contendo enxofre, e a um processo para o fabrico de tais fertilizantes. O nitrato de cálcio é amplamente utilizado na horticultura e como produto seco em campo aberto. Existem dois tipos principais de nitrato de cálcio, um feito a partir da acidulação de carbonato de cálcio por ácido nítrico e o outro obtido como subproduto dos processos de fertilizantes de nitrofosfato. Este último contém normalmente 75-81% em peso de Ca(N03);, 5-9% em peso de NH4N03 e 12-14% em peso de água de cristalização. Este tipo chama-se normalmente NH-NC (nitrato de cálcio da Norsk Hydro). Daqui em diante a abreviatura NC será utilizada para ambos os tipos de fertilizante.

Nos últimos anos tem havido uma procura crescente de enxofre nos fertilizantes em geral, mesmo em aplicações especiais de fertilizantes-NC o enxofre tem sido requerido. Para alguns mercados e colheitas tem também ocorrido uma procura para fertilizantes-NC contendo Mg, Se, Co e alguns micronutrientes além do enxofre.

De modo a satisfazer a procura de novos fertilizantes, a solução mais simples parecia ser misturar vários fertilizantes contendo S, tais como sulfato de amónio ou sulfato de potássio, mas quando outros ingredientes como Mg, Se, etc. fossem adicionados, iriam surgir problemas inerentes de segregação. Outro critério poderia ser o preço dos vários componentes e seria vantajoso utilizar fontes baratas de enxofre, como gesso, kieserite e langbeinite, mas de novo foram sentidos problemas de segregação.

Contudo, a preparação de fertilizantes homogéneos baseados em NC por particulação de fusões ou soluções de NC e fontes de enxofre, como sulfato de amónio ou de potássio, mostrou ser muito difícil, devido à baixa capacidade de associar a água de cristalização possuída por estas duas fontes de enxofre. A possível aplicação de gesso e/ou kieserite para tomar os fertilizantes homogéneos foi então investigada. A partir do pedido de patente japonesa J-54085957 é conhecida a preparação de um fertilizante que compreende a mistura de nitrato de cálcio, gesso e superfosfato de cal, e depois a granulação da mistura. A mistura é realizada a 100-120°C e a mistura fundida é

85 791 ΕΡ Ο 904 257 / ΡΤ 2 extrudida, cortada numa dimensão de 2-3 mm, arrefecida e seca. A quantidade- de superfosfato de cal é de 50-70% da do nitrato de cálcio. Em primeiro lugar, este fertilizante contém grandes quantidades de fosfato e nenhum magnésio. Em segundo lugar, o processo de particulação é muito pouco económico.

Adicionalmente, a partir de J-53027564 é conhecido o revestir de fertilizantes-NC com gesso, durante a pulverização do NC fundido em ar de arrefecimento contendo pó de gesso. Afirma-se que este fertilizante possui um efeito prolongado. Contudo, o seu teor em enxofre será demasiado baixo para poder satisfazer os requisitos que o presente invento tem de satisfazer.

Também é conhecida a adição de quantidades menores de NC a sulfato de amónio granulado, como aglutinante, e a adição de quantidades menores de sulfato de amónio e nitrato de cálcio a nitrato de amónio, para melhorar a sua resistência ao esmagamento, mas nenhuma destas publicações resolveu os problemas relacionados com a homogeneização de fertilizantes baseados em NC. O principal objectivo do presente invento é conseguir um fertilizante homogéneo baseado em NC, contendo enxofre e, opcionalmente, magnésio, selénio, cobalto e micronutrientes.

Outro objectivo é conseguir um processo contínuo rentável para fabricar fertilizantes homogéneos baseados em NC e contendo enxofre, que possam ser particulados.

Um objectivo adicional é conseguir um processo para fabricar fertilizantes homogéneos baseados em NC e contendo magnésio e, opcionalmente, selénio, cobalto e micronutrientes. A aplicação de fontes normais de S, como sulfato de amónio e sulfato de potássio foi inicialmente investigada. Verificou-se que quando estas fontes são misturadas com o NC fundido, ocorrem as seguintes reacções: 1. (NH4)2S04 + Ca(N03)2 CaS04 + NH4N03 2. K2S04 +Ca(N03)2 -> KN03 + CaS04 A formação de gesso consome nitrato de cálcio e o fundido perde a sua capacidade de

85 791 ΕΡ Ο 904 257 / ΡΤ 3 solidificar, devido a menor energia para associar a água de cristalização. De acordo com isto, verificou-se que as duas fontes de S eram muito difíceis de aplicar em fertilizantes baseados em NC.

Esperava-se que o gesso (CaS04.'/2H20) não reagisse com o NC fundido e, como tal, constituísse uma fonte barata de S. Apesar do gesso não ser solúvel em água, diversos exames agronómicos mostraram que o gesso está prontamente disponível para as plantas. Podem ser utilizadas diversas fontes de gesso, tais como gesso calcinado e gesso com água de hidratação até ao di-hidrato, sendo contudo preferida a forma hemi-hidratada. A kieserite (MgS04.H20) é uma fonte de Mg e de S, que é considerada solúvel em água. Por mistura deste sal num NC fundido, verificou-se que ocorria a seguinte reacção: 3. MgS04.H;0 + Ca(N02): CaS04 - Mg(N03)2 + H:0

Verificou-se adicionalmente que se o teor em Mg(N03)2 se toma muito elevado podem ocorrer problemas de solidificação. Contudo, e surpreendentemente, ensaios realizados mostraram que a reacção 3 não ocorre a uma velocidade significativa. Durante testes laboratoriais adicionais, em que kieserite foi completamente misturada no NC fundido durante vários minutos, confirmou-se que a referida reacção não resultava em problemas de solidificação. As investigações também mostraram que a reacção 3 ocorria realmente à superfície de cada cristal de kieserite, mas o gesso formava um fino revestimento que protegia os cristais de ataque adicional por parte do NC fundido. Esta formação de revestimento de gesso e o tempo lento de dissolução do mineral de kieserite em geral, pareciam tomar possível uma distribuição homogénea dos finos cristais de kieserite no NC fundido antes da solidificação, e assim tomar possível esta utilização para o fabrico de um fertilizante homogéneo, baseado em NC e contendo tanto enxofre como magnésio.

Com base nos resultados das investigações anteriores, foram realizados diversos testes numa instalação piloto. Foi então confirmado que ao utilizar gesso e minerais de sulfato de reacção lenta como kieserite, langbeinite, etc., junto com um NC fundido, seria possível fabricar fertilizantes homogéneos contendo S, que satisfaziam os objectos do invento anteriormente referidos.

Assim, de acordo com o invento, gesso sólido e/ou um mineral de sulfato de reacção lenta podem ser misturados com um fertilizante fundido de nitrato de cálcio a uma temperatura de 90-110°C, mantidos a esta temperatura durante 3-15 minutos, e em seguida

85 791 ΕΡ Ο 904 257 / ΡΤ 4 particulados a uma temperatura de 80-110°C. A particulação por peletização (“prilling”) deve ser realizada a 95-110°C e a granulação a 90-110°C.

Podem ser adicionadas à mistura, antes da particulação, microquantidades de Co e/ou Se e/ou micronutrientes como Mn, Cu, B e Zn podem ser adicionados como soluções dos seus sais.

Um método preferido compreende a mistura de 4-23% em peso de gesso, com base na composição total, com um fertilizante fundido de nitrato de cálcio a 103-106°C com agitação e manutenção da mistura a esta temperatura durante 5-10 minutos e particular a lama assim formada.

Outro método preferido compreende a mistura de 4-23% em peso de kieserite com agitação com um fertilizante fundido de nitrato de cálcio durante 6-12 minutos e depois particular a lama assim formada.

Os fertilizantes de acordo com o invento compreendem uma composição homogénea de um fertilizante de nitrato de cálcio e gesso e/ou um mineral de sulfato de reacção lenta compreendendo 0,1-5,0% em peso de S-S04, 14-19% em peso de cálcio solúvel em água e 16-21% em peso de cálcio total, e 0-4,0% em peso de magnésio solúvel em água. Preferivelmente, o referido novo fertilizante contém 1.0-3,0% em peso de S-S04. O teor preferido em magnésio é de 0-2,3% em peso. O âmbito e as características especiais do invento são como referido nas reivindicações em anexo. O invento é adicionalmente explicado pelos seguintes exemplos e comentários a esses exemplos.

Exemplo 1

Este exemplo refere-se à formação de fertilizante homogéneo peletizado, baseado em NC, por mistura de 12% em peso de cristais de kieserite em NH-NC fundido a 105°C, durante agitação a esta temperatura por cerca de 10 minutos, e depois por pulverização da lama através de um bico pulverizador. As gotas formadas solidificaram à medida que caíam 5 85 791 ΕΡ Ο 904 257 / ΡΤ através de ar de arrefecimento. & O produto assim formado possuía uma composição homogénea e apresentava a análise seguinte: 15,0% N 2,6% s-so4 2,0% Mg (solúvel em água) 16,8% Ca (solúvel em água)

Exemplo 2

Este exemplo mostra a granulação em tambor de um fertilizante homogéneo baseado em NC. Misturaram-se 7% em peso de cristais de kieserite em 93% em peso de NH-NC fundido a 105°C, e agitou-se durante cerca de 6 minutos. A lama foi então pulverizada num tambor contendo finos provenientes do Exemplo l. Formaram-se grânulos homogéneos e duros, com a seguinte composição: 15,2% N 1,5% n-nh4 13,7% N-NOj 1,5% s-so4 1,1% Mg (solúvel em água) 17,5% Ca (solúvel em água)

Exemplo 3

Este exemplo mostra a granulação de um fertilizante homogéneo, baseado em NC e contendo enxofre. Foram misturados 11,5% em peso de sulfato de cálcio hemi-hidratado (22,1% de S) com 88,5% em peso de NH-NC fundido a cerca de 105°C, agitou-se durante cerca de 5 minutos e a mistura foi subsequentemente pulverizada num tambor rotativo contendo finos de NH-NC.

85 791 ΕΡ Ο 904 257 /' ΡΤ 6 Ο produto assim formado forneceu a seguinte análise: 15,0% N 2,5% s-so4 16,8% Ca (solúvel em água) 20,0% Ca total

Exemplo 4

Este exemplo mostra a preparação de um fertilizante homogéneo, baseado em NC e contendo enxofre e magnésio e, além disso, selénio. Foram misturados 7% em peso de kieserite e algumas gotas de uma solução de Na,Se04 a 25% em peso num NH-NC fundido, a cerca de 105°C, e agitou-se durante 5 minutos. O fundido solidificou tal como no Exemplo 2. O produto formado forneceu a análise seguinte: 15,2% N 1,5% n-nh4 13,7% n-no3 1,5% s-so4 1,1% Mg (solúvel em água) 17,5% Ca (solúvel em água) 25 ppm Se

Pode ser incorporado cobalto, do mesmo modo que o selénio, através da adição de gotas de uma solução de CoS04, proporcionando 0,02% de Co.

Exemplo 5

Este exemplo mostra a preparação de um fertilizante homogéneo, baseado em NC e contendo enxofre e magnésio. Durante 4 minutos foram completamente misturados 4% em peso de gesso (sulfato de cálcio hemi-hidratado) e 6% em peso de kieserite em 90% em peso de um NH-NC, fundido a cerca de 105°C. A lama assim formada foi então pulverizada num tambor granulador contendo finos. Formaram-se grânulos homogéneos e duros, com a seguinte composição: 85 791 ΕΡ Ο 904 257 / ΡΤ 7

15,1% N 2,2% s-so4 1,0% Mg 16,7% Ca (solúvel em água) 17,8% Ca total A principal vantagem conseguida pela utilização conjunta de gesso e kieserite no fabrico destes fertilizantes é que o gesso é uma fonte de enxofre muito mais barata do que a kieserite e o produto é algo menos higroscópico que o produto obtido utilizando apenas kieserite como fonte de enxofre e magnésio. A partir dos exemplos anteriores pode observar-se que é possível preparar fertilizantes homogéneos contendo S, baseados em fertilizantes-NC e uma fonte de S. O novo fertilizante pode ser particulado, por exemplo por peletização ou granulação, tanto em prato como em tambor. Testes adicionais mostraram que pode ser preparada uma ampla gama de tais fertilizantes. Verifícou-se então que os vários componentes deveriam estar dentro das gamas seguintes: s-so4 0,1-5,0% em peso preferivelmente: 1,0-3,0% em peso Mg (sol.ág.) 0-4,0% em peso preferivelmente: 0-2,3 Ca (sol.ág.) 14-19% em peso preferivelmente: 16-19 Ca (total) 16-21% em peso

Além disso, os fertilizantes do tipo anterior podem conter microquantidades de cobalto e selénio, e os micronutrientes habimais em fertilizantes, tais como manganês, cobre, zinco, boro, etc.

As preparações dos novos fertilizantes anteriores podem ser realizadas nas seguintes condições:

Temperatura de mistura recomendada 90-110°C Tempo de retenção recomendado 3-15 minutos 8 85 791 ΕΡ Ο 904 257 / ΡΤ

Temperaturas de particulação recomendadas

Peletização Granulação

100-110°C 80-100°C

Os produtos dos Exemplos 1 e 2 foram ensacados e armazenados a uma pressão de 1 kg/cm: durante três meses e não houve sinais de aglomeração. Também a velocidade de absorção de água foi testada para estes novos fertilizantes e comparada com a dos fértilizantes-NC convencionais. A velocidade de absorção foi medida a 25°C e humidade relativa de 60%. Os valores registados são listados na tabela seguinte:

Tabela 1

Produto % de água absorvida % de água absorvida l hora 24 horas NH-NC não revestido 2.0 28,l NH-NC revestido 0.4 7,0 ΝΉ-NC + l,5%S (kieserite não revestida) 2.7 9,7 NH-NC + l,5%S (kieserite revestida) 0.7 32 NH-NC + 2,5%S 2.9 •Ί Ί NH-NC + 2,5%S (gesso revestido) 0.5 7,5 NH-NC + l,5%S + Se (revestido) 0.6 31,5 A partir destes dados pode ser observado que os fertilizantes baseados em NC e kieserite possuíam uma higroscopicidade algo mais elevada que a do fertilizante-NC puro. O aumento é muito modesto e devido à formação de algum MgfNOj)-,. O aumento de absorção de água pode ser compensado aumentando a quantidade de revestimento aplicado.

Através do presente invento, os inventores conseguiram um método para fabricar um novo tipo de fertilizante, sendo um fertilizante homogéneo baseado em nitrato de cálcio e contendo a quantidade requerida de enxofre. O referido novo fertilizante pode também conter magnésio e microquantidades de Se e Co, e micronutrientes como Mn, Cu, B, Zn, etc.

Lisboa, :6. bUT. 2000

Por NORSK HYDRO ASA CLAGENTE OFICIAL -

AUTÔ^IO Mî CU» FERREIRA

Ag, Of. Pr. Ind.

Rue das Flores, 74 - 4.· ILISBQA

Claims (9)

1. 85 791 ΕΡ Ο 904 257 / ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1. Método para fabricar fertilizantes baseados em nitrato de cálcio e contendo enxofre, caracterizado por gesso sólido e/ou um mineral de sulfato de reacção lenta serem misturados com um fertilizante fundido de nitrato de cálcio a uma temperatura de 90-110°C, mantidos a esta temperatura durante 3-15 minutos, e em seguida particulados a uma temperatura de 80-110°C.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação l, caracterizado por 4-23% em peso de gesso, com base na composição total, serem misturados com um fertilizante fundido de nitrato de cálcio a 103-106°C com agitação, e mantidos a esta temperatura durante 5-10 minutos, e depois a lama assim formada ser particulada por peletização ou granulação.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por 4-23% em peso de kieserite serem misturados com agitação com um fertilizante fundido de nitrato de cálcio durante 6-12 minutos, e a lama assim formada ser subsequentemente particulada.
4. 4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a particulação por peletização ser realizada a 95-110°C e a particulação por granulação ser realizada a 90-110°C.
5. 5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por selénio, cobalto, e os micronutrientes como manganês serem adicionados à mistura como soluções dos seus sais, antes da particulação.
6. 6. Fertilizante baseado em nitrato de cálcio, contendo enxofre, caracterizado por o fertilizante ser uma composição homogénea de um fertilizante de nitrato de cálcio e gesso e/ou um mineral de sulfato de reacção lenta compreendendo 0,1-5,0% em peso de S-S04, 14-19% em peso de cálcio solúvel em água e 16-21% em peso de cálcio total, e 0-4,0% em peso de magnésio solúvel em água.
7. 7. Fertilizante de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o fertilizante conter 1,0-3,0% em peso de S-S04.
8. 8. Fertilizante de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o fertilizante conter 0-2,3% em peso de magnésio solúvel em água. Nj W· 85 791 ΕΡ Ο 904 257 / ΡΤ 2/2
9. 9. Fertilizante de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o fertilizante conter microquantidades de Se e/ou Co, e/ou micronutrientes como Mn, Cu, B e Zn. Lisboa, 2.5. 0'JT. 2000 Por NORSK HYDRO ASA