RO130850A2

RO130850A2 - Procedeu de obţinere a fertilizanţilor cu solubilizare lentă pe bază de uree şi cu adaos de substanţe anorganice cu sulf solubil

Info

Publication number: RO130850A2
Application number: ROA201400534A
Authority: RO
Inventors: Georgeta Băleanu
Original assignee: Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Chimie Şi Petrochimie - Icechim
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2016-01-29
Also published as: RO130850B1

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de obţinere a unor fertilizanţi cu solubilizare lentă, pe bază de uree şi cu adaos de substanţe anorganice cu sulf solubil. Procedeul conform invenţiei constă în granularea pe taler a fazei solide, constituită dintr-un amestec omogen de uree cristalizată, fracţia fină recirculată după măcinare şi un produs secundar conţinând sulf, cu topitură de uree concentrată, la temperaturi în masa de material din talerul de granulare de 90...99°C, rezultând granule de îngrăşământ mixt, conţinând azot şi sulf solubil, având dimensiuni de 1...4 mm - fracţie utilă - care, după răcire şi sortare, se ambalează, iar fracţia grobă şi fracţia fină, după măcinare, se recirculă în faza de granulare.

Description

PROCEDEU DE OBȚINERE A FERTILIZANTILOR CU SOLUBILIZARE LENTA PE BAZA DE UREE SI CU ADAUS DE SUBSTANȚE ANORGANICE CU SULF SOLUBIL

Invenția se referă la un procedeu de obținere a fertilizanților solizi, conținând azot si sulf, sub forma granulata, utilizând ureea (“prilling” sau topitura) ca fertilizant cu azot, respectiv săruri anorganice conținând sulf - ca oligoelement - sub forma cristalizata sau pulverulenta, de tipul sulfat de amoniu, sulfat de calciu, etc., produsele agrochimice rezultate fiind utilizate in fertilizarea diverselor culturi agricole (cartofi, orz, etc.)./l /

Literatura de specialitate prezintă relativ puține date cu privire la aceste amestecuri . In formularea lor se ia in considerare proprietatea ureei de a forma produși de aditie cu cristalohidrati anorganici.

Este cunoscut ca moleculele de uree sunt unite intre ele in cristalul normal (sistem tetragonal ) prin legaturi de hidrogen (ceea ce explica punctul de topire inalt al ureei, 132,7°C) . Reteau ureei in aduct este deformata, incat are o simetrie hexagonala, cu moleculele de uree (unite intre ele tot prin legaturi de hidrogen) situate de-a lungul muchiilor unor prisme hexagonale , asemanatoare unui fagure de albine. Spațiul din centrul acestor prisme are forma de canale care permit incorporarea moleculelor de forma alungită, atrase de pereții canalelor numai prin forte Van der Waals. Aductii nu sunt compuși chimici , ei existând numai in stare solida. In cazul cristalohidratilor sărurilor anorganice, rețeaua cristalina a acestora este deformata prin pătrunderea moleculelor de uree cu eliberarea moleculelor de apa de cristalizare . O parte din apa de cristalizare eliberata este reținuta de aduct - prin adsorbtie, la umiditate relativ înalta. La umidități relativ mici, pierderea in greutate datorata eliberării apei de cristalizare este mica 0,23 % pierderi in greutate in atmosfera lipsita de umiditate), in timp ce la umidități relative de 72,4-77,2 % pierderea apei de cristalizare este foarte rapida. Aceasta indica faptul ca formarea aductului uree-gips începe la temperatura ordinara, fiind favorizata de prezenta unor mici cantitati de umiditate. In intervalul de umidități relative egale cu 67,580 %, formarea aductului este completa in 3 saptamani, la temperatura de 30°C. Compusul format CaSC>4.4 (NH₂)₂CO este nehigroscopic la umiditatea obișnuita si poate fi uscat la 100°C, fara ca ureea sa se descompună daca incalzireea nu este prelungita prea mult. Cristalele formate sunt triclinice si pinacoidale./2,3/

Interacțiunea dintre uree si sulfat de calciu dihidrat s-a studiat pentru o creștere a raportului molar CaSC>4 : (NHihCO de la 1:1 la 1:4, când se obține un compus de forma CaSCU. x CO(NH₂)₂, cu punerea in libertate a apei de cristalizare, in care x = 1-4. In acest caz, structura monoclinica a sulfatului dicalcic dihidrat este modificata de pătrunderea moleculelor de uree, printr-o deformare a rețelei cristaline. Interacțiunea ureei cu fosfogipsul începe la temperastura camerei, temperatura optima a procesului fiind de 7080°C. La o temperatura mai mare, ureea sau aductul se poate descompune, temperaturile prea mari nefiind favorabile acestui proces./4/

La testarea calităților de ingrasamant ale aductului uree-gips, s-a constatat ca solubilitatea azotului este încetinită, datorita in principal structurii produsului.

Este cunoscut ca ureea simpla este ușor solubila, ceea ce face ca 30-50 % din azotul incorporat in sol sa se piarda prin levigare, conducând la impurificarea apelor freatice.

^-2014-- 005341 1 -07· 2014

Reducerea solubilitatii ureei introdusa in sol sub forma aductului, permite micșorarea riscului de poluare a apelor freatice si creșterea eficientei utilizării substanței active din ingrasamant. Fosfogipsul contribuie la trecerea azotului din uree in sol intr-o forma lent solubila - pe seama aductului. Literatura specifica in acest sens o reducere de 4,5-5 ori a solubilitatii. /5/

Cercetărilor efectuate au condus in principal in elaborarea de noi tehnologii de fabricare a fertilizantilor solizi conținând azot si sulf solubil, de înalta eficienta economica si agrochimica, capabili sa substitue superfosfatul amonizat, prin aportul de sulf, in fertilizarea culturilor agricole.

Pe langa diversificarea gamei sortimentale de îngrășăminte chimice, noile tehnologii vor conduce la creșterea valorii agrochimice a fertilizantilor, la creșterea rezistentei plantelor la factorii de mediu, la proiecția si conservarea calitatii solurilor, la reducerea impactului asupra mediului dar si la substituirea unor fabricații sistate, prin modernizări ale fabricațiilor actuale in domeniul îngrășămintelor cu azot, aceste tehnologii oferind si posibilitatea valorificării unor produse secundare rezultate din diverse industrii.

In literatura de specialitate sunt prezetate brevete ROI08954, ROI 11931, ROI 13934, ROI 16080 ce se refera la o gama larga de îngrășăminte ce conțin lignosulfonati sau naftenati ca sursa de sulf si sunbstante organice.

Pe plan mondial se constata o creștere a îngrășămintelor chimice cu continui ridicat in substanțe nutritive. Conform calculelor economiștilor americani, dublarea conținutului de substanța activa a condus la economii de 20-25 USD/tona de ingrasamant chimic /6-7/

TVA (USA) a studiat cateva metode de introducere a sulfului in ingrasamintele chimice solide si lichide. In literatura de specialitate sunt prezentate o serie de brevete: , USA 3758433, USA 3785796, USA 3165395, USA 3635691 care se refera la diferite procedee de introducere a sulfului in ingrasamintele NPK, prin granularea pe tambur rotativ sau prin metoda “strat artezian” care consta in contactul dintre particulele solide mari si un curent de aer. pentru pulverizarea sulfului, care circula de jos in sus prin masa de particule.

Brevetul US 5599374 se refera la un procedeu de obținere a unui ingrasamant uree- îmbogății cu sulf prin acoperire cu monomeri lichizi polimerizati pe suprafața ureei pentru a oferii o pelicula de acoperire uniforma . Monomerii specifici utilizați sunt dietilen glicol, polioli- trietanolamina si dizocianat.

Operația de granulare se desfasoara intr-un granulator tambur.

Se cunosc procedee de obținere a unor produse agrochimice prin asocierea îngrășămintelor cu azot (uree, azotat de amoniu) cu compuși ai sulfului, solubili in soluțiile solului, de tip NPS sau NPKS, sub forma pulberilor umectabile, a granulelor “condiționate” sau a brichetelor.

Aceste procedee prezintă o serie de dezavantaje si anume:

- pierderi de substanțe active - prin prafuire;

- neomogenitatea compoziției produselor asociate;

- proprietăți fizico-mecanice nesatisfacatoare./8/

Spre deosebire de aceste procedee, procedeul propus conform invenției înlătură aceste dezavantaje prin aceea ca, pentru obținerea îngrășăminte mixte granulate cu continui de azot si sulf solubil, utilizând ca materii prime ureea cristalizata sau topitură de d - 2 a 1 4 - - 0 0 5 3 4 1 1-47-2«« uree ca sursa de azot dar si produse secundare cu sulf (sulfat de amoniu, fosfogips), procedeu caracterizat prin aceea ca produsul secundar conținând sulf, amestecat pana la omogenizare completa cu produsul fin recirculat, după măcinare, cu granulatia de max. 0,2 %, este dozat intr-un talerul de granulare simultan cu topitură de uree, de concentrație 99,3 % uree, pulverizata pe masa de solide in mișcare, astfel incat temperatura in masa de material din talerul de granulare este de 90-99,0 °C, rezultând granule de ingrasamant mixt cu azot si sulf solubil, de dimensiuni 1-4 mm (fracție utila) care, după răcire si sortare, se ambaleaza iar fracția groba (cu dimensiuni mai mari de 4 mm), după măcinare si fracția fina (cu dimensiuni mai mici de 1 mm) se recircula - in proces - la faza de granulare, randamentele in fracție utila rezultate fiind de 79,4-85,5 %, raportat la masa totala de granule .

Schema de flux a procedeului se prezintă in fig. 1

Experimentările laborator de granulare au fost efectuate pe un taler de laborator, confecționat din OL V2A, acționat de un motor cu N = 0,8 kW si n = 400 rot/min, cu transmisie printr-o curea trapezoidala la un reductor de viteze cu 6 trepte de viteza. Caracteristicile constructive la granulatorului taler au fost: diametrul talerului = 215/210 mm, diametrul gulerului = 276/265 mm, h taler = 50 mm, h guler = 48 mm, unghi de înclinare fata de orizontala = 52 grade, viteza de rotatie = 20-80 rot/min. In experimentările efectuate viteza de rotatie a talerului de granulare a fost de 60 rot/min.

Procedeul propus prezintă ca avantaje:

propune o noua fabricație a îngrășămintelor azotoase cu conținut de sulf solubil, utilizează materii prime indigene si produse secundare;

poate fi grefat pe instalațiile industriale de uree;

- permite obținerea unor granule sferice, cu suprafața neteda, de compoziție omogena;

- produsele finite prezintă proprietăți fizico-mecanice superioare ureei “prilling”;

- asigura imbunatatirea spectrului granulometric favorabil aplicării;

- conduce la reducerea levigabilitatii comparativ cu ureea prilling;

- valorifica unele produse secundare, in proces (sulfat de amoniu, fosfogips).

- obținerea unor noi tipuri de fertilizând, eficienți agrochimie, stabili din punct de vedere chimic si termic, conducând la extinderea gamei sortimentale de îngrășăminte chimice.

- avantajele folosirii acestor sorturi de îngrășăminte aplicabile la diferite culturi (cereale, legume) pe anumite soluri, in raport cu ureea sunt:

- reducerea levigabilitatii azotului incorporat in sol si creșterea coeficientului de utilizare in nutriția plantelor de cultura;

- asigurarea necesarului de azot si sulf simultan pentru creșterea plantelor;

- reducerea pierderilor de azot cu diminuarea factorilor de risc ecologic.

In formularea noilor produse agrochimice, la calculul compoziției acestora, se tine seama de doza optima de azot si de doza de sulf, doze necesare fertilizării culturilor agricole practicatesi pot fi utilizare si unele substanțe biologic active favorabile dezvoltatii plantelor de cultura.. Regimul termic aplicat in talerul de granulare nu afecteaza stabilitatea componentilor produselor agrochimice si asigura eliminarea unei parti din apa introdusa in proces cu componentii introduși in granulator.

1014 - - 00534I I -07- TDK

In continuare se prezintă cinci exemple de realizare a procesului conform invenției:

Exemplul 1

526,32 p. produs recirculat, de dimensiuni ale particulelor sub 1,0 mm, conținând 40 % N si 4 % S, amestecat pana la omogenizare completa cu 182,83 p. sulfat de amoniu cristalizat conținând 20,28 % N si 22,86 % S sunt dozate in talerul de granulare simultan cu 858,73 p. topitura de uree, de concentrație 99,3 % uree, pulverizata pe masa de solide in mișcare, astfel incat temperatura in masa de material din talerul de granulare este de 94,5°C. In mișcarea de rostogolire a granulelor, imprimata de taler, acestea suferă o sortare naturala astfel incat granulele mari se deplasează pe gulerul talerului si, prin deversare, trec in utilajul de racire/slefuire, fiind apoi sortate, iar fracția utila rezultata din proces se trimite la ambalare. Fracția groba supradimensionata, după măcinare, împreuna cu fracția fina subdimensionata se recircula in proces, la faza de granulare. Din proces rezulta 1.000,0 p. produs finit uree-sulfat de amoniu granulat, de dimensiuni ale granulelor de 1-4 mm, conținând (%): 40,0 N, 0,63 Biuret, 4,0 S si 0,28 H₂O.

Randamentul de granulare exprimat in fracte utila (d=l -4 mm) raportata la masa de granule rezultata este de 85,55 %. Produsul este omogen, de culoare alb-bej, are proprietăți bune de curgere si nu se aglomerează in timp, fiind destinat fertilizării culturilor de cartof si orz.

Exemplul 2:

57,90 p. produs recirculat, de dimensiuni ale particulelor sub 1,0 mm, conținând 34 % N si 10 % S, amestecat pana la omogenizare completa cu 438,30 p. sulfat de amoniu cristalizat conținând 20,28 % N si 22,86 % S sunt dozate in talerul de granulare simultan cu 571,73 p. topitura de uree, de concentrație 99,3 % uree, pulverizata pe masa de solide in mișcare, astfel incat temperatura in masa de material din talerul de granulare este de 94,1°C. In mișcarea de rostogolire a granulelor, imprimata de taler, acestea suferă o sortare naturala astfel incat granulele mari se deplasează pe gulerul talerului si, prin deversare, trec in utilajul de racire/slefuire, fiind apoi sortate, iar fracția utila rezultata din proces se trimite la ambalare. Fracția groba supradimensionata, după măcinare, împreuna cu fracția fina subdimensionata se recircula in proces, la faza de granulare. Din proces rezulta 1.000,0 p. produs finit granulat uree-sulfat de amoniu, cu dimensiuni ale granulelor de 1-4 mm, conținând (%): 34,0 N, 0,66 Biuret, 10,0 S si 0,30 H₂O.

Randamentul de granulare exprimat in fracte utila (d=l-4 mm) raportata la masa de granule rezultata este de 83,80 %. Produsul este omogen, de culoare alb-bej, are proprietăți bune de curgere si nu se aglomerează in timp, fiind destinat fertilizării culturilor de cartof si orz.

Exemplul 3:

347,59 p. produs recirculat, de dimensiuni ale particulelor sub 1,0 mm, conținând 40 % N si 2,5 % S, amestecat pana la omogenizare completa cu 151,41 p. fosfogips uscat pulverulent conținând 17,91 % S si 2,07 % H₂O, cu granulatia de max. 0,2 % sunt dozate in talerul de granulare simultan cu 864,87 p. topitura de uree, de concentrație

99,3 % uree, pulverizata pe masa de solide in mișcare, astfel incat temperatura in masa de material din talerul de granulare este de 99,2 °C. In mișcarea de rostogolire a granulelor, imprimata de taler, acestea suferă o sortare naturala astfel incat granulele mari se deplasează pe gulerul talerului si, prin deversare, trec in utilajul de racire/slefuire, fiind apoi sortate, iar fracția utila rezultata din proces se trimite la ambalare. Fracția groba supradimensionata, după măcinare, împreuna cu fracția fina subdimensionata se recircula ¢/-2014-- 0 0 5 3 4 -1 1 -07- 2014 in proces, la faza de granulare. Din proces rezulta 1000,0 p. produs finit granulat ureefosfogips, cu dimensiuni ale granulelor de 1-4 mm, conținând (%): 40,0 N, 0,75 Biuret,

2,5 S si 0,30 H₂O.

Randamentul de granulare exprimat in fracte utila (d=l -4 mm) raportata la masa de granule rezultata este de 81,64 %. Produsul este omogen, de culoare alb-gris, are proprietăți bune de curgere si nu se aglomerează in timp, fiind destinat fertilizării culturilor de cartof si orz.

Exemplul 4 :

287,80 p. produs recirculat, de dimensiuni ale particulelor sub 1,0 mm, conținând 36,0 % N si 2,5 % S, amestecat pana la omogenizare completa cu 240,14 p. fosfogips uscat pulverulent conținând 17,91 % S si 2,07 % H₂O, cu granulatia de max. 0,2 % sunt dozate in talerul de granulare simultan cu 807,78 p. topitura de uree, de concentrație

99,3 % uree, pulverizata pe masa de solide in mișcare, astfel incat temperatura in masa de material din talerul de granulare este de 99,2 °C. In mișcarea de rostogolire a granulelor, imprimata de taler, acestea suferă o sortare naturala astfel incat granulele mari se deplasează pe gulerul talerului si, prin deversare, trec in utilajul de racire/slefuire, fiind apoi sortate, iar fracția utila rezultata din proces se trimite la ambalare. Fracția groba supradimensionata, după măcinare, împreuna cu fracția fina subdimensionata se recircula in proces, la faza de granulare.. Din proces rezulta 1000,0 p. produs finit granulat ureefosfogips, cu dimensiuni ale granulelor de 1-4 mm, conținând (%): 36,0 N, 0,73 Biuret,

2,5 S si 0,28 H₂O.

Randamentul de granulare exprimat in fracte utila (d=2-4 mm) raportata la masa de granule rezultata este de 79,41 %. Produsul este omogen, de culoare alb-gris, are proprietăți bune de curgere si nu se aglomerează in timp, fiind destinat fertilizării culturilor de cartof si orz.

Exemplul 5 :

258,53 p. produs recirculat, de dimensiuni ale particulelor sub 1,0 mm, conținând 34,0 % N si 5,0 % S, amestecat pana la omogenizare completa cu 297,34 p. fosfogips uscat pulverulent conținând 17,91 % S si 2,07 % H₂O, cu granulatia de max. 0,2 % sunt dozate in talerul de granulare simultan cu 799,45 p. topitura de uree, de concentrație

99,3 % uree, pulverizata pe masa de solide in mișcare, astfel incat temperatura in masa de material din talerul de granulare este de 99,0 °C. In mișcarea de rostogolire a granulelor, imprimata de taler, acestea suferă o sortare naturala astfel incat granulele mari se deplasează pe gulerul talerului si, prin deversare, trec in utilajul de racire/slefuire, fiind apoi sortate, iar fracția utila rezultata din proces se trimite la ambalare. Fracția groba supradimensionata, după măcinare, împreuna cu fracția fina subdimensionata se recircula in proces, la faza de granulare.. Din proces rezulta 1000,0 p. produs finit granulat ureefosfogips, cu dimensiuni ale granulelor de 1-4 mm, conținând (%): 34,0 N, 0,71 Biuret, 5,0 S si 0,25 H₂O.

1 -07- 2014

Claims

REVENDICĂRI:

1. - Procedeu de obținere a produselor agrochimice granulate de tip N-S, utilizând ca materii prime ureea cristalizata sau topitură de uree ca sursa de azot si produse secundare cu sulf (sulfat de amoniu, fosfogips), caracterizat prin aceea ca, produsul secundar conținând sulf, amestecat pana la omogenizare completa cu produsul fin recirculat, după măcinare, cu granulatia de max. 0,2 % sunt dozate in talerul de granulare simultan cu topitură de uree, de concentrație 99,3 % uree, pulverizata pe masa de solide in mișcare, astfel incat temperatura in masa de material din talerul de granulare este de 90 - 99,0 °C, rezultând granule de ingrasamant mixt conținând azot si sulf solubil, de dimensiuni 1-4 mm (fracție utila) care, după răcire si sortare, se ambaleaza iar fracția groba (cu dimensiuni mai mari de 4 mm), după măcinare, si fracția fina (cu dimensiuni mai mici de 1 mm) se recirculă - in proces - la faza de granulare, randamentele in fracție utila rezultate fiind de 79,4-85,5 %, raportat la masa totala de granule .
2. - Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea ca se reduce conținutul de biuret din produsele finite de la valori de 1-1,2 % (component fitotoxic pentru plante) la valori de 0,6-0,75 %.
3. - Procedeu conform revendicărilor 1-2 caracterizat prin aceea ca in procesul obținerii produselor agrochimice conținând azot amidic, amoniacal si sulf, utilizând talerul de granulare, pot fi utilizate in formularea noilor produse agrochimice si unele substanțe biologic active, favorabile dezvoltării plantelor de cultura, in scopul creșterii eficientei agrochimice al acestora.