RO130850B1 - Procedeu de obţinere a unui fertilizant granulat cu solubilitate lentă, pe bază de uree ca sursă de azot şi produse secundare cu sulf - Google Patents

Description

Invenția se referă la un procedeu de obținere a unui fertilizant granulat cu solubilitate lentă, pe bază de uree, ca sursă de azot și produse secundare cu sulf. Produsele agrochimice astfel rezultate sunt utilizate în fertilizarea diverselor culturi agricole (cartofi, orz, etc.) [Byrnes, B. H., Fertilizer Manual, Dodrecht, 1990].

Literatura de specialitate prezintă relativ puține date cu privire la aceste amestecuri, în formularea lor se ia în considerare proprietatea ureei de a forma produși de adiție cu cristalohidrați anorganici.

Este cunoscut că moleculele de uree sunt unite între ele în cristalul normal (sistem tetragonal) prin legături de hidrogen (ceea ce explică punctul de topire înalt al ureei, 132,7°C). Rețeaua ureei în aduct este deformată, încât are o simetrie hexagonală, cu moleculele de uree (unite între ele tot prin legături de hidrogen) situate de-a lungul muchiilor unor prisme hexagonale, asemănătoare unui fagure de albine. Spațiul din centrul acestor prisme are formă de canale care permit încorporarea moleculelor de formă alungită, atrase de pereții canalelor doar prin forțe Van der Waals. Aducții nu sunt compuși chimici, ei existând numai în stare solidă. în cazul cristalohidraților sărurilor anorganice, rețeaua cristalină a acestora este deformată prin pătrunderea moleculelor de uree cu eliberarea moleculelor de apă de cristalizare. O parte din apa de cristalizare eliberată este reținută de aduct - prin adsorbție, la umiditate relativ înaltă. La umidități relativ mici, pierderea în greutate datorată eliberării apei de cristalizare este mică (0,23% pierderi în greutate în atmosfera lipsită de umiditate), în timp ce la umidități relative de 72,4...77,2%, pierderea apei de cristalizare este foarte rapidă. Aceasta indică faptul că formarea aductului uree-gipsîncepe la temperatura ordinară, fiind favorizată de prezența unor mici cantități de umiditate. în intervalul de umidități relative, egale cu 67,5...80%, formarea aductului este completă în 3 săptămâni, la temperatura de 30°C. Compusul format CaSO₄ · 4(NH₂)₂CO este nehigroscopic la umiditatea obișnuită și poate fi uscat la 100°C, fără ca ureea să se descompună dacă încălzirea nu este prelungită prea mult. Cristalele formate sunt triclinice și pinacoidale [Lăcătușu, R., Agrochimie, Ed. Helicon, Timișoara, 2000; Borlan, Z. și alții /'Fertilitatea și fertilizarea solurilor, Ed. Ceres, Buc, 1994],

Interacțiunea dintre uree și sulfat de calciu dihidrat s-a studiat pentru o creștere a raportului molar CaSO₄:(NH₂)₂CO de la 1:1 la 1:4, când se obține un compus de forma CaSO₄ · x CO(NH₂)₂, cu punerea în libertate a apei de cristalizare, în care x = 1 ...4. în acest caz, structura monoclinică a sulfatului dicalcic dihidrat este modificată de pătrunderea moleculelor de uree, printr-o deformare a rețelei cristaline. Interacțiunea ureei cu fosfogipsul începe la temperatura camerei, temperatura optimă a procesului fiind de 7O...8O°C. La o temperatură mai mare, ureea sau aductul se poate descompune, temperaturile prea mari nefiind favorabile acestui proces [Davidescu, D., Sulful, calciul și magneziul în agricultură, Ed. Academiei, Buc, 1984].

La testarea calităților de îngrășământ ale aductului uree-gips, s-a constatat că solubilitatea azotului este încetinită, în principal datorită structurii produsului.

Este cunoscut că ureea simplă este ușor solubilă, ceea ce face ca 30...50% din azotul încorporat în sol să se piardă prin levigare, conducând la impurificarea apelorfreatice.

Reducerea solubiIității ureei introduse în sol sub forma aductului permite micșorarea riscului de poluare a apelorfreatice și creșterea eficienței utilizării substanței active din îngrășământ. Fosfogipsul contribuie la trecerea azotului din uree în sol într-o formă lent solubilă pe seama aductului. Literatura specifică în acest sens prezintă o reducere de 4,5...5 ori a solubilității [Beaton, J. D., Production, Marketing and Use of Sulphur Products in Fertilizer Tehnology and Use, Ed. 3, Soil Science Society of America, adison, Wl, USA, 1989],

RO 130850 Β1

Cercetările efectuate au condus, în principal, la elaborarea de noi tehnologii de fabri- 1 care a fertilizanților solizi conținând azot și sulf solubil, de înaltă eficiență economică și agrochimică, capabili să substituie superfosfatul amonizat, prin aportul de sulf, în fertilizarea 3 culturilor agricole.

Pe lângă diversificarea gamei sortimentale de îngrășăminte chimice, noile tehnologii 5 vor conduce la creșterea valorii agrochimice a fertilizanților, la creșterea rezistenței plantelor la factorii de mediu, la protecția și conservarea calității solurilor, la reducerea impactului 7 asupra mediului, dar și la substituirea unor fabricații sistate, prin modernizări ale fabricațiilor actuale în domeniul îngrășămintelor cu azot, aceste tehnologii oferind și posibilitatea valorifi- 9 cării unor produse secundare rezultate din diverse industrii.

în literatura de specialitate sunt prezentate brevetele RO 100896, RO 108954, 11

RO 111931, RO 113934, RO 116080, ce se referă la o gamă largă de îngrășăminte ce conțin lignosulfonați sau naftenați ca sursă de sulf și substanțe organice. 13

Pe plan mondial se constată o creștere a îngrășămintelor chimice cu conținut ridicat în substanțe nutritive. Conform calculelor economiștilor americani, dublarea conținutului de 15 substanță activă a condus la economii de 20...25 USD/t îngrășământ chimic [Soil and Fertilizers. Plant Nutrition. Soil Fertility. Fertilizers and Their Characteristics., 411 pp. 17 October, 1999; Fertilizers nitrogen sulphur soluble, p. 1-2, October, 2001].

TVA (USA) a studiat câteva metode de introducere a sulfului în îngrășămintele 19 chimice solide și lichide. în literatura de specialitate sunt prezentate o serie de brevete:

US 3758433, US 3785796, US 3165395, US 3635691, care se referă la diferite procedee de 21 introducere a sulfului în îngrășămintele NPK, prin granularea pe tambur rotativ sau prin metoda strat artezian, care constă în contactul dintre particulele solide mari și un curent de 23 aer, pentru pulverizarea sulfului, care circulă de jos în sus prin masa de particule.

Brevetul US 5599374 se referă la un procedeu de obținere a unui îngrășământ uree- 25 îmbogățit cu sulf, prin acoperire cu monomeri lichizi polimerizați pe suprafața ureei, pentru a oferi o peliculă de acoperire uniformă. Monomerii specifici utilizați sunt dietilen glicol polioli- 27 trietanolamina și dizocianat. Operația de granulare se desfășoară într-un granulator tambur.

Se cunosc procedee de obținere a unor produse agrochimice prin asocierea îngrășă- 29 mintelorcu azot (uree, azotat de amoniu) cu compuși ai sulfului, solubili în soluțiile solului, de tip NPS sau NPKS, sub forma pulberilor umectabile, a granulelor condiționate sau a 31 brichetelor.

Aceste procedee prezintă o serie de dezavantaje, și anume: 33

- pierderi de substanțe active - prin prăfuire;

- neomogenitatea compoziției produselor asociate; 35

- proprietăți fizico-mecanice nesatisfăcătoare [ Manual of Fert. Processing,

526 pp., N-Y, 1998], 37

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unui fertilizant granulat cu o compoziție omogenă și stabilă chimic și termic. 39

Procedeul de obținere a unui fertilizant granulat cu solubilitate lentă, pe bază de uree ca sursă de azot și produse secundare cu sulf, constând din granularea pe taler, răcirea, șle- 41 fuirea și sortarea granulelor, conform invenției, constă în faptul că produsul secundar conținând sulf, ales dintre sulfat de amoniu cristalizat având 20,28% N și 22,86% S, și fosfogips 43 uscat purverulent având 17,91 % S și 2,07% H₂O, amestecat până la omogenizare completă cu produsul fin recirculat, după măcinare, cu dimensiunea particulelor de maximum 1 mm, 45 care are 34...40% N și 2,5...4% S, sunt dozate în talerul de granulare simultan cu topitura de uree, de concentrație 99,3% uree, pulverizată pe masa de solide în mișcare, la o tempe- 47 ratură de 9O...99°C, rezultând granule de dimensiuni 1...4 mm, cu un randament în fracție utilă de 79,4...85,5%, raportat la masa totală de granule, și cu un conținut de 0,63...0,71% 49 biuret și 0,25...0,3% H₂O.

RO 130850 Β1

Procedeul propus prezintă ca avantaje:

- propune o nouă fabricație a îngrășămintelor azotoase cu conținut de sulf solubil;

- utilizează materii prime indigene și produse secundare;

- poate fi grefat pe instalațiile industriale de uree;

- permite obținerea unor granule sferice, cu suprafață netedă, de compoziție omogenă;

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

- asigură îmbunătățirea spectrului granulometric favorabil aplicării;

- conduce la reducerea levigabilității comparativ cu ureea prilling;

- valorifică unele produse secundare, în proces (sulfat de amoniu, fosfogips);

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

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

- reducerea levigabilității azotului încorporat în sol și creșterea coeficientului de utilizare în nutriția plantelor de cultură;

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

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

Se dau, în continuare, 5 exemple de realizare a invenției, în legătură cu figura care reprezintă “Schema de flux a procedeului”.

Experimentările din laborator de granulare au fost efectuate pe un taler de laborator, confecționat din OL V2A, acționat de un motor cu N = 0,8 kW și n = 400 rot/min, cu transmisie printr-o curea trapezoidală la un reductor de viteze cu 6 trepte de viteză. Caracteristicile constructive al 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 față de orizontală = 52°, viteza de rotație = 20...80 rot/min. în experimentările efectuate, viteza de rotație a talerului de granulare a fost de 60 rot/min.

în formularea noilor produse agrochimice, la calculul compoziției acestora se ține seama de doza optimă de azot și de doza de sulf, doze necesare fertilizării culturilor agricole practicate, și potfi utilizate și unele substanțe biologic active, favorabile dezvoltării plantelor de cultură. Regimul termic aplicat în talerul de granulare nu afectează stabilitatea componenților produselor agrochimice și asigură eliminarea unei părți din apa introdusă în proces cu componenții introduși în granulator.

Exemplul 1

526,32 p produs recirculat, de dimensiuni ale particulelor sub 1,0 mm, conținând 40% N și 4% S, amestecat până la omogenizare completă cu 182,83 p sulfat de amoniu cristalizat conținând 20,28% N și 22,86% S, sunt dozate în talerul de granulare simultan cu 858,73 p topitură de uree, de concentrație 99,3% uree, pulverizată pe masa de solide în mișcare, astfel încât temperatura în masa de material din talerul de granulare este de 94,5°C. în mișcarea de rostogolire a granulelor, imprimată de taler, acestea suferă o sortare naturală, astfel încât granulele mari se deplasează pe gulerul talerului și, prin deversare, trec în utilajul de răcire/șlefuire, fiind apoi sortate, iarfracția utilă rezultată din proces se trimite la ambalare. Fracția grobă supradimensionată, după măcinare, împreună cu fracția fină subdimensionată, se recirculă în proces, la faza de granulare. Din proces rezultă 1000,0 p produs finit ureesulfat de amoniu granulat, de dimensiuni ale granulelor de 1 ...4 mm, conținând (%): 40,0 N, 0,63 Biuret, 4,0 S și 0,28 H₂O.

RO 130850 Β1

Randamentul de granulare exprimat în fracție utilă (d = 1 ...4 mm) raportată la masa 1 de granule rezultată este de 85,55%. Produsul este omogen, de culoare alb-bej, are proprietăți bune de curgere și nu se aglomerează în timp, fiind destinat fertilizării culturilor de cartof 3 și orz.

Exemplul 2 5

57,90 p produs recirculat, de dimensiuni ale particulelor sub 1,0 mm, conținând 34% N și 10% S, amestecat până la omogenizare completă cu 438,30 p sulfat de amoniu 7 cristalizat conținând 20,28% N și 22,86% S, sunt dozate în talerul de granulare simultan cu 571,73 p topitură de uree, de concentrație 99,3% uree, pulverizată pe masa de solide în 9 mișcare, astfel încât temperatura în masa de material din talerul de granulare este de 94,1°C. în mișcarea de rostogolire a granulelor, imprimată de taler, acestea suferă o sortare naturală 11 astfel încât granulele mari se deplasează pe gulerul talerului și, prin deversare, trec în utilajul de răcire/șlefuire, fiind apoi sortate, iarfracția utilă rezultată din proces se trimite la ambalare. 13 Fracția grobă supradimensionată, după măcinare, împreună cu fracția fină subdimensionată, se recirculă în proces, la faza de granulare. Din proces rezultă 1000,0 p produs finit granulat 15 uree-sulfat de amoniu, cu dimensiuni ale granulelor de 1 ...4 mm, conținând (%): 34,0 N, 0,66 Biuret, 10,0 S și 0,30 H₂O. 17

Randamentul de granulare exprimat în fracție utilă (d = 1 ...4 mm) raportată la masa de granule rezultată este de 83,80%. Produsul este omogen, de culoare alb-bej, are proprie- 19 tăți bune de curgere și nu se aglomerează în timp, fiind destinat fertilizării culturilor de cartof și orz. 21

Exemplul 3

347,59 p produs recirculat, de dimensiuni ale particulelor sub 1,0 mm, conținând 23 40% N și 2,5% S, amestecat până la omogenizare completă cu 151,41 p fosfogips uscat pulverulent conținând 17,91% S și 2,07% H₂O, cu granulația de maximum 0,2%, sunt dozate 25 în talerul de granulare simultan cu 864,87 p topitură de uree, de concentrație 99,3% uree, pulverizată pe masa de solide în mișcare, astfel încât temperatura în masa de material din 27 talerul de granulare este de 99,2°C. în mișcarea de rostogolire a granulelor, imprimată de taler, acestea suferă o sortare naturală, astfel încât granulele mari se deplasează pe gulerul 29 talerului și, prin deversare, trec în utilajul de răcire/șlefuire, fiind apoi sortate, iarfracția utilă rezultată din proces se trimite la ambalare. Fracția grobă supradimensionată, după măcinare, 31 împreună cu fracția fină subdimensionată, se recirculă în proces, la faza de granulare. Din proces rezultă 1000,0 p produs finit granulat uree-fosfogips, cu dimensiuni ale granulelor de 33

1...4 mm, conținând (%): 40,0 N, 0,75 Biuret, 2,5 S și 0,30 H₂O.

Randamentul de granulare exprimat în fracție utilă (d = 1 ...4 mm) raportată la masa 35 de granule rezultată este de 81,64%. Produsul este omogen, de culoare alb-gri, are proprietăți bune de curgere și nu se aglomerează în timp, fiind destinat fertilizării culturilor de cartof 37 și orz.

Exemplul 4 39

287,80 p produs recirculat, de dimensiuni ale particulelor sub 1,0 mm, conținând 36,0% N și 2,5% S, amestecat până la omogenizare completă cu 240,14 p fosfogips uscat 41 pulverulent conținând 17,91 % S și 2,07% H₂O, cu granulația de maximum 0,2%, sunt dozate în talerul de granulare simultan cu 807,78 p topitură de uree, de concentrație 99,3% uree, 43 pulverizată pe masa de solide în mișcare, astfel încât temperatura în masa de material din talerul de granulare este de 99,2°C. în mișcarea de rostogolire a granulelor, imprimată de 45 taler, acestea suferă o sortare naturală astfel încât granulele mari se deplasează pe gulerul talerului și, prin deversare, trec în utilajul de răcire/șlefuire, fiind apoi sortate, iarfracția utilă 47

RO 130850 Β1 rezultată din proces se trimite la ambalare. Fracția grobă supradimensionată, după măcinare, împreună cu fracția fină subdimensionată, se recirculă în proces, la faza de granulare. Din proces rezultă 1000,0 p produs finit granulat uree-fosfogips, cu dimensiuni ale granulelor de

1...4 mm, conținând (%): 36,0 N, 0,73 Biuret, 2,5 S și 0,28 H₂O.

Randamentul de granulare exprimat în fracție utilă (d = 2...4 mm) raportată la masa de granule rezultată este de 79,41%. Produsul este omogen, de culoare alb-gri, are proprietăți bune de curgere și nu se aglomerează în timp, fiind destinat fertilizării culturilor de cartof și orz.

Exemplul 5

258,53 p produs recirculat, de dimensiuni ale particulelor sub 1,0 mm, conținând 34,0% N și 5,0% S, amestecat până la omogenizare completă cu 297,34 p fosfogips uscat pulverulent conținând 17,91 % S și 2,07% H₂O, cu granulația de maximum 0,2%, sunt dozate în talerul de granulare simultan cu 799,45 p topitură de uree, de concentrație 99,3% uree, pulverizată pe masa de solide în mișcare, astfel încât temperatura în masa de material din talerul de granulare este de 99,0°C. în mișcarea de rostogolire a granulelor, imprimată de taler, acestea suferă o sortare naturală astfel încât granulele mari se deplasează pe gulerul talerului și, prin deversare, trec în utilajul de răcire/șlefuire, fiind apoi sortate, iar fracția utilă rezultată din proces se trimite la ambalare. Fracția grobă supradimensionată, după măcinare, împreună cu fracția fină subdimensionată, se recirculă în proces, la faza de granulare. Din proces rezultă 1000,0 p produs finit granulat uree-fosfogips, cu dimensiuni ale granulelor de

1...4 mm, conținând (%): 34,0 N, 0,71 Biuret, 5,0 S și 0,25 H₂O.

Randamentul de granulare exprimat în fracție utilă (d = 1...4 mm) raportată la masa de granule rezultată este de 81,64%. Produsul este omogen, de culoare alb-gri, are proprietăți bune de curgere și nu se aglomerează în timp, fiind destinat fertilizării culturilor de cartof și orz.

Claims (1)

1. Procedeu de obținere a unui fertilizant granulat cu solubilitate lentă, pe bază de uree 3 ca sursă de azot și produse secundare cu sulf, constând din granularea pe taler, răcirea, șlefuirea și sortarea granulelor, caracterizat prin aceea că produsul secundar conținând 5 sulf, ales dintre sulfat de amoniu cristalizat având 20,28% N și 22,86% S, și fosfogips uscat purverulent având 17,91% S și 2,07% H₂O, amestecat până la omogenizare completă cu 7 produsul fin recirculat, după măcinare, cu dimensiunea particulelor de maximum 1 mm, ce are 34...40% N și 2,5...4% S, este dozat în talerul de granulare simultan cu topitura de uree, 9 de concentrație 99,3% uree, pulverizată pe masa de solide în mișcare, la o temperatură de

   90.. .99°C, rezultând granule de dimensiuni 1...4 mm, cu un randament în fracție utilă de 11

   79.4.. .85.5%, raportat la masa totală de granule, și cu un conținut de 0,63...0,71% biuret și

   0,25...0,3% H₂O. 13