RU2023711C1

RU2023711C1 - Process for manufacture of granular slow-acting fertilizer

Info

Publication number: RU2023711C1
Application number: SU915017395A
Authority: RU
Inventors: А.Л. Таран; М.К. Рустамбеков; В.В. Кузнецова; В.М. Олевский; С.Л. Шмелев; А.В. Таран
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1991-07-12
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: chemistry. SUBSTANCE: this process for manufacturing granular slow-acting fertilizer prescribes introducing mineral additive, which is mixture including 0.5 to 5.0 mass percent ammonium sulfate, 0.3 to 2.0 mass percent magnesium-containing component (these figures are stated in terms of MgO) and 0.1 to 0.3 mass percent iron-containing component (these figures are given in terms of iron oxide) into starting melt. Disclosed process further prescribes using caustic magnesite or magnesium nitrate as magnesium-containing component and iron oxide or iron sulfate as iron-containing component. EFFECT: higher yield of fertilizer granules having no shrinkage bores, lower rate of consumption of encapsulating agent and higher durability of granules. 3 cl, 4 tbl

Description

Изобретение относится к производству минеральных удобрений, конкретно к производству капсулирования удобрений с замедленным растворением полезного вещества, применяемых в сельском хозяйстве. The invention relates to the production of mineral fertilizers, specifically to the production of encapsulation of fertilizers with delayed dissolution of useful substances used in agriculture.

Известен способ получения медленнодействующего удобрения, включающий введение в исходный плав перед гранулированием 2,0-3,0 мас.%, каустического магнезита и 0,15-0,25 мас.% оксида железа III в виде смеси с дисперсностью 20-40 мкм с целью устранения усадочных каналов на поверхности гранул, гранулирование плава и нанесение на полученные гранулы полимерного покрытия. Это равномерное (без разрыва) покрытие гранул водонерастворимыми полимерами обеспечивает медленное растворение удобрения при малых 1,5-8 об.% толщинах покрытия, а также возможность регулирования скоростей растворения гранул изменением толщины покрытия [1]. A known method for producing a slow-acting fertilizer, comprising introducing 2.0-3.0 wt.%, Caustic magnesite and 0.15-0.25 wt.% Iron oxide III into the initial melt in the form of a mixture with a dispersion of 20-40 μm s the purpose of eliminating shrinkage channels on the surface of the granules, granulation of the melt and applying a polymer coating to the obtained granules. This uniform (without rupture) coating of granules with water-insoluble polymers ensures slow dissolution of fertilizers at small 1.5–8 vol% coating thicknesses, as well as the possibility of controlling the dissolution rates of granules by changing the coating thickness [1].

Существующий способ получения медленнодействующего удобрения дает недостаточный выход гранул без усадочных каналов, особенно при гранулировании в газообразных и испаряющихся хладагентах (не более 40-50%). Причиной является недостаточно высокая скорость зародышеобразования в поверхностных слоях кристаллизующихся капель расплава удобрения с данном добавкой. Из-за этого в кормовой части гранулы не успевает образоваться прочная кристаллическая структура, препятствующая образованию усадочного канала. The existing method for producing slow-acting fertilizer gives insufficient granule output without shrink channels, especially when granulating in gaseous and evaporating refrigerants (not more than 40-50%). The reason is the insufficiently high rate of nucleation in the surface layers of crystallizing drops of fertilizer melt with this additive. Because of this, a strong crystalline structure does not have time to form in the stern of the granule, which prevents the formation of a shrink channel.

Целью изобретения является повышение выхода гранул без усадочных каналов, снижение расходов капсулирующего агента, увеличение прочности гранул. The aim of the invention is to increase the yield of granules without shrink channels, reduce the cost of encapsulating agent, increase the strength of the granules.

Цель достигается тем, что в способе получения медленнодействующего удобрения, включающем введение в исходный плав перед гранулированием минеральной добавки, приготавливаемой из смеси каустического магнезита и оксида железа III, гранулирование плава и нанесение на получение гранулы полимерного покрытия, в качестве добавки дополнительно вводят сульфат аммония в количестве 0,5+ 5,0 мас.%. В качестве добавки, содержащей магний, используют нитрат магния в количестве 0,3-2 мас.%, в качестве добавки содержащей железо, используют сульфат железа III в количестве 0,1-0,3 мас.%. The goal is achieved in that in the method for producing a slow-acting fertilizer, including introducing into the initial melt before granulating a mineral additive prepared from a mixture of caustic magnesite and iron oxide III, granulating the melt and applying a polymer coating to obtain granules, ammonium sulfate is additionally added as an additive in an amount 0.5+ 5.0 wt.%. As an additive containing magnesium, magnesium nitrate is used in an amount of 0.3-2 wt.%, As an additive containing iron, iron sulfate III is used in an amount of 0.1-0.3 wt.%.

Причиной достижения поставленной цели является резкое увеличение скорости зарождения центров кристаллизации в расплаве удобрения за счет введения в расплав сульфата аммония, являющегося хорошим зародышеобразователем [1] , при одновременном уменьшении скорости роста кристаллов в расплаве за счет введения ионов железа. Это вызывает интенсивную объемную кристаллизацию плава и резкое уменьшение размера кристаллического зерна, что препятствует возникновению усадочного канала в кормовой части гранулы и способствует увеличению ее прочности. Последнему способствуют и водоотнимающие свойства магнезиальной составляющей добавки. В результате комбинированного воздействия компонентов добавки получают прочные гранулы с гладкой бездефектной поверхностью, для эффективного капсулирования которых можно уменьшить расход капсулянта при сохранении требуемой скорости растворения. The reason for achieving this goal is a sharp increase in the rate of nucleation of crystallization centers in the fertilizer melt due to the introduction of ammonium sulfate, which is a good nucleating agent, into the melt [1], while reducing the crystal growth rate in the melt due to the introduction of iron ions. This causes intense bulk crystallization of the melt and a sharp decrease in the size of the crystalline grain, which prevents the formation of a shrink channel in the aft part of the granule and contributes to an increase in its strength. The latter is also promoted by the water-taking properties of the magnesia component of the additive. As a result of the combined action of the components of the additive, durable granules with a smooth, defect-free surface are obtained, for the effective encapsulation of which it is possible to reduce the consumption of the capsule while maintaining the required dissolution rate.

П р и м е р 1. В расплав минерального удобрения, перегретый на 5-10^оС, вводят в виде мелкокристаллического порошка (20-500 мкм) добавку, состоящую из 0,3-2,0 мас.% (в пересчете на MgO) каустического магнезита, 0,1-0,3 мас. % оксида железа III и 0,5-5,0 мас.% сульфата аммония, плав диспергируют в органическую охлаждаемую среду (гексан, изооктан, циклогексан, керосин) или гранулируют на воздухе. Получают гранулы диаметром 3-4 мм с гладкой блестящей поверхностью, с прочностью 1700-6600 г/гранулу, выдерживающие до начала разрушения не менее 500 циклов, нагрев, охлаждение - 25

+ 60^оС, 96-100% которых не имеют усадочных каналов. Гранулы покрывают водонерастворимым покрытием (полиэтилен, алкидные смолы, композиции из полиолефинов) в количестве 1,5-8,0 об.% гранулы. Получают удобрение, время растворения половины навески которого в непроточной ячейке 15-35 сут соответственно.PRI me R 1. In the melt of mineral fertilizers, superheated at 5-10 ^about With, injected in the form of fine crystalline powder (20-500 microns) additive, consisting of 0.3-2.0 wt.% (In terms of MgO) caustic magnesite, 0.1-0.3 wt. % iron oxide III and 0.5-5.0 wt.% ammonium sulfate, the melt is dispersed in an organic cooled medium (hexane, isooctane, cyclohexane, kerosene) or granulated in air. Get granules with a diameter of 3-4 mm with a smooth shiny surface, with a strength of 1700-6600 g / granule, withstanding at least 500 cycles, until the destruction begins, heating, cooling - 25

+ ⁶⁰ ° C, 96-100% of which have no shrinkage channels. The granules are coated with a water-insoluble coating (polyethylene, alkyd resins, compositions of polyolefins) in an amount of 1.5-8.0% by volume of the granule. Get fertilizer, the dissolution time of half of the sample which in a non-flowing cell 15-35 days, respectively.

П р и м е р 2. В расплав минерального удобрения, перегретый на 5-10^оС, вводят добавку, состоящую из 0,3-2,0 мас.% (в пересчете на MgO) нитрата магния, получаемого азотнокислотным разложением каустического магнезита в виде 40%-ного водного раствора, 0,1-0,3 мас.% (в пересчете на Fe₂O₃) сульфата железа III и 0,5-5,0 мас.% (в пересчете на (NH₄)₂SO₄) 70%-ной серной кислоты, нейтрализуемой аммиаком, упаривают плав до содержания воды 0,2-0,3 мас. % (по Фишеру), диспергируют плав в органическую охлаждающую среду (гексан, изооктан, циклогексан, керосин) или гранулируют на воздухе. Получают гранулы диаметром 3-4 мм с гладкой блестящей поверхностью, с прочностью 1700-6600 г/гранулу, выдерживающие до начала разрушения потери прочности не менее 500 термических циклов - 25^оС

+ 60^оС, 96-100% которых не имеют усадочных каналов. Гранулы покрывают водонерастворимым полимерным покрытием (полиэтилен, алкидные смолы, композиции из полиолефинов) в количестве 1,5-8,0 об. % гранулы. Получают удобрение, время растворения половины навески которого в непрочной ячейки 15-35 сут соответственно.EXAMPLE 2. In EXAMPLE fertilizer melt, superheated to 5-10 ^{° C,} is introduced additive consisting of 0.3-2.0 wt.% (In terms of MgO) of magnesium nitrate, nitric acid obtained by decomposition of caustic magnesite in the form of a 40% aqueous solution, 0.1-0.3 wt.% (in terms of Fe ₂ O ₃ ) iron sulfate III and 0.5-5.0 wt.% (in terms of (NH ₄ ) ₂ SO ₄ ) 70% sulfuric acid, neutralized with ammonia, evaporate the melt to a water content of 0.2-0.3 wt. % (according to Fisher), the melt is dispersed in an organic cooling medium (hexane, isooctane, cyclohexane, kerosene) or granulated in air. The granules of 3-4 mm diameter with a smooth shiny surface, with the strength of 1700-6600 g / pellet that can withstand prior to failure strength loss of at least 500 thermal cycles - 25 ^C.

+ ⁶⁰ ° C, 96-100% of which have no shrinkage channels. The granules are coated with a water-insoluble polymer coating (polyethylene, alkyd resins, compositions of polyolefins) in an amount of 1.5-8.0 vol. % granules. Get fertilizer, the dissolution time of half of the sample in a fragile cell 15-35 days, respectively.

Влияние состава добавки на возможность устранения усадочных каналов, повышение прочности, время полурастворения навески гранул, их устойчивости к термическим циклам -25^оС

+ 60^оС для аммиачной селитры, покрытой пленкой полиэтилена толщиной (δ_пл), равной 1,5 об.% при гранулировании в гексане и воздухе, показано в табл. 1. При этом введение магнезиальной составляющей в виде каустического магнезита или 40%-ного водного раствора нитрата магния в одинаковых (в пересчете на MgO) количествах, железосодержащей в виде оксида железа III или 40%-ного водного раствора сульфата железа III в одинаковых (в пересчете на F₂O₃) количествах и сульфата аммония или серной кислоты, нейтрализуемой аммиаком в одинаковых (в пересчете на (NH₄)₂SO₄) количествах, приводит в пределах погрешности экспериментов (± 15%) к одинаковым результатам.Impact additive composition to eliminate the possibility of shrinkage channels, increase in strength, while sample polurastvoreniya granules, their resistance to thermal cycles of ^-25 ° C

+ 60 ^° C for ammonium nitrate coated with a polyethylene film with a thickness (δ _PL ) of 1.5 vol% when granulated in hexane and air, is shown in Table. 1. At the same time, the introduction of the magnesian component in the form of caustic magnesite or a 40% aqueous solution of magnesium nitrate in the same (in terms of MgO) amounts of iron containing iron oxide III or a 40% aqueous solution of iron sulfate III in the same (in in terms of F ₂ O ₃ ) the amounts and ammonium sulfate or sulfuric acid neutralized by ammonia in the same (in terms of (NH ₄ ) ₂ SO ₄ ) amounts leads to the same results within the experimental error (± 15%).

Влияние предложенной добавки на возможность устранения усадочных каналов, повышение прочности гранул, время полурастворения навески гранул, их устойчивость к термическим циклам -25^оС

+ 60^оС для карбамида, NP, NPK-удобрений, покрытых 1,5 об. % полиэтилена при гранулировании в гексане, воздухе, изооктане, циклогексане, керосине, показано в табл.2.Effect of additives on the proposed the possibility of eliminating shrinkage channels, increasing the strength of granules, the granules time polurastvoreniya linkage, their resistance to thermal cycles of ^-25 ° C

+ 60 ^° C for urea, NP, NPK fertilizers coated with 1.5 vol. % of polyethylene during granulation in hexane, air, isooctane, cyclohexane, kerosene, is shown in table 2.

В табл.4 приведено соотношение предлагаемого способа с прототипом. Table 4 shows the ratio of the proposed method with the prototype.

Как видно из приведенных в табл. 1-4 данных, предлагаемая добавка обеспечивает на достигаемую при введении других известных добавок статическую прочность гранул диаметром d_гр = 2,2 ± 0,2 мм:а) при гранулировании кристаллизацией капель расплава NH₄NO₃ в воздухе более 1700 г/гранулу; б) при гранулировании кристаллизацией расплава NH₄NO₃ в гексане более 3500 г/гранулу; не достигнутый при введении других известных добавок выход гранул без усадочных каналов более 96%; не достигаемое при введении других известных добавок замедление скорости растворения гранул (при равных количествах наносимого капсулянта), а, следовательно, возможность снижения в ≈1,5 раза расхода капсулянта при достижении одинаковой скорости растворения гранул. Отдельно следует отметить высокую устойчивость гранул NH₄NO₃ с предлагаемой добавкой к термическим циклам -25

+ 60^оС, которых может дать не менее 500 до начала разрушения (начала потери прочности) гранул. В случае добавки, заявленной в прототипе, этот показатель не превышает 15 циклов.As can be seen from the table. 1-4 data, the proposed additive provides for the static strength of granules with a diameter of d _g = 2.2 ± 0.2 mm achieved by the introduction of other known additives: a) granulation by crystallization of drops of NH ₄ NO ₃ melt in air of more than 1700 g / granule; b) when granulating by crystallization of a melt of NH ₄ NO ₃ in hexane, more than 3500 g / granule; not achieved when introducing other known additives, the output of granules without shrink channels more than 96%; the slowing down of the rate of dissolution of the granules not achieved with the introduction of other known additives (with equal amounts of the applied capsulant), and, therefore, the possibility of reducing the capsule consumption by ≈1.5 times when the same dissolution rate of the granules is achieved. Separately, it should be noted the high stability of granules NH ₄ NO ₃ with the proposed additive to thermal cycles -25

+ 60 ^о С, which can give at least 500 before the beginning of destruction (beginning of loss of strength) of granules. In the case of the additives claimed in the prototype, this figure does not exceed 15 cycles.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING GRANULATED SLOW-ACTING FERTILIZER, comprising introducing into the initial melt a mineral additive in the form of a mixture of magnesium-containing and iron-containing components, granulating the melt and applying water-insoluble polymer coating to the obtained granules, characterized in that the following components are additionally introduced into the mixture of the additive with ammonium sulfate , wt.%:
Ammonium Sulphate 0.5 - 5.0
Magnesium-containing component in terms of MgO 0.3 - 2.0
Iron-containing component in terms of iron oxide III 0.1 - 0.3
2. The method according to claim 1, characterized in that caustic magnesite or magnesium nitrate is used as the magnesium-containing component.

3. The method according to claim 1, characterized in that iron oxide III or iron sulfate III is used as the iron-containing component.