SK972012U1 - Liquid concentrates of silicon - Google Patents

Description

Kvapalné koncentráty kremíka

Oblasť techniky

Riešenie sa týka kvapalných koncentrátov kremíka určených na výživu rastlín na báze kremičitanov draselných.

Doterajší stav techniky

Donedávna sa o úlohách kremíka v živých organizmoch vedelo len veľmi málo. Súčasné poznatky ho však už jednoznačne zaraďujú medzi biogénne prvky dôležité pre živočíšne i rastlinné organizmy.

V tkanivách ľudského organizmu je kremík v koncentrácii 1,5 - 30 mg /100 g. Kremík sa podieľa na elasticite kože, svalov, cievnych stien, fibrínu, vlasov a nechtov. Kremík sa zúčastňuje na tvorbe chrupaviek, kostí a placenty. Znižuje priepustnosť cievnych stien a vlásočníc, čím bráni vzniku modrín. Priaznivý účinok kremíka na srdce a cievy potvrdzujú aj výskumy v Anglicku, USA a Fínsku, podľa ktorých obyvatelia žijúci v oblastiach s vyšším obsahom kremíka vo vode (cca 17 mg v litri) trpia menej koronárnymi ochoreniami. Vysvetľuje sa to priaznivým účinkom kremíka na elasticitu cievnych stien. Niektoré výskumné práce uvádzajú, že zvýšený príjem hliníka (napr. pri jeho vyššom obsahu v pitnej vode) podporuje vznik a rozvoj Alzheimerovej choroby. Zistilo sa však, že ak je súčasne zabezpečený dostatočný príjem kremíka, rezorbcia hliníka a jeho negatívne prejavy sú výrazne znížené. Kremík priamo ovplyvňuje rast, pretože pri budovaní kostí pôsobí ako iniciátor procesov mineralizácie. Potvrdzuje to tiež zistenie, že v procese regenerácie zlomených kostí zvyšuje sa v nich obsah kremíka až 50-násobne.

Keďže kremík ovplyvňuje rast a zdravotný stav vlasov, nechtov a pokožky, často sa preto označuje aj ako prvok krásy. Denná potreba kremíka sa pre dospelého človeka odhaduje na 10 až 100 mg. Jeho zvýšená potreba je v tehotenstve, počas rastu, ale i v starobe. Kremík, i keď je po kyslíku najrozšírenejším prvkom v zemskej kôre (viac ako 45 hmot.%), sa z jeho bežných zdrojov živými organizmami len ťažko vstrebáva, pre veľmi nízku rozpustnosť väčšiny jeho zlúčenín.

Zdrojom kremíka pre živočíchov i ľudí sú predovšetkým rastliny a pitná voda. Najviac organicky viazaného kremíka z rastlín rozšírených na našom území obsahuje vňať prasličky roľnej, pričom vysoký obsah je tiež v pýre, žihľave a podbeli. Kremík je obsiahnutý tiež vo všetkých rastlinách bohatých na celulózu, kde tvorí súčasť podporrných tkanív.

I keď význam kremíka z pohľadu fyziológie rastlín sa okrajovo uvádzal už dávnejie (Rubin,B.A. - Fyziológie rostlin, Academia, Praha 1966) jeho úloha vo výžive rastlín nebola doposiaľ uspokojivo objasnená (Mangel,K.-Kirkby,E.A.: Principles of Plánt Nutrition, 4th edition, Bern, Switzerland, 1987, Fecenko,J.-Ložek,O.: Výživa a hnojenie poľných plodín, SPU v Nitre, 2000). V súčasnosti je však už zrejmé, že kremík je jedným z významných prvkov v sústave výživy vyšších rastlín. Kyselina kremičitá, podobne ako kyselina boritá reaguje s o-fenolmi, ktoré sú prekurzormi v biosyntéze lignínu, pričom vytvárajú mono-, di-, alebo polymérne komplexy kremíka. Je preto pravdepodobné, že kremík zohráva úlohu pri syntéze lignínu. Počas mnohých pokusov sa preukázalo, že rastliny u ktorých bola zabezpečená dostatočná výživa kremíkom boli odolnejšie voči negatívnemu pôsobeniu fungicídnych a insekticídnych patogénov (Miyake.Y.-Takahashi.E.: Soil Sci.Plant Nutr. 24,175-189, 1978, Coors.J.G.: Plánt and Soil, 1987). Už v roku 1934 boli publikované priaznivé výsledky s použitím kremíka v súvislosti s ochranou pšenice proti múčnatke. V súčasnosti sa aplikácia vodorozpustného kremíka uplatňuje hlavne pri pestovaní v skleníkoch a to v súvislosti s ochranou uhoriek, ruží a rajčín proti múčnatke a ďalším chorobám. Foliárna výživa rastlín vodorozpustnými formami kremíka sa odporúča ako preventívny pomocný prostriedok na zvýšenie odolnosti rastlín voči múčnatke viničovej (Oidium tuckerí), pliesni šedej-botrytíde (Botrytis cinerea), červenej spále viniča (Ascomycetes) a bielej hnilobe na vinnej réve. Dokázalo sa, že aplikáciou kremíka sa dosahuje významné spevnenie epidermu a zvyšuje sa pH na povrchu listov a tým sa obmedzuje klíčenie spór a ich prerastanie do listov.

Literatúra uvádza, že v porovnaní s kontrolou sa takto dosahuje v priemere asi o tretinu nižšia chorobnosť takto ošetrených rastlín. V obilninárstve možno použitím kremíka dosiahnuť významné zníženie množstva aplikovaných fungicídov. Ďalší priaznivý vplyv dostatočnej výživy rastlín kremíkom súvisí so zvýšením tolerancie rastlín na extrémy v zásobovaní mangánom a železom. Prítomnosť vysokej koncentrácie kremíka priaznivo ovplyvňuje transport a príjem kyslíka koreňovým systémom rastlín ( Horst,W.J.-Marschner,H.: Plánt and Soil 50, 287-303, 1978, Vorm.van der,P.D.J.-Diest van A. :Plant and Soil 52, 12-29,1979). Podľa údajov zahraničnej literatúry z hospodársky významných plodín na hnojenie kremíkom priaznivo najvýraznejšie reaguje ryža, jačmeň, pšenica, cukrová trstina a plodová zelenina, najmä uhorky (Yasuto,M.-Eiichi,T.: Effect of Silicon on the grow of Cucumber Plánt in Soil Culture, Soil Sci.Plant Nutr. 29,4:463-471, 1983).

Hlavne v zahraničí sa čoraz viac uplatňuje kremík vo výžive hydroponicky pestovaných rastlín (Belanger,R.R.-Bowen,P.A.-Ehret, D.L.-Menzies,J.G.: Soluble Silicon - Its Role in Crop and Disease Management of Greenhouse Crops, Plánt Disease, 329-335, Apríl 1995, Morgan.L.: Silica in Hydroponics, Practical Hydroponics and Geenhouses, July/August 1999, Ben,E.: Getting Silicic Acid back into the food chain, Fruit and Veg Tech, 2007).

Použitie kremíka v jeho vodorozpustnej forme, hlavne pri pestovaní uhoriek a ruží, v súvislosti s ochranou rastlín voči múčnatke odporúča tiež rastlinný patológ Dr.BilI Jarvis („Understanding Powdery Mildews“ Practical Hydroponics and geenhouses, March/April 2001,68-70).

Narastajúci záujem poľnohospodárskeho výskumu i výrobnej praxe o aplikáciu kremíka možno dokumentovať tiež tým, že v septembri 1999 sa vo Fort Lauderdale na Floride (USA) konala trojdenná konferencia na tému „Silicon in Agriculture“. Zo záverov tejto konferencie jednoznačne vyplynulo, že prihnojovanie rastlín kremíkom má zvlášť veľký význam ak sú rastliny vystavené určitému stresu. Na konferencii sa ďalej konštatovalo, že kremík môže zvýšiť úrodnosť pôdy, zlepšuje fýzikálne vlastnosti pôdy, zvyšuje rezistenciu rastlín voči chorobám a škodcom, prehlbuje fotosyntézu, reguluje hospodárenie rastlín s vodou, zvyšuje toleranciu rastlín voči toxickým prvkom, zvyšuje odolnosť rastlín voči vädnutiu a poľahnutiu a zvyšuje odolnosť rastlín voči poškodeniu mrazom.

S cieľom riešiť deficit kremíka vo výžive rastlín a eliminovať negatívne účinky rastliny poškodzujúcich činiteľov sa v zahraničí (predovšetkým v USA a Austrálii) už komerčne vyrába a v poľnohospodárskej praxi i využíva niekoľko kvapalných prípravkov s obsahom vo vode rozpustného kremíka. Z prípravkov vyrábaných v USA je to predovšetkým kvapalný koncentrát dodávaný firmou Roots inc. V Austrálii vyrábajú a formou inzercie ponúkajú až dva kvapalné koncentráty obsahujúce kremík. Koncentrát Silika Majic, obsahuje 20 % rozpustného kremíka . Austrálska firma Paton Fertilizer v spolupráci s firmou Helica uviedla na trh kvapalný koncentrát Patons Liquid Silica, charakterizovaný zložením : 5-0-9,9 + 12,3Si(wt/vol). Možno predpokladať, že v prípade týchto hnojív sa pri ich príprave, ako zdroj kremíka, používajú kremičitany draselné.

Vhodným zdrojom kremíka pri príprave väčšiny kvapalných koncentrátov, ktoré obsahujú vo vode rozpustný kremík je tzv. vodné sklo. Vyrába sa tavením piesku s potašou, sódou, alebo aj síranom sodným v prítomnosti drevného uhlia. Pri tavení sa obvykle používa 3 až 5 molov kysličníka kremičitého na 1 mól alkalického kovu. Vzniknutá tavenina sa potom následne rozpúšťa, obvykle pôsobením vodnej pary. Popri obyčajnom kremičitane alkalického kovu X2SÍO3 môžu pri tavení vznikať aj ďalšie formy kremičitanov, ako sú : X4SÍO4, X6SÍ2O7 a X2SÍ2O5 (kde X je jednomocný katión alkalického kovu - obvykle Na, K, alebo Li).

Z dostupných údajov o vyrábaných kvapalných koncentrátoch kremíka vyplýva, že tieto prípravky zložením - obsahom základných rastlinných živín, v žiadnom prípade nespĺňajú požiadavky kladené na typové hnojivá vyrábané v štátoch Európskej únie Nariadenie (ES) č. 2003/2003 EURÓPSKEHO PARLAMENTU A RADY z 13. októbra 2003 týkajúce sa hnojív.

Z výsledkov laboratórnych skúšok vyplynulo, že možnosti prípravy kvapalných koncentrátov kremíka roztokového typu na báze kremičitanov draselných sú značne limitované rozpustnosťou a obmedzenou fázovou stabilitou sústav charakterizovaných vyšším obsahom dusíka i fosforu. V prípade použitia obvyklých zdrojov dusíka a fosforu často dochádza k tvorbe kryštalických gélov, resp. v sústave môže postupne úplne vymiznúť kvapalná fáza a sústava stuhne.

Podstata technického riešenia

Vyššie uvedené problémy možno vyriešiť prípravou a používaním kvapalných koncentrátov kremíka na báze kremičitanov draselných v zmysle riešenia. Pre kvapalné koncentráty obsahujúce kremík viazaný vo forme kremičitanov draselných podľa tohto riešenia je charakteristické, že obsahujú fosforečnan draselný a/alebo aspoň jeden z kondenzovaných fosforečnanov draselných. Hmotnostný pomer K2O : P2O5 vo fosforečnane a/alebo kondenzovanom fosforečnane draselnom obsiahnutom v kvapalnom koncentráte kremíka podľa tohto riešenia je vždy väčší ako 1,1. V tejto súvislosti sa zistilo, že v záujme dosiahnutia vyššieho obsahu fosforečnej zložky vo finálnom kvapalnom koncentráte podľa riešenia je účelné používať normálny fosforečnan draselný - ortofosforečnan trojdraselný, K3PO4. Uvedený fosforečnan draselný možno do systému vnášať v tuhom - kryštalickom stave, vo forme jeho koncentrovaného vodného roztoku, alebo nastaviť pomery dávkovania reakčných zložiek tak, aby predmetný fosforečnan vznikal v predmetnom systému. Použitie normálneho fosforečnanu draselného - K3PO4 je výhodné z dôvodu vysokého obsahu rastlinných živín v tejto zlúčenine ( 33,43 hmot.% P2O5 a 66,57 hmot.% K2O) a hlavne preto, že hmotnostný pomer P2O5 : K2O (1,991) umožňuje i v prítomnosti značne fázovo labilných kremičitanov draselných prípravu stabilných produktov roztokového charakteru.

V prípade, že sa požaduje dosiahnuť značne vysoký obsah rastlinných živín, a to nielen kremíka, ale i základných rastlinných živín, v kvapalných koncentrátoch kremíka podľa riešenia je zvlášť výhodné ako zdroj fosforečnej zložky používať kondenzované fosforečnany draselné. Ako zvlášť výhodné sa ukázalo používať lineárne kondenzované fosforečnany draselné, KmH(_n+2)-mPnO3n+i , ktoré sa obvykle pripravujú molekulárnou termickou dehydratáciou zmesí ortofosforečnanov draselných.

Z lineárne kondenzovaných fosforečnanov draselných, všeobecného vzorca KmH(n+2)-mPnO3n+i, sa ukázali ako vhodné predovšetkým dvoj- a trojfosforečnany draselné. Tieto sa vyznačujú vysokou rozpustnosťou vo vode a vodných roztokoch, pričom pripravené vodné roztoky sa vyznačujú vysokou fázovou stabilitou i pri teplotách pod bodom mrazu vody.

Dvojfosforečnan štvordraselný, obvykle označovaný ako pyrofosforečnan štvordraselný, K4P2O7 obsahuje takmer 43 hmot.% P2O5 a viac ako 57 hmot.% K2O. Hmotnostný pomer P2O5 : K₂O v tomto kondenzovanom fosforečnane je rovný 1,327 čo umožňuje prípravu stabilných roztokov i v prítomnosti kremičitanov draselných.

Podobne i trojfosforečnan päťdraselný, bežne nazývaný ako tripolyfosfát draselný, K5P3O10 obsahuje v čistom stave 47,48 hmot.% P2O5 a 52,52 hmot.% K2O, takže hmotnostný pomer P2O5 : K₂O v tomto kondenzovanom fosforečnane je rovný 1,106.

Experimentálne sa tiež potvrdilo, že ak sa požaduje, aby kvapalné koncentráty podľa riešenia obsahovali tiež dusík, je vhodné ak sa ako zdroj dusíka pri ich príprave použije močovina - CO(NH₂)2 ·

V dôsledku alkalickej reakcie koncentrátov v zmysle riešenia ich vodné roztoky určené na foliárnu aplikáciu spôsobujú zvýšenie pH na povrchu listov a tým inhibujú klíčenie spór nežiadúcich patogénov a rovnako sa obmedzuje ich prerastanie do listov.

Prakticky sa preukázalo, že kvapalné koncentráty kremíka podľa riešenia sú vhodné ako preventívne pomocné prostriedky na zvýšenie odolnosti rastlín, pričom obvykle je vhodné ich aplikovať v koncentrácii 0,4 až 1 %, v dávke 1,5 až 3,5 litrov na hektár.

Príklady uskutočnenia technického riešenia

Ďalej uvedené príklady ozrejmujú a dokumentujú predmetné technické riešenie, ale v žiadnom prípade neobmedzujú nároky na jeho ochranu.

Príklad 1

Za účelom prípravy 100 kg kvapalného koncentrátu kremíka v zmysle riešenia sa do miešacieho zariadenia predložilo 55,2 kg draselného vodného skla, v ktorom molárny pomer SiO₂ : K₂O bol rovný 3,7, pričom obsah draslíka bol rovný 9,2 hmot.% K₂O a obsah kremíka bol 21,7 % SÍO2. Použité draselné vodné sklo bolo zdrojom kremičitanov draselných, pričom jeho merná hmotnosť - hustota bola 1280 kg/m3 a jeho pH bolo : 11,9 / 27,2 °C.

K vodnému sklu sa za stáleho miešania pomaly pridalo 44,8 kg cca 40 %-ného vodného roztoku fosforečnanu trojdraselného, K3PO4. Použitý PK-roztok obsahoval

13,4 hmot.% P₂O₅ a 26,6 hmôt. % K₂O a jeho pH bolo 11,8/23,1 °C. Homogenizáciou kvapalnej zmesi sa pripravilo 100 kg kvapalného koncentrátu kremíka roztokového typu, ktorý obsahoval cca 6 hmôt. % P₂O₅ ,17 hmot.% K₂O a takmer 12 hmôt. % SiO₂, resp. 5,6 hmot.% Si. Koncentrát mal charakter číreho bezfarebného roztoku a jeho pH bolo 11,8 / 24°C.

Pripravený koncentrát zložením vyhovoval požiadavkám vyhláseným pre typové kvapalné hnojivo ES.

Príklad 2

S cieľom pripraviť typové kvapalné hnojivo NPK s obsahom vodorozpustného kremíka sa postupovalo tak, že do miešacieho zariadenia sa predložilo 63,6 hmotnostných dielov koncentrovaného vodného roztoku kremičitanov draselných vo forme draselného vodného skla, obdobného zloženia ako v príklade 1. Ďalej sa za stáleho účinného miešania postupne pridalo 29,9 hmotnostných dielov cca 40 %ného vodného roztoku K3PO4, obdobného zloženia a vlastností ako v príklade 1.Po dôkladnom zhomogenizovaní zmesi sa púostupne pridalo 6,5 hmotnostných dielov prilovanej močoviny. Po rozpustení močoviny sa získal takmer číry bezfarebný roztok, ktorého pH bolo blízke 11a ktorý obsahoval 3 hmôt. % dusíka (ako N), 4 hmot.% fosforu (ako P₂O₅) a 13,8 hmôt. % SiO₂, resp. takmer 6,5 hmot.% Si.

Príklad 3

Pri príprave kvapalného koncentrátu kremíka v zmysle riešenia sa postupovalo tak ako v predošlých dvoch príkladoch, avšak pracovalo sa s odlišným typom draselného vodného skla a s inými pomermi zložiek.

Do kotla sa dávkovalo:

59,2 hmot.% draselného vodného skla, v ktorom molárny pomer SiO₂ : K₂O bol rovný 3,19, pričom obsah draslíka bol rovný 12,54 hmot.% K₂O a obsah kremíka bol 25,46 % SiO₂.

Použité draselné vodné sklo bolo zdrojom kremičitanov draselných, pričom jeho merná hmotnosť - hustota bola 1366 kg/m3 a jeho pH bolo: 12,03/23,1 °C,

29,9 hmôt. % cca 40 %-ného vodného roztoku K3PO4 a 10,9 hmôt. % prilovanej močoviny.

Homogenizáciou zmesi sa pripravil kvapalný koncentrát, ktorý zložením spĺňal požiadavky predpísané pre typové hnojivo ES. Takmer číry, bezfarebný koncentrát obsahoval viac ako 5 hmôt. % dusíka (ako N), 4 hmot.% fosforu (ako P₂O5), 15,35 hmot.% draslíka (ako K₂O) a 15,35 hmôt. % SiO₂, resp. takmer 7,2 hmot.% Si. Neriedený koncentrát mal alkaickú reakciu, pričom jeho pH bolo 10,7 /16,4 °C.

Príklad 4

Pri príprave kvapalného koncentrátu kremíka v zmysle riešenia sa postupovalo tak ako v predošlých dvoch príkladoch, avšak pracovalo sa s odlišným typom draselného vodného skla a s inými pomermi zložiek.

Do kotla sa dávkovalo :

59,2 hmot.% draselného vodného skla, v ktorom molárny pomer SiO₂ : K₂O bol rovný 3,7, pričom obsah draslíka bol rovný 9,22 hmot.% K₂O a obsah kremíka bol 21,7 % SiO₂.

Použité draselné vodné sklo bolo zdrojom kremičitanov draselných, pričom jeho merná hmotnosť - hustota bola 1280 kg/m3 a jeho pH bolo: 11,9/27,2°C,

29,9 hmôt. % cca 40 %-ného vodného roztoku K3PO4 a 10,9 hmôt. % prilovanej močoviny.

Homogenizáciou zmesi sa pripravil kvapalný koncentrát, ktorý zložením spĺňal požiadavky predpísané pre typové hnojivo ES. Takmer číry, bezfarebný koncentrát obsahoval viac ako 5 hmôt. % dusíka (ako N), 4 hmot.% fosforu (ako P2O5), 13,4 hmot.% draslíka (ako K₂O) a 12,85 hmôt. % SiO₂, resp. 6,0 hmot.% Si. Neriedený koncentrát mal alkalickú reakciu, pričom jeho pH bolo 11,3 /23,4 °C.

Príklad 5

Pri príprave kvapalného koncentrátu kremíka v zmysle riešenia sa postupovalo tak ako v predošlých dvoch príkladoch, avšak pracovalo sa s odlišným typom draselného vodného skla a s inými pomermi zložiek.

Do kotla sa dávkovalo:

59,2 hmot.% draselného vodného skla, v ktorom molárny pomer SiO₂ : K₂O bol rovný 4,03, pričom obsah draslíka bol rovný 8,16 hmot.% K₂O a obsah kremíka bol 20,94 % SiO₂.

Použité draselné vodné sklo bolo zdrojom kremičitanov draselných, pričom jeho merná hmotnosť - hustota bola 1254 kg/m3 a jeho pH bolo: 11,39/ 22,9°C,

29,9 hmôt. % cca 40 %-ného vodného roztoku K3PO4 a 10,9 hmôt. % prilovanej močoviny.

Homogenizáciou zmesi sa pripravil kvapalný koncentrát, ktorý zložením spĺňal požiadavky predpísané pre typové hnojivo ES. Takmer číry, bezfarebný a pomerne viskózny koncentrát obsahoval viac ako 5 hmôt. % dusíka (ako N), 4 hmot.% fosforu (ako Ρ₂Ο₅), 12,8 hmot.% draslíka (ako K₂O) a 12,37 hmôt. % SiO₂, resp. 5,8 hmot.%

Si. Neriedený koncentrát mal alkalickú reakciu, pričom jeho pH bolo 10,5 /17,3 °C.

Príklad 6

S cieľom pripraviť 1000 kg kvapalného koncentrátu kremíka podľa riešenia sa postupovalo tak, že do kotla opatreného miešadlom sa predložilo 151,3 kg vody a za miešania sa pridalo 76,9 dihydrogénfosforečnanu draselného, KH2PO4. Použitý fosforečnan draselný obsahoval 52 hmot.% P2O5 a 34 hmot.% K₂O. Potom sa za stáleho miešania ku kryštalickej suspenzii, ktorá mala kyslú chemickú reakciu - pH bolo 4,84/18,6 °C, pridalo 70,8 kg 90 %-ného hydroxidu draselného, KOH (75,55 hmot.% K₂O). V dôsledku prídavku KOH reakčná zmes nadobudla výrazne alkalickú chemickú reakciu (pH^14) a jej teplota sa zvýšila na takmer 90 °C.

Po miernom ochladnutí miešaného roztoku sa za účinného miešania postupne zadávkovalo 592 kg draselného vodného skla v ktorom molámy pomer SiO₂: K₂O bol rovný 3,7, pričom obsah draslíka bol rovný 9,22 hmot.% K₂O a obsah kremíka bol 21,7 % SiO₂. Použité draselné vodné sklo bolo zdrojom kremičitanov draselných, pričom jeho merná hmotnosť - hustota bola 1280 kg/m3 a jeho pH bolo : 11,9 /27,2°C.

Napokon sa pridalo 109 kg prilovanej močoviny.

Uvedeným postupom sa pripravilo 1000 kg kvapalného koncentrátu NPK obsahujúceho vodorozpustný kremík, ktorý mal charakter prakticky číreho, bezfarebného roztoku. Pripravený koncentrát spĺňal platné požiadavky stanovené pre typové hnojivo ES. Pripravené kvapalné hnojivo - koncentrát obsahovalo viac ako 5 hmôt. % dusíka (ako N), 4 hmot.% fosforu (ako P₂Os), 13,4 hmot.% draslíka (ako K₂O) a 12,85 hmôt. % SiO₂, resp. 6,0 hmot.% Si. Neriedený koncentrát mal alkalickú reakciu, pričom jeho pH bolo 10,6 /22,1 °C.

Príklad 7

S cieľom pripraviť 1000 kg kvapalného koncentrátu kremíka podľa riešenia sa postupovalo tak, že do kotla opatreného miešadlom sa predložilo 151,3 kg vody a za miešania sa pridalo 76,9 dihydrogénfosforečnanu draselného, KH2PO4. Použitý fosforečnan draselný obsahoval 52 hmot.% P2O5 a 34 hmot.% K2O. Potom sa za stáleho miešania ku kryštalickej suspenzii, ktorá mala kyslú chemickú reakciu - pH bolo 4,47/18,5 °C, pridalo 70,8 kg 90 %-ného hydroxidu draselného, KOH (75,55 hmot.% K2O). V dôsledku prídavku KOH reakčná zmes nadobudla výrazne alkalickú chemickú reakciu (pH>14) a jej teplota sa zvýšila na takmer 90 °C.

Po miernom ochladnutí miešaného roztoku sa za účinného miešania postupne zadávkovalo 592 kg draselného vodného skla v ktorom molárny pomer SiO₂: K₂O bol rovný 4,03, pričom obsah draslíka bol 8,16 hmot.% K₂O a obsah kremíka bol 20,94 % SiO₂. Použité draselné vodné sklo bolo zdrojom kremičitanov draselných, pričom jeho merná hmotnosť - hustota bola 1254 kg/m3 a jeho pH bolo : 11,39 /22,9°C. Napokon sa pridalo 109 kg prilovanej močoviny. Napokon sa pripravené kvapalné hnojivo zafarbilo prídavkom zelenej potravinárskej farby (E102, E133). Uvedeným postupom sa pripravilo 1000 kg kvapalného koncentrátu NPK obsahujúceho vodorozpustný kremík, ktorý mal charakter prakticky číreho, bezfarebného roztoku. Pripravený koncentrát spĺňal platné požiadavky stanovené pre typové hnojivo ES. Pripravené kvapalné hnojivo - koncentrát obsahovalo viac ako 5 hmôt. % dusíka (ako N), 4 hmot.% fosforu (ako P2O5), 12,8 hmot.% draslíka (ako K2O) a 12,37 hmôt. % SÍO2, resp. 5,8 hmot.% Si. Neriedený koncentrát mal alkalickú reakciu, pričom jeho pH bolo 11,16 /23,6 °C.

Pripravený kvapalný koncentrát bol použitý ako preventívny pomocný prostriedok na zvýšenie odolnosti rastlín proti múčnatke, pliesni šedej a bielej na viniči. Prípravok sa aplikuje vždy až po predchádzajúcom zriedení vodou, pričom aplikačná koncentrácia bola 0,5 až 1 % pred kvetom a 0,4 až 0,8 % po kvete, pri dávke 2-3 litre prípravku na hektár.

Príklad 8

V záujme prípravy 100 kg kvapalného koncentrátu v zmysle riešenia sa do nádoby s miešadlom predložilo 85,28 kg draselného vodného skla. Draselné vodné sklo bolo charakterizované molárnym pomerom S1O2 / K₂O = 3,19, pričom obsah draslíka bol rovný 12,54 hmot.% K₂O a obsah kremíka bol 25,46 % SiO₂. Použité draselné vodné sklo bolo zdrojom kremičitanov draselných, pričom jeho merná hmotnosť hustota bola 1366 kg/m3 a jeho pH bolo : 12,03 /23,1°C.

Za miešania sa postupne pridalo 14,72 kg dvojfosforečnanu, tzv. pyrofosforečnanu štvordraselného, K4P₂O₇.

Rozpustením kondenzovaného fosforečnanu sa získal číry, viskózny, bezfarebný roztok - kvapalný koncentrát kremíka, ktorý obsahoval 6,3 hmot.% fosforu (ako P2O5), 19,05 hmot.% draslíka (ako K₂O) a 21,71 hmot.% SiO₂ (10,14 hmot.% Si). Pripravený produkt mal alkalickú reakciu (pH : 12,65/26 °C ).

Príklad 9

S cieľom pripraviť kvapalný koncentrát kremíka v zmysle riešenia na báze vyššieho lineárne polykondenzovaného fosforečnanu sa postupovalo nasledovne.

Do nádoby opatrenej účinným miešaním sa predložilo 93,04 hmotnostných dielov draselného vodného skla obdobného zloženia ako v príklade 8 a za stáleho miešania sa postupne pridalo 6,96 hmotnostných dielov práškovitého tripolyfosforečnanu päťdraselného, K5P3O10. Tripolyfosfát draselný obsahoval 43 hmot.% fosforu (ako P2O5) a 52 hmot.% draslíka (ako K2O).

Rospustením kondenzovaného fosforečnanu sa získal číry, viskózny, bezfarebný roztok alkalickej reakcie (pH : 12,6 /24,0°C).

Príklad 10

Podobne ako v príklade 8 sa pracovalo s dvojfosforečnanom, tzv. pyrofosforečnanom štvordraselným, K4P2O7.

Pri príprave kvapalného koncentrátu sa dávkovalo :

77,19 hmotnostných dielov draselného vodného skla, v ktorom molárny pomer S1O2 : K₂O bol rovný 3,7, pričom obsah draslíka bol 9,22 hmôt. % (ako K₂Ó) a obsah kremíka bol 21,7 % (ako S1O2). Použité draselné vodné sklo bolo zdrojom kremičitanov draselných, pričom jeho merná hmotnosť - hustota bola 1280 kg/m3 a jeho pH bolo: 11,9 ,

7,92 hmotnostných dielov vody,

8,84 hmotnostných dielov dvojfosforečnanu, tzv. pyrofosforečnanu štvor draselného, K4P2O7, obdobných vlastností ako v príklade 8, a 6,05 hmotnostných dielov prilovanej močoviny.

Homogenizáciou vyššie uvedených zložiek sa získalo 100 hmotnostných dielov číreho, viskózneho, bezfarebného roztoku - kvapalného koncentrátu kremíka podľa riešenia, ktorý obsahoval 3 hmôt. % dusíka (ako N ), 4 hmot.% fosforu (ako P2O5), 13,06 hmot.% draslíka (ako K2O) a 18,23 hmot.% SÍO2 (8,5 hmot.% Si). Pripravený produkt mal alkalickú reakciu (pH : 11,95 / 28 °C ) a jeho merná hmotnosť pri teplote miestnosti bola 1,313 g/cm3.

Priemyselná využiteľnosť

Kvapalné koncentráty obsahujúce kremík viazaný vo forme kremičitanov draselných obsahujú fosforečnan draselný a/alebo aspoň jeden z kondenzovaných fosforečnanov draselných. Hmotnostný pomer K₂O : P₂Os vo fosforečnane a/alebo kondenzovanom fosforečnane draselnom obsiahnutom v kvapalnom koncentráte kremíka je vždy väčší ako 1,1. V záujme dosiahnutia vyššieho obsahu fosforečnej zložky vo finálnom kvapalnom koncentráte je účelné používať normálny fosforečnan draselný - ortofosforečnan trojdraselný, K3PO4.. Ako zvlášť výhodné sa ukázalo pri príprave kvapalných koncentrátov obsahujúcich kremík používať lineárne kondenzované fosforečnany draselné, KmH(_n+₂)-mPnO3n+i· Ak sa požaduje, aby kvapalné koncentráty podľa riešenia obsahovali tiež dusík, je vhodné ako sa ako zdroj dusíka pri ich príprave použije močovina - CO(NH₂)₂ . Preukázalo sa, že kvapalné koncentráty kremíka predmetného typu sú vhodné ako preventívne pomocné prostriedky na zvýšenie odolnosti rastlín.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Kvapalné koncentráty kremíka určené na výživu rastlín na báze kremičitanov draselných, vyznačujúce sa tým, že obsahujú fosforečnan draselný a/alebo aspoň jeden z kondenzovaných fosforečnanov draselných, pričom hmotnostný pomer K₂O : P2O5 vo fosforečnane draselnom a/alebo kondenzovanom fosforečnane draselnom je väčší ako 1,1.
2. 2. Kvapalné koncentráty kremíka určené na výživu rastlín na báze kremičitanov draselných podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že fosforečnanom je normálny fosforečnan draselný - fosforečnan tridraselný, K3PO4.
3. 3. Kvapalné koncentráty kremíka určené na výživu rastlín na báze kremičitanov draselných podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že ako kondenzovaný fosforečnan draselný obsahuje aspoň jeden z lineárne kondenzovaných fosforečnanov draselných, K_mH(_n+2)-mPnO₃n₊1 .
4. 4. Kvapalné koncentráty kremíka určené na výživu rastlín na báze kremičitanov draselných podľa nároku 1a 3, vyznačujúce sa tým, že ako lineárne kondenzovaný fosforečnan draselný obsahuje dvojfosforečnan štvordraselný - pyrofosforečnan štvordraselný, K4P2O7.
5. 5. Kvapalné koncentráty kremíka určené na výživu rastlín na báze kremičitanov draselných podľa nároku 1a 3 , vyznačujúce sa tým, že ako lineárne kondenzovaný fosforečnan draselný obsahuje trojfosforečnan päťdraselný, K5P3O10.