Způsob výroby zapouzdřeného pomalu působícího minerálního hnojiva — 15.12.2015. 30649. XNUMX — IP XNUMX — Kazachstánská patentová databáze

Fosfátová hnojiva – Hnojiva obsahující fosfor jako hlavní živinu. Existují tři skupiny: vodorozpustná, citrátovo-citronově rozpustná, těžce rozpustná fosfátová hnojiva. Používají se v hlavní metodě s výsevem a hnojením. Hlavní surovinou pro výrobu jsou přírodní fosfáty (apatity a fosfority různých ložisek). [5]

• Klasifikace fosfátových hnojiv
• Fosfátová hnojiva rozpustná ve vodě
• Citrátová a citronová rozpustná fosfátová hnojiva
• málo rozpustný
• přihláška
• Zemědělství
• Průmysl
• Chování v půdě
• Aplikace na různé typy půd
• Dopad na plodiny
• Bílý jetel
• Krmné trávy
• Bavlna
• Kukuřice, pšenice
• Brambory, fazole
• Metody aplikace
• Příjem

Klasifikace fosfátových hnojiv

Vodorozpustná fosforečná hnojiva

obsahují ve vodě rozpustné sloučeniny fosforu, které jsou rostlinám snadno dostupné.

Do této skupiny patří superfosfáty. Podle způsobu výroby a obsahu P₂O₅ superfosfáty se dělí na jednoduché a dvojité (trojité), podle konzistence – na granulované a práškové. [2]

• Superfosfát je jednoduchý(SaN₂RO₄)₂ x H₂O + 2СаSO₄ x 2H₂O v práškové formě obsahuje 19% asimilovatelného fosforu a granulovaný – nejméně 20%. Hnojivo navíc obsahuje 50–55 % CaSO₄. Přítomnost síry příznivě ovlivňuje výnos plodin, které pozitivně reagují na síru (řepka, zelí, rutabaga, tuřín aj.), ale i brambor. [1]
• Superfosfát dvojitý Ca(H₂RO₄)₂ x H₂O se vyrábí v granulované formě, obsahuje 43 a 49 % P₂O_5, v závislosti na značce. Volná kyselina ve složení hnojiva nepřesahuje 2,5–5 %. Má pozitivní vliv na růst a vývoj všech plodin. [1]
• Superphos – koncentrované fosfátové hnojivo. Obsah P₂O₅ – 38–40 %. Polovina sloučenin fosforu je ve vodě rozpustné formě. Získává se chemickým působením na fosforitové moučné směsi kyseliny sírové a fosforečné. K dispozici v granulované formě. V agronomické účinnosti předčí superfosfáty. [2]

Fosforová hnojiva rozpustná v citrátu a citronu

obsahují sloučeniny fosforu, které jsou nerozpustné ve vodě, ale rozpustné ve slabých kyselinách (2% kyselina citrónová). Používá se pro hlavní aplikaci. Používá se na všech půdách, pod všemi plodinami. Zvláště účinné na kyselé. [5]

• Srážení Sanro₄ x 2H₂O obsahuje 27–38 % P₂О_5. Navenek je to světle šedý nebo bílý prášek. Získává se neutralizací kyseliny fosforečné vápenným nebo křídovým mlékem a jako odpadní produkt při výrobě želatiny. Rozpustný v citrátu amonném a dobře vstřebatelný rostlinami. Používá se pro hlavní aplikaci. [5] Používá se pro doplňkové látky v krmivech. [5]
• Termofosfáty Na₂O x 3 CaO x P₂О₅ + SiO₂ obsahují 20-30% fosforu ve formě rozpustné v citronu. Do této skupiny hnojiv patří Thomasova struska, struska z otevřeného nístěje, defluorovaný fosfát. Pro získání vodorozpustných fosfátových hnojiv je možné vyrábět z přírodních fosfátů, které nejsou vhodné pro aplikaci do půdy a jsou obtížně chemicky napadnutelné. Termofosfáty jsou běžné v západní Evropě. V Německu je fosforečnan rhenanitýobsahující 25–30 % P₂О₅. Získává se slinováním fosforitů se sodou (20 %) a přídavkem vysokopecní strusky. Ve Francii fospal (27–29 % R₂О₅). Je to tavený fosfát. Získává se ze senegalského fosforečnanu vápenatého hlinitým kalcinací při relativně nízkých teplotách (550–600 °C). [1]
• kostní moučka – hnojivo účinnější než fosfátový kámen. Obsahuje 30–35 % P₂О₅ a 1 % dusíku. Je účinný na kyselých půdách a i na mírně kyselých má výrazný vliv na výnos. Je to vedlejší produkt při zpracování kostí. [2]

Těžko rozpustný

hnojiva obsahují sloučeniny fosforu, které jsou nerozpustné ve vodě, špatně rozpustné ve slabých kyselinách a zcela rozpustné v silných kyselinách (sírové a dusičné). [5]

• Fosforečná mouka – těžký prášek tmavě šedé barvy. Získává se mletím fosforitanů. Vyrábí se čtyři značky. Obsah R₂О₅ – 20, 23, 26 a 29 %. Průměr částic není větší než 0.18 mm. Toto pomalu působící hnojivo se používá pro obecnou aplikaci a fosforizaci půdy. [1]
• Vivianit (bažinatá ruda) Fe₃(RO₄)₂ x 8 H₂Oh – jemný prášek. Pohodlné pro roztírání. V čisté formě obsahuje 28% P₂О_5, s příměsí rašeliny (rašelina vivianit) – 12–26 % P₂О₅. Ložiska vivianitu se nacházejí ve formě malých hnízd nebo vrstev bělavé hmoty. Modrá ve vzduchu. Po extrakci se hmota provzdušní a vysuší. [1]

Cukr

Superfosfát se používá k výrobě cukru

přihláška

Zemědělství

Fosforečná hnojiva se používají ke zlepšení úrodnosti půdy, zejména ke zvýšení obsahu fosforu a sloučenin fosforu dostupných pro rostliny. Kromě toho se pro minerální krmení zvířat používá sraženina, defluorovaný fosfát, kostní moučka. [5]

Průmysl

Superfosfát se používá v kvasnicovém a cukrovarnickém průmyslu (foto). Ve stavebnictví se používá pro protipožární nátěry dřeva.

Dvojitý superfosfát se používá v chemickém průmyslu jako zdroj fosforu a pro přípravu hnojivových směsí. [3]

Přečtěte si více o fosforu v článku Fosfor.

Chování v půdě

Chování fosfátových hnojiv v půdě závisí nejen na druhu hnojiva, ale také na fyzikálně-chemických procesech probíhajících v půdě samotné.

Při aplikaci se rozpustí a fosfátový iont se postupně změní na různé sloučeniny vlastní tomuto typu půdy. Tento proces je pomalý. Částečně aplikovaná fosfátová hnojiva (granulovaná, polorozpustná a nerozpustná) zůstávají v půdě dlouhodobě nezměněna.

druhy fosfátová hnojiva

Transformace fosforu hnojiva je způsobena následujícími procesy:

• Výměnná (koloidně-chemická) absorpce fosforu pevnou fází půdy. Tento proces je pozorován na povrchu hydrátů seskvioxidu (kladně nabité koloidní částice) nebo na pozitivně nabitých plochách negativně nabitých koloidů (minerály kaolinitových a montmorillonitových skupin, hydroslídy, koloidy proteinových skupin). Výměnná absorpce je výraznější za kyselých podmínek. Reakce prostředí způsobuje změnu elektrického potenciálu půdních koloidů. Okyselení půdního roztoku má příznivý vliv na větší vstřebávání aniontů. Alkalinizace má opačný účinek. V půdách s mírně kyselými a neutrálními reakcemi je výměnná absorpce mnohem méně výrazná. Ionty absorbované výměnou jsou snadno vytěsněny do roztoku jinými anionty minerálních a organických kyselin desorpcí. Tyto látky jsou vždy přítomny v půdním roztoku a žádnému typu půdy nechybí. To určuje vysokou mobilitu fosfátů absorbovaných výměnou v půdách a v důsledku toho jejich dostupnost pro rostliny. Výměnně absorbované fosfáty se svou dostupností vyrovnají vodorozpustným. [5]
• Absorpce fosforu vápníkem, hořečnatými kationty, oxidy a hydroxidy železa, hliníku, manganu a titanu podle typu chemické vazby. Jak ve vodě rozpustné fosforečnanové ionty hnojiv, tak fosforečnanové ionty, které přešly do roztoku z výměnně absorbovaného stavu v důsledku desorpce, podléhají chemické absorpci v půdách. Průběh a typ chemické absorpce je dán typem půdy a stupněm její kyselosti. Množství kyselosti půdy určuje rozpustnost solí různých kovů (hořčík, hliník, vápník, železo, titan atd.). Interakcí s rozpustnými fosfátovými ionty je tyto soli přeměňují na těžko rozpustné sloučeniny. Bylo zjištěno, že nejnižší vazba fosfátů a jejich maximální mobilita jsou pozorovány v rozmezí pH 5,0–5,5. Na kyselejších půdách jsou fosforečnanové ionty absorbovány oxidy železa a hliníku, na méně kyselých půdách vápníkem a hořčíkem. Na půdách s neutrálním reakčním prostředím se vodorozpustná fosforečná hnojiva v důsledku chemické absorpce přeměňují na disubstituované fosforečnany vápenaté a hořečnaté (CaHPO₄ x 2H₂O nebo MgHPO₄ a po dlouhou dobu zůstávají v této formě dostupné rostlinám. Následně je vodíkový iont postupně nahrazen vápníkem nebo hořčíkem a trisubstituované fosfáty těchto prvků (Ca₃(PO₄)₂ nebo Mg₃(PO₄)₂. Postupem času se více bazických fosfátů, jako je oktakalciumfosfát (Ca₄H(PO₄)₃ x 3H₂O) je ještě méně rozpustná sloučenina. Tyto soli, které jsou v čerstvě vysráženém amorfním stavu, si však zachovávají schopnost rozpouštět se ve slabých kyselinách a zůstávají částečně přístupné rostlinám. Jak retrogrují (stárnou) a přecházejí z amorfního do krystalického stavu, fosfáty se stávají pro většinu rostlin nedostupnými. V sodno-podzolových půdách s kyselým a mírně kyselým prostředím jsou hlavními složkami chemické vazby fosfátových iontů z vodorozpustných hnojiv seskvioxidy: Al (OH)₃ + H₃PO ₄ → AlPO₄ + 3H₂OFe (OH)₃ + H₃PO₄ → FePO₄ + 3H₂O Experimentálně bylo zjištěno, že dříve nepoužitý („zbytkový“) fosfor je rostlinám dobře dostupný. Fosforečnany v hnojivech nejsou pevně fixovány v půdě ve významných množstvích. Navíc při nedostatku fosfátových hnojiv dochází k mobilizaci fosfátových zdrojů v půdě. V tomto případě dochází k postupné přeměně těžko rozpustných fosforečnanů na rozpustnější. [5]
• Biologická absorpce fosforu rostlinami a půdní mikroflórou. Biologická absorpce fosforu rostlinami je možná pouze ze solí kyseliny ortofosforečné. Kyselina fosforečná je trojsytná a může disociovat tři anionty: H₂PO₄ — , HPO₄ 2- a PO₄ 3-. V podmínkách mírně kyselého reakčního prostředí, ve kterém rostliny nejčastěji rostou, je první z uvedených iontů nejdostupnější, druhý – v menší míře, třetí je prakticky nepřístupný. Všechny soli kyseliny ortofosforečné a jednomocné kationty (NH₄+, Na+, K+), jakož i monosubstituované soli dvojmocných kationtů (Ca(H₂PO₄)₂ a Mg(H₂PO₄)₂) jsou rozpustné ve vodě a snadno vstřebatelné rostlinami a půdní mikroflórou. [5]

Aplikace na různé typy půd

Vlastnosti použití fosfátových hnojiv pro různé půdy závisí na rozpustnosti sloučenin fosforu:

1. Fosfáty, rozpustné ve vodě, se používají na všech půdách, pro všechny plodiny a různými způsoby.
2. Účinnost použití fosforečnanů, které jsou rozpustné ve slabých kyselinách (fosforečná hnojiva rozpustná v citrátu a citronu), je větší na kyselých půdách.
3. Na kyselých půdách jsou účinná málo rozpustná hnojiva. Patří sem půdy mimočernozemě a severní černozemě (degradované a vyluhované). [2]

ESEJ
ZPŮSOB ZÍSKÁNÍ KAPSULOVANÉHO MINERÁLNÍHO HNOJIVA S POMALÝM UVOLŇOVÁNÍM
Vynález se týká výroby minerálních hnojiv a může být použit k získání zapouzdřených hnojiv s prodlouženým účinkem.
Cílem vynálezu je získat zapouzdřené pomalu působící minerální hnojivo nasycením silných porézních kapslí minerálními solemi, charakterizovaných vysokým obsahem adsorbovaných minerálních solí.
Problém je vyřešen tím, že pomalu působící zapouzdřené minerální hnojivo se získává impregnací vermikulitu předem vypáleného při 800-900°C roztokem minerálních hnojiv. Impregnace se provádí 80-90% vodným roztokem minerálních hnojiv s 3-4 cykly po dobu 5-10 minut, po nichž následuje sušení produktu.

text

(51) 05 3/04 (2006.01) MINISTERSTVO SPRAVEDLNOSTI REPUBLIKY KAZACHSTÁN (57) Vynález se týká výroby minerálních hnojiv a lze jej využít k získání zapouzdřených hnojiv s prodlouženým účinkem. Cílem vynálezu je získat zapouzdřené pomalu působící minerální hnojivo nasycením silných porézních kapslí minerálními solemi, charakterizovaných vysokým obsahem adsorbovaných minerálních solí. Problém je vyřešen tím, že pomalu působící zapouzdřené minerální hnojivo se získává impregnací vermikulitu předem vypáleného při 800-900 C roztokem minerálních hnojiv. Impregnace se provádí 80-90% vodným roztokem minerálních hnojiv s 3-4násobným cyklem po dobu 5-10 minut, po kterém následuje sušení produktu. (72) Žantasov Kurmanbek Tažmakhanbetovič Bazhirov Nurlybek Saifutdinovič Bišimbajev Valikhan Kozykeevič Bazhirov Tynlybek Saifutdinovič Žantasov Manap Kurmanbekovič Bazhirova Kamšat Nurlybekovna (73) Republikánský státní podnik na právo ekonomického řízení Jihokazašská státní univerzita pojmenovaná po M. Auezov Ministerstva školství a vědy Republiky Kazachstán (54) ZPŮSOB VÝROBY ZAKAPSULOVANÝCH MINERÁLNÍCH HNOJIV S POMALÝM UVOLŇOVÁNÍM Vynález se týká výroby minerálních hnojiv a lze jej použít k získání zapouzdřených hnojiv s prodlouženým účinkem. Je známa metoda pro získání pomalu působícího minerálního hnojiva, podle které se granulované přírodní porézní sopečné produkty obsahující zeolity impregnují minerálními roztoky (francouzský patent 2548176, IPC C 05 C 3/00, 1985). Nevýhodou této metody je, že zeolity mají póry propojené úzkými otvory, jejichž velikost je srovnatelná s průměrem molekul. Těmito okny mohou proniknout pouze molekuly, jejichž kritický průměr (průměr podél nejmenší osy molekuly) je menší než průměr vstupního okna. Protože proces saturace v zeolitech probíhá na molekulární úrovni, dosažení vysokého stupně saturace granulí minerálními solemi vyžaduje hodně času a při krátké době impregnace bude stupeň naplnění granulí nevýznamný. Z těchto důvodů je obtížné přenášet minerální soli z granulí do půdy a ta část z nich, která je obsažena ve vnitřních zónách, zůstane prakticky nevyužitá. Zeolity navíc nelze nasytit roztoky solí, které obsahují molekuly většího průměru (močovina (2)2 amofos, jehož hlavní složkou je superfosfát 4 2 O 4 Ca(H 2 PO 4)2 H 2 O a mnoho dalších). Nejblíže technicky navrhovanému řešení je způsob získání zapouzdřeného pomalu působícího minerálního hnojiva, zahrnující impregnaci roztokem minerálních hnojiv z přírodních porézních granulovaných produktů, kde se jako přírodní produkt používá sapropel (spodní kal) předkalcinovaný při 800-900 °C a impregnace se provádí 80-90% vodným roztokem minerálních hnojiv s 3-4násobným cyklem po dobu 5-10 minut, po kterém následuje sušení produktu (Patent Ruské federace 2038347, IPC 05 3/04, 1995). Nevýhodou této metody získávání zapouzdřeného pomalu působícího minerálního hnojiva je, že porézní sapropelové granule mají nízkou pevnost a snadno se ničí vlivem malé síly. Cílem vynálezu je vyvinout způsob výroby zapouzdřeného pomalu působícího minerálního hnojiva nasycením silných porézních kapslí minerálními solemi, charakterizovanými vysokým obsahem adsorbovaných minerálních solí. Technickým výsledkem je vytvoření podmínek pro získání odolných kapslí s vysokou koncentrací minerálních solí. Uvedený problém je řešen tím, že v metodě, která zahrnuje impregnaci 80-90% vodným roztokem minerálních hnojiv, přírodních porézních produktů v 3-4násobném cyklu po dobu 2-5 minut, následované sušením produktu podle vynálezu, se jako přírodní porézní produkt, tvořící porézní kostru kapsle hnojiva, používá přírodní vermikulit, který je předem vypálen při teplotě 10-800 C, v důsledku čehož vznikají silná porézní vločková zrna expandovaného vermikulitu. Hlavní a nejcennější vlastností vermikulitu je jeho schopnost prudce zvětšit svůj objem při vypálení, a to 15–20krát. Tento jev se vysvětluje skutečností, že během vypalování se voda obsažená v šupinách a vrstvách vermikulitu mění na páru, pod jejímž tlakem se slídové pláty vždy pohybují od sebe jedním směrem, kolmým na štěpení slídy. Takto expandovaný vermikulit si po ochlazení zachovává svůj objem díky tenkým vzduchovým vrstvám mezi slídovými plátky, které vznikají místo vodní páry, což minerálu dodává mnoho jeho cenných vlastností. Po rozemletí má expandovaný vermikulit porézní vločkovitá zrna o velikosti 0,5-5 mm, hustota expandovaného vermikulitu je 0,065-0130 g/cm3, vermikulit má vysokou absorpční kapacitu a je schopen absorbovat až 500 % vlastní hmotnosti. Kromě toho expandovaný vermikulit zvyšuje objem vzduchu a vlhkosti obsažené v půdě 2-3krát, čímž zabraňuje vzniku plísní, hub a množení škůdců. Díky své pórovitosti a také přítomnosti slabě vázaných sloučenin vápníku, hořčíku, draslíku, hliníku, železa a křemíku je vermikulit sám o sobě ideálním médiem v hydroponii a je široce používán v pěstování rostlin pro pěstování sadbového materiálu a také pro provzdušňování viskózních a hustých půd. Navržená metoda je implementována následovně. Vermikulit se podrobí rychlému vypalování při teplotě 800-900 °C. Výsledkem je expandovaný vermikulit, přírodní porézní produkt používaný jako kapsle k výrobě zapouzdřeného minerálního hnojiva s pomalým uvolňováním. Vzorek kapslí o hmotnosti 100 g v síťové nádobě se ponoří do vodného roztoku dusíkato-fosforového hnojiva (amofosu) o koncentraci 80 % (hmotnostních), v roztoku se nechá 2–10 minut, poté se nádoba s namočenými kapslemi umístí do sušárny, kde se udržuje při teplotě 120 °C po dobu 15 minut, dokud se neodstraní povrchová vlhkost. Poté se změří hmotnost zapouzdřeného hnojiva, načež se cyklus impregnace a sušení kapslí opakuje. Popsaný cyklus impregnace a sušení se opakuje 24krát, výsledkem jsou vysoce odolné kapsle nasycené minerálními solemi, které nelze zničit bez speciálních zařízení. Hmotnost konečného produktu je 4–5krát větší než hmotnost původních porézních zrn. Použití 80-90% roztoků minerálních solí je dáno tím, že při práci s koncentrovaným roztokem je zajištěna adsorpce a krystalizace soli z roztoku v celé porézní struktuře kapslí, což umožňuje efektivnější využití celého objemu pórů pro adsorpci minerálních hnojiv. Použití roztoků s koncentrací soli nižší než 80 od úrovně nasycení je nepraktické, protože vyžaduje zvýšení počtu cyklů impregnace a sušení a v důsledku toho prodloužení doby trvání celého technologického procesu. Při použití nasycenějších roztoků (s koncentrací více než 90 minerálních solí) začíná krystalizace soli z roztoku na celém povrchu granulí již v impregnační lázni a po prvním cyklu je část vstupních otvorů pórů uzavřena solnými zátkami, což ztěžuje přístup roztoku do vnitřních zón granulí a snižuje stupeň nasycení kapslí minerálním hnojivem. K nejrychlejšímu růstu hmoty kapsle dochází během prvních čtyř cyklů. Po 4 impregnačních cyklech je nárůst hmotnosti kapsle z 273 na 412 g, což je výrazně více než u známé metody, kde odpovídající nárůst hmotnosti kapsle je z 211 na 338 g. Po čtvrtém cyklu dochází k nárůstu hmotnosti maximálně o 2-11. Proto je nejoptimálnější série 4 cyklů impregnace a sušení. Doba impregnace (5-10 min) je zvolena na základě skutečnosti, že doba kratší než 5 min neposkytuje významné zvýšení hmotnosti kapslí a další držení po dobu delší než 10 min nevede k významné změně hmotnosti kapslí. Konkrétní příklady získání zapouzdřeného pomalu působícího minerálního hnojiva nasycením porézních kapslí minerálními solemi v mezích nárokovaného způsobu ve srovnání s prototypem jsou uvedeny v tabulce 1. Hmotnost kapslí po impregnaci a sušení / nárůst hmotnosti kapslí, Prototyp 137 182 251 311 363 398 196 287 361 414 429 437 238 312 397 438 451 459 Mezi hlavní výhody navrhované metody patří 1. Prodloužené působení hnojiva je zajištěno tím, že během procesu difuzního přenosu minerálních solí z pórů kapslí do půdy samotné kapsle neztrácejí své mechanické vlastnosti, a to díky silné krystalické kostře v objemu porézní struktury. Díky této povaze procesu je zajištěn pomalý, ale nepřetržitý přechod hnojiva do půdy po dlouhou dobu s minimálními ztrátami do podzemní vody. 2. Kapsle se během sušení neslepují a během skladování a přepravy se nespékají díky vysoké pevnosti vytvořených kapslí a absenci nutnosti zavádět pojivové přísady do suroviny. 3. Koncentrovaná adsorpce minerálních solí v pórech expandovaného vermikulitu eliminuje rychlé vyplavování hnojiv z kapslí podzemní vodou, což zajišťuje možnost jejich dlouhodobého využití. 4. Metoda je poměrně snadno implementovatelná v průmyslových výrobních podmínkách, protože nevyžaduje žádné speciální vybavení. 5. Navrhovaná metoda umožňuje výrobu zapouzdřených pomalu působících hnojiv s použitím libovolných minerálních solí.