Вспененное карбамидоформальдегидное удобрение и способ его получения

 

Изобретение относится к области химии и используется для получения удобрений. Предложенное удобрение содержит мас.%: азот связанный 30-32, азот свободный 0,2-0,3, Р₂О₅ 0,35-0,40, К₂О 0,0015-0,0020, MgO 0,0035-0,0045, имеет плотность 8-25 кг/м³, водопоглощение 330-400%, количество открытых пор не менее 85%. Способ получения предусматривает вспенивание реакционной композиции, содержащей карбамид, формальдегид, кислотный катализатор Н₃РО₄, поверхностно-активное вещество и дубильный экстракт коры хвойных пород, ее отверждение (поликонденсацию) и сушку. Изобретение позволяет получить высококачественные удобрения. 2 с. и 6 з.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области получения удобрений, предназначенных для использования в качестве субстракта, удобрения - аэранта корневой системы в теплицах и открытом грунте при выращивании сельскохозяйственных и декоративных культур.

Известны сложные медленнодействующие удобрения на основе мочевино-формальдегидных смол (см. например, SU 1063801, 1983, или SU 1726467, 1992, или US 4174957, 1979).

Наиболее близким к предложенному является вспененное карбамидо-формальдегидное удобрение, имеющее следующие характеристики: азот общий 13-43%, размер частиц 210 мкн - 2,5 мм, влажность - менее 4%, рН 5-7, плотность < 640,7 кг/м³ (FR 2058303, 1971).

Однако известное удобрение характеризуется повышенным вымыванием формальдегида, и высокой плотностью гранул. Известен способ получения вспененного мочевиноформальдегидного удобрения, включающий смешение сплава мочевины с формальдегидом в присутствии кислоты, продувку газом и сушку (SU 700517, 1979).

За прототип предложенного способа принят способ получения вспененного карбамидоформальдегидного удобрения, который включает приготовление реакционной смеси, содержащий карбамид, формальдегид, фосфорную кислоту, поверхностно-активное вещество, вспенивание композиции при продувке воздухом, азотом или углекислым газом, отверждение и сушку в две стадии: вначале до влажности 15-25%, а потом до влажности 0,5-15% (US 3231363, 1966).

Недостатком способа является низкая степень пористости и высокая плотность полученного удобрения, а также повышенное содержание вымываемого формальдегида.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа, позволяющего получить вспененное удобрение - малотоксичное, обладающее низкой плотностью, высоким водопоглощением, и обеспечение возможности получение удобрения в виде различных формовочных изделий.

Поставленная задача решается предложенным вспененным карбамидоформальдегидным удобрением открытоячеистой структуры, имеющим плотность 8-25 кг/м³, водопоглощение 330-400%, количество открытых пор не менее 85%, которое содержит в мас.%:

Азот связанный 30-32

Азот свободный 0,2-0,3

P₂O₅ 0,35-0,40

K₂O 0,0015-0,0020

МgО 0,0035-0,0045

Дополнительно удобрение может содержать микроэлементы из ряда: бор, железо, марганец, медь, цинк, молибден.

Постановленная задача решается также описываемым способом получения вспененного карбамидоформальдегидного удобрения, который включает приготовление реакционной композиции, содержащей карбамид, формальдегид, дубильный экстракт коры хвойных пород, фосфорную кислоту, поверхностно-активное вещество и воду, вспенивание, отверждение и сушку.

При этом приготовление композиции осуществляют в три этапа, на первом смешивают карбамидоформальдегидную смолу с дубильным экстрактом коры хвойных пород и водой с получением эмульсии, на втором смешивают раствор ортофосфорной кислоты с поверхностно-активным веществом и подвергают воздушно-механическому вспениванию, а на третьем вводят эмульсию во вспененный раствор.

Предпочтительно получают эмульсию, содержащую: 25-30 мас. частей смолы, 10-12 мас. частей дубильного экстракта, 50 мас. частей воды. Дополнительно в эмульсию можно ввести минеральные соли или микроэлементы.

Предпочтительно, вспениванию подвергают 1,5-2,5% раствор ортофосфорной кислоты, содержащий в качестве поверхностно-активного вещества алкилбензолсульфокислоту в количестве - 1-2 мас.%, а вспенивание ведут до кратности пены 40-60 об/ед. Отверждение композиции осуществляют в течение 10-20 минут в формах, а сушку ведут до влажности 6-10%.

Ниже приведены примеры осуществления способа и характеристики полученного удобрения.

При описании конкретных примеров использовали следующие исходные данные вещества: смолу КФМТ - 15 ГОСТ 14231 или ТУ 6-06-12-88 растительный дубильный экстракт коры хвойных пород ГОСТ 17-122-77, ТУ 17-06-18-77, в качестве ПАВ алкилбензолсульфокислоту (АБСФК) ТУ 2481-036-04689375-95, в качестве кислотного катализатора ортофосфорную кислоту ГОСТ 6562-80, ТУ 2142-002-002-9450-96.

Пример 1. В термостатированную емкость для эмульсии загружают 25 маc.ч. карбамидной смолы марки КФМТ - 15 и добавляют 10 маc.ч. модифицирующего дубильного экстракта коры хвойных пород, растворенного в 50 маc.ч. воды. Смесь перемешивают в течение 10 минут. В другую емкость помещают 10 маc.ч. ортофосфорной кислоты концентрированной, 0,5 маc.ч., алкилбензолсульфокислоты АБСФК и воду до получения 2% раствора ортофосфорной кислоты, содержащего 1,5% АБСФК. Раствор подогревают до 50°С и перемешивают до растворения АБСФК.

Далее в специальный реактор вспенивания подают полученный раствор ортофосфорной кислоты с пенообразователем и сжатый воздух.

В результате в реакторе происходит вспенивание, т.е. увеличение объема раствора с насыщением воздуха до высокократной пены. Кратность пены достигает 40-60 об/ед. Далее из реактора установки вспененная и стабилизированная высокократная пена по пенопроводному рукаву подается в смесительную камеру, в которой установлена форсунка. При этом одновременно дозирующим насосом в форсунку подается эмульсия. Во вспененную массу (пену), проходящей в камере смешения при помощи форсунки, вспрыскивается гомогенная мелкодисперсная эмульсия. При взаимодействии двух составляющих компонентов, равномерно распределенных в камере смешения по всей зоне, происходит химический процесс поликонденсации (отвердения) полимера с образованием геля и выделением воды. Частично отвердевшая белая хлопьеобразная полимерная биомасса по пенопроводу подается для заливки в формы.

Полное отвердение происходит в формах в течение 15 минут, полученное изделие сушат до влажности 6%.

Полученное удобрение названо “МЕНОМ”. В результате проведения способа получено удобрение со следующими характеристиками (см. таблицу 1 и 2).

Пример 2

Способ проведен, как в примере 1, однако в термостатическую емкость для эмульсии загружают 30 мас.ч. карбамидной смолы марки КФМТ-15 и 62 мас.ч. водного раствора экстракта коры хвойных пород с концентрацией сухих веществ 15%, что соответствует 12 мас.ч. дубильного экстрата.

После перемешивания в течение 10 минут в эмульсию дополнительно вводят минеральные вещества: буру, и отходы горнообогатительных производств, содержащих Fe, Mu, Cu, Zu, Mo Отверждение проводят в течение 20 минут и продукт сушат до влажности 8%.

Получено удобрение со следующими характеристиками:

Содержание компонентов:

Азот свободный 0,3

Азот общий 31%

P₂O₅ 0,40

К₂O 0,002%

МgО 0,004%

Содержание микроэлементов в сумме составило 0,005%.

Плотность 25 кг/м³, водопоглощение 400%, влажность 8%, количество открытых пор 85%, содержание вымываемого формальдегида 0,012 г/дм³.

Как видно из приведенных примеров, получено малотоксичное удобрение, поскольку экстракт коры хвойных пород, содержащий таннины и полифенолы, снижает токсичность композиции за счет химического взаимодействия формальдегида с полифенолами. Снижение содержания свободного формальдегида на 80% связано с образованием метилольных производных в результате взаимодействия формальдегида и полифенолов, при этом метилольные производные взаимодействуют между собой с образованием метиленовых групп и свободного формальдегида.

Полученные удобрения характеризуются низкой кислотностью и высоким количеством открытых пор, то есть является хорошим воздушным кондиционером, хорошо поддерживают водный баланс и улучшает структуру почвы.

Проведенные исследования показали эффективность полученного удобрения.

Рекомендуемые нормы расхода удобрения - аэранта “МЕНОМ” составляют:

100-200 м³/га - для мульчирования в виде пульпы при озеленении (250-500 г/кв.м);

200-500 м³/гa - для улучшения слоя почвы толщиной 20 см пахотного и(или) подпахотного горизонтов (500-1250 г/кв·м);

100-200 дм³/м³ - в садоводстве для улучшения почвы и до 50% по объему - в искусственных субстрактах.

Способ внесения удобрения осуществляют методом поверхностной перепашки. Рекомендуется применять в почвах со слабыми аэрационными характеристиками (глина, суглинок) и для повышения водоудерживающей способности песчаных почв. Удобрение “МЕНОМ” относится к группе малогорючих материалов. Применение удобрения - аэранта “МЕНОМ” возможно через 8-10 дней после его изготовления и сушки. Внесенный в почву “МЕНОМ” стимулирует развитие корней, и рост надземной части растений. Прибавки урожая составляют от 5 до 50% в зависимости от вида препарата, нормы его расхода, местных условий и выращиваемой культуры. Удобрение может выпускаться в виде гранул, крошки, матов и других необходимых формах.

Формула изобретения

1. Вспененное карбамидоформальдегидное удобрение открытоячеистой структуры, отличающееся тем, что оно имеет плотность 8-25 кг/м³, водопоглощение 330-400%, количество открытых пор не менее 85% и содержит, мас.%:

Азот связанный 30-32

Азот свободный 0,2-0,3

Р₂О₅ 0,35-0,40

К₂О 0,0015-0,0020

МgO 0,0035-0,0045

2. Вспененное карбамидоформальдегидное удобрение по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит микроэлементы из ряда: бор, железо, марганец, медь, цинк, молибден.

3. Способ получения вспененного карбамидоформальдегидного удобрения, включающий приготовление реакционной композиции, содержащей карбамид, формальдегид, фосфорную кислоту, поверхностно-активное вещество и воду, вспенивание, отверждение и сушку, отличающийся тем, что готовят реакционную композицию, дополнительно содержащую дубильный экстракт коры хвойных пород, при этом приготовление осуществляют в три этапа, на первом смешивают карбамидоформальдегидную смолу с дубильным экстрактом коры хвойных пород и водой с получением эмульсии, на втором смешивают раствор ортофосфорной кислоты с поверхностно-активным веществом и подвергают воздушно-механическому вспениванию, а на третьем вводят эмульсию во вспененный раствор.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что получают эмульсию, содержащую 25-30 мас.ч. смолы, 10-12 мас.ч. дубильного экстракта, 50 мас.ч. воды.

5. Способ по пп.3 и 4, отличающийся тем, что в эмульсию дополнительно вводят минеральные соли и/или микроэлементы.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что вспениванию подвергают 1,5-2,5%-ный раствор ортофосфорной кислоты, содержащий в качестве поверхностно-активного вещества алкилбензолсульфокислоту в количестве 1-2 мас.% и вспенивание ведут до кратности пены 40-60 об./ед.

7. Способ по п.3, отличающийся тем, что отверждение осуществляют в течение 10-20 мин в формах.

8. Способ по п.3, отличающийся тем, что сушку ведут до влажности 6-10%.