Способ получения удобрений,содержащих дикальцийфосфат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

o<>8i1732 (61) Дополнительный к патенту(22) Заявлено 050578 (21}2612008/23-26 (23) Приоритет— (32)06. 05. 77 (511 М. Кл.з

С 05 В 1/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) BHP (31) TA-1439

Опубликовано 07.10.81Бюллетеиь HP 37 (53) УДК 6 31. 859 . 412 (088. 8) Дата опубликования описания 071081

Иностранцы

Карл Энтцманн {Австрия)

Дьердь Кальман, Янош Варга, Миклош Вечей, Габор Янкович и Ласлоне Козиц

{ВНР) (72) Авторы изобретения

Иностранное предприятие

"Татабаньяи Сенбаньак" (71) Заявитель (ВНР) (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УДОБРЕНИЙ, СОДЕРЖАЩИХ

ДИКАЛЬЦИИФОСФАТ

Изобретение относится к способу получения удобрений, содержащих дикальцийфосфат.

Известны различные способы получения удобрений, по которому целевой продукт содержит водорастворимый монокальцийфосфат в качестве основного компонента совместно со значительно меньшим количеством дикальцийфосфата, который может быть растворен в цитрате аммония, и в некоторых случаях с сульфатом кальция, который уменьшает содержание Р206-. Смесь этих соединений называют или суперфосфатом, или тройным фосфатом в зависимости от количества активного компонента. Тройной фосфат состоит из тех же компонентов, что и суперфосфат, но содержит примерно в три раза. 2п больше активного компонента.

Известно, что монокальцийфосфат суперфосфата превращается в растворимый в цитрате дикальцийфосфат после внесения удобрения, когда почва содержит достаточное количество извести и не содержит других материалов, которые могут осаждать монокальцийфосфат, таким образом превращая его в инвертный материал,. не ус2

1 ваиваемый растениями. При таком превращении устраняется опасность выщелачивания удобрения ° Удобно вносить в почву непосредственно дикальцийфосфат, так как превращение монокальцийфосфата в дикальцийфосфат в значительной мере зависит от состава печи и, следовательно, трудно поддается контролю.

Известен способ получения чистого дикальцийфосфата путем введения в

20-80%-ный раствор фосфорной кислоты суспензии гидроокиси кальция при

65-98 С и постоянном перемешивании 1 ).

Этот способ дорогостоящий, предь-. являет высокие требования к химикатам и оборудованию. Реакционные стадии громоздки и длительны.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ получения удобрений, содержащий дикальцийфосфат, путем механохимического разложения природных фосфатов в присутствии органических и/или неорганических, твердых, жидких или газообразных добавок в вибромельницах (2 j.

871732

Недостатком такого способа является образование продукта, хорошо растворимого в лимонной кислоте; растворимость его в цитрате составля-. ет 26-68%.

Целью изобретения является повышение содержания цитраторастворимого

P2 O < в готовом продукте.

Цель достигается тем, что в изве ст ном способе получения удобрений, содержащих дикальцийфосфат, путем сме- 0 щения фосфатного сырья с неорганической добавкой с последующей механической активациеЛ полученной смеси; фосФатное сырье предварительно измельчают до размера частиц 1-4 мм и активацию ведут при скорости перемешивания 70-120 м/с.

По предлагаемому способу сырой фосФат при необходимости измельчают, гранулы размером более 5 мм измельчают до 1-4, предпочтительно 2-3 мм, 20 сырой фосфат смешивают или гомогениэируют с монокальцийфосфатом и граиулы смеси подвергают соударениям при скорости их витания 70-120, предпочтительно 80-100 м/с, в результате д чего сырые кристаллы являются активированными.

Монофосфат кальция предпочтительно используют в стехиометрическом количестве, считая на превращение трикальцийфосфата в дикальцийфосфат.

Активация сопровождается воздействием усилий сдвига и/или давления или соударения. Наиболее выгодно для этой цели испольэовать ударные лопастные мельницы, имеющие дезинтеграторную систему. В качестве монокальцийфосфата можно испольэовать любой коммерчески доступный суперфосфат. удобрение, содержащее дикальцийФосфат, можно дополнить основным 40 удобрением, включающим азот и/или калий, и в некоторых случаях воду, чтобы получить комплексное удобрение.

По предлагаемому способу дикальцийфосфат получают непосредственно из сырого фосфата минерального нроисхождения, когда заранее определенное количество монокальцийфосфата добавляют в сырой фосфат перед активацией. Удобно испольэовать сырой фосфат и монокальцийфосфат в стехиометрических количествах, соответствующих уравнению: трикальцийфосфат+ монокальцийфосфат, = дикальцийфосфат.

Во время активации в результате перехода механической энергии к частицам количество энергии системы сырой фосфат-монокальцийфосфат увеличивается. В результате этого изменяется не только количество тепло- ЕО вой энергии смеси, но и структура кристаллов сырого фосфата претерпевает некоторые изменения, а именно в кристаллической решетке образуются дефекты кристаллов. Дефекты не локализуются нл поверхности гранул, но проникают внутрь их. и изменяют физические и химические характеристики кристаллов.

Активацию проводят путем направления предварительно полученной смеси в камеру, где гранулы подвергают соударениям при их витании с большой скоростью. Столкновения, очевидно, ослабляют структуру кристаллов сырого фосфата до такой степени, что может происходить химическая реакция.

Монокальцийфосфат вначале действует как катализатор превращения сырого

Фосфата в дикальцийфосфат, а затем вступает в реакцию образования дикальцийфосфата. Уже одно столкновение способно дать энергию, необходимую для химической реакции, а в оборудовании, используемом по предлагаемому способу, гранулы интенсивно соударяются многократно.

Интервал времени. между двумя столкновениями очень мал и, следовательно, невозможен обратный процесс между двумя столкновениями. Гранулы, покидающие зону столкновений, находятСя в стабильном состоянии, соответствующим усовершенствованному химическому строению, и сохраняют эту форму во время дальнейшей обработки.

Вследствие многократных столкновений гранулы будут возбуждены до более высокого энергетического состояния, таким образом, Фосфор может быть более легко и более эффективно аб "орбирован растениями, Сырой фосфат и монокальцийфосфат нет необходимости использовать в стехиометрическом соотношении, как описано выше. Когда один из компокентов берут в избытке, происходит активация и избыток монокальцийфосфата или сырого Фосфата остается неизменным во время активации. Высокоэнергетическое состояние сырогсх фосфата может быть достигнуто также без монокальцийфосфатного катализатора, но при этом не будет происходить превращение в дикальцийфосфат.

Активацию можно наблюдать при скорости столкновений 40 м/с, однако более выгодно работать при скорости 70-140 м/с, потому что в этом интервале механическая энергия, передаваемая частицам, достаточна для образования стабильного дикальцийфосфата. При превышении предельной скорости происходят побочные реакции (например, превращение в аморфный материал ), которые ингибируют образование дикальцийфосфата. Такая предельная скорость составляет приMepHQ 140. м/с. Образование дикальцийфосфата можно доказать измерениями дифракции Х-лучей.

Дикальцийфосфат, активированный при скорости столкновений от 80 до

100 м/с, имеет оптимальное энерге871732 тическое состояние, как определено в различных биологических тестах, для абсорбции Р О растениями. Из дикальцийфосфата, актинированного в соответствии с изобретением, растения извлекают на б% больше P Og., чем из суперфосфата с той же концентрацией активного компонента.

Из этого теста очевидно, что дикальцийфосфат, активированный до оптимального энергетического состояния, может быть более эффективно и легко использован растенияьк.

Пример 1. Исходный материал, кола-апатит с концентрацией Р О

37,0% и монокальцийфосфат (суперфосфат коммерческого сорта) с концентрацией Р О 21,0%.

Гомогениэацию осуществляют при стехиометрических количествах компонентов.

В мельнице, имеющей дезинтеграционную систему, используемой для активации, частицам дают воэможность сталкиваться с различными заранее определенными скоростями, а именно

40, .б0, 70, 80, 90, 100, 120, 140, 160 и 180 м/с.

Получают удобрение, содержащее дикальцийфосфат с содержанием Р О

30%. Стабильность продукта контролируется измерениями дифракции X-лучей (рентгеновских лучей). Измерение проводят после нескольких месяцев, проверяя подвергался ли исходный материал постоянному превращению.

Полевые испытания проводят на различных почвах с одинаковыми растениями и в одинаковых условиях.

В перном опыте в почну вносят удобрение, не содержащее Р О <, но втором применяют коммерческий суперфосфат, содержащий монокальцийфосфат, а в третьем — в почву вносят удобрение, включающее дик альцийфосфат, приготовленное в соответствии с изобретением, Во втором и третьем опытах количества Р О идентичны.

Таким образом, количественные и качественные результаты, полученные на полях, которые не обработаны удобрением, содержащим Р О, намного хуже соответствующих культинационных показателей-,получаемых на полях, обработанных удобрением, приготовленным в соответствии с изобретением.

Качественные и количественные культивационные результаты, достиг-, нутые при использовании удобрений, содержащих дикальцийфосфат, по крайней мере равны результатам, которые получены на полях, удобренных суперфосфатом. Кроме того, когда активацию проводят при скорости столкновений 80-100 м/с, удобрения, полученные в соответствии с изобретением, обеспечивают лучшие результаты.

-Установлено также, что количество

Ру О 5 извлекаемое растениями из почвы, увеличивается с возрастанием скорости столкновений до определенного предела. Количество P@0<, извлекаемое из почвы, обработанной удобрением, которое активировано при скорости 70-80 и 100-110 м/с соответст . венно, примерно равно количеству P О, извлекаемому иэ почвы, обработанной g суперфосфатом. Нри проведении активации со скоростью столкновений 80100 м/с это количество примерно на

60% выше в случае почвы, обработанной удобрением, приготовленным в соответ-. ствии с изобретением. Испытуемые растения — ячмень, овес и лук.

Пример 2. Марокканский фосфорит активируют с монокальцийфосфатом. Концентрация В, О в фосфорите

33,0%, а его содержание в монокаль20 цийфосфате 21,0%. . Перед активацией оба продукта смешивают и гомогенизируют в стехиометрических количествах.

Во время активации скорости столкQ5 новений те же, что и в примере 1, .а активацию осуществляют в дезинтеграторе.

Получают удобрение, содержащее дикальцийфосфат, с концентрацией

Р О 27,5%.

Полевые испытания проводятр Как в примере 1.

Найдено, что количество Р О, извлекаемое растениями из почвы, увеличивается с увеличением скорости столкновений от 40 до 120 м/с. Пиковая величина поименно на 7-8% выае, чем количество, абсорбированное иэ монокальцийфосфата в тех же условиях.

При скорости выше 120 м/с можно

40 наблюдать незначительно уменьшение, степень которого меньше, чем в экспериментах примера 1. Если результат, полученный при полевых испытаниях с монокальцийфосфатом, принять за

100%, то уменьшение составляет

20%.

Пример 3. Приготовляют суспензию комплексного удобрения.

Для этого готовят следующую смесь, г: 215 мочевины (50 г азота), 158 калия (100 г К О), 357 активированного дикальцийфосфата (100 г Р С ) и 270 воды (в 1000 г смеси 250 г активного. компонента Мочевина и калийная соль — коммерческие продукты. Дикальцийфосфат измельчают до гранул размером менее 500 мкм. Суспендирующий агент не используют.

Готовят суспензию при комнатной температуре при перемешивании смеси

60 лабораторной мешалкой. Стабильную эмульсию получают после перемешивания в течение 45 мин. Последовательность прибавления различных компонентов не имеет значения для харак65 тера целевого продукта. Активный ком871732 понент композиции целевого продукта следующий, % от общего веса целевого продукта: азот (из мочевины ) 5; К О (в виде калийной соли) 10-„ Р О (в виде удобрения, содержащего дикаль1 ийфосфат)10; всего 25.

Приведенные выше пропорции могут меняться в зависимости от концентрации активного компонента в исходном продукте.

О, 156

Число оборотов в

1 мин

8600 9800 12200 15000

70,24 80.,05 99,65 122,52

Скорость, м/с б) Внешний диаметр ротора, м 0,225 м

Число оборотов в

1 мин 6000

6800 8500 10300

80.,11 100,14 120,17

Скорость, м/с 70,69

Число оборотов в

1 мин

1100 1300 1600 2000

69,12 81,68 100,53 125,66

Скорость, м/с

Пример 6. Процесс осущест-. вляют аналогично примерам 1, 2 и 5, но поддерживают скорость 56,55 м/с (n= 900 об/мин).

Содержание пентоксида фосфора в полученном продукте только 22%.

При увеличении скорости до 45

131,95 м/с, (n = 2100 об/мин) содержание пентоксида фосфора в продукте составляет 23%.

Таким образом, при скоростях Перемешивания меньше или больше, чем в 50 предлагаемом способе, получают продукт со значительно более низким выходом,чем в режимах согласно изоб ретению.

Полученная суспензия является 55 стерильной, не наблюдается седименуацЪя. дикальцийфосфат из-за его способности растворяться в цитрате сохраняет свои свойства также и в суспендированной форме. Дикальцийфосфат, полученный в соответствии с изобретением, может быть использован во всех суспензиях комплексных

ВНИИПИ Заказ 8501/32 Тир

4() Удобрений, обычно. применяемых в сельском хозяйстве.

Формула изобретения

Филиал ППП Патент, г.ужг а) Внешний диаметр ротора, м

Пример 5. Мельница с деэинтеграционной системой имеет ротор

Если один или несколько компонентов содержат воду, количество добавляемой воды соответственно уменьшают, в предельном случае оно равно 0%.

Процесс осуществляют аналогично примерам 1 и 2, причем используют мельницу с деэинтеграционной системой для измельчения и лабораторный измеритель скорости оборотов.

Испытывают следующие режимы: с внешним диаметром 1,2м,Скорости перемешивания при испытаниях следующие:

Способ получения удобрений, содержащих дикальцийфосфат, путем смешения фосфатного сырья с неорганической добавкой с последующей механической активацией полученной смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения содержания цитраторастворимого Р О в готовом продукте, фосфатное сырье йредварительно измельчают до размера частиц 1-4 мм и активацию ведут при скорости перемешивания 70-120 м/с.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Акцептованная заявка ФРГ

9 2052153, кл. 12С 25/32, 1974.

2. Патент ГДР Р 107195, кл. 16 е 1/00 (С 05 G 1/00), 1974 (прототип). аж 448 Подписное ород, ул.Проектная,4