Способ получения медленнодействующего бесхлорного азотно калийного удобрения для защищенного грунта

(71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза и Московский институт тонкой химической технологии им. М,В,Ломоносова (72) С.Л.Шмелев, А,Н,Кулюкин, А,Л.Таран, В;М.Олевский, М.К,Рустамбеков, Р.П.Басов, А,В.Таран, Т.В,Гурьева и А,П,Чернышев (56) Патент Японии 1 Ф 84 - 30680, кл, С 05 6 3/00, 1984 г.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДЛЕННО- ДЕЙСТВУЮЩЕГО БЕСХЛОРНОГО АЗОТИзобретение относится к области производства медленнодействующих сложных (комплексных) удобрений, а конкретно к производству медленнодействующего бесхлорного азотно-калийного удобрения с регулируемым выделением азота и калия для защищенного грунта. применяемого в сельском хозяйстве для выращивания овощных культур.Целью изобретения является обеспечение регулируемого выделения труднорастворимого калийного компонента и обеспечение безопасного капсулирования органическими капсулянтами азотсодержа.щих гранул.Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе получения медленнодействующего удобрения, включающем нанесение на гранулы легкорастворимой азотсодержащей составляющей труднорастворимого сульфата калия. применяют опГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) НО-КАЛИЙНОГО УДОБРЕНИЯ ДЛЯ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА(57) На гранулированную смесь аммиачной селитры и сульфата калия в массовом соотношении 1: 0,3 - 0,6 наносят полимерное водоустойчивое покрытие в количестве 2-6 мас,0, затем слой мелкокристаллического сульфата калия и на него слой полимерного водоустойчивого покрытия в количестве 2 - 6 мэс Полученное медленнодействующее бесхлорное азотно-калийное удобрение обеспечивает регулируемое выделение труднорастворимого калийного компонента и безопасность капсулирования органическими капсулянтами, 3 табл. ределенную последовательность построения гранулы азотно-калийного удобрения, В качестве азотсодержащего ядра гранулы используют совместно гранулированную смесь аммиачной селитры и сульфата калия в соотношении 1: О;3 - 1: 0,6 мас., полученные азотсодержащие ядра гранул капсулируют полимерным водоустойчивым покрытием в количестве 2 - 6 мас,0, на пол- О ученные капсулированные азотсодержащие ОО ядра наносят окатыванием оставшийся мелкокристаллический сульфат калия, исполь- о зуя в качестве связующего его насыщенный водный раствор при температуре кипения с одновременным высушиванием, на полученные гранулы наносят полимерное водо- устойчивое покрытие.Достижение поставленной цели осуществляется раздельным капсулированием азотсодержащего ядра и труднорастворимого компонента в грануле, Четкое регули 1819879рование соотношения скоростей выделения азота и калия обеспечивается различной толщиной внешней и внутренней капсул, а также (при необходимости) различным типом капсулянта, Сплавление в азотсодержащем ядре гранулы МНайОз и К 2304 в количестве не менее 1: 0,3 обеспечивает безопасное (в плане вэрывоопасности) капсулирование азотсодержащего ядра гранулы органическим капсулянтом с содержанием углерода в оболочке более 0,2 мас, , Использование в качестве связующего максимально концентрированного и быстрокристаллизующегося насыщенного при температуре кипения водного раствора К 2304 обеспечивает предотвращение осыпания оболочки К 2504 с капсулированных азотсодержащих ядер гранул.П р и м е р. В закрытый кожух тарельчатый гранулятор диаметром 400 мм, вращающийся со скоростью 40 об/мин, наклоненный под углом 60 О к горизонту, загружают 0,29 кг ретура аэотсодержащих ядер гранул МК- удобрения, представляющих собой гранулы диаметром 2 - 3 мм, состоящие из аммиачной селитры и сульфата калия в соотношении 1:0,45 масполученные рассевом на наборе сит, Параллельно готовят расплав, состоящий из 1 кг аммиачной селитры и 0,45 кг сульфата калия при температуре 170 С, и диспергируют его в течение 2 - 3 мин пневматической форсункой с расходом воздуха 10 кг на 1 кг плава и средним диаметром капель в распыле 200 мкм на ретур, окатываемый в тарельчатом грануляторе при температуре 130 - 140 С. Получают 1,74 кг гранул азотсодержащих ядер МК-удобрения диаметром 3-.4 мм, от которых для следующего опыта можно ".отсеять" " 300 г мелкой фракции - ретура, Смесь нитрата аммония и сульфата калия в соотношении 1-0,3 и большем содержании сульфата калия можно безопасно капсулировать органическим покрытием с содержанием углерода в нем более 0,2 мас,. Для капсулирования полученных азотсодержащих ядер ИК-удобрения готовят, например, смеси .полиэтиленового воска ПВи парафина в соотношении 4;1 в количестве 12 г, что составляет -6 мас.от массы гранулы МК-удобрения в целом, Расплав капсулянта с температурой -130 ОС диспергируют пневматической форсункой (с расходом воздуха 10 кг на 1 кг расплава) на полученные ядра азотсодержащей составляющей МК-удобрения. Капсулирование ведут в течение 15 мин,. температуру гранул на описанномтарельчатом грануляторе поддерживают 50 - 55 ОС, Параллельно готовят кипящий насыщенный раствор, содержащий 0.300 г сульфата ка 10,воздухом, с содержанием К 20: М = 1,6: 115 мольн. диаметром 3,3-4,5 мм и прочностью скоростей выделения азотной и калийной со 40 ставляющей является капсулирование ядра 45 50 опасности в производстве удобрений).При соотношении йН 4 МОз; Кг 504 - 1: 0,7 55 суспензии становится плохоформуемой 20 25 30 35 лия, используемый в дальнейшем в качестве связующего при нанесении на капсулированные азотсодержащие ядра ЙК-удобрения еще 0,3 кг мелкокристаллического сульфата калия. Нанесение мелкокристаллического сульфата калия ведут при диспергировании на него кипящего насыщенного раствора сульфата калия на тарельчатом грануляторе при температуре не более 55 С и с одновременным высушиванием атмосферным воздухом в течение 15 мин. Полученные 2,2 кг гранул МК-удобрения (потери 0,14 кг на стенках аппарата и унос с после высушивания и выдержки "2000 гl гранул капсулируют по вышеописанной технологии 88 г ( 4 мас. О ) того же полимерного покрытия ПВ+ парафин 4: 1. Получают медленнодействующие МК-удобрения с опережающим выходом калийного компонен-, та. Время полурастворения калийного компонента в дистиллированной воде в стандартной непроточной ячейке 4 сут, а время полурастворения азотного компонента 5 сут. При этом соотношение скоростей выделения азотной и калийной составляющих легко регулируется соотношением толщин пленок капсулянта. на азотсодержащем ядре и внешней поверхности гранулы М К-удобрения. Снижения расхода капсулянта можно добиться заменой типа капсулянта (например, использованием в качестве капсулянта 3 мас.ораствора полиэтилена высокого давления в СС ), Указанный выше эффект достигается при 2 мас. внешнего и внутреннего покрытий, Следует отметить, что важным способом управления соотношением гранулы и ее наружной поверхности различными по своей природе и водоустойчивости полимерами, Влияние соотношения МН 4 ЙОз и К 2304 в азотсодержащем ядре гранулы на качество медленнодействующих МК-удобрений иллюстрирует табл.1. Так, при соотношении ИНаМОз: К 2504 = 1,; 0,2 термическое разложение капсулированной органическим покрытием гранулы с содержанием углерода не более 0,2 мас,% может привести к взрыву(что допустимо по правилам техники без(окатываемой), что затрудняет качественное капсулирование поверхности аэотсодержащего ядра гранулы, в результате чего увеличивается скорость растворения питательных компонентов в гранулы и практически исклю 1819879чается возможность управления скоростью выделения компонентов.Из табл.1 также следует, что.при расходах капсулянта менее 2 мас,затруднено качественное (равномерное по толщине и сплошное) покрытие поверхности гранул, что резко увеличивает скорость растворения питательных компонентов и практически исключает возможность управления скоростью выделения компонентов. При массе покрытия более 6 мас, влияние эффекта калсулирования на скорость растворения уменьшается, недопустимо возрастает количество инерта (капсулянта) в удобрении, Кроме того, скорость растворения в почве такого удобрения превышает продолжительность вегетационного периода развития растений. Из табл,1 очевидна также возможность управления скоростью выделения питательных компонентов, Предлагаемый способ позволяет обеспечить равную или более высокую скорость растворения труднорастворимого компонента (калия) по сравнению с легкорастворимым (азотом), чего требует агрохимия выращивания ранних овощных культур в за. щищенном грунте. Иэ табл. 2 следует, чтопри нанесении слоя мелкокристаллического К 2 Я 04 на капсулированную поверхность азотсодержащего ядра в качестве связующего можно использовать лишь насыщенный при температуре.кипения водный раствор К 2304, который высыхая, быстро кристаллизуется, "схватывая", а не "размачивая" уже образованные на поверхности гранулы слои К 2504. В противном случае из-за "увлажнения" последние "осыпаются" и получение гранул ИК-удобрения становится невозможным.Из табл,3 видно, что по предлагаемой методике удается достичь управляемого выделения целевых компонентов, что невозможно по способу, предложенному в прототипе. Новизна предлагаемого способа получения медленнодействующего аэотно-калийного удобрения для защищенногогрунта состоит в определенной последова 5 тельности построения гранул азотно-калийного удобрения. При этом в качестве ядрагранулы используют совместно гранулированную смесь аммиачной селитры и сульфата калия в соотношении 1: 03 - 1: 0,6 мас.10 Полученные ядра гранул капсулируют полимерным водоустойчивым покрытием в количестве 2 - 6 мас а на полученныекапсулированные азотсодержащие ядра наносят окатыванием мелкокристаллический15 сульфат калия, используя в качестве связующего его насыщенный водный раствор.формула изобретения1. Способ получения медленнодействующего бесхлорного азотно-калийного удобре 20 ния для защищенного грунта на основеаммиачной селитры и сульфата калия, включающий нанесение на гранулы азотсодержащейсоставляющей слоя мелкокристаллическогосульфата калия, о т л и ч а ю щ и й с я тем,25 что, с целью обеспечения регулируемого выделения труднорастворимого калийного компонента и обеспечение безопасногокапсулирования ограническими капсулянтами азотсодержащих гранул, в качестве гранул30 азотсодержащей составляющей используютгранулировамную смесь аммиачной селитрыи сульфата калия в массовом соотношении 1; 0,3 - 0,6, на которые предварительно наносят полимерное водоустойчивое покрытие в35 количестве 2-6 мас.оь, а на поверхностныйслой мелкокристаллического сульфата калияснова наносят полимерное водоустойчивоепокрытие в количестве 2 - 6 мас. Я2, Способ поп 1,отлича ющийся40 тем, что в качестве водоустойчивого покрытияиспользуют полиэтиленовый воск совместнос парафином и раствор полиэтилена в четыреххлористом углероде.1819879 Таблица 1 Влияние соотношения МНпМОз и к 504 в азотсодержащем ядре грамулы ма качество капсупироеаммого МК - удобоения Масса капсупирующего покрытия ПВ+пара. фим:1 ма азотсодер)ка.щем ядре грамулы числитель, ма внешней поверхности грвмул-змвмемвтель, мзс, Ть Диаметр гранул мм Время полурзстеоремия азотсодеравцего ядра грзнулы-числитель. каппмой составпяющей-знаменатель. оут, при соотношении МНпМбз: Кз 50 пе азотсодержащем ядре грзмулы Масса кзпсупирующего покрытия попив)илама из Эзь р.рв вСОп ма азотсадер.жащвм ядре грамулы-чзгслитепь. ма внешней поверхмо. сти-знаменательмас. ф 6 1:0,7) и 1:0.6 1:0,45 1:0,3 1:0,2 Тестообразмая масса. иск.пючающвя образовал ив гранул, мрм.годных для капсулироемия 5.550,2 й,йй0,2 0.2 Недопустимо по соображениям взрывобезопасмости квпсулировзмие органическим покрытием с со. держанием углерода более 0.2мас. Э 0.050.6 О,й 0.6 й,й 0,6 0.5 0.6 4.0 Д 2,0 5,1 0,4 О.й 1,5 4,0 2.й 4.0 3.2 2.9 5.1 0.4 3.2 3,1 12 3,0 ф Л Э,В 4,0 2 Л 6,0. 22 4,0 2.5 4,5 4,0 21 8.0 5.1 0.4 1 А 1,5 14 1.5 4,0 й.й 2,0,8.1 0,41819879 10 Таблица 2 Влияние температуры и концентрации раствора сульфата калия, используемого в качестве связующего, на качество гранул ИК - удобренияСостав капсулянта азотсодержащего ядра гранулыЯД 16,0 0.9 0,97 0,9 0,95 0,9 0,9 Таблица 3 Сопоставление процессов получения гранул ЙК - удобрения по заявляемому методу и способу. предложенному в протоиипеОтношение концентрации р-ра к концентр. кипящего насыщенного раствораТемпература кипящего насыщенного водного раствора КгЯО 4,использованного в опытах 125 С, его концентрация 65%,Время полурастворения азотсодержащего ядра гранулы числитель, и калийной составляющей - знаменатель, сут., при соотношении ИН 4 МОз: К 2304 в азотсодержащем яде г анулы 1:0,45"Осыпание" оболочки мелкокристал. К 2 ЯО в ходе его нанесения на пов-сть капсулиров. азотсодер. ядра гранулыЙК - удобрения"Осыпание" оболочки мелкокристал, К 2304 в ходе его нанесения на пов-сть капсулиров, азотсодер ядра гранулыМК - удобрения. Продолжение табл. 3 2 П 8 - 200+ парафин =4:1 мас. - 4 мас.для капсулирования азотсодержащего ядра и ПВ - 200+ парафин==4:1 мас. - 2 мас.для капсулирования внешней пове хности3.6 1,5 Полиэтилен из 3-ного р-рав СО 4 - 4 мас,для азотсодержащего ядра и 2 мас.для капсулирования внешней пове хности г ан лы 11 6,5 По заявленному способу То же - 2 мас.для капсулирования азотсодержащего ядра и 4 мас.для капсулирования внешней поверхно сти г а лы 6,010,3 Полиэтилен из 3-ного р-ра в СО 4 - 4 мас.для азотсодержащего ядра и ПВ - 200+ + парафин:1 мас. - 2 мас.для внешней поверхностиг ан лы 12.0 1,2По заявленному способу То же - 2 мас.для азотсодержащего ядра и то же 4 мас,для внешней поверхности г ан лыПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2006 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5.