способ получения комплексного удобрения длительного действия

Формула изобретения

1. Способ получения комплексного удобрения длительного действия, включающий взаимодействие калий- и фосфорсодержащих соединений с цеолитсодержащим сырьем, отличающийся тем, что смесь монокальцийфосфата моногидрата, азотнокислого калия и цеолитсодержащего сырья подвергают механической активации в высокоэнергонапряженных измельчительных аппаратах при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Монокальцийфосфат моногидрат - 15 - 65

Нитрат калия - 10 - 25

Цеолитсодержащее сырье - 20 - 75

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве цеолитсодержащего сырья используют клиноптилолитсодержащий туф.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве высоконапряженных измельчительных аппаратов используют центробежно-планетарные или вибромельницы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии минеральных удобрений и может быть использовано для получения комплексных калий фосфорсодержащих удобрений длительного действия из цеолитсодержащего сырья.

Известен способ получения удобрения длительного действия, включающий смешение ионита, цеолитового туфа фракции 0,1 - 1 мм, с полным минеральным удобрением при соотношении ионит - минеральное удобрение 10:200:1 (Авт. св. СССР N 763310, C 05 G 3/00, Опубл. БИ N 34, 18.09.80 г.) /1/.

Недостатком данного технического решения является невысокая продолжительность его действия, поскольку при механическом смешении цеолитового туфа с полным минеральным удобрением не происходит взаимодействие последнего со структурой цеолита. Наблюдаемый эффект обусловлен действием питательных веществ взятых удобрений и ионообменным и почвоструктурирующим действием цеолитов.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является способ получения фосфорных удобрений на основе цеолита, включающий обработку цеолитового туфа калий фосфорнокислым раствором, с последующей фильтрацией суспензии и сушкой готового продукта, при этом калий фосфорнокислый раствор нейтрализуют аммиаком до pH 5,5 - 6,2, а затем этой смесью обрабатывают цеолитсодержащее сырье при соотношении Т:Ж= 1:20-22 и температуре 90-105^oC.

( Авт. св. СССР N 1574583, C 05 G 3/04, опубл. БИ N 24, 30.06.90 г.) /2/.

В данном техническом решении осуществляют разложение цеолитсодержащего сырья калий фосфорнокислым раствором. При этом, как это известно из литературных данных, происходит вхождение фосфора в структуру цеолитов, то есть, замещение кремния на фосфор. (В.Ж. Арене, Р.Г.Кубовец, А.И.Курицина и др. Физико-химические аспекты процесса получения удобрений на базе природных цеолитов //Применение природных цеолитов в животноводстве и растениеводстве. Тбилиси, Мицнисреба, с. 128-132). /3/.

Кроме этого, вводимые количества 1,5 - 2 мас.% соли калия повышают адсорбционную способность цеолитов в отношении фосфатионов. Все это позволяет повысить содержание в удобрении P₂O₅ в водорастворимой и цитраторастворимой формах.

Недостатком известного способа является сложность технологии, наличие в ней большого количества стоков и операций, а также недостаточно высокое пролонгирующее действие получаемых удобрений.

Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в упрощении технологии за счет сокращения операций и отсутствия стоков, а также повышение эффективности получаемого удобрения за счет увеличения его пролонгирующего действия как в отношении P₂O₅, так и в отношении K₂O.

Поставленная задача решается благодаря тому, что смесь монокальцийфосфат моногидрата, нитрата калия и цеолитсодержащего сырья подвергают механической активации в высокоэнергонапряженных измельчительных аппаратах (центробежно-планетарных или вибромельницах) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Монокальцийфосфат моногидрат - 15-65

Нитрат калия - 10-25

Цеолитсодержащее сырье - 20-75

При этом в качестве цеолитсодержащего сырья используют клиноптилолитсодержащий туф.

По отношению к прототипу заявляемое техническое решение обладает новизной.

Совокупность существенных отличий заявляемого технического решения позволяет получить удобрение с повышенным пролонгирующими свойствами, как в отношении к P₂O₅ за счет снижения водорастворимого P₂O₅ при сохранении P₂O₅ усвояемого, так и в отношении K₂O, за счет повышения содержания в нем K₂O обменного.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

В качестве исходных компонентов в заявляемом техническом решении использовали клиноптилолитсодержащий туф Шивыртувийского месторождения, монокальцийфосфат моногидрат Ca(H₂PO₄)₂H₂O (двойной суперфосфат) и нитрат калия.

Сущность изобретения заключается в том, что цеолитсодержащее сырье в смеси с монокальцийфосфатом моногидратом и нитратом калия, содержание которых в смеси изменяли в заявляемых пределах, подвергали механической активации в высокоэнергонапряженных измельчительных аппаратах (центробежно-планетарных или вибромельницах).

В процессе механической активации смесей происходит твердофазное взаимодействие монокальцийфосфата моногидрата с активными центрами цеолита с образованием промежуточного фосфатсодержащего комплекса, обладающего пониженной скоростью растворения в воде, но хорошо растворимого в слабых, имитирующих гуминовые, кислотах (2% раствор лимонной кислоты, раствор цитрата аммония).

Кроме этого, увеличивается содержание K₂O обменного, не извлекаемого в стандартных условиях водой, но медленно переходящего в раствор при более длительном времени.

Механическая активация смесей способствует твердофазному введению в цеолит питательного компонента калия.

Физико-химические свойства получаемых удобрений были изучены с помощью методов рентгенографии и инфракрасной спектроскопии, использовались также данные термографического и химического анализов. Рентгенограммы образцов снимались на порошковом дифрактометре ДРОН-УМ-1 при CиK излучении, ИК-спектры - на приборе Specord -751 R в области 400-4000 см с приготовлением таблеток с KBr.

Пример осуществления способа.

Клиноптилолитовый туф, измельченный до крупности 0,2 мм, смешивают с монокальцийфосфатом моногидратом и нитратом калия, содержание которых в смеси составляет 15-65 и 10-25 мас.%, соответственно, и активируют в центробежно-планетарной мельнице М-3 мелющими шарами диаметром 2 - 3 мм при отношении массы мелющих тел к массе смеси 20:1 в течение 5 -10 мин.

Также положительные результаты были получены при использовании в качестве активаторов вибромельниц, время мехактивации в них несколько больше, поскольку они обладают меньшей энергонапряженностью.

Данные по параметрам заявляемого способа и свойствам получаемого удобрения, а также сравнение этих данных со свойствами удобрения по прототипу приведены в таблице.

Как видно из таблицы, целесообразность выбора соотношений цеолитмонокальцийфосфат моногидрат- нитрат калия обоснована экспериментально. Установлено, что при содержании монокальцийфосфата моногидрата в смеси более 65% эффект изменения соотношения водо - и цитраторастворимых форм P₂O₅ достигается при более длительных временах механических воздействий. Кроме этого, при наличии в смеси второго компонента, нитрата калия, содержание цеолита оказывается очень низким, что существенно снижает ценность получаемого удобрения.

Введение в систему более 25% нитрата калия нецелесообразно, в связи с тем, что количество K₂O обменного, то есть более прочно связанного с цеолитом, составляет 7-8% по отношению к массе взятого цеолита, избыточное количество нитрата калия будет повышать только количество водорастворимого K₂O и является балластом в активационном процессе.

Уменьшение содержания монокальцийфосфата моногидрата менее 15%, а нитрата калия менее 10% приводит к низкому общему уровню питательных веществ в удобрении.

Таким образом, полученное согласно способу удобрение обладает повышенным пролонгирующим действием, и более полным использованием питательных компонентов удобрения за счет изменения их водной растворимости при полном сохранении агрохимической активности, в отношении P₂O₅ и K₂O, что позволяет дополнительно решить актуальную экологическую задачу - повышение коэффициента использования фосфора и калия за счет снижения их потерь, связанных с вымыванием и последующим химическим поглощением почвами.

Кроме этого, по сравнению с прототипом заявляемый способ позволяет упростить технологию получения удобрения, полностью исключает стоки, испарения, сокращает стадии получения.