жидкое азотно-калийное удобрение

Формула изобретения

Жидкое азотно-калийное удобрение, включающее азотсодержащий компонент, калийсодержащий компонент и воду, отличающееся тем, что в азотсодержащий компонент входит аммиачная селитра, карбамид и гидроксид аммония, а в калийсодержащий компонент входит карбонат калия и хлорид калия при следующем соотношении компонентов, мас. %:

NH₄NО₃, (NH₂)₂CO и NH₄OH в пересчете на N - 22 - 30

КСl и К₂СО₃ в пересчете на К₂О - 3 - 20

Н₂О - Остальное

при этом содержание аммиачной селитры в азотсодержащем компоненте выбрано в интервале от 40 до 59,5%, содержание карбамида - в интервале от 30 до 39,5%, содержание гидроксида аммония - остальное, а содержание хлорида калия в калийсодержащем компоненте выбрано в интервале от 0,5 до 26,5%, остальное - карбонат калия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения жидких азотно-калийных удобрений и может быть использовано в химической промышленности и сельском хозяйстве.

Уровень техники

Известно жидкое азотно-калийное удобрение, содержащее водный раствор карбамида CO(NH₂)₂ и нитрита калия KNO₂, которое получают путем введения карбамида в 10-70%-ный раствор KNO₂ в количестве 2-60% к общему весу раствора (RU 214551, C 05 D 1/00, 1968). Недостаток данного удобрения заключается в том, что оно содержит азот только в нитритной (NО₂) и амидной (NH₂) формах, тогда как для большинства растений требуются удобрения, содержащие азот в нитратной (NO₃) и аммонийной (NH₄) формах.

Известно жидкое азотно-калийное удобрение, содержащее водный раствор карбамида СО(NН₂)₂, хлорид калия КСl и гидроокись аммония NH₄OH - аммонийсодержащий компонент с концентрациями соответственно 15-42 мас.%, 1-7 маc.% и 0,25-2 маc. %. Концентрация воды находится в интервале 30-55 мас.% (US 3918952, 1975). Недостаток данного удобрения заключается в том, что оно содержит относительно небольшую массу питательных веществ - азота и калия вследствие применения в данном удобрении большого количества воды. В данном удобрении азот присутствует в аммонийной (NH₄) и амидной (NH₂) формах, но отсутствует очень необходимая для большинства растений нитратная форма (NO₃).

Наиболее близким по составу питательных веществ (наличию необходимых для растений форм азота и наличию калия) к удобрению в соответствии с настоящим изобретением является жидкое азотно-калийное удобрение, содержащее карбамид, калийсодержащий элемент в виде хлорида калия, азотсодержащий компонент - аммиачную селитру и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбамид 20-34, хлорид калия 5-25, аммиачная селитра 25-42, вода - остальное. Кроме того, жидкое азотно-калийное удобрение содержит 0,3-3 мас.% сульфата магния или 1,5-3 мас.% глины (RU 2168487, 2000). Недостаток данного удобрения заключается в том, что оно содержит пониженное количество азота в аммонийной форме, которое имеется только в аммиачной селитре и составляет 4,25-7,14 мас. % в пересчете на азот. Другой недостаток данного удобрения заключается в том, что оно содержит калий только в виде хлорида калия, а для некоторых овощных и технических культур, например огурцов и табака, необходимо пользование удобрений, содержащих калий в виде питательного элемента, не содержащего хлор.

Сущность изобретения.

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании удобрения, в котором сочетается большое число форм азота, причем таких форм, которые лучше всего усваиваются растениями - аммонийной (NH₄), нитратной (NО₃) и амидной (NH₂), а также снижено содержания хлора и повышено содержание питательных веществ.

Указанная задача решается тем, что в жидком азотно-калийном удобрении, включающем азотсодержащий компонент, калийсодержащий компонент и воду, в азотсодержащий компонент входит аммиачная селитра и карбамид и гидроксид аммония, а калийсодержащий компонент включает хлорид калия и карбонат калия при следующем соотношении компонентов в мас.%: NН₄NО₃ и (NH₂)₂CO и NH₄ОH в пересчете на N 22-30, КСl и К₂СО₃ в пересчете на K₂О 3-20, Н₂О - остальное, при этом содержание аммиачной селитры в указанном компоненте составляет от 40% до 59,5%, карбамида в интервале от 30% до 39,5%, а гидроксид аммония - остальное, а содержание хлорида калия в калийсодержащем компоненте выбрано в интервале 0,5%-26,5%, остальное - карбонат.

Известно, что из аммонийных солей азот усваивается растениями с наибольшей легкость, нитраты же восстанавливаются в тканях растений сначала до нитритов, затем до аммиака, перерабатываемого в аминокислоты и белки (Д.Н. Прянишников, Избранные сочинения т.I, II, III, Сельхозгиз, 1952-1953 г.г.)

Все азотсодержащие компоненты данного азотно-калийного удобрения (аммиачная селитра, карбамид и гидроксид аммония) являются безбалластными, а в сочетании с хлоридом и особенно с карбонатом калия эффективность этого удобрения значительно возрастает. Азотно-калийное удобрение на основе аммиачной селитры, карбамида, аммиачной воды в сочетании с карбонатом и хлоридом калия быстро переходит в почвенный раствор, что обеспечивает легкую усвояемость азота и калия растениями (М.Е. Позин. Технология минеральных солей. ч.I, изд. "Химия", 1974 г., стр. 20).

Настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности - новизна, поскольку в известном уровне техники не удалось найти технического решения, существенные признаки которого полностью совпадают со всеми признаками, имеющимися в независимом пункте формулы изобретения. Изобретение соответствует, также, условию патентоспособности - изобретательский уровень, поскольку известный уровень техники не содержит описания технического решения, отличительные признаки которого направлены на решение технической задачи, на выполнение которой направлено настоящее изобретение.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1.

Азотсодержащий компонент состоит из смеси аммиачной селитры, карбамида и гидроксида аммония. В раствор аммиачной селитры, концентрацией 40 мас.% добавляют карбамид и гидроксид аммония, соответственно 40%:39,5%:20,5%. Затем в раствор добавляют смесь хлорида и карбоната калия, в которой содержание хлорида калия составляет 0,5%. Полученный раствор подогревают и перемешивают.

В результате получают раствор, содержащий 22,12 мас.% NH₄NO₃, 21,84 мас. % (NH₂)₂СО, 11,34 мас.% NH₄ОH, 0,14 мас.% КСl, 28,56 мас.% К₂СО₃, 17,0 мас.% Н₂О. Температура замерзания такого раствора - 28,0^oС, содержание питательных веществ - 8,32 мас.% азота в аммонийной форме NH₄; 10,05 мас.% азота в амидной форме NH₂; 3,76 мас.% - в нитратной форме NO₃; 19,5 мас.% калия в пересчете на К₂О. Общее содержание питательных веществ составляет 41,61 мас.%.

Сравнение составов удобрений по настоящему изобретению и прототипу (его верхний предел), содержащему 34,0 мас.% карбамида, 42,0 мас.% аммиачной селитры, 5,0 мас.% хлорида калия, 19 мас.% воды, показывает, что удобрение в соответствии с настоящим изобретением является практически бесхлорным и имеет более высокое содержание питательных веществ 41,61 мас.%, против 32,9 мас.% в удобрении по прототипу, при одинаковой температуре замерзания, равной - 28,0^oС.

Пример 2.

Отличие примера 2 от примера 1 состоит в том, что соотношение аммиачной селитры, карбамида и гидроксида аммония в указанном азотсодержащем компоненте составляет 59,5%:30%:10,5%. Затем в раствор добавляют смесь карбоната и хлорида калия, т.е. калийсодержащий компонент, в котором содержание хлорида калия составляет 26,5% Полученный раствор подогревают и перемешивают.

В результате получают раствор, содержащий 37,85 мас.% аммиачной селитры, 19,09 мас.% карбамида, 6,40 мас.% гидроксида аммония, 12,63 мас.% карбоната калия, 4,55 мас. % хлорида калия, 19,2 мас.% воды. Содержание питательных веществ такого раствора: 8,78 мас.% азота в амидной форме NH₂; 9,0 мас.% азота в аммонийной форме NH₄; 6,43 мас.% азота в нитратной форме NO₃; всего 24,21 мас. % азота и 11,32 мас.% калия в пересчете на K₂O. Общее содержание питательных веществ составляет 35,53 мас.%.

Пример 3.

Отличие примера 3 от примера 1 состоит в том, что соотношение аммиачной селитры, карбамида и гидроксида аммония в указанном азотосодержащем компоненте составляет 49,75%: 34,75%: 15,5%. Затем в раствор добавляют смесь карбоната и хлорида калия, т.е. калийсодержащий компонент, в котором содержание хлорида калия составляет 13,3%. Полученный раствор подогревают и перемешивают.

В результате получают раствор, содержащий 34,83 мас.% аммиачной селитры, 24,33 мас.% карбамида, 10,85 мас.% гидроксида аммония, 9,54 мас.% карбоната калия, 1,46 мас.% хлорида калия, 19,0 мас.% воды. Содержание питательных веществ такого раствора: 11,19 мас.% азота в амидной форме NH₂; 10,26 мас.% азота в аммонийной форме NH₄; 5,92 мас.% азота в нитратной форме NO₃; всего 27,37 маc. % азота и 7,37 маc.% калия в пересчете на К₂О. Общее содержание питательных веществ составляет 34,74 мас.%.

Сравнение составов удобрений по настоящему изобретению и ближайшему аналогу (его нижний предел), содержащему 20,0 мас.% карбамида, 25,0 мас.% аммиачной селитры, 25,0 мас.% хлорида калия и 30,0 мас.% воды, показывает, что удобрение в соответствии с настоящим изобретением имеет более высокое содержание питательных веществ 34,74 мас.% против 32,7 мас.% в удобрении по ближайшему аналогу.

В удобрении по настоящему изобретению содержание хлоридов калия в исходной смеси калийсодержащих компонентов составляло 13,3%, а в удобрении по ближайшему аналогу использовали только хлорид калия. Кроме того, в удобрении по настоящему изобретению содержание азота в аммонийной форме NH₄ составляет 10,26 мас.%, а в удобрении по прототипу - 4,25 мас.%.

Пример 4.

(За пределами интервалов концентраций NH₄NO₃, CO(NH₂)₂, NH₄OH, KCl, K₂CO₃ в азотосодержащем компоненте и калийсодержащем компоненте, соответственно, указанными в формуле изобретения).

В 35%-ный раствор аммиачной селитры добавляют карбамид и гидроксид аммония, причем содержание этих компонентов в азотосодержащей смеси составляет соответственно 40%:39%:21%. Затем в раствор добавляют смесь хлорида и карбоната калия. Содержание хлорида калия в смеси калийсодержащих компонентов составляет 15,6%. Полученный раствор подогревают и перемешивают.

Полученное удобрение не удовлетворяет условиям формулы изобретения, так как общее содержание азотосодержащих компонентов в пересчете на азот превышает максимально допустимую величину, а содержание калийсодержащих компонентов в пересчете на K₂O меньше минимально допустимой величины. Это обусловлено тем, что изначально искусственно было выбрано повышенное количество аммиачной селитры, карбамида и гидроксида аммония и пониженное количество хлорида и карбоната калия.

В результате получают раствор, содержащий 30,7 мас.% аммиачной селитры, 29,95 мас. % карбамида, 16,13 мас.% гидроксида аммония, 2,7 мас.% карбоната калия, 0,5 мас.% хлорида калия, 20,0 мас.% воды. Содержание питательных веществ такого раствора: 13,78 мас.% азота в амидной форме NH₂; 16,89 мас.% азота в аммонийной форме NH₄ и нитратной форме NО₃; всего 30,67 мас.% азота и 2,14 мас.% калия в пересчете на ₂О. Общее содержание питательных веществ составляет 32,81 мас.%.

Повышенное содержание азота и недостаточно содержание калийсодержащих компонентов в полученном удобрении не обеспечивает сбалансированного усвоения питательных веществ, в частности, табачными культурами.

Пример 5.

(За пределами интервалов концентраций азотосодержащих и калийсодержащих компонентов, указанными в формуле изобретения).

В 25%-ный раствор гидроксида аммония добавляют аммиачную селитру и карбамид, причем содержание аммиачной селитры, карбамида и гидроксида аммония в полученной азотсодержащей смеси составляет соответственно 40%:25%: 25%. В раствор азотсодержащих компонентов добавляют смесь хлорида и карбоната калия. Содержание хлорида калия в смеси калийсодержащих компонентов составляет 26,5%. Полученный раствор подогревают и перемешивают.

Полученное удобрение не удовлетворяет условиям формулы изобретения, так как общее содержание азотосодержащих компонентов в пересчете на азот ниже минимально допустимой величины, а содержание калийсодержащих компонентов в пересчете на K₂O выше максимально допустимой величины. Это обусловлено тем, что в примере 5 искусственно выбрано пониженное количество азотсодержащих компонентов и повышенное количество калийсодержащих компонентов.

В результате получают раствор, содержащий 21,52 мас.% аммиачной селитры, 18,83 мас.% карбамида, 13,45 мас.% гидроксида аммония, 23,67 мас.% карбоната калия, 8,53 мас. % хлорида калия, 15,0 мас.% воды. Содержание питательных веществ в таком растворе: 8,66 мас.% азота в амидной форме; 12,7 мас.% азота в аммонийной NH₄ и нитратной NО₃ формах; всего 21,36 мас.% азота; 21,21 мас. % калия в пересчете на К₂О. Общее содержание питательных веществ составляет 42,57 мас.%.

Недостаточное содержание азота и повышенное содержание калийсодержащих компонентов в полученном удобрении не обеспечивает сбалансированного усвоения питательных веществ, в частности, табачными культурами. Кроме того, в жидком азотно-калийном удобрении по примеру 5, по сравнению с подобным удобрением по примерам 1-3, содержится повышенное количество калия, что делает этот раствор вязким и технологически трудным в использовании в сельском хозяйстве.

Испытание удобрений по примерам 1-5 на табачных культурах показали, что удобрение по настоящему изобретению (примеры 1-3) обеспечивает наибольшую усвояемость азота и калия.

Таким образом, жидкое азотно-калийное удобрение в соответствии с настоящим изобретением является устойчивой сбалансированной системой, отличающейся ценными агрохимическими свойствами, благодаря высокому содержанию калия, применяемому в виде смеси карбонатов и хлоридов, и азота, представленному в амидной, аммонийной и нитратной формах, с общим содержанием питательных веществ 37,74-41,61 мас.%. Это удобрение особенно эффективно для внекорневой подкормки путем разбрызгивания на листьях табака и других культур.