177570. lajstromszámú szabadalom • Eljárás káliumtart szuszpenziós műtrágyák stabilizálására
3 177570 4 A szuszpcnzióhoz adott illit Ülepedés 1 nap alatt g/1 % 1. táblázat 0 20 10 ' 12 20 7 30 2 40 2 50 1,5 A táblázat szerint 30 g/1 illit adagolása a felhasznált műtrágya esetén már gyakorlatilag teljes stabilizációt eredményez és a stabilizátormentes szuszpenzió 20%-os ülepedését 2%-ra csökkenti. További felismerésünk a stabilizáció mechanizmusának felderítésén alapul. Mint ismeretes, az illit káliumtartalmú agyagásvány, réteges szerkezetű és a rétegeket a megfelelő pozícióban lévő, kémiailag kötött káliumionok hidak alakjában kötik össze. Az ilyen rétegekből felépült szemcsék éleiken és csúcsaikon bizonyos kationok (K, Na. Ca) adszorpciójára képesek. Azt tapasztaltuk, hogy — bár a kalciumionok lényegesen jobban adszorbeálódnak, mint a kálium- és nátriumionok — a szuszpenziós műtrágyák esetén, adszorpció szempontjából csak egyetlen reális lehetőség adódik. A szuszpenziós műtrágyák nátriumion tartalma ugyanis — nátriumion mezőgazdasági szempontból káros lévén — elenyésző (kisebb, mint 0,2%), a kalciumtartalom pedig, figyelembe véve a szuszpenziós műtrágyák 7—8 pH-ját, csakis a CaS04 2H,0 oldhatóságából származhat, s így ugyancsak kisebb, mint 0,2%. Ebből viszont az következik, hogy a műtrágya szuszpenziókban az illiten döntő mértékben a káliumionok adszorbeálódnak és ez az adszorpció az illit stabilizáló hatásának előfeltétele. Bár sok olyan ásvány ismert, amely káliumionokat képes adszorbeálni (glaukonit, kovaföld, zeolitok, kaolinit stb.), ezeknek az ásványoknak azonban nincs stabilizáló tulajdonságuk. Éppen ezért az illitnél a káliumionok adszorpciója által kialakult stabilizáció, mint nem várt jelenség mutatkozott. Kísérleteink azt mutatták, hogy a szuszpenzió oldott K,0-tartalma és az illit stabilizáló hatása között összefüggés van. Megállapítottuk, hogy minél nagyobb a szuszpenzió K,0-tartalma, annál több illit adagolása szükséges a stabilizációhoz. A káliumionok adszorpciója az eredetileg rendezetlen illit szemcséket orientált elrendeződésbe hozva, azt eredményezi, hogy a szuszpenzió (a szilárd és folyékony fázis homogén elegye) és az illit szemcsék között statisztikailag homogén eloszlás áll be, vagyis az illit szemcsék a homogén szuszpenzió térelemei között kontinuitást biztosítanak. Ez egyben a stabilizáció mechanizmusának magyarázata is. Megfelelő illit mennyiség adagolásával gyakorlatilag teljes térkitöltés érhető el. Az 1. táblázat szerint, 30 g/1 illit adagolásakor az ülepedés csak 2%„ vagyis az illit a szuszpenzió térfogatának 98%-át egyenletesen tölti ki és ezáltal a szuszpenzió szilárd szemcséit stabilis szuszpenzióban tartja. A káliumionok szerepét kísérletileg tanulmányoztuk. Különböző összetételű oldatok 1 literéhez 30 g őrölt illitet kevertünk és 1 nap állás után mértük az ülepedést. Az ülepedés alapján kiszámítottuk a térkitöltést (2. táblázat). 2. táblázat Oldat összetétele Egy nap múlva ülepedés. % térkitöltés. Víz 62 38 20%-os KC1 oldat 25 75 30%-os KC1 oldat 25 75 40%-os KC1 oldat 40 60 30%-os karbamid oldat 64 36 40°,/-os karbamid oldat 63 37 A táblázatból látható, hogy kálisó jelenlétében lényegesen megnő a térkitöltés, továbbá a karbamid önmagában még nagy koncentrációban sincs befolyással az illit térkitöltésére. Ebből az is következik, hogy illittel csakis káliumionok jelenlétében érhető el hatásos stabilizáció. Az illit stabilizáló hatása lényegesen nagyobb a bentonit hatásánál, sőt a nagyobb K20-tartalmú szuszpenziók esetén azattapulgit hatását is felülmúlja. A három stabilizátor hatását és összehasonlítását, különböző összetételű szuszpenziós műtrágyákra vonatkoztatva, a 3. táblázat mutatja. 3. táblázat A szuszpenziós ■ Ülepedés 1 nap múlva, % műtrágya összetétele, vegyes% illit, 30 g/1 attapulgit 30 g/1 bentonit 30 g/1 16—19—16 3 3 5 12—24—18 3 5 8 16—16—24 4 7 10 6—18—30 6 9 14 A táblázat szerint az illit minden szuszpenzió összetételnél hatásosabb a bentonitnál, sőt a 18%, vagy annál nagyobb K20-tartalmú szuszpenziók esetén az attapulgitnál is hatásosabb. Az illitre jellemző a magas K,0-tartalom (6—8%). Szennyezésként a bentonit is tartalmazhat illitet, a K,0- tartalom azonban csak 0,1—1,1% között változik, ami kb. 1,5—15% illittartalomnak felel meg. Ebből következik, hogy a bentonitok stabilizáló hatása nem az illittartalmuknak tulajdonítható, hiszen az csak szennyezésként van jelen bennük (Sárosi—Soha—Kelemen: Bentonit az építőiparban. Műszaki Könyvkiadó, Budapest). A 3. táblázat is ezt igazolja. További felismerésünk a szuszpenzió K20-tartalma és a stabilizációhoz szükséges illit mennyisége közötti összefüggés megállapítására vonatkozik. Különböző összetételű szuszpenziós műtrágyákat vizsgáltunk és kísérletileg megállapítottuk azt az ülit mennyiséget, amely az adott összetételű szuszpenzió stabilizálásához szükséges. Stabilis állapotnak fogadtuk el, ha a szuszpenzió ülepedése 1 nap alatt nem haladta meg a 4%-ot. Kísérleteinkhez 1-1 liter szuszpenziót használtunk, melyhez hozzáadtuk a szükséges illit mennyiséget és a stabilizált szuszpenziót fél órán át kevertük, majd 1 napi állás után mértük az ülepedést (4. táblázat). A táblázatból megállapítható, hogy a stabilizációhoz szükséges illit mennyisége a szuszpenziós műtrágya K,0- tartalmának növekedtével arányosan nő és független a szuszpenzió nitrogén- és P205-tartalmátől. Jelöljük a szuszpenziój műtrágya g/1 K20-tartalmát x-szel, a szükséges ülit mennyiség (I g/1, vagy I kg/m3) a következő empirikus összefüggéssel számítható ki; I g/1 (vagy I kg/m3) = x-0,17 s 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
