177803. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kálium-magnézium-foszfát alapú lassú hatású komplex műtrágyák előállítására
5 177803 6 pedig a K3PO4 képződése okozza. A bedermedés elmarad, és a hidrolízis mértéke is csökken, ha a kiindulási oldat KH2P04 koncentrációja kisebb, mint 12% és ha az elegy hőmérsékletét hűtéssel 70 °C alatt tartjuk. így 88% P2Os- és 73% K20-kihasználást értünk el és a reakció végén az elegy pH-ja csak 8 értékre nőtt. Kísérleteinknél meglepően azt találtuk, hogy a (9), (10) és (11) reakciók szerint az előállítás 25%-os foszforsav oldattal is bedermedés nélkül végezhető, ha a (9) reakcióban alkalmazott foszforsav P205-tartalmának legalább 5%-át 18% vízoldható P205-tartalmü szuperfoszfáttal helyettesítjük. Ez esetben a reakcióelegy a (11) reakció végrehajtása után még 95 °C-ra melegítve sem dermed be. Ennek ellenére célszerű úgy hűteni a reakcióelegyet, hogy a hőmérséklet 80 °C fölé ne emelkedjen. A 80 °C feletti hőmérséklet ugyanis a (7) reakciónak kedvező, nem pedig a (11) reakciónak. A szuperfoszfát jelenléte nemcsak az Mg3(P04)2.22 H20 képződését és a vele járó bedermedést gátolja, meg, hanem a (11) reakció hatásfokát is megnöveli. Vagyis a szuperfoszfátnak reakcióirányító szerepe van: visszaszorítja a (12) reakciót és növeli a (11) reakció hatásfokát. Ezt bizonyítja az is, hogy szűrés előtt a reakcióelegy pH-ja csak 7. A (9), (10) és (11) reakciók szerint, de szuperfoszfát jelenlétében végezve az előállítást, 93%-os P205-kihasználást és 87%-os K20-kihasználást értünk el. A terméket 80—90 °C-on szárítottuk és a következő összetételt állapítottuk meg : Citromsavban oldódó P205-tartalom 36% Vízoldható P205-tartalom 1,5% Citromsavban oldódó K20-tartaIom 22,1% Vízoldható K20-tartalom 1,7% Citromsavban oldódó MgO-tartalom 21,8% A termékben a lassú hatású P205 : K20 súlyarány 1:0,59, ;ami megközelíti a kálium-magnézium-foszfát 1. táblázat szerinti 1: 0,66 súlyarányát. Az anyalúg cirkuláltatható a folyamatban és ezzel a P205- és K20- kihasználás egyaránt növelhető. További felismerésünk szerint a kálium-magnézium-foszfát előállítása kombinálható a kétvegyértékű mikroelemek (Fe, Mn, Cu, Zn) fém-ammónium-foszfátjainak előállításával, melynek eredményeképpen egy lépésben lassú hatású mikroelemtartalmú kálium-magnézium-foszfát nyerhető. A (9), (10) és (11) reakciók szerinti eljárás P205-kihasználása szuperfoszfát jelenlétében 93%, ami azt jelenti, hogy a bevitt P2Os-nek 7%-a a szűrletbe kerül. Meglepően azt találtuk, hogy a 7%-nak megfelelő P205 mennyiség még szűrés előtt, magában a reakcióelegyben fém-ammónium-foszfátokká alakítható. Ez a nem várt eredmény csak úgy volt elérhető, hogy felismertük a fém-ammónium-foszfátok jelen körülmények között való képződésének alapfeltételét és ezt az alapfeltételt egy új technológiai eljárás kidolgozásával biztosítottuk. A fém-ammónium-foszfátok képződésének alapfeltétele, hogy az előállításukhoz használt ammónia ne lépjen reakcióba a kálium-magnézium-foszfáttal pl. a következőképpen : KMgP04. H20+NH4OH= =NH4MgP04. H20+KOH (13) A KMgP04. H20 oldhatósága 25 °C-on 0,21 g/100 ml víz, az NH4MgP04.H20 oldhatósága viszont csak 0,014 g/100 ml víz, tehát várható, hogy a (13) reakció végbemegy. A (13) reakció azonban — felismerésünk szerint — meggátolható, ha a reakcióelegyhez először a kétvegyértékű mikroelemek (Fe, Mn, Cu, Zn) szulfátjainak tömény oldatát adjuk. A fém-szulfátok az oldat K2HP04-tartalmával következő összetételű fém-hidrofoszfátokat képeznek: FeHP04, MnHP04, CuHP04, ZnHP04. Az FeHP04 és az MnHP04 azonban a levegő oxigénjének hatására igen gyorsan oxidálódik ferri- és mangani-foszfáttá és a reakcióelegy 1 —2 perc alatt megfeketedik: 2 FeHP04-- O=2 FeP04 J- H20 (14) 2 Mn HP04+O=2 MnP044- H20 (15) Felismerésünk szerint az oxidáció elmarad, ha a reakcióelegyben, a fémszulfátok beadagolása előtt legalább 2 g/1 mennyiségben Na2S03-at oldunk, majd a fémszulfátok tömény oldatának beadagolása után a reakcióelegyhez azonnal ammónia oldatot adunk. Az ammónia a nehezen keverhető, pépszerű fém-hidrofoszfátokkal szinte pillanatszerűen könnyen keverhető, kristályos fém-ammónium-foszfátokat képez. Az ammóniát 1 mól fém-szulfát : 1 mól NH3 arányban kell adagolni, így a (13) reakció — ammónia hiányában —nem mehet végbe. A kálium-magnézium-foszfát és a fém-ammónium-foszfátok egy lépésben való előállítása lehetőséget nyújt igen homogén, nem tapadó, jól szórható mikroelemtartalmú KMgP04 műtrágya készítésére. A homogenitásra jellemző, hogy a műtrágya 3 mm-nél kisebb szemcseméretű őrleményében minden szemcse összetétele azonos. Ez az eredmény annál is inkább figyelemre méltó, mert a mikroelemtartalmú KMgP04 előállításához eddig külön kellett előállítani a KMgP04-et és egyenként a fém-ammónium-foszfátokat, végül az így előállított termékeket megfelelő arányban kellett keverni. Az ilyen termék homogenitása azonban csak statisztikus. További felismerésünk szerint a magnézium-oxid a lényegesen olcsóbb, legalább 70% MgO-tartalmú és kisebb, mint 0,1 mm szemcseméretű magnezittel helyettesíthető. A magnezit MgO-n kívül Fe203, A1203, CaOés Si02 szennyezőket is tartalmaz kb. 10% összmennyiségben. A szennyezők részben a szemcsék felületén helyezkednek el és ezáltal csökkentik a szemcsék reakciókészségét. Ez a fogyatékosság azonban felismerésünk szerint úgy küszöbölhető ki, hogy a (9) és (11) reakcióhoz a magnezitet 5% feleslegben alkalmazzuk. így a kálium-magnézium-foszfát magnezittel ugyanolyan hatásfokkal állítható elő, mint magnézium-oxiddal. Végül további felismerésünk szerint a mikroelemtartalmú kálium-magnézium-foszfát — anélkül, hogy a kémiai összetétel és a kedvező fizikai állapot megváltozna — a kívánt tápanyagaránynak és összetételnek megfelelően, karbarnid-formaldehid kondenzátummal, továbbá kálium-kloriddal, vagy kálium-szulfáttal, adott esetben bórsavval is keverhető. A lassú hatású műtrágyakeverék durva őrlemény (max. 3 mm szemcseméret) alakjában jól szórható, de vetési sorba is adagolható. A keverék 0,1 mm-nél kisebb szemcseméretü finom őrlemény alakjában szuszpenziós műtrágya készítésére is alkalmas, ha a finomra őrölt keveréket legalább 1,5-szörös tömegű vízzel fél órán át keverjük. Az így nyert szuszpenziók ülepedése 1 nap alatt nem haladja meg a 10%-ot. A keverék durva őrleményéből is ké-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
