186706. lajstromszámú szabadalom • Eljárás legfeljebb 45 g/l bórtartalmú permettrágya előálllítására
1 186 706 2 À találmány tárgya eljárás legfeljebb 45 g/1 bórtartalmú permettrágya előállítására. Az ismert bórtartalmú permettrágyák kisebb csoportja a bórsav vizes oldatából áll. A bórsav vízben csak mérsékelten oldódik. 100 g víz 20 °C-on 4.9, 0 °C-on pedig 2,66 g bórsavat old, ami 20 °C-on 8,5 g/1, 0 °C-on pedig 3,5 g/1 bórtartalomnak felel meg. Ha figyelembe vesszük, hogy a permettrágyáknak 10 C hőmérsékleten még stabilisnak kell lenniük, belátható, hogy a bórsavtartalmú permettrágyákban 6-7 g/l-nél nagyobb bértartalom nem biztosítható. Ezeknek a permettrágyáknak a pH-ja kisebb, mint 6 érték. A bórtartalmú permettrágyák másik, nagyobb csoportjánál a bértartalmat azáltal növelik, hogy a bórsavat ammóniával semlegesítik, amikor különböző ammóniumborát vegyületek képződnek (Gmelins Handbuch d., Anorg., €h., System Nummer 23., Ammóníum. Verlag Chemie. G.M.B.H. Berlin, 1936. — Ullmanns Enyckl. B. 8. Verlag Chemie. Weinheim/Bergstr. 1974). A bórsav ammóniával való semlegesítésekor 8,2-8,3 pH-ig főleg ammónium-pentaborát és ammónium-tetraborát keletkezik. A semlegesítést tovább végezve, 8,8 pH felett ammónium-diborát képződik. Bár az említett három fajta ammónium-borát oldhatósága lényegesen nagyobb a bórsavénál, velük sem növelhető a bórtartalom 20- 22 g/1 érték fölé. Megegyezzük, hogy a különféle ammónium-borátok vizes oldatban a koncentrációtól függően, kisebbnagyobb mértékben hidrolizálva vannak. Éppen ezért az egyes típusok jelenléte a vizes oldat NH3:H3B03 mólarányával azonosítható. Az ammónium-pentaborát 1 :5, az ammónium-tetraborát 1 :4, az ammónium-diborát pedig 1 :2 mólaránynak felel meg. Célunk volt olyan ammónium-borát oldat gazdaságos előállítása, melyben a bórtartalom lényegesen nagyobb az eddig ismert permettrágyák bórtartalmánál. Célunkat azzal a felismerésünkkel értük el, mely szerint a bórsav ammóniával való, megfelelő mértékű semlegesítésével, az irodalomból eddig nem ismert összetételű, tehát új fajta ammónium-borát képződik, melynek oldhatósága nagyobb az eddig ismert különféle összetételű ammónium-borátokénál. Kísérleteinkhez a bórsavnak olyan vizes szuszpenzióját használtuk, amely literenként 50 g bórt tartalmazott. Ezt a szuszpenziót ammóniával különböző mértékig, különböző pH-ig semlegesítettük. Meglepően azt tapasztaltuk, hogy a bórsav oldódása, tehát az oldat bőr koncentrációja legnagyobb 8,3—8,7 pH között, előnyösen 8,5 pH értéknél, és ezen a pH-n 45 g/1 bórtartalom biztosítható. Ha az oldat pH-ja kisebb, mint 8,3, a pH csökkenésével szinte arányosan csökken az oldat bórtartalina, bórtartalmú kristályos csapadék válik ki az oldatból. Az oldat pH-ját 8,7 érték fölé növelve, ugyancsak kristálykiválást észleltünk, melynek tömege a pH növekcdtével nőtt. Kísérleteink egyértelműen bizonyították, hogy a 8,5 pH érték egy maximális bór koncentráció elérését teszi lehetővé. Ez a koncentráció: 45 g/1 B. Ismerve a kísérleteinkhez használt bórsav és ammónia oldat mennyiségét és koncentrációját, kiszámítottuk, hogy pH 8,5 értéken milyen NH3 : H3B03 móíarány alakul ki. Számításaink szerint ez a mólarány 1 :3, ami azt jelenti, hogy 8,5 pH-n ammónium-triborát képződik, melyről a szakirodalom nem ír, tehát egy új, nagy oldhatóságú ammónium-borát vegyületről van szó. Az ammónium-triborát oldat előállításának előfeltétele, hogy a semlegesítést 8,3—8,7 pH között, optimálisan 8,5 pH-n befejezzük, ellenkező esetben az oldatban nem érjük el a maximális 45 g/1 bértartalmat. Valószínű a semlegesítésnél eddig nem ügyeltek az említett pH tartományra, tehát vagy nem érték el, vagy túlhaladták azt, s így nem is állították elő a nagy oldhatóságú ammónium-triborátot. Az ammónium-triborát valószínű összetétele NH4B305, amely vizes oldatban a következő egyenletek szerint hidrolizál: NH4B3Os + 2H20 = NH4H2B03 + 2HB02, NH4B305 + 4H20 = NH4H2B03 + 2H3B03. Felismerésünk tehát egyrészt egy új, nagy oldhatóságú ammónium-borát képződését, előállítását jelenti, másrészt pedig az eddigieknél lényegesen nagyobb koncentrációjú, 45 g/1 bórtartalmú permettrágya előállítását teszi lehetővé. Azt tapasztaltuk, hogy a 8,5 pH értékű bórtartalmú permettrágya előállításához felhasznált víz kalcium keménysége, 35 g/1 B-tartalom felett porszerű kalciummetaborátból álló csapadék kiválását' eredményezi. A csapadék tömege 35 g/1 bórtartalom esetén legfeljebb 0,1 g/1, 40 g/1 bórtartalom esetén legfeljebb 0,5 g/1, 45 g/1 bórtartalom esetén legfeljebb 1 g/1. A csapadék tömege ugyan a megengedett érték alatt van, további felismerésünk szerint a csapadék képződése elkerülhető, ha a permettrágya előállításánál a bórsav vizes szuszpenziójához 0,5—1 g/1 mennyiségben etiléndiamin-tetraecetsavas-dinátnumot, vagy nitrilo-triecetsavat adunk és csak ezután semlegesítjük a bórsav szuszpenziót ammónia oldattal 8,5 pH értékig. Ezek a kelátképző vegyületek a víz kalcium- és magnézium-tartalmát egyaránt megkötik, s így a kalcium-met3borát csapadék kiválásának elejét veszik. Végül további felismerésünk szerint a találmány szerinti bórtartalmú permettrágya nitrogén- és/vagy foszforés/vagy káliumtartalmú permettrágyákkal bármilyen arányban keverhető csapadék kiválása nélkül. A találmány éljárás legfeljebb 45 g/1 bórtartalmú permettrágya előállítására. A találmány szerint úgy járunk el, hogy az elérni kívánt bértartalommal egyenértékű bórsav vizes szuszpenziójához, mely a víz keménységének megkötésére adóit esetben 0,5-1 g/1 etiléndiamin-tetraecetsavas-dinátriumot, vagy nitrilo-triecetsavat. tartalmaz, keverés közben 8,3-8,7, előnyösen 8,5 pH érték eléréséig ammónia oldatot adagolunk. A permettrágyát vagy önállóan vízzel hígítva, vagy pedig nitrogén- és/vagy foszfor- és/vagy kálium-tartalmú permettrágyával keverve és vízzel hígítva használjuk. A találmány szerinti permettrágya előnye az oldat nagy bór koncentrációja (45 g/1 B), melyet igen gazdaságosan úgy érünk el, hogy 3 mól bórsav semlegesítéséhez mindössze 1 mól ammóniát használunk. A nagy bértartalomból származó gazdaságosság a jelenlegi 7-20 g/1 bórtartalmú permettrágyákkal szemben fokozódik azáltal is, hogy egységnyi bértartalomra vonatkoztatva lényegesen kevesebb vizet kell szállítani. Végül további előnyként említjük az eljárás egyszerűségét, mely szerint a gyártás, leeresztő csappal ellátott keverős tartályban megvalósítható, tehát különösebb beruházást nem igényel. A találmány szerinti eljárás foganatosítására az alábbi kiviteli példákat ismertetjük. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
