176027. lajstromszámú szabadalom • Eljárás dikalciumfoszfát tartalmú műtrágya előállítására
3 176027 4 hátrányos, hogy körülményes kicsapó-, szűrő- és szárítófolyamatokból állnak, és ezért a szuperfoszfát előállítási technológiájánál lényegesen bonyolultabbak és így költségesebbek. Ezekre a technológiai és gazdasági okokra vezethető vissza, hogy a növény által kevésbé és adott esetben csak korlátozottan hasznosítható szuperfoszfátot gyártanak szélesebb körben, illetőleg ezeket alkalmazzák kiterjedtebben a mezőgazdaságban. Valamennyi hagyományos eljárás közös vonása, hogy megvalósításuk drága és meglehetősen nagy a vegyszer- és berendezésigényük. A technológiák bonyolultak és időigényesek. Több eljárásnál erős ásványi savakat és lúgokat kell használni, illetőleg a folyamat magas hőmérsékleten játszódik le. Ez magával vonja a bonyolult megoldások és drága anyagok alkalmazását a készülékeknél. A bonyolult és speciális követelményeket támasztó eljárások egyébként csak erre kellően felkészült külön gyártelepeken valósíthatók meg nagyüzemi méretben. A talámánv szerinti eljárással ásványi eredetű foszfátokból mechanikai aktiválással állítunk elő dikalciumfoszfát tartalmú műtrágyát, amely a növény által közvetlenül hasznosítható, citrátban oldódik, tehát tartósabb hatású a trágyázás után, ugyanakkor nagyobb hatóanyag tartalmú mint a szuperfoszfát. Az eljárás a felsorolt hátrányoktól mentes, egyszerűbb, olcsóbb, mivel nyersfoszfátok foszfortartalmát savas feltárás nélkül, száraz úton hozza a növények számára felvehető állapotba. Találmányunk lényege az a felismerés, hogy ásványi eredetű foszfátokból monokalciumfoszfát katalizátor jelenlétében előállítható dikalciumfoszfát tartalmú műtrágya, ha a nyersfoszfát kívánt esetbeni osztályozása után 5 mm-nél durvább szemcséit 1 —4 mm-es, célszerűen 2—3 mm-es szemcseméretre töijuk, majd a nyersfoszfátot monokalciumfoszfáttal homogenizáljuk, és a keverék szemcséit 70— —120 m/sec — célszerűen 80—100 m/sec — sebességgel ütköztetjük, miáltal a nyersfoszfát kristályokat aktiváljuk. A találmány előnyös foganatosítási módjánál az aktiválást trikalciumfoszfát + monokalciumfoszfát = dikalciumfoszfát sztödiiometriai aránynak megfelelő súlyszázalék monokalciumfoszfát katalizátor jelenlétében végezzük. Az aktiválást nyíró és/vagy nyomó hatás kombinált alkalmazásával történő ütköztetéssel hajtjuk végre. Ilyen célra a leginkább megfelelőnek bizonyultak a verőpálcás — célszerűen dezintegrátor rendszerű — malmok. Katalizátorként bármely kereskedelmi minőségű szuperfoszfátot felhasználhatunk. Az aktiválásnál a szemcsékkel közölt mechanikai energia hatására a nyeisfoszfát-monokalciumfoszfát keverék energia tartalma megnő. Kísérleteink során megállapítottuk, hogy ezáltal nemcsak a keverek hőenergia tartalma változik meg, hanem a nyersfoszfát kristályszerkezete is módosul, vagyis a rácsszerkezetben rácshiba alakul ki. A rácshiba nem korlátozódik a szemcsék felületére, hanem a szemcsék belsejére is kiterjed. Ezáltal a fizikai és kémiai tulajdonságok megváltoznak. Az aktiválást úgy hajtjuk végre, hogy a korábban előállított keveréket egy erőtérbe vezetjük, ahol az egyes szemcséket nagy energiával ütköztetjük. A nyersfoszfát kristályszerkezetében ennek hatására oly mértékű fellazulás következik be, hogy a mechanikai behatás következtében kémiai reakció tud lejátszódni. A monokalciumfoszfát katalizáló hatása iniciálja a nyersfoszfát átalakulását dikalciumfoszfáttá, miközben maga is beépül a létrejövő dikalciumfoszfátba. A kémiai átalakuláshoz szükséges energiát már legalább egy ütközés is biztosítja. Az aktiváláshoz felhasznált berendezésben azonban a gyakorlatban és célszerűen többször is ütköznek a szemcsék. Az egymást követő ütközések közti idő olyan csekély, hogy az aktiválási hatások összekapcsolódnak, tehát két ütközés között nincs lehetőség a visszaalakulásra. így az erőtér ütközési zónáját elhagyó szemcsék az új kémiai összetételnek megfelelő stabil állapotba kerülnek és ebben meg is maradnak. A célszerűen több ütközés hatására a szemcsék olyan magasabb energia szintre jutnak, amely a foszfornak a növény által történő felvehetőségét könnyebbé és hatékonyabbá teszi. Ha a fent említett sztöchiometriai arány a nyersfoszfát és a monokalciumfoszfát között nem jön létre, ez a dikalciumfoszfátnak az aktiválás során történő képződését nem hiúsítja meg, tehát az aktiválási folyamat végbemegy, csupán a sztöchiometriai arányhoz képest esetlegesen feleslegben adagolt komponens (monokalciumfoszfát, vagy nyers foszfát) az aktiválás után átalakulatlan formában visszamarad. Tulajdonképpen a nyersfoszfát magas energia szintű állapota monokalciumfoszfát katalizátor nélkül is létrejön, de a dikalciumfoszfáttá történő átalakulás nem tud lefolyni. Kísérleteink során azt is megállapítottuk, hogy az aktiválás már 40 m/sec feletti ütközési sebességnél beindul, az aktiválás szempontjából azonban a 70 m/sec és a 140 m/sec ütközési sebességek közötti tartomány jöhetett szóba, ahol a szemcsékkel közölt mechanikai energia oly mértékű volt, hogy a stabil dikalciumfoszfát képződés megtörténhetett. Számos kísérletünk azonban azt igazolta, hogy 120 m/sec ütközési sebesség felett már másodlagos folyamatok indulnak be (pl. amorffá válás) és ezek 140 m/sec ütközési sebesség értéket meghaladva meghiúsítják a dikalciumfoszfát létrejöttét. A stabil dikalciumfoszfát átalakulást egyébként röntgen-difrakciós vizsgálataink is igazolták. Külön kihangsúlyozzuk azt a meglepő megfigyelésünket, hogy a 80-100 m/sec ütközési sebességgel aktivált dikalciumfoszfát egy optimális energia szintre került. Ez a körülmény a különféle növénytermesztési kísérleteink során volt megállapítható abból a hatásból, hogy az így aktivált dikalciumfoszfátból a növények mintegy 6%-kal több PíOs-t vettek fel, mint az összehasonlításként alapul vett, azonos hatóanyag mennyiségű szuperfoszfátból. Az optimális energiaszintre aktivált dikalciumfoszfátot tehát a növények könnyebben és hatékonyabban tudják hasznosítani. A találmány szerinti eljárás műszaki és gazdasági előnyei jelentősek és figyelemre méltók mind a technológiában, mind pedig termék felhasználás terén. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
