196937. lajstromszámú szabadalom • Csökkentett duzzadási és összetapadási hajlamú NPK műtrágyák, valamint eljárás előállításukra
3 96 937 4 NH4NH3+KC1 - nh4ci+kno3 Egyensúlyi állapotban a kálium-klorid nem található meg szabad formában. Ha a beadagolt kálium-klorid mennyisége ismert, akkor könnyen kiszámítható az átalakítható ammónium-nitrát mennyisége. Azt találtuk továbbá, hogy a konverzió nagyobb sebességgel megy végbe, ha a víz mennyisége nagy. A végtermékbűi az ammónium-nitrát szelektív extrahálásával állapítottuk azt meg, hogy a reakció a fenti egyenlet szerint mennyire ment eljobbra. Egy sorozat mintát vizsgáltunk meg annak megállapítására, hogy a mintákban lévű ammónium-nitrátnak mekkora része reagált kálium-kloriddal, ammónium-kloridot és kálium-nitrátot adva. Ugyanezeknél a mintáknál az összetapadási hajlamot is vizsgáltuk és megállapítottuk, hogy ez a hajlam nű az átalakult ammónium-nitrát növekvó mennyiségével. Minthogy ez a reakció — miként korábban említettük — a jelenlévű mobil, azaz kötetlen víz mennyiségének a funkciója, feltételezhető volt, hogy a konverzió megelőzhető vagy legalábbis késleltethető, ha valahogy a kötetlen víz mennyisége csökkenthető. így tehát megállapíthatónak tűnt, hogy a kötetlen vizet tartalmazó műtrágyáknál utóreakciók játszódnak le, akár kálium-kloridot, akár kálium-szulfátot használunk káliumforrásként, és ezek az utóreakciók a termék nem kívánt tulajdonságainak kialakulását okozzák. Minthogy korábban már megállapítottuk, hogy az előállítási körülmények szokásos szabályozásával igen nehéz kielégítően kis mennyiségű vizet tartalmazó termékeket előállítani, elkezdtük vizsgálni a kész NPK-műtrágyában a kötetlen víz megkötésének lehetőségeit. Célul tűztük ki tehát kálium-kloridot és/vagy kálium-szulfátot tartalmazó és ugyanakkor tárolás, különösen nagy tömegű tárolás során stabil, azaz nem duzzadó és/vagy összetapadó szemcsékből álló NPK-műtrágyák előállítását. Célul tűztük ki továbbá ilyen termékek előállítására egyszerű és racionális eljárás kidolgozását. A víz megkötésére számos különböző adalékanyag ismeretes, például az ammónium-nitrát esetében is ismertek ilyen anyagok, mert az ammónium-nitrát esetében számos ok miatt fontos vízmegkötő adalékanyagok használata. Ugyanakkor szakember számára egyáltalán nem nyilvánvaló, hogy az ilyen adalékanyagok alkalmasak-e az NPK-műtrágyáknál jelentkező fenti problémák megoldására vagy sem. így hát meg kellett vizsgálnunk azt, hogy más adalékanyagok alkalmasak-e a jelen találmány céljaira. Az adalékanyagok megválasztásánál Figyelembe kellett továbbá vennünk azt, hogy milyen reakciók játszódhatnak le az adalékanyagok és a műtrágya sói között. Továbbá az adalékanyagoknak a mezőgazdaság szempontjából elfogadhatóknak kellett lenniük, vagyis nem ronthatták a termékek agronómiái minőségét. A fenti követelményeket figyelembe véve először elkezdtük tanulmányozni néhány adalékanyag hatását káliumforrásként kálium-szulfátot tartalmazó NPK-műtrágyákra. Ha kálium-kloridot használunk káliumforrásként, akkor a konverziót egyszerűsített formában a következűképpen írhatjuk le/ " Ebben a kísérletsorozatban először a vízmentes nátrium-szulfátot próbáltuk ki. Ez a só legfeljebb 10 mól vizet tud megkötni kristályvízként, vagyis 1 g nátrium-szulfát 1,26 g vizet köt meg, így tehát jó hatást kellene biztosítania, feltéve., hogy nem lép reakcióba és alkot olyan vegyületeket, amelyeknek nincs vízmegkötőképességük. A nátrium-szulfát közelebbi vizsgálata azt mutatta, hogy csekély a vízmegkötő képessége ebben a sórendsze rben. A vízmegkötő adalékként ismert alumínium-hidroxidot 100 g szintetikus NPK-műtrágyára vonatkoztatva és alumíniumra számítva 0,1 g mennyiségben adagolva nem tapasztaltunk jelentős hatást Számos NPK-műtrágyíinál a magnézium kizerit formájában kívánatos komponens. Vizsgáltuk tehát, hogy a magnézium-oxid képes-e a maradék nedvességtartalom megkötésére és így felhasználható-e a kizerit helyett. Néhány kísérletet végeztünk úgy, hogy 1 t% mennyiségben enyhén kalcinált [ez alatt olyan reakcióképes magnézium-oxidot értünk, amelynek izzftási vesztesége 5—151 % 900 °C-on végzett kalcináláskor (ezt a definíciót használják a reakcióképesség meghatározására, tulajdonképpen azt mutatja, hogy Mg(OH)2 kalcinálása után mennyi víz marad vissza; ha ez a veszteség 0—41%, az MgO reakcióképessége igen alacsony, ha 4—20 t%, akkor az MgO reakcióképes)], finomra őrölt magnézium-oxidot adtunk szintetikus nitrogén/foszfor-oldathoz (NP-oldathoz) kálium-szulfáttal együtt. Az ebből az oldatból készített szemcséket adott időn át tároltuk, majd megvizsgáltuk a térfogatnövekedés (duzzadás) szempontjából. Megállapítottuk, hogy a magnézium-oxid adagolásának igen jó a hatása. Ez feltehetőleg arra vezethető vissza, hogy a magnézium-oxid reakcióba lép az NP-oldattal magnézium-nitrát és magnéziumfoszfátok — feltehetően magnézium-hidrogénfoszfát — képződése közben Ezek a sók képesek egy mólnyi mennyiségükre vonatkoztatva számos mól vizet megkötni. Ezt a jelenséget a termék fölötti egyensúlyi állapotú nyomásnak a közvetlen mérésével állapítottuk meg. A mérések azt jelezték, hogy a vízgőznyomás feleződött, ha 1,61% magnézium-oxidot adagoltunk. A vízmegkötő hatást megfigyeltük úgy is, mint az ammónium-nitrát konverziójának csökkenését a magnézium-oxid adagolásának hatására. Meglepő módon megfigyelhető volt az is, hogy az alacsonyabb vfzgőznyomás ellenére kisebb vízvisszatartó sebesség érhető el, ha a minták 1,61% magnézium-oxidot tartalmaznak. A magnézium-oxidnak kálium-kloriddal és kálium szulfáttal NP-oldathoz való adagolásakor különböző reakciók mennek végbe. A következő anyagok képződhetnek: a) foszfátok 1. NH4H2P04+MgO - MgNH4P04+H20 2. NH4H2P04+Mg0 - MgHP04+H20+NH3 3. 2NH4H2P04+3Mg0 - Mg3(P04)2+2NH3+3H20 b) nitrátok 4. 2NH4N03+Mg0 - Mg(N03)2+2NH3+H20 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
