201286. lajstromszámú szabadalom • Eljárás megnövelt dinamikus szemcseszilárdságú karbamidszemcsék előállítására
HU 201286 B 1 A találmány tárgya eljárás megnövelt dinamikus szemcseszilárdságú karbamid szemcsék előállítására, melynek során a karbamid vizes oldatához vagy víztartalmú ömledékéhez alumínium- és cinksók vizes oldatát adagoljuk olyan mennyiségben, hogy a fémek mennyisége a végtermékben 100- 1000 ppm között legyen, majd a végterméket a szokásos módon szórótoronjfoan vagy granuláló hengerben szemcsézzük. Ismeretes, hogy a szilárd műtrágyák szemcséi szállítás, raktározás közben aprózódnak, porlódnak. Az elaprózódott portartalmú műtrágya egyrészt hajalmos az összetapadásra, másrészt nehezebb azt a szántóföldre földi vagy légi úton egyenletesen kiszórni Az elaprózódás, porlódás gátlására olyan eljárásokat dolgoztak Id, melyekkel növelni lehet a műtrágyák ütésállóságát - vagy másként kifejezve - dinamikus szemcseszilárdságát. A karbamid esetében például azt tapasztalták, hogy bizonyos adalékanyagok 0,3-1 t%-os mennyisége késlelteti a karbamid olvadék kristályosodását, vagyis lehetővé válik, hogy a karbamid olvadék cseppek külső burka és a belső része egyidőben dermed, szilárdul meg. Az adalékanyagok hatására - akár amorf, akár kristályos szerkezetű - a karbamid tárolás és a szállítás közben fellépő hőingadozás hatására nem kristályosodik át térfogatváltozással járó más formába, és így magyarázható a porlódás, töredezés mérséklődése is. Az eddig javasolt számtalan eljárás közül az alábbiak terjedtek el: 1. ) A karbamid formaldehiddel, illetve urotropinnal képzett kondenzációs termékeinek a szemcseszilárdságra gyakorolt hatásával foglalkozik a 875 730 és 1926 937 számú nagy-britanniai és a 3 477 842 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalom. A fenti szabadalmak szerint a formaldehid, urotropin és karbamid együttes bepárlása során képződő mono-, di-, illetve poli-karbamid-metilol származékok a kontrolihoz képest 130-140%-kal megnövelik a végtermék dinamikus szemcseszilárdságát. 2. ) Vízmentes karbamidra számítva 0,4-1 t% vízoldható sót adagolnak, mikoris a végtermék dinamikus szemcseszilárdsága a kontrolihoz képest 130-140%-kal növekszik. A T/27465 számon közzétett magyar szabadalmi bejelentésnél például ammónium-szulfátot, ammónium-dihidrogén-foszfátot vagy 0,4-1 t% AI2O3 tartalmú fémsót használnak. A T/27216 számon közzétett magyar szabadalmi bejelentésnél pedig 0,4-1 t% MgO tartalmú Mg(OH)2 vagy magnéziumsó használatát ajánlják, ha a karbamidot granulátorban dolgozzák fel. A fenti eljárások kétségtelenül használhatók a dinamikus szemcseszilárdság növelésére, de alkalmazásuk több hátrányos következménnyel jár. E hátrányokkként az alábbiakat emelhetjük ki: a.) Az adalékanyagok - ha a karbamidot nem műtrágyának, hanem például takarmánynak vagy vegyipari alapanyagnak használják fel -1000 ppmnél nagyobb mennyiségben zavarók lehetnek. 2 Egyes országokban egyenesen károsnak tartják a formaldehidtartalmú karbamidot, és megtiltják az ilyen termék forgalmazását. b.) 0,4-11% adalékanyag oldatának bevitele a karbamid olvadékba megnöveli a karbamid bepárlásának energiaszükségletét, és csökkenti a végbepárlók teljesítményét. A fenti hátrányok kiküszöbölésére, illetve mérséklésére kísérleteket végeztünk vízoldható alumínium- és cinksókkal. Kísérleteink során megállapítottuk, hogy mindkét fém 100-1000 ppm mennyiségben növeli a karbamid dinamikus szemcseszilárdságát. Ezután megvizsgáltuk a két fémsó keverékének az együttes hatását is, és azt az előre nem várt eredményt kaptuk, hogy a két fémsó keverékénél a komponensek hatása szinergetikus módon jelentkezik. A fentiek alapján a találmány tárgya eljárás megnövelt dinamikus szemcseszilárdságú karbamid szemcsék előállítására oly módon, hogy a karbamidgyártás befejező bepárlása során szilárdságnövelő adalékot adunk a karbamid-víz elegyhez, az elegyet bepároljuk, szemcsézzük. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a karbamid-víz elegyet 3-101% víztartalomig bepároljuk, a karbamid vízmentes tömegére számítva - fémtartalomban kifejezve - az alumínium és cink 100-1000 ppm mennyiségű vízoldható sóját adjuk az elegyhez a fémre számítva 20:80-80:20 alumínium-cink tömegarányban, majd a bepárlást legfeljebb 0,21% víztartalom elérésig folytatjuk. A találmány szerinti eljárásnál előnyösen összesen 400-800 ppm fémmennyiségét adagolunk. Az előre nem látható szinergetikus hatást és egyúttal a találmány szerinti eljárást az alábbi kísérlet-sorozattal szemléltetjük: 1. Kísérlet Egy 27 t/ó teljesítményű, Stabicarbon rendszerű karbamid üzem végbepárlójának egy pontján 95 t%-os ömledékbe - változó mennyiségben - adagoltunk be alumínium-, illetve cink-szulfát-oldatot, majd a végterméket min. 0,21% víztartalomig bepároltuk és levegőhűtéses szórótoronyban szórócentrifugán porlasztva szemcséztük. A lehűtött karbamidnak az MSZ 6147/3-79 szerint - 0,1 MP nyomáson - megmértük a dinamikus szemcseszilárdságát és fémtartalmát. A mérési eredmények az I. és II. táblázatban láthatók. I. Táblázat Karbamid Al-tartalma Dinamikus szemcse(ppm) szilárdság a kontroll %-ában 0 100 100 105 200 110 400 123 600 135 800 145 1000 155 1200 165 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
