PL199303B1 - Nawóz wieloskładnikowy granulowany o przedłużonym działaniu, zwłaszcza dla upraw leśnych i sposób jego otrzymywania - Google Patents

Abstract

Nawóz charakteryzuje się tym, że zawiera azot w ilości 2-6% w przeliczeniu na N w postaci mocznikowanego superfosfatu i/lub siarczanu amonowego ewentualnie uzupełnianych gazowym NH3, fosfor w ilości 4-6% w przeliczeniu na P2O5 w postaci superfosfatu prostego i/lub mocznikowanego, potas w ilości 15-20% w przeliczeniu na K2O w postaci chlorku potasowego, magnez w ilości 9-16% w przeliczeniu na MgO w postaci magnezytu i/lub częściowo rozłożonego kwasem siarkowym magnezytu i/lub częściowo rozłożonego kwasem siarkowym dolomitu i/lub w postaci kizerytu, przy czym stosunek N : P2O5 : K2O : MgO wynosi 1 : 1-2 : 2,5-10 : 1,5-8. Sposób polega na tym, że miesza się surowce w takich ilościach, aby zawartość składników nawozowych zawierała się w proporcji N : P2O5 : K2O : MgO = 1 : 1-2 : 2,5-10 : 1,5-8, homogenizuje się mieszaninę surowców, którą następnie kieruje się do granulatora, do którego wprowadza się podziarno i rozdrobnione nadziarno i granuluje się w obecności pary wodnej o temperaturze 100 - 120°C z ewentualnym dodatkiem wody w ilości 5-8% oraz ewentualnie dozuje się do granulowanego materiału amoniak w postaci gazowej w ilości dostosowanej do neutralizacji wolnych kwasów w mieszaninie. Otrzymane granule kieruje się do suszarki, do której podaje się gorące spaliny, następnie gorące granule przesyła się do wibracyjnego przesiewacza do wyodrębnienia frakcji ziarna 2-5 mm, po czym wyodrębnioną frakcję granul produktu chłodzi się i pakuje lub składuje.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nawóz wieloskładnikowy granulowany o przedłużonym działaniu, zwłaszcza dla upraw leśnych i sposób jego otrzymywania, mający zastosowanie w szkółkarstwie, w rekultywacji terenów zdegradowanych pod względem ekologicznym oraz w zalesianiu słabych gruntów porolnych. Nawożenie mineralne ma na celu poprawę warunków glebowych i wzrostu sadzonek leśnych w rekultywacji biologicznej związanej z przebudową drzewostanów.

Stosowane obecnie jednoskładnikowe nawozy rolnicze nie zapewniają efektywnego oddziaływania w sensie uwalniania i pobierania podstawowych składników pokarmowych przez gatunki drzew leśnych, ulegając jednocześnie stratom przy stosowaniu na zdegradowanych glebach. W literaturze naukowej i patentowej spotyka się mało doniesień technologicznych dotyczących otrzymywania nawozów pod lasy.

Generalnie rozwiązania technologiczne dotyczące produkcji takich nawozów idą w kierunku stosowania związków chemicznych trudno rozpuszczalnych w wodzie i słabych kwasach, wytwarzania tzw. „supergranul”, tabletek lub brykietów o masie 10 - 20 g, wytwarzania typowych nawozów o spowolnionym działaniu, lub stosowania środków wapnujących wapniowo magnezowych. Celem tych rozwiązań jest zapobieżenie uwstecznianiu i wymywaniu składników podstawowych oraz magnezu na zdegradowanych glebach lekkich oraz efektywne odżywienie sadzonek leśnych.

Azot jest stosowany na ogół w formie kondensatów mocznikowo - aldehydowych, fosfor w formie wolno rozpuszczalnych fosforanów wapnia, fosforanów potasowo magnezowych, kalcynowanych fosforytów, natomiast potas na ogół w formie chlorkowej, węglanowej lub fosforanów potasowo magnezowych. Magnez jest stosowany w formie magnezytów surowych lub kalcynowanych, dolomitu lub fosforanów magnezowych. Dla spowolnienia działania składników pokarmowych w środowisku glebowym stosowane są na ogół związki chemiczne trudno rozpuszczalne w wodzie. Ponadto wydłużenie działania składników nawozowych jest uzyskiwane dodatkowo powiększaniem wielkości granul na przykład przez wytwarzanie tabletek i brykietów, a rzadziej stosowaniem otoczek polimerowych.

Znane są czeskie nawozy wieloskładnikowe, długo działające nawozy leśne o nazwie Silvamix wytwarzane przez firmę Ecolab Znojmo, oparte na ureaformie i dwufosforanach potasowo - magnezowych i wytwarzane w formie tabletek o masie 10 - 15 g. Nawozy te posiadają wysoką zawartość azotu i fosforu o proporcjach N : P2O5 = 1 : 0,6 - 1,6. (Mat. Ecolab Znojmo).

Znany jest holenderski nawóz wieloskładnikowy Fertimel wytwarzany w formie tabletek o ciężarze 15 g i składzie NPKMg = 20-15-10-1 z dodatkiem mikroelementów, którego składniki pokarmowe są uwalniane w ciągu trzech lat. (Fertil. Int. Nr 300, 1991).

Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego US 4304589 sposób wytwarzania nawozu brykietowanego typu NP. zawierającego azot w formie izobutylidenodwumocznika oraz fosfor w formie kalcynowanego fosforytu,

Znany jest angielski nawóz wolnodziałający o nazwie Customblen o formule NPKMg = 14-9-12-2, przeznaczony do produkcji podkładek w szkółkach, którego składniki pokarmowe są uwalniane w cią gu roku. (Fertil. Int. Nr 298, 1991).

Znany jest z czeskiego opisu patentowego nr CS 261370 nawóz wieloskładnikowy otrzymywany przez prasowanie dolomitu lub wapniaka 50 - 75%, z superfosfatem 5 - 10%, mączką fosforytową 5 - 10%, kondensatem mocznikowo - formaaldehydowym 10 - 20%, siarczanem potasowym 5 - 10% i zmielonym zeolitem 2 - 10%.

Znane są austriackie jednoskładnikowe nawozy magnezowe o nazwie Biomag M3, Biomag M7, Biomag M10 wytwarzane na bazie magnezytów z dodatkiem tlenku magnezu i substancji organicznej (Katzensteiner K. i inni, Leśny Bank Genów Kostrzyca, zeszyt nr 16, Miłków luty 2000).

W badaniach chemicznych właś ciwości gleb polskich pod uprawami leśnymi, na terenach zdegradowanych, stwierdzono zdecydowane niedobory potasu i magnezu. (Prace IBL, 1995, ser. B, nr 25/2). Efektywność nawożenia nawozami typu Silvamix w formie tabletek badano w Polsce, na terenach zdegradowanych imisją SO2, gdzie porównywano je z nawozami doświadczalnymi NPKMg o formule 1 : 0,3 : 1,3 : 0,3, na bazie superfosfatu, mocznika, soli potasowej i magnezytu, o uziarnieniu 2 - 5 mm. Badania wykazały istotnie lepsze działanie nawozu doświadczalnego od Silvamixu oraz zwiększenie przyrostów świerka o 35,5% w stosunku do kontroli (Polish J.Chem.Tech. vol. 3, No 4, 2001). Ponadto wykazano małe zapotrzebowanie młodych nasadzeń leśnych na azot i fosfor. Z przeprowadzonych badań wegetacyjnych nie wynikała potrzeba stosowania specjalnego typu granulacji

PL 199 303 B1 np. tabletkowania. Dalsze badania wykazały nieoczekiwanie potrzebę opracowania nowych formuł nawozów wieloskładnikowych o dużej zawartości potasu i magnezu oraz wprowadzania magnezu w dwóch formach - ł atwo i trudno przyswajalnej. W do ś wiadczeniach wegetacyjnych z nowymi formułami uzyskano zwiększenie przyrostów 3 - 4 letnich upraw świerka o 90% w stosunku do kontroli i przyrostów upraw sosny o 40% w stosunku do kontroli. Uzyskano ponadto w uprawie ś wierka wzrost zawartości makroskładników w igłach, w tym potasu i magnezu, do wartości optymalnych świadczące o dobrym stanie odżywienia sadzonek.

Nawóz według wynalazku zawiera azot w ilości 2 - 6% w przeliczeniu na N w postaci mocznikowanego superfosfatu i/lub siarczanu amonowego, ewentualnie uzupełnianych gazowym NH3, fosfor w iloś ci.4 - 6% w przeliczeniu na P2O5 w postaci superfosfatu prostego i/lub mocznikowanego, potas w iloś ci 15 - 20% w przeliczeniu na K2O w postaci chlorku potasowego, magnez w iloś ci 9 - 16% w przeliczeniu na MgO w postaci magnezytu i/lub częściowo rozł o ż onego kwasem siarkowym magnezytu i/lub częściowo rozłożonego kwasem siarkowym dolomitu i/lub w postaci kizerytu, przy czym stosunek N : P2O5 : K2O : MgO wynosi 1 : 1-2 : 2,5-10 : 1,5-8.

W oparciu o wyniki badań wegetacyjnych nawóz posiada niską zawartość azotu i fosforu oraz wysoką zawartość potasu i magnezu. Azot wprowadzany w postaci mocznikowanego superfosfatu charakteryzuje się efektem wolno działającym w glebie co zabezpiecza go przed stratami w formie gazowej lub przez wymywanie. Magnez jest wprowadzany w dwóch formach - łatwo i trudno rozpuszczalnej w wodzie po to aby poprawić stan odżywienia roślin i wydłużyć efekt nawożenia tym składnikiem.

Sposób otrzymywania wieloskładnikowego nawozu polega na tym, że miesza się surowce w takich ilościach, aby zawartość składników nawozowych zawierała się w proporcji N : P2O5 : K2O : MgO = = 1 : 1-2 : 2,5-10 : 1,5-8, homogenizuje się mieszaninę surowców, którą nastę pnie kieruje się do granulatora, do którego wprowadza się podziarno i rozdrobnione nadziarno i granuluje się w obecności pary wodnej o temperaturze 100 - 120°C z ewentualnym dodatkiem wody w ilości 5 - 8% oraz ewentualnie dozuje się do granulowanego materiału amoniak w postaci gazowej w ilości dostosowanej do neutralizacji wolnych kwasów w mieszaninie. Otrzymane granule kieruje się do suszarki, do której podaje się gorące spaliny, następnie gorące granule przesyła się do wibracyjnego przesiewacza do wyodrębnienia frakcji ziarna 2 - 5 mm, po czym wyodrębnioną frakcję granul produktu chłodzi się i pakuje lub składuje.

Zastosowanie konwencjonalnej granulacji aglomeracyjnej dla wytwarzania nawozów na bazie superfosfatu wiąże się ze znaczącym udziałem tego składnika spełniającego rolę lepiszcza dla granul. W trakcie badań technologicznych okazał o się moż liwe wykonanie granulatów z mieszaniny surowców zawierających bardzo mały, bo dochodzący do 20% udział masowy superfosfatu prostego. Uzyskane wyniki wykazują dobrą wytrzymałość granul (powyżej 1000 g/granulę o średnicy 2,5 - 3 mm) przy zawartości wody w produkcie w zakresie 3 - 5%. Okazało się że neutralizacja wolnych kwasów superfosfatu gazowym amoniakiem w trakcie granulacji, znacznie zwiększała wytrzymałość mechaniczną granul na zgniatanie. W zakresie zawartości wody w produkcie w ilości 3 - 4% wytrzymałość produktu otrzymanego z amonizacją była wyższa o około 50% od produktów otrzymywanych przy granulacji tylko z parą wodną.

Nawóz będący przedmiotem wynalazku charakteryzuje się wolnodziałającą formą azotu, wysoką zawartością potasu i magnezu, zróżnicowaną rozpuszczalnością magnezu i typowym składem ziarnowym w zakresie 2 - 5 mm. Przeprowadzone badania wegetacyjne wykazały wysoką efektywność nawozową w warunkach gleb zdegradowanych emisją SO2 oraz skażonych metalami ciężkimi. Ponadto wykazano istotnie wysoki efekt nawozowy przez okres 2 - 3 lat od zastosowania.

P r z y k ł a d 1.

Do mieszalnika stanowiącego część instalacji wprowadzono surowce stałe w łącznej ilości

99,7 kg/h. Ilości poszczególnych surowców stałych: 8,5 kg/h superfosfatu mocznikowanego zawierającego 21% N i 10% P2O5; 16,9 kg/h superfosfatu prostego zawierającego 18% P2O5, 33,3 kg/h chlorku potasowego zawierającego 60% K2O; 26,3 kg/h magnezytu zawierającego 40% MgO; 13,7 kg/h kizerytu zawierającego 27% MgO. Wymienione surowce zmieszano i homogenizowano, a następnie mieszaninę skierowano do granulatora do którego wprowadzono także 70 kg/h podziarna i rozdrobnionego nadziarna, oddzielonych od produktu końcowego. Do mieszaniny w granulatorze wprowadzono parę wodną o temperaturze 120° C w ilości 0,5 kg/h, wodę w ilości 5 kg/h oraz dozowano gazowy amoniak w ilości 0,24 kg/h. Po wstępnym uformowaniu granul całą masę granulatu skierowano do suszarki, do której podano spaliny o temperaturze 110 - 150°C. Następnie gorące granule

PL 199 303 B1 przesyłano do wibracyjnego przesiewacza i wyodrębniono za pomocą zestawu sit frakcję ziarna o ś rednicy 2 - 5 mm, którą chł odzono, natomiast podziarno i rozdrobnione nadziarno w iloś ci 70 kg/h odprowadzono do granulatora. W ciągu godziny uzyskano 100 kg produktu w postaci granul o kształ cie kulistym i o jednolitej powierzchni. Nawóz zawiera: 2,0% N, 4,0% P2O5, 20% K2O i 14,2% MgO. Średnia wytrzymałość granul produktu o średnicy 3,4 mm wynosi 4,3 kg na granulę.

P r z y k ł a d 2.

Do mieszalnika stanowiącego część instalacji wprowadzono surowce stałe w łącznej ilości

98,3 kg/h. Ilości poszczególnych surowców stałych: 28,6 kg/h superfosfatu mocznikowanego,

17,4 kg/h superfosfatu prostego, 25,0 kg/h chlorku potasowego, 14,8 kg/h kizerytu zawierającego 27% MgO i 12,5 kg/h magnezytu. Wymienione surowce zmieszano i homogenizowano, a następnie mieszaninę skierowano do granulatora, do którego wprowadzano 60 kg/h podziarna i rozdrobnionego nadziarna. Do mieszaniny w granulatorze wprowadzono parę wodną o temperaturze 110°C w ilości 0,4 kg/h oraz wodę w ilości 6,0 kg/h. Po wstępnym uformowaniu granul całą masę granulatu skierowano do suszarki, do której podano spaliny o temperaturze 110 - 150°C.

Następnie gorące granule przesyłano do wibracyjnego przesiewacza i wyodrębniono za pomocą zestawu sit frakcję ziarna o średnicy 2 - 5 mm, którą chłodzono, natomiast podziarno i rozdrobnione nadziarno w ilości 60 kg/h odprowadzano do granulatora. W ciągu godziny uzyskano 100 kg produktu w postaci granul. Nawóz zawiera: 6,0% N; 6,0% P2O5; 15,0% K2O i 9,0% MgO. Ś rednia wytrzymał o ść granul o średnicy 3,4 mm wynosi 4,8 kg/granulę.

P r z y k ł a d 3.

Do mieszalnika stanowiącego część instalacji wprowadzono surowce stałe w łącznej ilości

99,8 kg/h. Ilości poszczególnych surowców stałych: 9,5 kg superfosfatu mocznikowanego; 23,5 kg/h superfosfatu prostego; 8,5 kg/h siarczanu amonowego zawierającego 21% N; 25,0 kg/h chlorku potasowego i 33,3 kg/h częściowo rozłożonego magnezytu zawierającego 30% MgO. Wymienione surowce zmieszano i homogenizowano, następnie mieszaninę skierowano do granulatora, do którego wprowadzono także 65kg/h podziarna i rozdrobnionego nadziarna. Do mieszaniny w granulatorze wprowadzono parę wodną o temperaturze 100°C w ilości 1,0 kg/h, wodę w ilości 6,0 kg/h oraz gazowy amoniak w ilości 0,23 kg/h. Po wstępnym uformowaniu granul całą masę granulatu kierowano do suszarki i suszono spalinami o temperaturze 110 - 150°C. Następnie gorące granule przesyłano do wibracyjnego przesiewacza i wyodrębniono frakcję 2 - 5 mm którą chłodzono, natomiast podziarno i rozdrobnione nadziarno w ilości 65 kg/h odprowadzano do granulatora. W cią gu godziny uzyskano 100 kg produktu w formie granul. Nawóz zawiera: 4,0% N; 5,2% P2O5; 15,0% K2O i 10% MgO. Średnia wytrzymałość granul o średnicy 3,4 mm wnosi 3,8 kg/granulę.

P r z y k ł a d 4.

Do mieszalnika stanowiącego część instalacji wprowadzono surowce stałe w łącznej ilości

100,8 kg/h. Ilości poszczególnych surowców stałych: 4,8 kg/h superfosfatu mocznikowanego;

17,5 kg/h superfosfatu prostego; 4,8 kg/h siarczanu amonu; 25,0 kg/h chlorku potasowego; 43,7 kg/h częściowo rozłożonego dolomitu zawierającego 16% MgO i 5,0 kg/h magnezytu. Wymienione surowce zmieszano i homogenizowano a następnie mieszaninę skierowano do granulatora, do którego wprowadzono 95 kg/h podziarna i rozdrobnionego nadziarna. Do mieszaniny w granulatorze wprowadzono parę wodną o temperaturze 115°C w ilości 0,9 kg/h i wodę w ilości 6,0 kg/h. Po wstępnym uformowaniu granul całą masę granulatu kierowano do suszarki i suszono spalinami o temperaturze 110 - 150°C. Następnie gorące granule przesyłano do wibracyjnego przesiewacza i wyodrębniono frakcję 2 - 5 mm, którą chłodzono, natomiast podziarno i rozdrobnione nadziarno w ilości 95 kg/h odprowadzano do granulatora. W ciągu godziny uzyskano 100 kg produktu w postaci granul. Nawóz zawiera: 2,0% N; 4,0% P2O5; 15,0% K2O i 9,0% MgO. Średnia wytrzymałość granul o średnicy 3,4 mm wynosi 3,7 kg/granulę.

P r z y k ł a d 5.

Do mieszalnika stanowiącego część instalacji wprowadzano surowce stałe w łącznej ilości

99,5 kg/h. Ilości poszczególnych surowców stałych: 13,3 kg/h siarczanu amonu; 22,2 kg/h superfosfatu prostego; 25,0 kg/h chlorku potasowego; 39,0 kg/h częściowo rozłożonego magnezytu zawierającego 30% MgO. Wymienione surowce zmieszano i homogenizowano a następnie mieszaninę skierowano do granulatora, do którego wprowadzono 75 kg/h podziarna i rozdrobnionego nadziarna. Do mieszaniny w granulatorze wprowadzono parę wodną o temperaturze 105°C w ilości 0,9 kg/h, wodę w ilości 6,0 kg/h oraz gazowy amoniak w ilości 0,24 kg/h. Po wstępnym uformowaniu granul całą masę granulatu kierowano do suszarki i suszono spalinami o temperaturze 110 - 150°C. Następnie gorące

PL 199 303 B1 granule przesyłano do wibracyjnego przesiewacza i wyodrębniono frakcję 2 - 5 mm, którą chłodzono, natomiast podziarno i rozdrobnione nadziarno w ilości 75 kg/h odprowadzano do granulatora. W ciągu godziny uzyskano 100 kg produktu w postaci granul. Nawóz zawiera: 3,0% N; 4,0% P2O5; 15,0% K2O i 11,7% MgO. Średnia wytrzymał ość granul o ś rednicy 3,4 mm wynosi 3,7 kg/granulę .

P r z y k ł a d 6.

Do mieszalnika stanowiącego część instalacji wprowadzono surowce stałe w łącznej ilości 99,3kg/h. Ilości poszczególnych surowców stałych: 22,2 kg/h superfosfatu prostego; 10,4 kg/h siarczanu amonu; 26,7 kg/h chlorku potasowego; 13,0 kg/h magnezytu i 7,4 kg/h kizerytu. Wymienione surowce zmieszano i homogenizowano a następnie mieszaninę skierowano do granulatora, do którego wprowadzono 85 kg/h podziarna i rozdrobnionego nadziarna. Do mieszaniny w granulatorze wprowadzono parę wodną o temperaturze 110°C w ilości 0,9 kg/h i wodę w ilości 6,5 kg/h oraz gazowy amoniak w ilości 0,36 kg/h. Po wstępnym uformowaniu granul całą masę granulatu kierowano do suszarki i suszono spalinami o temperaturze 110 - 150°C. Następnie gorące granule przesyłano do wibracyjnego przesiewacza i wyodrębniono frakcję 2 - 5 mm, którą chłodzono, natomiast podziarno i rozdrobnione nadziarno w ilości 85 kg/h odprowadzano do granulatora. W cią gu godziny uzyskano 100 kg produktu w postaci granul. Nawóz zawiera: 2,5% N; 4,0% P2O5; 16,0% K2O i 15,0% MgO. Średnia wytrzymałość granul o średnicy 3,4 mm wynosi 4,0 kg/granulę.

Claims (2)

1. Nawóz wieloskładnikowy granulowany o przedłużonym działaniu, zwłaszcza dla upraw leśnych zawierający składniki mineralnej, znamienny tym, że zawiera azot w ilości 2 - 6% w przeliczeniu na N w postaci mocznikowanego superfosfatu i/lub siarczanu amonowego ewentualnie uzupełnianych gazowym NH3, fosfor w ilości 4 - 6% w przeliczeniu na P2O5 w postaci superfosfatu prostego i/lub mocznikowanego, potas w ilości 15 - 20% w przeliczeniu na K2O w postaci chlorku potasowego, magnez w ilości 9 - 16% w przeliczeniu na MgO w postaci magnezytu i/lub częściowo rozłożonego kwasem siarkowym magnezytu i/lub częściowo rozłożonego kwasem siarkowym dolomitu i/lub w postaci kizerytu, przy czym stosunek N : P2O5 : K2O : MgO wynosi 1 : 1-2 : 2,5-10 : 1,5-8.

2. Sposób otrzymywania wieloskładnikowego nawozu o przedłużonym działaniu, zwłaszcza dla upraw leśnych zawierającego składniki pokarmowe N, P2O5, K2O, Mg, znamienny tym, że miesza się surowce w takich ilościach, aby zawartość składników nawozowych zawierała się w proporcji N : P2O3 : : K2O : MgO = 1 : 1-2 : 2,5-10 : 1,5-8 homogenizuje się mieszaninę surowców, którą nastę pnie kieruje się do granulatora, do którego wprowadza się podziarno i rozdrobnione nadziarno i granuluje się w obecnoś ci pary wodnej o temperaturze 100 - 120°C z ewentualnym dodatkiem wody w ilości 5 - 8% oraz ewentualnie dozuje się do granulowanego materiału amoniak w postaci gazowej w ilości dostosowanej do neutralizacji wolnych kwasów w mieszaninie, po czym otrzymane granule kieruje się do suszarki, do której podaje się gorące spaliny, następnie gorące granule przesyła się do wibracyjnego przesiewacza do wyodrębnienia frakcji ziarna 2 - 5 mm, po czym wyodrębnioną frakcję granul produktu chłodzi się i pakuje lub składuje.