PL207846B1

PL207846B1 - Preparat do kondycjonowania nawozów mineralnych, zwłaszcza nawozów fosforowych i azotowych

Info

Publication number: PL207846B1
Application number: PL381960A
Authority: PL
Inventors: Bolesław Kozioł
Original assignee: Grupa Lotos Społka Akcyjna
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2011-02-28
Also published as: PL381960A1

Abstract

Preparat do kondycjonowania nawozów mineralnych, zwłaszcza nawozów fosforowych i azotowych charakteryzuje się tym, że składa się z kompozycji węglowodorów zawierającej dwa składniki typu węglowodorowego w ilości do 98 części masowych, z uwodornionych pierwszorzędowych amin tłuszczowych w ilości do 15 części masowych, z kopolimeru octanu winylu i polietylenu w ilości do 10 części masowych oraz z alifatycznej dwuaminy w ilości do 2 części masowych. Pierwszy składnik węglowodorowy zawiera mieszaninę węglowodorów o długości łańcucha C25-C65, w której skład wchodzą n-parafiny w ilości 58-60 %, izo-parafiny w ilości 8-20 %, olefiny w ilości 6-14 % oraz związki naftenowe jedno- dwu- i trójpierścieniowe o liczbie atomów w cząsteczce C30-C65 i długich łańcuchach podstawników węglowodorowych C26-C46 w ilości 6-8 %, natomiast drugi składnik typu węglowodorowego zawiera mieszaninę węglowodorów o długości łańcucha C20-C31 zawierającą n-parafiny w ilości 25-30 %, izo-parafiny w ilości 30-45 % oraz nafteny wielopierścieniowe w ilości 35-45 %. Preparat stanowi jednorodną mieszaninę otrzymaną przez stopienie składników. Preparat zapobiega zbrylaniu nawozów mineralnych oraz powoduje zmniejszenie pylenia w każdej fazie jego stosowania.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest preparat do kondycjonowania nawozów mineralnych, zwłaszcza nawozów fosforowych i azotowych, przeznaczony do zmniejszenia pylenia oraz zbrylania granulowanych nawozów mineralnych. Preparat zmniejsza pylenie przy wszelkich operacjach prowadzonych z użyciem nawozu oraz zmniejsza skłonność nawozów do zbrylania podczas magazynowania. Preparat występuje w postaci stałej o konsystencji pasty.

Podczas produkcji, magazynowania oraz dystrybucji nawozów mineralnych występuje pylenie. Powstające pyły mają znaczny wpływ na skłonność nawozów mineralnych do zbrylania. Nawozy mineralne stanowią proste związki chemiczne, (azotan amonu, siarczan amonu, mocznik, chlorek i siarczan potasu), albo też uzyskane w procesach technologicznych złożone kompozycje różnych składników (superfosfaty, saletrzak-CAN, nawozy NPK i NP). Wchodzące w skład nawozów związki są łatwo rozpuszczalne w wodzie. Nawozy łatwo chłoną wilgoć z powietrza, szczególnie wówczas, kiedy zawierają znaczne ilości pyłów. Wchłonięta do masy nawozu woda powoduje powstawanie na powierzchni granul nasyconych roztworów nawozowych. Roztwory te podczas przemian fizykochemicznych wywołują zjawisko sklejania się granul i w konsekwencji powstawanie zbrylenia.

Pyły powstające w procesie produkcyjnym jak również przy załadunku, transporcie i wyładunku nawozów „luzem” stwarzają uciążliwe warunki pracy i zanieczyszczają środowisko.

Istnieją sposoby zmniejszenia pylenia i zbrylania nawozów mineralnych. Jedną z możliwości jest kondycjonowanie gotowego produktu różnymi preparatami poprzez dyszowy natrysk na powierzchnię granul nawozu.

Znanych jest wiele preparatów zmniejszających zbrylanie. Preparaty występują jako mieszaniny naturalnych lub syntetycznych wosków, olejów mineralnych lub roślinnych, amin tłuszczowych, środków powierzchniowo czynnych jak również związków polimerowych i żywic polikondensacyjnych.

W polskim opisie patentowym Nr 167 780 pt. „ Ś rodek antyzbrylają cy, zwł aszcza do nawozów sztucznych” opisano preparat składający się z 8-35 części wagowych amin tłuszczowych pierwszorzędowych, 0,5-4 części wagowych amin tłuszczowych drugorzędowych, 0,02-2 części wagowych soli amin tłuszczowych pierwszorzędowych z kwasami tłuszczowymi, 0,01-1 części wagowych soli amin tłuszczowych drugorzędowych z kwasami tłuszczowymi oraz gaczu parafinowego i/lub oleju parafinowego jako uzupełnienia do 100 części wagowych.

W polskim opisie patentowym Nr 171 121 pt. „Ś rodek antyzbrylają cy do nawozów sztucznych” opisano preparat zawierający 5-20 części wagowych amin tłuszczowych pierwszorzędowych o wzorze RNH2, gdzie R jest alkilem zawierającym 12-22 atomów węgla, 1-20 części wagowych produktu reakcji amin tłuszczowych pierwszorzędowych z kwasami tłuszczowymi zawierającego minimum 20 części wagowych N - podstawionego amidu, 0,01-2 części wagowych oleju metylosilikonowego oraz ewentualnie do 5 części wagowych amin tłuszczowych drugorzędowych o długości łańcucha alkilowego C12-C22 oraz jako uzupełnienie do 100 części wagowych oleje mineralne lub gacze parafinowe lub ich mieszaniny.

W polskim zgł oszeniu patentowym Nr P 359 680 pt. „Ś rodek antyzbrylają cy do granulowanych nawozów sztucznych” opisano preparat zawierający gacz parafinowy i/lub olej parafinowy w ilości 85-99 części masowych, aminy tłuszczowe w ilości 0,1-5 części masowych, oksyetylenowane alkohole tłuszczowe w ilości 0-0,4 części masowych, polietylen mazisty w ilości 0,1-10 części masowych, zawiera również kopolimer blokowy tlenku etylenu i tlenku propylenu.

W polskim zgłoszeniu patentowym Nr P 342 273 opisano emulsję wodno-parafinową oraz sposób wytwarzania emulsji wodno-parafinowej. Emulsja parafinowa zawiera parafinę i/lub gacz parafinowy i/lub olej parafinowy w ilości 1-80 części masowych, kwas tłuszczowy w ilości 0-20 części masowych, trietanoloaminę w ilości 0-4,5 części masowych i wodę w ilości 9,99-85,5 części masowych.

W opisie patentowym EP Nr 813 902 opisano ś rodek zawierają cy kompozycje hydrofobowe i antyzbrylające zawierający aminy tłuszczowe, przykładowo stearyloaminę, alkohole tłuszczowe takie jak alkohol stearynowy, kwas fosforowy i kwasy tłuszczowe, najkorzystniej uwodornione tłuszcze lub kwasy tłuszczowe z nasion rzepaku.

W opisie patentowym EP Nr 872461 opisano uzyskanie praktycznie niepylą cego, nawozu stał ego po obróbce za pomocą mieszaniny wody lub innego rozpuszczalnika z określonymi pozostałościami podestylacyjnymi. Pozostałości te otrzymuje się w temperaturze poniżej 60°C, przy produkcji alkoholi, najkorzystniej 1,6-heksanodiolu.

PL 207 846 B1

W opisie patentowym EP Nr 908480 przedstawiono środki do pokrywania nawozów, w celu wyeliminowania zbrylania i pylenia, które otrzymuje się z mieszaniny pierwszo- i drugorzędowych monoamin tłuszczowych C14-20 w ilości 10-25%, stearynianu glinu w ilości 2-8%, alkoholi tłuszczowych w ilości 2-8% i składników konwencjonalnych. Preferowane aminy to aminy z utwardzonych tłuszczów, a preferowanym alkoholem tł uszczowym jest alkohol oktadecylowy.

W innym opisie FR Nr 2536300 podano, że kompozycję zawierającą 20% amin tłuszczowych i oleju przy stosunku olej/amina od 2:1 do 1:10 nanosi si ę na granulowane i pyliste nawozy sztuczne.

W opisie FR Nr 2723085 podaje się , ż e nawozy traktuje się , w celu wyeliminowania pylenia, olejami roślinnymi - najczęściej olejem rzepakowym lub sojowym, najkorzystniej wymieszanymi z melasą lub innymi lepiszczami.

W polskim zgłoszeniu patentowym P 356 224 przedstawiono preparat zawierający mieszaninę gaczy i mas parafinowych z pokostem i/lub epoksydowanymi olejami roślinnymi zawierającymi sykatywy oraz związkami krzemoorganicznymi i helioforem.

Stosowanie preparatów opartych na olejach mineralnych lub roślinnych daje nietrwałe efekty. Z upływem czasu warstewka oleju zostaje wchłonięta z powierzchni w głąb granul. Powierzchnia granul nie jest, więc pokryta zabezpieczającą warstwą preparatu. Równocześnie nasączona od wewnątrz granula nawozu ulega osłabieniu mechanicznemu i jest podatna na działanie sił ściskających występujących podczas magazynowania nawozów w stosach lub pryzmach.

Zmieszanie olejów schnących z węglowodorami parafinowymi wydaje się mało efektywne ze względu na brak możliwości utlenienia ich tlenem z powietrza mimo zastosowanych sykatyw.

Preparaty w postaci emulsji wodnych zawierają znaczne ilości wody, która jest czynnikiem wywołującym reakcje fizykochemiczne z hydrofilowymi składnikami nawozu i w rezultacie powoduje wzrost zbrylenia i znaczne osłabienie wytrzymałości mechanicznej granul. Emulsje wodne zastosowane do kondycjonowania nawozów powodują w miarę upływu czasu nasilenie powstawania pyłów wtórnych. W przypadku nawozów zawierających składniki łatwo rozpuszczalne w wodzie zastosowanie emulsji wodnych przynosi wręcz skutek odwrotny do zamierzonego.

W większości opisów zgłoszeń lub patentów gacze parafinowe lub oleje traktuje się jako składnik drugorzędny stanowiący uzupełnienie pozostałych, według twórców istotnych, składników kompozycji. Zastosowanie, jako uzupełnienie istotnych składników, przypadkowo dobranych gaczy parafinowych lub olejów nie zapewnia uzyskania właściwego pokrycia powierzchni granul nawozu przez antyzbrylacze lub środki przeciwpyłowe. Gacze parafinowe posiadają w szerokich granicach zróżnicowany skład chemiczny pod względem rodzaju i zawartości poszczególnych węglowodorów, a co za tym idzie posiadają zróżnicowane właściwości fizyczne. Parafinowe „lekkie” gacze zawierające przede wszystkim n-parafiny mogą tworzyć na granulach nawozu warstewki kruche i nieprzylegające do ich powierzchni, co w rezultacie prowadzić może do nieskutecznego oddziaływania antyzbrylającego i przeciwpył owego.

Preparaty kondycjonujące oprócz właściwości antyzbrylających i przeciwpyłowych nie powinny zmniejszać wytrzymałości mechanicznej granul na ścieranie, uderzenia i zgniatanie. W celu uzyskania preparatów kondycjonujących spełniających w/w kryteria przeprowadzono badania laboratoryjne z użyciem różnych typów nawozów mineralnych.

W wyniku przeprowadzonych badań okazało się, że preparat otrzymany w wyniku stopienia w temperaturze 80-110°C odpowiednio zestawionej kompozycji węglowodorów z uwodornionymi aminami tłuszczowymi, kopolimerem octanu winylu i polietylenu oraz z alifatyczną dwuaminą, a następnie naniesiony w sposób dynamiczny na powierzchnię nawozów mineralnych eliminuje ich pylenie oraz zbrylanie nie powodując pogorszenia wytrzymałości mechanicznej.

Istota wynalazku polega na tym, że preparat składa się z kompozycji węglowodorów zawierającej dwa składniki typu węglowodorowego w ilości do 98 części masowych, z uwodornionych pierwszorzędowych amin tłuszczowych w ilości do 15 części masowych, z kopolimeru octanu winylu i polietylenu w ilości do 10 części masowych oraz z alifatycznej dwuaminy w ilości do 2 części masowych.

Pierwszy ze składników kompozycji węglowodorowej zawiera mieszaninę węglowodorów o temperaturze krzepnię cia powyż ej 65°C oraz lepkoś ci kinematycznej mierzonej w 100°C powyż ej 13 mm²/s w ilości 30-80 części masowych kompozycji węglowodorów, natomiast drugi składnik kompozycji węglowodorowej zawiera mieszaninę węglowodorów o temperaturze krzepnięcia wyższej niż 27°C w ilości 20-70 części masowych tej kompozycji.

Pierwszy składnik węglowodorowy zawiera mieszaninę węglowodorów o długości łańcucha C25-C65, w której skład wchodzą n-parafiny w ilości 58-60%, izo-parafiny w ilości 8-20%, olefiny w ilości

PL 207 846 B1

6-14% oraz związki naftenowe jedno- dwu- i trójpierścieniowe o liczbie atomów w cząsteczce C30-C65 i długich łań cuchach podstawników wę glowodorowych C26-C46 w ilości 6-8%, natomiast drugi składnik typu węglowodorowego zawiera mieszaninę węglowodorów o długości łańcucha C20-C31 zawierającą n-parafiny w ilości 25-30%, izo-parafiny w ilości 30-45% oraz nafteny wielopierścieniowe w iloś ci 35-45%.

Jako uwodornione aminy tłuszczowe zawiera mieszaninę uwodornionych pierwszorzędowych amin tłuszczowych o wzorze R-NH2, gdzie R stanowi podstawnik o zawartości od 12 do 18 atomów węgla w cząsteczce (C12-C18), przy czym zawartość amin pierwszorzędowych wynosi minimum 95% i aminy tłuszczowe o innej rzędowoś ci w ilości do 5%.

Jako kopolimer octanu winylu i polietylenu zawiera produkty kopolimeryzacji tych związków o zawartoś ci 13-30% octanu winylu i temperaturze topnienia w granicach 63-95°C i gęstości 0,9460,950 g/cm³. Kopolimer o takim składzie i parametrach cechuje się wysoką przyczepnością do powierzchni powlekanych oraz dobrą mieszalnością z węglowodorami n- i izo- parafinowymi oraz naftenami tworząc na powlekanej powierzchni warstwę poślizgową związaną z podłożem.

Jako alifatyczną dwuaminę zawiera 1,6-heksanodiaminę o wzorze C6H16N2, wywierającą korzystny wpływ na homogenizację składników oraz ze względu na aktywność jonową ułatwiającą powstawanie jednorodnej powłoki na powierzchni granul nawozu.

Preparat stanowi jednorodną mieszaninę. Użyte w recepturze odpowiednio zestawionych kompozycji węglowodorów, w skład, których wchodzą węglowodory o łańcuchach prostych, rozgałęzionych oraz o pierścieniach naftenowych, umożliwiło uzyskanie oczekiwanych właściwości preparatu. Zastosowane kompozycje węglowodorów, wraz z innymi składnikami preparatu kondycjonującego, zapewniają skuteczne oddziaływanie przeciwpyłowe i przeciwzbrylające na różne typy nawozów mineralnych.

Odpowiednio zestawione i stopione kompozycje węglowodorów po przekroczeniu temperatury krzepnięcia i zestaleniu są ciągliwe, przyczepne do podłoży oraz charakteryzują się elastycznością wytworzonej powłoki.

Po zastosowaniu preparatu według wynalazku zaobserwowano poprawę właściwości mechanicznych badanych nawozów. Ilość zastosowanego preparatu uzależniona jest od typu i struktury granul nawozu (azotowy, fosforowy, NP, NPK). Zastosowanie preparatu wpływa na zwiększenie wytrzymałości mechanicznej nawozu na ścieranie i rozkruszanie. Stwierdzono, że zastosowany preparat skutecznie zmniejsza pylenie w trakcie wszystkich operacji związanych z produkcją i dystrybucją nawozów. Przeprowadzone testy laboratoryjne, w warunkach zbliżonych do magazynowych, wykazują całkowitą sypkość nawozów pokrytych warstwą preparatu.

Preparat stanowi jednorodne, o konsystencji pasty, ciało stałe o temperaturze topnienia w zakresie 40-80°C i w stanie stopionym nanoszony jest za pomocą natrysku dyszowego na nawóz mineralny znajdujący się w ruchu.

Preparat przeciwpyłowy do granulowanych nawozów mineralnych otrzymywany jest przez stopienie, wymieszanie składników oraz ostudzenie otrzymanego stopu.

P r z y k ł a d 1

Do ogrzewanego reaktora z mieszadłem zadozowano kolejno 25 g produktu rozpuszczalnikowego odparafinowania olejów ciężkich o temperaturze topnienia 74°C i lepkości kinematycznej 15,5 mm² mierzonej w 100°C - jako pierwszego składnika kompozycji węglowodorów i po jego stopieniu 68 g skł adnika drugiego kompozycji wę glowodorów stanowią cego produkt odolejania gaczu parafinowego o temperaturze topnienia 34°C, następnie 15 g amin tłuszczowych l-rzędowych, 0,5 g 1,6-heksanodiaminy oraz 2 g kopolimeru octanu winylu i polietylenu. Składniki ogrzewano mieszając, aż do uzyskania jednorodnego stopu w temperaturze 80-110°C przez okres około 20 minut.

Otrzymany preparat w stanie stopionym nanoszono za pomocą ogrzewanej dyszy na ruchome złoże nawozu.

P r z y k ł a d 2

Do ogrzewanego reaktora z mieszadłem zadozowano kolejno 38 g produktu rozpuszczalnikowego odparafinowania olejów ciężkich o temperaturze topnienia 74°C i lepkości kinematycznej 15,5 mm² mierzonej w 100°C - jako pierwszego składnika kompozycji węglowodorów, i po jego stopieniu 60 g składnika drugiego kompozycji węglowodorów, stanowiącego produkt odolejania gaczu parafinowego o temperaturze topnienia 34°C, następnie 10 g amin tłuszczowych l-rzędowych, 0,7 g 1,6-heksanodiaminy oraz 3 g kopolimeru octanu winylu i polietylenu. Składniki ogrzewano mieszając, aż do uzyskania jednorodnego stopu w temperaturze 80-110°C przez okres około 20 minut.

PL 207 846 B1

P r z y k ł a d 3

Do ogrzewanego reaktora z mieszadłem zadozowano kolejno 42 g produktu rozpuszczalnikowego odparafinowania olejów ciężkich o temperaturze topnienia 74°C i lepkości kinematycznej

15,5 mm² mierzonej w 100°C - jako pierwszego składnika kompozycji węglowodorów, i po jego stopieniu 56 g składnika drugiego kompozycji węglowodorów stanowiącego produkt odolejania gaczu parafinowego o temperaturze topnienia 34°C, następnie 4 g amin tłuszczowych l-rzędowych, 1 g 1,6-heksanodiaminy oraz 5 g kopolimeru octanu winylu i polietylenu. Składniki ogrzewano mieszając, aż do uzyskania jednorodnego stopu w temperaturze 80-110°C przez okres około 20 minut.

P r z y k ł a d 4

Do ogrzewanego reaktora z mieszadłem zadozowano kolejno 30 g produktu rozpuszczalnikowego odparafinowania olejów ciężkich o temperaturze topnienia 74°C i lepkości kinematycznej

15,5 mm² mierzonej w 100°C - jako pierwszego składnika kompozycji węglowodorów, i po jego stopieniu 65 g składnika drugiego kompozycji węglowodorów stanowiącego produkt odolejania gaczu parafinowego o temperaturze topnienia 34°C, następnie 5 g amin tłuszczowych l-rzędowych, 1,2 g

1,6-heksanodiaminy oraz 7 g kopolimeru octanu winylu i polietylenu. Składniki ogrzewano mieszając, aż do uzyskania jednorodnego stopu w temperaturze 80-110°C przez okres około 20 minut.

P r z y k ł a d 5

Do ogrzewanego reaktora z mieszadłem zadozowano kolejno 34 g produktu rozpuszczalnikowego odparafinowania olejów ciężkich o temperaturze topnienia 74°C i lepkości kinematycznej

15,5 mm² mierzonej w 100°C - jako pierwszego składnika kompozycji węglowodorów, i po jego stopieniu 64 g składnika drugiego kompozycji węglowodorów stanowiącego produkt odolejania gaczu parafinowego o temperaturze topnienia 34°C, następnie 5 g amin tłuszczowych l-rzędowych, 1,5 g

1,6-heksanodiaminy oraz 8 g kopolimeru octanu winylu i polietylenu. Składniki ogrzewano mieszając, aż do uzyskania jednorodnego stopu w temperaturze 80-110°C przez okres około 20 minut.

P r z y k ł a d 6

Do ogrzewanego reaktora z mieszadłem zadozowano kolejno 50 g produktu rozpuszczalnikowego odparafinowania olejów ciężkich o temperaturze topnienia 74°C i lepkości kinematycznej

15,5 mm² mierzonej w 100°C - jako pierwszego składnika kompozycji węglowodorów, i po jego stopieniu 48 g składnika drugiego kompozycji węglowodorów stanowiącego produkt odolejania gaczu parafinowego o temperaturze topnienia 34°C, następnie 3 g amin tłuszczowych l-rzędowych, 2 g

1,6-heksanodiaminy oraz 10 g kopolimeru octanu winylu i polietylenu. Składniki ogrzewano mieszając, aż do uzyskania jednorodnego stopu w temperaturze 80-110°C przez okres około 20 minut.

Claims

1. Preparat do kondycjonowania nawozów mineralnych, zwłaszcza nawozów fosforowych i azotowych, zawierający substancje węglowodorowe, uwodornione aminy tłuszczowe, znamienny tym, że składa się z kompozycji węglowodorów zawierającej dwa składniki typu węglowodorowego w ilości do 98 części masowych, z uwodornionych pierwszorzędowych amin tłuszczowych w ilości do 15 części masowych, z kopolimeru octanu winylu i polietylenu w ilości do 10 części masowych oraz z alifatycznej dwuaminy w ilości do 2 części masowych.

2. Preparat według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy ze składników kompozycji węglowodorowej zawiera mieszaninę węglowodorów o temperaturze krzepnięcia powyżej 65°C oraz lepkości kinematycznej mierzonej w 100°C powyżej 13 mm²/s w ilości 30-80 części masowych kompozycji węglowodorów.

PL 207 846 B1

3. Preparat według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi składnik kompozycji węglowodorowej zawiera mieszaninę węglowodorów o temperaturze krzepnięcia wyższej niż 27°C w ilości 20-70 części masowych tej kompozycji.

4. Preparat według zastrz. 2, znamienny tym, że jeden składnik węglowodorowy zawiera mieszaninę węglowodorów o długości łańcucha C25-C65, w której skład wchodzą n-parafiny w ilości 58-60%, izo-parafiny w ilości 8-20%, olefiny w ilości 6-14% oraz związki naftenowe jedno- dwu- i trójpierścieniowe o liczbie atomów w cząsteczce C30-C65 i długich łańcuchach podstawników węglowodorowych C26-C46 w ilości 6-8%.

5. Preparat według zastrz. 3, znamienny tym, że drugi składnik typu węglowodorowego zawiera mieszaninę węglowodorów o długości łańcucha C20-C31 zawierającą n-parafiny w ilości 25-30%, izo-parafiny w ilości 30-45% oraz nafteny wielopierścieniowe w ilości 35-45%.

6. Preparat według zastrz. 1, znamienny tym, że jako uwodornione aminy tłuszczowe zawiera mieszaninę uwodornionych pierwszorzędowych amin tłuszczowych o wzorze R-NH2, gdzie R stanowi podstawnik o zawartości od 12 do 18 atomów węgla w cząsteczce (C12-C18), przy czym zawartość amin pierwszorzędowych wynosi minimum 95% i aminy tłuszczowe o innej rzędowości do 5%.

7. Preparat według zastrz. 1, znamienny tym, że jako kopolimer octanu winylu i polietylenu zawiera produkty kopolimeryzacji tych związków o zawartości 13-30% octanu winylu i temperaturze topnienia w granicach 63-95°C i gęstości 0,946-0,950 g/cm³.

8. Preparat według zastrz. 1, znamienny tym, że jako alifatyczną dwuaminę zawiera 1,6-heksanodiaminę o wzorze C6H16N2.