Спосіб одержання npk-добрива “амодекафосу”

Реферат: Спосіб одержання NPK-добрива методом змішування дефекату цукрового виробництва з водним розчином фосфатної кислоти, зв'язуючим інгредієнтом та водним розчином амоніаку з наступним розмішуванням, гранулюванням, визріванням і висушуванням суміші. Як зв'язуючий інгредієнт використовують калій сульфат у кількості 7,7-34,2 мас. %, а процес розмішування проводять у три етапи, причому на третьому етапі додають водний розчин амоніаку до рН рідкої фази суміші 6,5-7,5. UA 115281 U (12) UA 115281 U UA 115281 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до хімічних способів одержання мінеральних добрив, які посилюють ріст і якість рослин і можуть знайти застосування в сільському господарстві. Найближчим технічним рішенням до запропонованого є спосіб одержання гранульованого мінерального добрива, збагаченого мікроелементами [1 - Гришина И.А., Чепляев А.И., Розмахнин В.Б. і співавтори. Пат. РФ № 2058278, С 05 В 19/00; С 05 С 1/00; опубл. 20.04.1996], у відповідності до якого фосфати амонію змішують з дефекатом цукрового виробництва (далі у тексті - "дефекатом"), взятим у кількості 10-90 % від маси сухої шихти, а як зв'язуюче використовують воду в кількості 10-40 мас. %. Суміш гранулюють і сушать. Відомий спосіб одержання біологічно активної суміші, згідно якого змішують дефекат і фосфатну кислоту, яку беруть в кількості 7,15-36,20 мас. % [2 - Перепелиця О.П., Самчук А.І., Коваль Т.В., Перепелиця В.О. Пат. України № 103568, С 05 D 7/00, С 01 В 25/32; опубл. 25.10.2013]. Відомий також спосіб одержання фосфатного добрива змішуванням дефекату та фосфатної кислоти до співвідношення [СаО]:[Р2О5] = (0,45-0,88): 1, гранулюванням суміші, її дозріванням і висушуванням при 105 °C [3 - Шарипов Т.В., Мустафин А.Г., Юхин И.П., Середа Н.А. Євразійське пат. агентство. Пат. № 020435, С 01 В 11/10, С 01 Д 3/00; опубл. 28.11.2014]. Недоліком відомого способу є те, що в ньому використовують амофоси, одержання яких потребує окремого технологічного процесу. Крім цього недоліку, в одержаному згідно даного способу добриві немає достатнього вмісту калію, що є необхідним складовим елементом NPKдобрив; тому що у ньому не використовують інгредієнт, який містить калій у значних кількостях. В основу корисної моделі поставлена задача визначити оптимальний вміст калій сульфату у суміші дефекату, водного розчину фосфатної кислоти, калій сульфату та 25 %-го водного розчину амоніаку. Поставлена задача вирішується тим, що у способі одержання NPK-добрива "АМОДЕКАФОСу" методом змішування дефекату цукрового виробництва з водним розчином фосфатної кислоти, зв'язуючим інгредієнтом та розчином амоніаку з наступним розмішуванням, гранулюванням і висушуванням суміші, згідно корисної моделі як зв'язуючий інгредієнт використовують калій сульфат у кількості 7,7-34,2 мас. %, а процес розмішування проводять у три етапи, причому на третьому етапі додають водний розчин амоніаку до рН рідкої фази суміші 6,5-7,5. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом полягає у наступному: пропонується у сумішах дефекату, водного розчину фосфатної кислоти, калій сульфату і води брати дефекат у кількості 5,1-22,8 мас. %, фосфатну кислоту - у кількості 22,4-45,4 мас. % у перерахунку на чисту кислоту, калій сульфат брати у кількості 7,7-34,2 мас. %, а 25 %-ий водний розчин амоніаку брати у кількості, що забезпечує рН рідкої фази цієї суміші у межах 6,5-7,5. Процес одержання NPK-добрива "АМОДЕКАФОСу" виконують у три етапи. Перший етап включає змішування дефекату з водним розчином фосфатної кислоти у кількості 22,4-45,4 мас. % у перерахунку на чисту кислоту по відношенню до сумарної маси дефекату, чистої фосфатної кислоти і калій сульфату, його вносять на другому етапі, і води; проведення процесу взаємодії дефекату і водного розчину фосфатної кислоти. Другий етап передбачає внесення до цієї попередньо одержаної суміші калій сульфату у кількості 7,7-34,2 мас. % по відношенню до сумарної маси суміші дефекату, чистої фосфатної кислоти, калій сульфату і води. Тут калій сульфат відіграє роль зв'язуючого інгредієнта і одночасно джерела калію. Третій етап включає нейтралізацію надміру фосфатної кислоти 25 %-им водним розчином амоніаку до рН рідкої фази суміші у межах 6,5-7,5, перемішування суміші дефекату, водного розчину фосфатної кислоти, водного розчину амоніаку і сульфату калію до тістоподібної маси. Потім здійснюють гранулювання суміші, проводять визрівання гранул суміші до твердого стану протягом 1-2 діб. Далі гранули одержаного NPK-добрива сушать на повітрі протягом 10-24 годин і фасують у тару. Введення згідно запропонованого способу у робочу суміш калій сульфату як зв'язуючого інгредієнта і джерела калію у кількості 7,7-34,2 мас. % відрізняє його від відомого способу і забезпечує нову вищу якість одержаного добрива. Якщо рН суміші після додавання 25 %-го водного розчину амоніаку 7,5, то це обмежує застосування даного добрива на підзолистих ґрунтах. Отже рН робочої суміші у межах 6,5-7,5 є оптимальним. Вміст калію сульфату у робочій суміші менше 7,7 мас. % не забезпечує оптимальний вміст калію у добриві і не виконує роль зв'язуючого інгредієнта робочої суміші, придатної для формування гранул добрива. Такому 1 UA 115281 U 5 10 15 20 25 30 стану робочої суміші не сприяє вміст калій сульфату більше 34,2 мас. %. Тобто, калій сульфат в заявленому способі відіграє подвійну роль - і зв'язуючого інгредієнта, і джерела калію. Отже вміст 25 %-го водного розчину амоніаку, що створює рН водної фази у межах 6,5-7,5 у суміші дефекату, водного розчину фосфатної кислоти, водного розчину амоніаку і калій сульфату при вмісті останнього 7,7-34,2 % по відношенню до маси суміші дефекату, безводної фосфатної кислоти, калій сульфату і води забезпечує позитивну дію одержаного згідно запропонованого способу кінцевого продукту на схожість і ріст рослин. Використання дефекату як компонента суміші для одержання NPK-добрива створює можливість не тільки його утилізації, але і активного використання його органічної складової, суміші пектиноподібних речовин, кальцієвих солей органічних кислот. Використання розчинів фосфатної кислоти, амоніаку та сухого калій сульфату забезпечує можливість задавати необхідний вміст азоту, калію та фосфору у складі одержуваного згідно запропонованого способу NPK-добрива, до того ж калій сульфат відіграє роль зв'язуючого робочої суміші, що забезпечує можливість її гранулювати. Наслідком використання калій сульфату у кількості 7,7-34,2 % у складі суміші дефекату, чистої фосфатної кислоти, калій сульфату і води є забезпечення підвищеної стимулюючої дії одержаного NPK-добрива на ріст рослин, встановлено на дослідних посівах пшениці сорту "Смуглянка". Згідно запропонованого способу NPK-добриво одержують наступним чином. Сухий дефекат, взятий із Капітанівського цукрового заводу Кіровоградської обл., що має вміст кальційкарбонату до 58 % змішують з 52,1 %-ою фосфатною кислотою, яку беруть у надлишку по відношенню до маси кальційкарбонату, який міститься в дефекаті, маса чистої кислоти складає 22,4-45,4 мас. % до маси суміші дефекату, чистої фосфатної кислоти, калій сульфату і води із таким розрахунком, щоб у подальшому процесі цей надлишок фосфатної кислоти реагував з 25 %-им водним розчином амоніаку з утворенням амонійдигідрогенфосфату та амонійгідрогенфосфату. Суміш розмішують у змішувачі до закінчення реакції. У суміш дефекату та фосфатної кислоти вносять калій сульфат у кількості 7,7-34,2 мас. % від маси суміші дефекату, чистої фосфатної кислоти, калій сульфату і води. Кількість прибавленого 25 %-го водного розчину амоніаку визначає рН водної фази робочої суміші, ця величина рН = 6,5-7,5. Суміш розмішують повторно у змішувачі, витримують її до одержання тістоподібної маси, з якої формують гранули, які залишають на повітрі для визрівання протягом 1-2 діб, потім гранули сушать на повітрі ще 10-24 год., після чого фасують у герметично закриту тару. Наприклад, ряд проб сумішей готували, виходячи із заданих мас дефекату, калій сульфату, об'ємів водних розчинів фосфатної кислоти та 25 %-го амоніаку, табл. 1. 35 Таблиця 1 Склад вихідних сумішей для одержання NPK-добрива Зміст вихідних речовин у суміші для 1-го і 2-го етапів процесу одержання NPK-добрива № п/п 1 2 3 4 5* Маса Фосфатна кислота Маса дефекату w, Об'єм 52,1 %- w, мас. % Н2О, w, мас. % г г мас. % ої Н3РО4, мл чистої Н3РО4 г Н2О 1,00 22,8 1,39 22,4 0,9 20,5 1,50 1,00 18,8 2,09 27,6 1,4 25,5 1,50 1,00 14,5 3,24 33,1 2,1 30,5 1,50 1,00 10,0 5,57 39,1 3,6 36,0 1,50 1,00 5,1 12,53 45,4 8,1 41,7 1,50 K2SO4 w, мас. % 34,2 28,1 21,8 15,0 7,7 Розчин для 3-го етапу процесу одержання NPK-добрива Об'єм 25 %-гo NH3H2O, мл 1,20 1,90 2,90 4,90 10,00 *- суміш за 2 доби не переходила у тістоподібний стан, тому її не випробовували. 40 Одержані суміші згідно табл. 1 гомогенізували у фарфоровій ступці, спочатку, після додавання до наважки дефекату зазначеного об'єму фосфатної кислоти поки реакція виділення вуглекислого газу не припинеться 1-ий етап; а тоді вже після додавання калій сульфату, 2-ий етап; та 25 %-го водного розчину амоніаку до рН рідкої фази суміші = 6,5-7,5, 3-ій етап процесу; і згодом до утворення тістоподібної маси, придатної для формування гранул. Якщо формують 2 UA 115281 U 5 10 15 20 гранули, то їх залишають на 1-2 доби для дозрівання, а тоді сушать на повітрі протягом 1 доби, після чого фасують. Для визначення біологічної активності використовують порошкові зразки. Для приготування даного NPK-добрива, використовують водні розчини фосфатної кислоти і більше, ніж 52,1 %. Вихід NPK-добрива згідно запропонованого способу складає ~87-93 %. Ефективність одержаного NPK-добрива встановлювали на дослідному посіві пшениці сорту "Смуглянка", використовуючи для порівняння NPK-добриво виробництва Гомельського хімічного заводу (Гом. х. з.) згідно ТУ РБ 00203714.009-95. 3 Для посіву використовували ящик розміром 50 × 29 × 80 см , наповнений супіщаним ґрунтом. У ящику робили п'ять окремих рядів, розділених водонепроникними перегородками. В кожному ряду тильною стороною пестика від ступки робили по 8-9 комірок глибиною до -14 мм, на дно яких насипали по 0,2 г порошку одержаного NPK - добрива (проби № 1-4, табл. 2) та по 0,2 г розтертого NPK - добрива Гомельського хімічного заводу (проба № 5, табл. 2), зверху засипали 0,5 г землі, клали по одній зернині (їх попередньо відбирали, використовуючи найдобірніші) у комірку, а тоді досипали такою ж землею доверху. Ряди комірок з NPKдобривом, зерном і землею рівномірно поливали, а висоту сходів вимірювали з точністю ±1 мм. Як видно із табл. 2 середня висота сходів пшениці сорту "Смуглянка" у пробах № 1-4, де використане розроблене згідно запропонованого способу NPK-добриво у середньому на 28,7 % більша (а для проби № 4 - на 37,9 %), ніж для проби № 5, де використано NPK-добриво Гомельського хімічного заводу. Схожість пшениці також вища для проб № 1-4 (87,5 і 100 % проти 66,7 %), це дані станом на 29.06.2016 р. Станом на 5.07. 2016 висота сходів пшениці сорту "Смуглянка" у пробах № 1-4 - у середньому на 15,4 % більша, ніж для сходів одержаних з використанням заводського добрива (для проби № 4 - на 21,4 % - більша). Таблиця 2 Результати дослідження біологічної ефективності одержаних згідно запропонованого способу NPK-добрив на ріст пшениці сорту "Смуглянка", посів 16.06.16 р. 21.06.16 р. 24.06.16 р. 29.06.16 р. 5.06.16 р. № п/п Склад проби h серед. Схожість, h серед. Схожість, h серед. Схожість, h серед. Схожість, проби мм % мм % мм % мм % У відпов. 1 50 100,0 176 100,0 223 100,0 281 100,0 табл.1 2 41 87,5 167 87,5 203 87,5 276 87,5 3 47 100,0 177 100,0 229 100,0 283 100,0 4 53 87,5 191,4 87,5 240 87,5 300 87,5 NPK5 добриво 1 11,1 90 66,7 174 75 247 66,7 Гом. х. з. Примітка: h серед. - середня висота сходів у ряду. 25 30 Висновок. Результати випробувань, наведені в табл. 2, переконливо свідчать про ефективність розробленого згідно запропонованого способу NPK-добрива, завдяки додатковому внесенню у робочу суміш зв'язуючого інгредієнта - калій сульфату у кількості 7,734,2 мас. %. Одержане добриво "АМОДЕКАФОС" може знайти застосування в сільському господарстві, зокрема в процесі вирощування пшениці. Технічним результатом є одержання NPK-добрива "АМОДЕКАФОСу", яке може дати позитивний ефект при вирощуванні пшениці. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Спосіб одержання NPK-добрива методом змішування дефекату цукрового виробництва з водним розчином фосфатної кислоти, зв'язуючим інгредієнтом та водним розчином амоніаку з наступним розмішуванням, гранулюванням, визріванням і висушуванням суміші, який відрізняється тим, що як зв'язуючий інгредієнт використовують калій сульфат у кількості 7,734,2 мас. %, а процес розмішування проводять у три етапи, причому на третьому етапі додають водний розчин амоніаку до рН рідкої фази суміші 6,5-7,5. 3 UA 115281 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4