Способ получения медленнодействующего удобрения с оболочкой на основе серы Российский патент 2024 года по МПК C05G3/40 C05G5/30 

Изобретение относится области производства медленнодействующих минеральных азотосодержащих удобрений, применяемых в сельском хозяйстве, а именно к удобрениям пролонгированного действия с оболочками, представляющими собой модифицированную серу.

Эффективность использования минеральных азотосодержащих минеральных удобрений (в частности, NPK) растениями достаточно низкая (около 30%) из-за их быстрой растворимости, что приводит к большим потерям азота. Избыточный азот растворяется почвенными водами и вымывается, улетучивается в атмосферу в виде N₂ и NO_x, что негативно отражается на окружающей среде: происходят загрязнение подземных и сточных вод, этерификация близлежащих водоёмов, образование кислотных дождей, разрушение озонового слоя, ухудшение качества и эрозия почвы и даже изменение экосистем.

Для устранения указанных последствий с сохранением высокой урожайности сельскохозяйственных культур применяют гранулированные удобрения, покрытые оболочками, что обеспечивает пролонгированное действие питательных компонентов удобрения, высвобождая их постепенно и снижая потери при их потреблении растениями. К биоразлагаемым оболочкам относятся оболочки подверженные биодеградации в почве, т.е. химической реакцией деструкции, катализатором которой являются ферменты и метаболиты микроорганизмов. В зависимости от наличия свободного кислорода в системе, различают аэробную и анаэробную биодеградацию. В аэробных условиях продуктами биодеградации являются углекислый газ, вода, углеводородные остатки, углеводородная биомасса, соли. В анаэробных условиях помимо таких же продуктов выделяется также метан. При погружении образцов в грунт, доступ кислорода не исключен, но ограничен, поэтому возможно выделение небольшого количества метана.

Преимуществами использования таких удобрений являются: уменьшение нормы внесения удобрения и экономия рабочей силы; снижение загрязнения окружающей среды за счет повышения эффективности использования азота; увеличение урожайности культур.

К материалам, применяемым в качестве оболочек для покрытия удобрений, также относится элементарная сера. Сера является минералом из класса самородных элементов, и так как это неорганическое вещество, то здесь нельзя применить понятие о биоразлагаемости этого вещества, однако сера является важнейшим элементом питания растений, их развития, повышения урожайности и улучшения качества продукции, поэтому она сама активно применяется в качестве удобрений, а удобрения с покрытиями на основе серы будут иметь комплексный эффект. Обеспеченность растений серой является основный фактором получения качественного растительного белка. У ряда культур от уровня питания серой зависит структура, а также функционирование ферментов и белков в тканях листьев и семенах.

Однако использование чистой серы в качестве покрытия не дает значимых результатов по снижению скорости растворения, что обусловлено высокими скоростями кристаллизации капель расплава на поверхности гранулы. При диспергировании состав покрытия ложится мелкими каплями, которые быстро затвердевают, покрытие гранулы удобрения получается шероховатым и неравномерным. Кроме того, гранулы с таким покрытием обладают низкой статической прочностью, высокой хрупкостью и истираемостью. Это обусловлено тем, что чистая сера претерпевает аллотропный фазовый переход в твердое состояние при охлаждении до температуры ниже 95,5°C, из моноклинной в ромбическую форму, являющуюся более плотной и занимающую меньший объем. Охлаждение серы приводит к увеличению плотности (усадке), что вносит физическую нестабильность в покрытие и делает материал высоконапряженным и склонным к растрескиванию и механическому разрушению.

В связи с эти перед нанесением на гранулы расплав серы модифицируют различными веществами, повышающими качество финального покрытия. Механизм модификации серы заключается в том, что сера в дисперсионной среде не растворяется и находится в расплаве в виде мельчайших частиц. В таком случае сера выполняет роль структурообразующего наполнителя. Размер образующихся частиц серы зависит от условий совмещения компонентов (температуры, времени и интенсивности перемешивания) и скорости охлаждения смеси. Медленное охлаждение приводит к формированию мелких кристаллов серы при ее кристаллизации из расплава. Со временем моноклинная модификация переходит в ромбическую, что сопровождается ростом ее прочности. Таким образом, сера образует самостоятельную фазу в дисперсионной среде, как в расплавленном состоянии, так и после кристаллизации, то есть частицы серы после охлаждения представляют собой распределенные в дисперсионной среде кристаллические образования (дисперсную фазу). Сера и серосодержащие материалы - это особый наполнитель. Во-первых, это активный наполнитель с точки зрения структурирующей способности, что объясняется ее высокой поверхностной активностью. Во-вторых, особенностью серы как наполнителя является то, что она действует в качестве армирующего материала, обладающего вяжущими свойствами. Кристаллические агрегаты серы способны образовывать пространственный каркас, состоящий из соединенных между собой более мелких агрегатов и придающий свойства твердообразных структур. Данные кристаллические образования, взаимодействуя через высокоструктурированные прослойки дисперсионной среды, приводят к резкому повышению жесткости и созданию композитной структуры.

Для повышения качества гранул удобрений с серным покрытием в расплав серы вносят:

1) добавки такие как: цеолит, вермикулит, фосфогипс в виде мелкодисперсных порошков, которые улучшают качество поверхности, создавая дополнительный защитный слой;

2) регуляторы вязкости расплавленной серы, что облегчает диспергирование и способствует более равномерному и однородному покрытию гранул. К числу таких веществ относятся высококипящие двух - и многоатомные спирты, вводимые в количестве 0,1-10% масс., например, этиленгликоль, глицерин, тетриолы, полиолы, йод в количестве 0,02% масс.;

3) пластификаторы, применяемые для получения более однородного и плотного покрытия. Используются как неорганические, так и органические вещества, например, сульфид железа, циклопентадиен, нафталин, парафин, тиокол, резиновая крошка, шерстный жир, диалкилполисульфид (US № 4636242, 1986). Кроме того, предлагают использовать хлорпарафины, хлорированные и бромированные триэтил- и трипропилфосфаты и др. (CN №102276346B, 2013).

Также в качестве покрывающего (капсулирующего) материала используют стеариновую кислоту, представляющую собой жирную кислоту. Основным промышленным методом получения стеариновой кислоты является извлечение её из стеарина - продукта гидролиза жиров при производстве мыла. Стеариновая кислота, как и ряд других жирных кислот, под действием почвенных микроорганизмов разлагаются на CO₂ и H₂O, что позволяет избежать загрязнения почвы балластными материалами и отнести данное вещество к биоразлагаемым материалам.

Стеариновая кислота используются либо непосредственно в виде покрывающей плёнки, либо в качестве одного из компонентов покрытия.

Стеариновая кислота в качестве покрытия в виде плёнки раскрывается в патенте US № 10450239B2, 2017, в заявке на патент CN № 102093144 A, 2011 описывается карбамид с биоразлагаемым покрытием с пролонгированным высвобождением питательных веществ, на который в качестве первого покрытия наносят от 0,5 до 2,0 частей расплава стеариновой кислоты; в заявке на патент CN № 104163674 A, 2014 раскрывается составное органо-минеральное удобрение с замедленным высвобождением, на которое после предварительного смешения и гранулирования наносят плёнку из стеариновой кислоты; в заявке на патент US № 2015329433 A1, 2008 предлагается экологически чистое азотно-калийное удобрение на основе серы с медленным высвобождением, которое получают смешением расплава карбамида с сульфата аммония и сульфата калия, гранулирования этой смеси с получением гранул, распыление на поверхность гранул расплава стеариновой кислоты в количестве 1,2% масс. от массы гранул, сушка гранул и нанесение второго слоя покрытия, состоящего 2,5% масс. стеарата магния и 97,5% масс. порошка цеолита.

Стеариновая кислота в качестве одного из компонентов (добавки) покрытия используются в заявке на патент US №2016304410A1, 2016, где раскрывается покрытие для удобрений, уменьшающее пылеобразование и тенденцию к слеживанию гранулированных удобрений, содержащее жирнокислотный компонент, состоящий из соли жирной кислоты, а также насыщенную жирную кислоту, которой является стеариновая кислота в количестве от 0,01 до 5 весовых процентов продукта; в заявке на патент CN №102718598A, 2012 раскрывается биоразлагаемое предотвращающее слёживание покрытие для удобрений, которое включает в себя основной компонент и добавку, при этом основной компонент включает поверхностно-активное вещество, содержащее стеариновую кислоту; в заявке на патент US № 2012090367 A1, 2012 описывается удобрение, состоящее из сердцевины, выбранной из группы, состоящей из карбамида и сульфата аммония, и покрывающего состава, включающего одну или несколько линейных насыщенных алифатических монокарбоновых кислот и дополнительное соединение, которое может представлять собой стеариновую кислоту; в заявке на патент CN № 104016790 A, 2014 предлагается добавка для удобрений, которую покрывают агентом для замедленного высвобождения, содержащего стеариновую кислоту, связующее и минеральный порошок; в заявке на патент CN № 104761351 A, 2015 предлагается добавка против слеживания для порошкообразного химического удобрения, содержащая 0,5-3,5% стеариновой кислоты; в заявке на патент WO № 2017206743 A1, 2017 описывается способ получения карбамида с микроэлементами, в котором на карбамид распыляется покрытие, представляющее собой смесь 40% канифоли, 30% воска, 30% жирной кислоты.

Также в уровне техники известны покрытия из серы, включающие в качестве добавки стеариновую кислоту.

Наиболее близкий аналогом заявленного изобретения является способ получения гидрофобного покрытия для уменьшения слёживания, разрушения и образования пыли гранулированных удобрений (заявка на патент US № 20200231516 A1, 2020). В одном из вариантов изобретения покрытие получают путём смешения дисперсного материала для придания шероховатости гранулам с гидрофобным материалом. При этом материал покрытия может быть в расплавленной форме. В качестве дисперсного материала может быть использована элементарная сера в количестве от 0,01 до 10% в пересчёте на общий вес гранул. В качестве гидрофобного материала - жирная кислота в количестве от 0,01 до 10% от всей гранулы удобрения. При этом говорится, что покрытие должно быть достаточно разлагаемым после внесения в почву, чтобы питательные вещества удобрения легко высвобождались в почву.

Однако такое покрытие не обеспечивает достаточного срока пролонгированного высвобождения питательных веществ удобрений в почву. Кроме того, указанные процентные содержания компонентов покрытия не обеспечивают равномерного и полного покрытия гранул, что также способствует быстрому высвобождению питательных элементов удобрения в почву.

Техническая проблема состоит в недостаточном пролонгированном эффекте удобрений с серным покрытием, а также в неравномерной структуре покрытия.

Технический результат заключается в улучшении структуры серного покрытия гранул NPK удобрений за счёт внесения биоразлагаемого модификатора - стеарина, при определённом соотношении сера : стеарин, и увеличения массовой доли покрытия, что в свою очередь приводит к увеличению пролонгированного эффекта растворения сроком до 6-ти месяцев.

Техническая проблема решается и технический результат достигается в настоящем изобретении. Предложен способ получения гранулированного NPK удобрения пролонгированного действия с серным покрытием, по которому на нагретые в тарельчатом грануляторе гранулы удобрения наносят покрытие из смеси серы и стеарина, приготовленной при интенсивном перемешивании их расплавов, отличающийся тем, что соотношение сера : стеарин в покрытии равно 97:3, а массовая доля покрытия составляет 40% от общей массы гранул.

В одном из частных случаев осуществления заявленного способа на гранулы NPK удобрения сначала наносят 70% расплава серы, а затем на покрытые серой гранулы наносят вторую оболочку из смеси 30% оставшейся серы и стеарина, приготовленной при интенсивном перемешивании их расплавов, при соотношении сера : стеарин 97:3.

В одном из частных случаев осуществления заявленного способа к смеси сера : стеарин добавляют добавку.

В одном из частных случаев осуществления заявленного способа к смеси сера стеарин добавляют добавку, в качестве которой используют глицерин.

В одном из частных случаев осуществления заявленного способа к смеси сера стеарин добавляют добавку, в качестве которой используют глицерин в количестве 2% масс. от массы покрытия.

В одном из частных случаев осуществления заявленного способа процесс проводят при температуре расплава на стадии распыления -150°С и при температуре слоя гранул NPK удобрения - 60-65°С.

На фиг. 1 изображена схема лабораторной установки тарельчатого гранулятора, состоящий из 1 - тарельчатый гранулятор; 2 - червячный мотор-редуктор; 3 - устройство регулировки угла наклона гранулятора; 4 - диспергирующее устройство; 5 - воздуховод с кожухом; 6, 9 - ТЭНы; 7, 10 - компрессор; 8 - тепловая пушка. I - сырье, II - расплав покрытия, III, IV - воздух.

На фиг. 2 представлены кривые растворимости для гранул NPK удобрения, покрытых расплавом серы и серой с модификаторами с долей покрытия 40% масс. На фиг. 2 используются следующие обозначения:

1 – сера : вазелиновое масло 97:3; 2 - сера; 3 – сера : парафин 97:3; 4 – сера : стеарин 97:3.

На фиг. 3 представлены кривые растворимости для гранул NPK удобрения, покрытых стеарином и стеариновой кислотой, растворенных в гексане, с долей покрытия 25% масс. На фиг. 3 используются следующие обозначения:

1 - стеариновая кислота, 2 - стеарин.

На фиг. 4 представлены кривые растворимости для гранул NPK удобрения с покрытием на основе серы при различных соотношениях сера : стеарин с долей покрытия 40% масс. На фиг. 4 используются следующие обозначения:

1 - сера; 2 – сера : стеарин 90:10; 3 – сера : стеарин 95:5; 4 – сера : стеарин 98:2; 5 – сера : стеарин 97:3.

На фиг. 5 приведены кривые растворимости для гранул NPK удобрения, покрытые расплавом сера : стеарин 97:3 с различной массовой долей покрытия. На фиг. 5 используются следующие обозначения:

1 - 30% масс.; 2 - 40% масс.; 3 - 50% масс.

На фиг. 6 приведены кривые растворимости для гранул NPK удобрения, покрытых расплавом сера : стеарин 97:3 с долей покрытия 40% масс. и добавлением глицерина. На фиг. 6 используются следующие обозначения:

1 - 3% масс., 2 - 1% масс., 3 - без добавления, 4 - 2% масс.

На фиг. 7 приведены кривые растворимости для гранул NPK удобрения, покрытые расплавом сера : стеарин 97:3 с долей покрытия 40% масс. при разных технологиях покрытия. На фиг. 7 используются следующие обозначения:

1 - покрытие по 1-ой технологии; 2 - покрытие по 2-ой (рекомендуемой) технологии.

На фиг. 8 приведены кривые растворимости для гранул NPK удобрения, покрытых расплавом сера: стеарин 97:3 с долей покрытия 40% масс. при разных температурных режимах. На фиг. 8 используются следующие обозначения:

1 - 20-25°С, 2 - 30-35°С, 3 - 45-50°С, 4 - 60-65°С.

В следующих примерах обсуждаются конкретные варианты осуществления изобретения.

Для осуществления заявленного изобретения в качестве удобрения использовали гранулированное NPK удобрение состава 16:16:16. Для покрытия (капсулирования) гранул применяли серу, полученную согласно СТО 46484954-0021-2011, в которую вносили биоразлагаемый модификатор.

Для нанесения покрытия на гранулы NPK удобрения была выбрана технология окатывания, подразумевающая послойное наращивание гранулы за счет качения зерна при подводе механической энергии. Полученные по такой технологии гранулы имеют сферическую форму и ровную поверхность за счет истирания неровностей в грануляторе.

Исследование процесса капсулирования NPK удобрения методом окатывания проводили на тарельчатом грануляторе с диаметром тарелки 300 мм с плавной регулировкой числа оборотов и возможностью изменения угла наклона тарелки к горизонту. Обогрев тарелки осуществлялся воздушным электрокалорифером, обеспечивающим температуру на тарелке до 150 °С с возможностью подачи воздуха в любые точки тарелки. Диспергирование струи состава покрытия осуществлялось ее подачей на форсунку с использованием горячего воздуха (см. фиг. 1).

Методика проведения эксперимента: на движущийся слой гранул NPK удобрения с заданным гранулометрическим составом, в тарелке гранулятора, движущейся с частотой вращения (n, об/мин) и расположенной под углом наклона к горизонту (α_т, °), распыляли состав покрытия. Температуру на форсунке (t_ф, °С) и температуру в слое гранул (t_сл, °С) задавали в зависимости от физико-химических свойств наносимого покрытия и затем поддерживали постоянной в ходе процесса. Вентилем регулировали подачу воздуха на форсунку для обеспечения мелкого и равномерного распыла состава покрытия. Расход воздуха определяли с помощью ротаметра.

При приготовлении расплавов сначала плавили более высокоплавкий компонент смеси, а после его полного расплавления добавляли менее высокоплавкий компонент и механически перемешивали до образования однородного расплава. Температура на форсунке должна быть не меньше температуры плавления самого высокоплавкого компонента диспергируемой смеси. Саму тарелку подогревают и поддерживают постоянную температуру в слое, чтобы предотвратить быструю кристаллизацию капель расплава на поверхности гранул, иначе гранулы будут шероховатыми, с неоднородным покрытием.

Для определения динамики выделения целевого компонента (растворимости, τ_раст) из капсулированного удобрения из каждой партии наработанного продукта брали навеску капсулированного NPK удобрения массой 5 грамм, помещали в фильтр-пакет, который хорошо пропускает через себя воду и раствор NPK удобрения, и опускали в колбу с 100 мл дистиллированной воды. Опыт проводили при комнатной температуре, без перемешивания. Через определенные интервалы времени из колбы отбирали пробы раствора, и с помощью рефрактометра ИРФ 454Б2М измеряли коэффициент преломления. С помощью градуировочного графика, определяли концентрацию NPK удобрения в растворе. После полного растворения NPK удобрения опыт завершали и строили графики зависимости доли растворенного NPK удобрения от времени проведения процесса.

Согласно требованиям стандарта EN13266-2001, установленным Европейским комитетом по стандартизации (CEN) удобрение может быть описано как медленнодействующее удобрение, если соответствует каждому из следующих критериев при температуре t=25°С:

1) не более 15 % питательных веществ выпущено за 24 ч.;

2) не более 75 % питательных веществ за 6 месяцев (если считается медленнодействующим за срок 6 мес.).

ПРИМЕР 1. СРАВНЕНИЕ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ СЕРЫ С РАЗЛИЧНЫМИ МОДИФИКАТОРАМИ

Растворимость NPK удобрения, покрытого серой, сравнивали с NPK удобрениями, покрытыми модифицированной серой в различных соотношениях сера : модификатор. В качестве модификаторов использовали доступные биоразлагаемые материалы, такие как: стеарин, парафин и вазелиновое масло. Кривые растворимости представлены на фиг. 2.

По результатам экспериментальных данных наиболее перспективным модификатором серы, с точки зрения времени растворения гранул NPK удобрения, является стеарин.

Стеарин, представляет собой смесь жирных кислот, а именно: стеариновой, пальмитиновой и олеиновой с преобладанием стеариновой кислоты. Состав стеарина варьирует от марки стеарина, содержание стеариновой кислоты в различных стеаринах колеблется от 50-60% до 83-93% (техническая стеариновая кислота). Стеарин представляет собой твердую, полупрозрачную массу, жирную на ощупь, t_пл=53-65°C (в зависимости от сорта), плотность 0,92 г/см³ (20°C).

Механизм модификации серы стеарином заключается в том, что свободная кристаллическая тонкодисперсная сера в расплаве стеарина при достаточном смешении образует распределенную дисперсную фазу и выстраивает каркас. Функция стеарина как диспергатора обусловлена дифильностью молекулы и поверхностно-активными свойствами, происходит смачивание частичек серы. При этом процессе полярный остаток карбоксильной группы жирной кислоты ориентируется к поверхности частиц дисперсной фазы, покрывая ее мономолекулярным слоем, в то время как углеводородная группа направлена наружу. Это увеличивает гидрофобность поверхностей гранул. Также протекает процесс кольматации пор и трещин, что способствует созданию монолитной поверхности.

ПРИМЕР 2. СРАВНЕНИЕ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ СТЕАРИНА И СТЕАРИНОВОЙ КИСЛОТЫ

В работе использовался стеарин марки Т-18. Для оценки целесообразности использования стеарина более высоких марок (с более высоким содержанием стеариновой кислоты) был проведен опыт со стеариновой кислотой. Использование стеарина Т-32 нежелательно из-за более низкой температуры плавления.

Покрытия на основе стеарина (содержит 93% стеариновой кислоты) и стеариновой кислоты (100% кислоты) наносили как в растворе гексана. Кривые растворимости представлены на фиг. 3. Анализ результатов показал, что покрытие на основе раствора стеарина является более перспективным.

ПРИМЕР 3. СРАВНЕНИЕ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ СЕРЫ, МОДИФИЦИРОВАННОЙ СТЕАРИНОМ, ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СООТНОШЕНИЯХ СЕРА : СТЕАРИН.

Для выбранного модификатора серы - расплава стеарина, проводили оценку влияния количества вводимого в серу стеарина на скорость растворения гранул NPK удобрения. Кривые растворимости представлены на фиг. 4.

Наилучшие результаты были получены для состава покрытия сера : стеарин 97:3. При этом увеличение или уменьшение содержания стеарина в расплаве приводит к увеличению скорости высвобождения питательных компонентов из гранулы. Также стоит отметить, что при уменьшении содержания стерина его равномерное распределение в объеме расплава серы и, соответственно, на поверхности удобрения затруднено.

ПРИМЕР 4. СРАВНЕНИЕ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ СЕРЫ, МОДИФИЦИРОВАННОЙ СТЕАРИНОМ, С РАЗЛИЧНОЙ МАССОВОЙ ДОЛЕЙ ПОКРЫТИЯ

Для выбранного состава покрытия сера : стеарин 97:3 проводили оценку влияния его толщины на скорость высвобождения NPK удобрения. Кривые растворимости представлены на фиг. 5.

По результатам экспериментальных данных можно сделать выводы, что при доле покрытия 30% масс. на начальной стадии растворения происходит быстрое растворение удобрения, что обусловлено наличием большого количества частично покрытых гранул Сокращение доли «дефектных» гранул может быть достигнуто за счет увеличения толщины покрытия. Так при 40 и 50% масс. покрытия кривые растворимости имеют плавный характер роста, но лежат достаточно близко друг к другу. Поэтому можно сделать вывод, что наилучшие результаты были получены при доле покрытия 40% масс. (время пролонгации - до 6 месяцев), а дальнейшее увеличение доли покрытия не целесообразно, приводит к образованию крупных гранул, склонных к образованию пыли. Кроме того, такие гранулы обладают более низкой статической прочностью.

ПРИМЕР 5. СРАВНЕНИЕ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ СЕРЫ, МОДИФИЦИРОВАННОЙ СТЕАРИНОМ С ДОБАВКАМИ

С целью повышения стабильности результатов по качеству покрытия и уменьшения пылимости серы в процессе капсулирования были исследован ряд добавок (вазелин, глицерин и этиленгликоль), вносимых в состав покрытия сера : стеарин 97:3 (40% масс.).

При введении вазелина и этиленгликоля в качестве добавки получили неоднородные покрытия. При введении вазелина структура покрытия получалась крупнокристаллическая, что ухудшает прочностные характеристики. При введении этиленгиколя покрытие расслаивалось, что увеличивает время высвобождения удобрения их покрытия.

Наилучшие результаты были получены при введении глицерина в качестве добавки. Покрытие не расслаивалось и имело мелкокристаллическую структуру, что улучшает прочностные характеристики. Были проведены исследования по выбору количества вносимой добавки в покрытие. Кривые растворимости представлены на фиг. 6. По результатам экспериментальных данных можно сделать выводы, что для нанесения на гранулы наиболее перспективным является покрытие добавлением 2% глицерина. Однако добавление глицерина в целом не оказывает существенного влияния на продолжительность растворения гранул, но уменьшает пылеобразование серы (определялось визуально).

ПРИМЕР 6. СРАВНЕНИЕ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ СЕРЫ, МОДИФИЦИРОВАННОЙ СТЕАРИНОМ, ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ ПОКРЫТИЯ

Наибольшее влияние на качество покрытия, а, соответственно, и на растворимость капсулированных гранул оказала технология нанесения покрытия.

Сравнивали две технологии нанесения покрытия:

1. В первом случае в расплав серы добавляли стеарин и после его расплавления смесь перемешивали и диспергировали на гранулы.

2. По второй технологии сначала на гранулы, описанным ранее способом, наносили 70% расплава серы без модификатора, далее в оставшуюся часть серы добавляли стеарин и после его расплавления смесь перемешивали и диспергировали на гранулы.

Остальные условия проведения процесса поддерживали одинаковыми для обоих технологий нанесения покрытия. Кривые растворимости представлены на фиг. 7.

Анализ экспериментальных данных показал, что более перспективной является вторая технология нанесения покрытия.

Также при применении второй технологии нанесения покрытие получается более однородным и равномерным (определялось визуально), стеарин запечатывал поры и устранял дефекты в серном покрытии. На кривой растворимости (см. фиг.7) для второй технологии отсутствует резкий скачок роста концентрации раствора, что свидетельствует об отсутствии гранул с дефектным покрытием. Об этом также свидетельствует наличие индукционного периода на кривой. Добавление стеарина в последнюю треть серы позволяет уменьшить расход стеарина и толщину покрытия, что влияет на прочностные характеристики готовых гранул и на их пылимость.

ПРИМЕР 7. СРАВНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА

Также большое влияние на качество покрытия, а соответственно на растворимость капсулированных гранул оказали температурные режимы проведения процесса нанесения покрытия. Важно регулировать температуру расплава на стадии распыления и температуру слоя гранул NPK удобрения в грануляторе.

Для удобрения с покрытием 97:3 (40% масс) был проведен анализ влияния температурных режимов процесса с изменением температуры слоя гранул NPK удобрения в грануляторе и при температуре расплава на стадии распыления 150°С.

Кривые растворимости представлены на фиг. 8.

Анализ экспериментальных данных показал, что более перспективным является температурный режим, когда температура расплава на стадии распыления - 150°С и температура слоя гранул NPK удобрения в грануляторе - 60-65°С. Это связано с тем, что при менее резких перепадах температуры и достаточном нагреве слоя происходит постепенное застывание серы, покрытие получается сглаженное, с меньшим количеством и размером пор, а протяженность образованных кристаллов большая, что увеличивает прочность и уменьшает пылимости покрытия.

При понижении температуры слоя гранул NPK удобрения в грануляторе наблюдается увеличение скорости растворения, что связано с высокой скоростью зарождения кристаллов и с небольшой скоростью их роста. Такая структура приводит к физико-механической неустойчивости продукта, повышая пылимость и истираемость.

Изобретение относится области производства медленнодействующих минеральных азотосодержащих удобрений, применяемых в сельском хозяйстве, а именно к способу получения гранулированного NPK удобрения пролонгированного действия с серным покрытием. Способ заключается в том, что на нагретые в тарельчатом грануляторе гранулы удобрения наносят покрытие из смеси серы и стеарина, приготовленной при интенсивном перемешивании их расплавов, при соотношении сера:стеарин 97:3 и с массовой долей покрытия 40 мас.% от общей массы гранул. Изобретение позволяет получать гранулы NPK удобрения, имеющие равномерное серное покрытие с пролонгированным эффектом растворения сроком до 6 мес. 5 з.п. ф-лы, 8 ил., 7 пр.

1. Способ получения гранулированного NPK удобрения пролонгированного действия с серным покрытием, по которому на нагретые в тарельчатом грануляторе гранулы удобрения наносят покрытие из смеси серы и стеарина, приготовленной при интенсивном перемешивании их расплавов, отличающийся тем, что соотношение сера:стеарин в покрытии равно 97:3, а массовая доля покрытия составляет 40% от общей массы гранул.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сначала на гранулы NPK удобрения наносят 70% расплава серы, а затем на покрытые серой гранулы наносят вторую оболочку из смеси 30% оставшейся серы и стеарина, приготовленной при интенсивном перемешивании их расплавов, при соотношении сера:стеарин 97:3.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что к смеси сера:стеарин добавляют добавку.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что к смеси сера:стеарин добавляют добавку, в качестве которой используют глицерин.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что к смеси сера:стеарин добавляют добавку, в качестве которой используют глицерин в количестве 2% масс. от массы покрытия.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс проводят при температуре расплава на стадии распыления – 150°С и при температуре слоя гранул NPK удобрения – 60-65°С.