RU2845644C1 - Glass mineral fertilizer based on x-ray amorphous potassium-calcium polyphosphates - Google Patents
Glass mineral fertilizer based on x-ray amorphous potassium-calcium polyphosphatesInfo
- Publication number
- RU2845644C1 RU2845644C1 RU2024135477A RU2024135477A RU2845644C1 RU 2845644 C1 RU2845644 C1 RU 2845644C1 RU 2024135477 A RU2024135477 A RU 2024135477A RU 2024135477 A RU2024135477 A RU 2024135477A RU 2845644 C1 RU2845644 C1 RU 2845644C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dihydrogen orthophosphate
- orthophosphoric acid
- glass
- calcium
- ray amorphous
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии неорганических веществ, а именно к получению стеклянного минерального удобрения на основе рентгеноаморфных полифосфатов калия-кальция, являющихся основной фосфатного стекла, синтезированного из дигидроортофосфата калия, дигидроортофосфата кальция и ортофосфорной кислоты.The invention relates to the technology of inorganic substances, namely to the production of glass mineral fertilizer based on X-ray amorphous potassium-calcium polyphosphates, which are the basis of phosphate glass synthesized from potassium dihydrogen orthophosphate, calcium dihydrogen orthophosphate and orthophosphoric acid.
Известен способ получения фосфатных стекол [патент РФ 2191755] на основе ортофосфорной кислоты, фосфоритной муки, растворов поташа (карбоната калия), магнезитового каустического порошка. Сущность этого изобретения заключается в подготовке стекольной шихты на основе ортофосфорной кислоты, оксидов и солей металлов, варке шихты и выработке стекломассы при температуре 800-1250°С.A method for producing phosphate glasses is known [RU patent 2191755] based on orthophosphoric acid, phosphate rock, potash solutions (potassium carbonate), and magnesite caustic powder. The essence of this invention lies in preparing a glass batch based on orthophosphoric acid, metal oxides and salts, cooking the batch, and producing glass mass at a temperature of 800-1250°C.
Недостатком данного изобретения является использование в качестве исходного сырья растворов поташа (карбоната калия), оказывающих пенообразующий эффект при смешении сырьевой шихты и ее варки, что усложняет технологический процесс производства фосфатного стекла.The disadvantage of this invention is the use of solutions of potash (potassium carbonate) as the initial raw material, which have a foaming effect when mixing the raw material batch and boiling it, which complicates the technological process of producing phosphate glass.
Известен способ получения фосфатных стекол [А.с. СССР 1301797] на основе ортофосфорной кислоты, кальцинированной соды (карбоната натрия) и поташа (карбоната калия). Сущность этого изобретения заключается в получении растворимого фосфатного стекла, путем обработки сырьевой смеси при температуре 1350°С.A method for producing phosphate glasses is known [USSR A.s. 1301797] based on orthophosphoric acid, soda ash (sodium carbonate) and potash (potassium carbonate). The essence of this invention lies in producing soluble phosphate glass by treating the raw mixture at a temperature of 1350°C.
Недостатком данного изобретения является быстрая растворимость полученного фосфатного стекла в водной среде.The disadvantage of this invention is the rapid solubility of the resulting phosphate glass in an aqueous medium.
Наиболее близким по составу является гранулированное комплексное удобрение [А.с. СССР 1087498] на основе фосфатного стекла, включающее Р2О5, K2O, СаО, вводимые двойным суперфосфатом (дигидроортофосфатом кальция) и растительным поташом (карбонатом калия). Также, разработанное удобрение содержит ряд микроэлементов при следующем соотношении компонентов, мас. %:The closest in composition is a granulated complex fertilizer [USSR A.s. 1087498] based on phosphate glass, including P 2 O 5 , K 2 O, CaO, introduced by double superphosphate (calcium dihydrogen orthophosphate) and vegetable potash (potassium carbonate). Also, the developed fertilizer contains a number of microelements in the following ratio of components, wt. %:
Сущность этого изобретения заключается в смешении исходных компонентов с получением шихты, обработке сырьевой шихты при температуре 1450°С и гранулировании полученной стекломассы, путем ее резкого охлаждения водой.The essence of this invention lies in mixing the initial components to obtain a batch, processing the raw batch at a temperature of 1450°C and granulating the resulting glass mass by rapidly cooling it with water.
Недостатком данного изобретения является использование высокой температуры варки стекломассы, что ведет к повышению энергетических затрат на производство фосфатного стекла.The disadvantage of this invention is the use of high temperatures for melting glass, which leads to increased energy costs for the production of phosphate glass.
Задача изобретения - разработка сырьевого состава стеклянного минерального удобрения, способствующего развитию экологически чистого и ресурсосберегающего сельского хозяйства, за счет долгого действия удобрения, обладающего медленной растворимостью в почве, что способствует лучшей усвояемости растениями питательных элементов, сокращению внесения количества удобрений, уменьшению загрязнения гидросферы.The objective of the invention is to develop a raw material composition of glass mineral fertilizer that promotes the development of environmentally friendly and resource-saving agriculture due to the long-acting fertilizer that has slow solubility in the soil, which promotes better absorption of nutrients by plants, a reduction in the amount of fertilizers applied, and a reduction in pollution of the hydrosphere.
Технический результат настоящего изобретения заключается в снижении пенообразовании, снижении температурной обработки сырьевой смеси, а также снижении водорастворимости стеклянного минерального удобрения. The technical result of the present invention consists in reducing foaming, reducing the temperature treatment of the raw mixture, and reducing the water solubility of the glass mineral fertilizer.
Технический результат обеспечивается тем, что сырьевая смесь для получения стеклянного минерального удобрения содержит ортофосфорную кислоту, используемую как источник P2O5, дигидроортофосфат калия, используемый как источник K2O и дигидроортофосфат кальция, используемый как источник CaO при следующем соотношении сырьевых компонентов, мас. %: The technical result is ensured by the fact that the raw material mixture for obtaining glass mineral fertilizer contains orthophosphoric acid used as a source of P 2 O 5 , potassium dihydrogen orthophosphate used as a source of K 2 O and calcium dihydrogen orthophosphate used as a source of CaO in the following ratio of raw material components, wt. %:
Сырьевую смесь готовят следующим образом. Дигидроортофосфат калия и дигидроортофосфат кальция подвергают помолу в шаровых мельницах до размера частиц менее 250 мкм. В отдельной емкости смешивают молотые дигидроортофосфат калия и дигидроортофосфат кальция, после чего в полученную смесь вводят 85% водный раствор ортофосфорной кислоты и перемешивают полученную пасту в лопастной мешалке в течение 15 минут, при этом, процесс смешения сырьевой шихты не сопровождается процессом вспенивания, за счет отсутствия карбонатных соединений. Затем, готовую смесь помещают в шамотный тигель, после чего его помещают в холодную камерную электропечь. Нагрев смеси до 900°С ведут в камерной электропечи в течение трех часов, при скорости нагрева печи - 5°С/мин, после чего, смесь выдерживают при температуре 900°С в течение одного часа. Снижение температурной обработки исходной смеси обеспечивается благодаря легкоплавкости сырьевых компонентов. Полученный в результате температурной обработки расплав фосфатного стекла извлекают из печи и выливают на стальную плиту, тем самым обеспечивая резкое охлаждение расплава, которое способствует исключению процессов кристаллизации и образованию рентгеноаморфной стеклофазы. Получение стеклянного минерального удобрения происходит за счет химических превращений, происходящих в сырьевой смеси. Нагревание до 900°С дигидроортофосфата калия и дигидроортофосфата кальция способствует их переходу в рентгеноаморфные полифосфаты, являющиеся основой фосфатного стекла. Ортофосфорная кислота в результате упаривания образует полифосфорные кислоты, которые также способствуют образованию рентгеноаморфных полифосфатов, являющихся основой фосфатного стекла.The raw mix is prepared as follows. Potassium dihydrogen orthophosphate and calcium dihydrogen orthophosphate are ground in ball mills to a particle size of less than 250 μm. Ground potassium dihydrogen orthophosphate and calcium dihydrogen orthophosphate are mixed in a separate container, after which an 85% aqueous solution of orthophosphoric acid is added to the resulting mixture and the resulting paste is stirred in a paddle mixer for 15 minutes; the process of mixing the raw mix is not accompanied by foaming due to the absence of carbonate compounds. Then, the finished mixture is placed in a fireclay crucible, after which it is placed in a cold chamber electric furnace. The mixture is heated to 900°C in a chamber electric furnace for three hours, at a furnace heating rate of 5°C/min, after which the mixture is maintained at a temperature of 900°C for one hour. A decrease in the temperature treatment of the original mixture is ensured due to the low fusibility of the raw components. The resulting melt of phosphate glass is removed from the furnace and poured onto a steel plate, thereby providing a sharp cooling of the melt, which helps to eliminate crystallization processes and form an X-ray amorphous glass phase. The glass mineral fertilizer is obtained due to chemical transformations occurring in the raw material mixture. Heating potassium dihydrogen orthophosphate and calcium dihydrogen orthophosphate to 900°C promotes their transition to X-ray amorphous polyphosphates, which are the basis of phosphate glass. As a result of evaporation, orthophosphoric acid forms polyphosphoric acids, which also promote the formation of X-ray amorphous polyphosphates, which are the basis of phosphate glass.
Пример №1Example #1
Сырьевую смесь для получения стеклянного минерального удобрения готовят по вышеуказанной технологии, согласно следующему компонентному составу, мас. %:The raw material mixture for obtaining glass mineral fertilizer is prepared using the above technology, according to the following component composition, wt. %:
В результате получается стекловидный рентгеноаморфный материал, химический состав которого включает, мас. %: K2O - 15,546; СаО - 8,376; Р2О5 - 59,216; ППП - 16,862. Полученное стеклянное минеральное удобрение обладает медленной растворимостью - в результате нахождения образцов удобрения в течение 24 часов в дистиллированной воде, его масса уменьшилась на 0,5%.The result is a glassy X-ray amorphous material, the chemical composition of which includes, wt. %: K 2 O - 15.546; CaO - 8.376; P 2 O 5 - 59.216; LOI - 16.862. The resulting glass mineral fertilizer has a slow solubility - as a result of keeping the fertilizer samples in distilled water for 24 hours, its mass decreased by 0.5%.
Пример №2Example #2
Сырьевую смесь для получения стеклянного минерального удобрения готовят по вышеуказанной технологии, согласно следующему компонентному составу, мас. %:The raw material mixture for obtaining glass mineral fertilizer is prepared using the above technology, according to the following component composition, wt. %:
В результате, получается стекловидный рентгеноаморфный материал, химический состав которого включает, мас. %: K2O -17,275; СаО - 7,179; P2O5 As a result, a glassy X-ray amorphous material is obtained, the chemical composition of which includes, wt. %: K 2 O - 17.275; CaO - 7.179; P 2 O 5
- 58,792; ППП - 16,754. Полученное стеклянное минеральное удобрение обладает медленной растворимостью - в результате нахождения образцов удобрения в течение 24 часов в дистиллированной воде, его масса уменьшилась на 0,64%.- 58.792; PPP - 16.754. The resulting glass mineral fertilizer has a slow solubility - as a result of keeping the fertilizer samples in distilled water for 24 hours, its mass decreased by 0.64%.
Пример №3Example #3
Сырьевую смесь для получения стеклянного минерального удобрения готовят по вышеуказанной технологии, согласно следующему компонентному составу, мас. %:The raw material mixture for obtaining glass mineral fertilizer is prepared using the above technology, according to the following component composition, wt. %:
В результате, получается стекловидный рентгеноаморфный материал, химический состав которого включает, мас. %: K2O - 19,003; СаО - 5,983; Р2О5 - 58,368; ППП - 16,646. Полученное стеклянное минеральное удобрение обладает медленной растворимостью - в результате нахождения образцов удобрения в течение 24 часов в дистиллированной воде, его масса уменьшилась на 0,71%.As a result, a glassy X-ray amorphous material is obtained, the chemical composition of which includes, wt. %: K 2 O - 19.003; CaO - 5.983; P 2 O 5 - 58.368; LOI - 16.646. The resulting glass mineral fertilizer has a slow solubility - as a result of keeping the fertilizer samples in distilled water for 24 hours, its mass decreased by 0.71%.
Пример №4Example #4
Сырьевую смесь для получения стеклянного минерального удобрения готовят по вышеуказанной технологии, согласно следующему компонентному составу, мас. %:The raw material mixture for obtaining glass mineral fertilizer is prepared using the above technology, according to the following component composition, wt. %:
В результате, получается стекловидный материал, содержащий кристаллические включения, химический состав которого включает, мас. %: K2O -20,730; СаО - 7,179; P2O5 - 56,768; ППП - 15,323. Снижение количества ортофосфорной кислоты, ведет к образованию кристаллических зародышей в стекломассе, что препятствует получению стекловидного рентгеноаморфного материала. Полученное стеклянное минеральное удобрение обладает быстрой растворимостью - в результате нахождения образцов удобрения в течение 24 часов в дистиллированной воде, его масса уменьшилась на 6,72%.As a result, a glassy material containing crystalline inclusions is obtained, the chemical composition of which includes, wt. %: K 2 O - 20.730; CaO - 7.179; P 2 O 5 - 56.768; LOI - 15.323. A decrease in the amount of orthophosphoric acid leads to the formation of crystalline nuclei in the glass mass, which prevents the production of a glassy X-ray amorphous material. The resulting glass mineral fertilizer has rapid solubility - as a result of keeping the fertilizer samples in distilled water for 24 hours, its mass decreased by 6.72%.
Пример №5Example #5
Сырьевую смесь для получения стеклянного минерального удобрения готовят по вышеуказанной технологии, согласно следующему компонентному составу, мас. %:The raw material mixture for obtaining glass mineral fertilizer is prepared using the above technology, according to the following component composition, wt. %:
В результате, получают гигроскопичный непрозрачный сплав фосфатов переменного состава, химический состав которого включает, мас. %: K2O -20,730; СаО - 9,572; P2O5 - 55,592; ППП - 14,106. Отсутствие в сырьевой смеси ортофосфорной кислоты, ведет к образованию сплава фосфатов калия и кальция переменного состава, что не дает возможность получения стеклообразного материала. Полученный сплав обладает быстрой растворимостью - в результате нахождения образцов сплава в течение 24 часов в дистиллированной воде, его масса уменьшилась на 56,32%.As a result, a hygroscopic opaque alloy of phosphates of variable composition is obtained, the chemical composition of which includes, wt. %: K 2 O - 20.730; CaO - 9.572; P 2 O 5 - 55.592; PP - 14.106. The absence of orthophosphoric acid in the raw mixture leads to the formation of an alloy of potassium and calcium phosphates of variable composition, which does not allow obtaining a glassy material. The resulting alloy has rapid solubility - as a result of keeping the alloy samples in distilled water for 24 hours, its mass decreased by 56.32%.
Как видно из полученных результатов, требуемыми свойствами обладают образцы №1, 2, 3. Образцы №4, 5 вследствие нехватки или полного отсутствия в сырьевом составе ортофосфорной кислоты являются непригодными для производства, ввиду образования кристаллических зародышей и образования быстрорастворимых сплавов фосфатов.As can be seen from the obtained results, samples No. 1, 2, 3 have the required properties. Samples No. 4, 5, due to the lack or complete absence of orthophosphoric acid in the raw material composition, are unsuitable for production, due to the formation of crystalline nuclei and the formation of rapidly soluble phosphate alloys.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2845644C1 true RU2845644C1 (en) | 2025-08-25 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2938779A1 (en) * | 1978-09-29 | 1980-04-10 | Bfg Glassgroup | FOR USE IN GLASS-LIKE MEASUREMENT SUITABLE FOR SEALANTS |
| SU1087498A1 (en) * | 1982-03-24 | 1984-04-23 | Kaplan Aron Yu | Granulated complex fertilizer based on potassium phosphate glass |
| RU2191755C1 (en) * | 2001-12-21 | 2002-10-27 | Лимбах Иван Юрьевич | Process of production of phosphate glasses |
| WO2022235235A3 (en) * | 2021-05-05 | 2023-03-02 | Turkiye Sise Ve Cam Fabrikalari Anonim Sirketi | Controlled release fertilizer comprising phosphate based glass |
| RU2825360C2 (en) * | 2019-05-09 | 2024-08-26 | ЭмПиДи С.Р.Л. | Fertilizer composition comprising glass matrix |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2938779A1 (en) * | 1978-09-29 | 1980-04-10 | Bfg Glassgroup | FOR USE IN GLASS-LIKE MEASUREMENT SUITABLE FOR SEALANTS |
| SU1087498A1 (en) * | 1982-03-24 | 1984-04-23 | Kaplan Aron Yu | Granulated complex fertilizer based on potassium phosphate glass |
| RU2191755C1 (en) * | 2001-12-21 | 2002-10-27 | Лимбах Иван Юрьевич | Process of production of phosphate glasses |
| RU2825360C2 (en) * | 2019-05-09 | 2024-08-26 | ЭмПиДи С.Р.Л. | Fertilizer composition comprising glass matrix |
| WO2022235235A3 (en) * | 2021-05-05 | 2023-03-02 | Turkiye Sise Ve Cam Fabrikalari Anonim Sirketi | Controlled release fertilizer comprising phosphate based glass |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2007132497A2 (en) | Fertilizer compound having a glass matrix, process for the production and uses thereof | |
| CN107417122B (en) | A method of comprehensive utilization vanadium extraction residues prepare devitrified glass | |
| US3762909A (en) | Phosphorus borate glass frits as plant micro nutrient carriers | |
| KR101194193B1 (en) | Water-soluble inorganic composite material prepared from natural ore resources including silicate ore | |
| RU2845644C1 (en) | Glass mineral fertilizer based on x-ray amorphous potassium-calcium polyphosphates | |
| US20070095119A1 (en) | Process for the manufacture of a bio-release fertiliser of an anionic micro nutrient viz molibdenum | |
| US2997367A (en) | Defluorination of phosphatic material | |
| US3663245A (en) | Forehearth color concentrate | |
| CN109369026B (en) | Method for producing yellow phosphorus by electric furnace method and simultaneously preparing high calcium complex glass-ceramic | |
| DE1496488A1 (en) | Glass-ceramic fabric | |
| US5711779A (en) | Method for forming zinc phosphate based glasses | |
| US3201222A (en) | Process for making a soil fertilizing and soil buffering product | |
| SU1270148A1 (en) | Method of producing concentrated microfertilizer | |
| DE2262820B2 (en) | PROCESS TO PREVENT ADDITIONS ON THE FURNACE WALL DURING THE PRODUCTION OF ALKALINE CONTAINING SINTERPHOSPHATES IN THE FURNACE | |
| US2893834A (en) | Process for producing defluorinated calctum phosphates | |
| US2916387A (en) | Glass colorant composition | |
| US3770410A (en) | Production of potassium polyphosphates from phosphate acid sludges | |
| JP2002003287A (en) | Slow release vitreous fertilizer and method for producing the same | |
| JP2000226285A (en) | Slow release potash fertilizer | |
| US2643948A (en) | Method of producing a fertilizer from phosphate rock | |
| JPH02267178A (en) | Fused phosphate fertilizer and preparation thereof | |
| CN102126873B (en) | Special trace element fertilizer and preparation method thereof | |
| SU1087498A1 (en) | Granulated complex fertilizer based on potassium phosphate glass | |
| CN102807325A (en) | Emerald glass ceramics and preparation method thereof | |
| RU2191755C1 (en) | Process of production of phosphate glasses |