Ugrás a tartalomhoz

Agrokémia és növényvédelmi kémia

Loch Jakab – Nosticzius Árpád

Mezőgazda Kiadó

Folyékony műtrágyák

Folyékony műtrágyák

A szilárd műtrágyakeverékek előállításának lehetőségei korlátozottak, emiatt az 1980-as években hazánkban a folyékony műtrágyák előállítása került előtérbe. A nagy töménységű folyékony műtrágyákat talajtrágyaként használjuk.

Alkalmazásuk előnye, hogy a tápelemek vízben oldva, illetve szuszpendálva, megfelelő gépekkel, egyenletesebben juttathatók ki, mint szilárd állapotban. Tápelemarányuk szinte tetszőlegesen választható meg. A polifoszfátok alkalmazásának agrokémiai előnye, hogy kisebb mértékben kötődnek le a talajban, mint az ortofoszfátok.

A folyékony műtrágyák előállítása, felhasználásuk jelentős járulékos beruházással (keverő-, tároló-, szállító-, adagolóberendezések) jár együtt. Használatuk kevesebb kézi munkaerőt, de sokkal nagyobb műszaki felkészültséget igényel. A költségtöbblet a mezőgazdasági üzemekre hárul.

Költség és energia takarítható meg, ha a műtrágyagyártás közbülső termékeit (cseppfolyós ammónia, vizes ammónia, karbamid-ammónium-nitrát vizes oldata) használják fel. Ez a gazdasági előny hazánkban nem érvényesül, mivel többnyire szilárd műtrágyák újraoldásával állítanak elő folyékony műtrágyákat. Gondot okoz továbbá, hogy a foszforsav, monoammónium-foszfát, diammónium-foszfát komponenseket importáljuk.

A folyékony műtrágyák gyártása és felhasználása világszerte növekedett az 1970-es 80-as években. Különösen az Egyesült Államokban és Franciaországban volt nagy a felhasználás. Európa többi országaiban általában kevesebb folyékony műtrágyát használtak. Magyarországon a folyékony műtrágyák részaránya az összes NPK-felhasználáson belül 1978–87 között 0,2%-ról 25%-ra növekedett. 1990 után a folyékony műtrágyák felhasználása a szilárd műtrágyákhoz hasonlóan, erősen csökkent.

A folyékony műtrágyák is előállíthatók ipari és mezőgazdasági üzemben.

A folyékony műtrágyákkal szemben támasztott követelmények:

• nagy hatóanyag-tartalom,

• alacsony kristályosodási hőmérséklet,

• megfelelő hatóanyagarányok az NP-, illetve NPK-oldatok esetében.

Az oldatok koncentrációjának határt szab a felhasznált vegyületek oldhatósága, ami a hőmérséklettől is függ. Az alacsony kristályosodási hőmérséklet azért szükséges, hogy hőmérséklet-csökkenés hatására ne lépjen fel anyagkiválás.

A folyékony műtrágyák csoportjai:

• cseppfolyós ammónia- és nitrogénoldatok,

• NP- és NPK-oldatok,

• szuszpenziós műtrágyák.

Cseppfolyós ammónia és nitrogénoldatok

Cseppfolyós ammónia

A cseppfolyós ammónia 82,2% nitrogént tartalmaz. A nagynyomású, folyékony nitrogénműtrágyák csoportjába tartozik. Tenziója 20 °C-on 8,4 bar, 30 °C-on 11,4 bar. A nagy gőztenzió miatt csak nyomásálló tartályokban tárolható és szállítható.

A cseppfolyós ammónia gyorsan párolog, ezért talajba juttatásához speciális berendezések szükségesek. A berendezés többnyire talajhasító késből, injektálóberendezésből és takarószerkezetből áll. Így a párolgási veszteségek minimálisra csökkenthetők. A folyékony ammónia nem korrozív tulajdonságú, ezért vasedényzetben tárolható, szállítható.

Vizes ammónia, ammóniakátok

Az ammóniát vizes oldatban is használják, a gőztenzió ez esetben kisebb, de az oldat csak mintegy 25% ammóniát, illetve 20% nitrogént tartalmaz. Ezért nitrogéntartalmát oldható ammóniumsók és karbamid hozzáadásával növelik. A dúsított ammóniaoldatokat ammóniakátoknak nevezzük. Nitrogéntartalmuk az összetételtől függően 40–50% között ingadozik.

Az ammóniakátok előnye a cseppfolyós ammóniával szemben, hogy gőznyomásuk általában kicsi. Hátrányuk, hogy korrozív tulajdonságúak. A korrozív hatás annál nagyobb, minél több ammónium-nitrátot tartalmaznak, és annál kisebb mértékű, minél nagyobb a karbamid, illetve az ammónia részaránya. Szállításukra, tárolásukra rozsdamentes acél vagy tiszta alumíniumtartályok, illetve műanyag bevonatú tartályok használhatók. A vizes ammónia és az ammóniakátok felhasználása egyre kisebb mértékű.

Karbamid-ammónium-nitrát- (UAN-)oldatok

Felhasználásuk külföldön és hazánkban is jelentősen növekedett. A karbamid és ammónium-nitrát-oldatok szabad ammóniát nem tartalmaznak, ezért nincs számottevő gőznyomásuk. Általában a két vegyület oldatának elegyét használják műtrágyaként, mivel így töményebb oldat készíthető, mint külön-külön. Az ammónium-nitrát 0 °C-on telített oldata 19%, a karbamidé 18% nitrogént tartalmaz. Ezzel szemben karbamidból és ammónium-nitrátból 28–32%-os oldat készíthető, amelynek jellemző adatait a 42. táblázatban mutatjuk be.

42. táblázat - Karbamid-ammónium-nitrát- (UAN-)oldatok jellemzői (In Almássy–Máté–Zádor: Műtrágyák 1977)

Összes N (%)

NH4NO3 (%)

CO(NH2)2 (%)

H2O (%)

Kristályosodási hőmérséklet (°C)

Sűrűség (15 °C)

32

44,3

35,4

20,3

0

1,33

30

42,2

32,7

25,1

–10

1,30

28

38,8

31,0

30,2

–18

1,28


Az oldatokat az urea ammónium-nitrát megnevezés rövidítése alapján UAN-oldatoknak is nevezik. Jól használhatók talajtrágyaként, illetve az NP-oldatok nitrogéntartalmának növelésére. Korrozív tulajdonságúak.

Előállításuk igen egyszerű: vagy a két sót oldják megfelelő arányban, vagy az ammónium-nitrátot és a karbamidüzemben előállított forró, tömény oldatokat elegyítik, szükség szerint hígítják. A Borsodi Vegyi Kombinát Hidronit 30, a Péti Nitrogénművek Nitrosol 28 megjelöléssel gyártott karbamid- és ammónium-nitrát-tartalmú oldatot.

NP- és NPK-oldatok

Ortofoszforsav alapú NP-oldatok

Az NP-oldatok készítéséhez foszforsavat semlegesítenek ammóniával, majd az így kapott alapoldatot egészítik ki a kívánt nitrogéntartalomra. Ortofoszforsavból 8–24–0 összetételű alapoldat készíthető, amelynek kedvezőtlen nitrogén-foszfor aránya különböző nitrogénvegyületekkel, pl. UAN-oldattal javítható (43. táblázat).

43. táblázat - Különböző tápanyagarányú NP-oldatok összetétele (alapoldat + UAN) (In Almássy–Máté–Zádor: Műtrágyák 1977)

Arány

Ortofoszfát alapoldat

Polifoszfát alapoldat

 

8–24–0

10–34–0

11–37–0

12–44–0

3:1:0

15–5–0

21–7–0

24–8–0

24–8–0

2:1:1

16–8–0

20–10–0

22–11–0

24–12–0

1:1:0

13–13–0

17–17–0

20–20–0

21–21–0

szuperfoszforsav töménysége


Polifoszforsav alapú NP-oldatok

A különböző foszforsavak elegyéből álló ún. szuperfoszforsavból nagy hatóanyag-tartalmú ammónium-polifoszfát-oldatok állíthatók elő. Az alapoldatok összetétele nagymértékben függ a szuperfoszforsav töménységétől, s ennek megfelelően 10–34–0; 11–37–0; 12–44–0 lehet (43. táblázat).

Megállapítható továbbá, hogy mindegyik alapoldatból nitrogén kiegészítéssel előállíthatók különböző N:P arányú oldatok. Ezek abban különböznek egymástól, hogy míg az ortofoszforsavból legfeljebb 20–26% összes hatóanyag-tartalmú oldatok készíthetők a szuperfoszforsavból előállított NP-oldatok töménysége elérheti a 40%-ot is.

A szuperfoszforsav jellemzője, hogy a foszforsav koncentrációjának növekedésével növekszik a különböző polifoszforsavak aránya, vagyis minél töményebb savból indulunk ki a gyártás során, annál több polifoszfátot tartalmaz az oldat (44. táblázat).

44. táblázat - A foszforsav töménysége és a P2O5-tartalom megoszlása közötti összefüggés (In Almássy–Máté–Zádor: Műtrágyák, 1977)

Összes P2O5 %

A P2O5-tartalom megoszlása az összes P2O5 %-ában

orto

piro

tri-poli

tetra-poli

penta-poli

magasabb -poli

68,8

100,0

     

70,6

 95,2

 4,8

    

72,4

 87,3

12,7

    

74,3

 67,8

29,5

 2,7

   

76,0

 48,9

41,8

 8,2

 1,1

  

78,0

 26,9

49,3

16,9

 5,3

 1,6

 

79,5

 16,7

43,3

22,1

10,7

 4,5

 2,7

81,6

  8,1

27,0

22,3

17,0

11,0

14,6

84,2

  3,6

10,6

11,6

13,1

12,2

48,9


A különböző polifoszforsavak növekvő számú foszforsav egységekből állnak, amelyek oxigénhídon keresztül, láncszerűen kapcsolódnak egymáshoz (51. ábra). A polifoszfátok előnyös tulajdonságokkal rendelkeznek: sajátos szerkezetük akadályozza a foszfátlekötődést a talajban, szekvesztráló (komplexképző) sajátságuk pedig lehetővé teszi, hogy az oldatokat mikroelemekkel is kiegészítsék.

51. ábra - Polifoszforsavak szerkezete

kepek/51abra.png


NPK-oldatok

Az NP-oldatokból kálium-klorid hozzáadásával NPK-oldatok állíthatók elő. Erre a célra általában 60%-os kálium-kloridot használnak. Az NPK-oldatok hatóanyag-tartalma azonban kisebb, mint az NP-oldatoké, mivel a hozzáadott kálium-klorid megváltoztatja az oldhatósági viszonyokat. A három tápelemet tartalmazó oldatok esetében az NP-oldat készítéséhez felhasznált nitrogénvegyületek határozzák meg a maximális hatóanyag-tartalmat, nem pedig a felhasznált foszforsav töménysége.

A nitrogénformák közül a karbamid, az UAN-oldat, illetve az ammónium-nitrát a felsorolás sorrendjében ajánlható nitrogénkiegészítésre, mivel az ammónium-nitrát befolyásolja legkedvezőtlenebbül az oldhatósági viszonyokat.

Néhány ortofoszfát, illetve polifoszfát alapoldatból készíthető NPK-oldat lehetséges összetételét a 45. táblázatban mutatjuk be. Ebből látható, hogy az NPK-oldatok összes hatóanyag-tartalma és egy-egy tápelem koncentrációja kisebb, mint az NP-oldatokban. Az orto- és polifoszfát alapoldatokból készíthető NPK-oldatok összetétele között nincs lényeges különbség. Az NPK-oldatok tápanyagaránya is tág határok között változik.

45. táblázat - Különböző tápanyagarányú NPK-oldatok összetétele (In Almássy–Máté–Zádor: Műtrágyák 1977)

Arány

Alapoldat

ortofoszfát

polifoszfát

1 : 1 : 1

10 : 10 : 10

8 : 8 : 8

7 : 7 : 7

 

1 : 2 : 1

8 : 16 : 8

8 : 16 : 8

 

5 : 10 : 5

 

1 : 3 : 1

6 : 18 : 6

7 : 21 : 7

1 : 2 : 2

5 : 10 : 10

5 : 10 : 10

2 : 1 : 1

16 : 8 : 8

10 : 5 : 5

2 : 2 : 1

12 : 12 : 6

10 : 10 : 5

3 : 1 : 1

15 : 5 : 5

12 : 4 : 4


Szuszpenziós műtrágyák

Az NPK-oldatok viszonylag kisebb tápanyagtartalma vezetett a nagyobb hatóanyagú (összesen mintegy 40–50% NPK-tartalmú) szuszpenziós műtrágyák kifejlesztéséhez. A szuszpenziós műtrágyákban a hatóanyagok részben oldott, részben lebegő, szuszpendált állapotban vannak jelen. A vízoldható komponensek telített oldatot képeznek, a többi alkotórész részben kolloid, részben mikrokristályos alakban van jelen.

A szuszpenziós műtrágyákat az iparban nitrogén- és NP-oldatokból állítják elő. Foszforkomponensként mono- és diammónium-foszfát is szerepelhet, a káliumot kálium-klorid formában tartalmazzák.

Alapkövetelmény a szuszpenzió stabilitása, amit adalékanyagok hozzáadásával és keveréssel biztosítanak. Többnyire különböző agyagokat, így pl. attapulgitot és bentonitot használnak stabilizálóként. Az adalékok egyrészt a nagyobb kristályok képződését, másrészt a lebegő alkotórészek ülepedését akadályozzák. A szuszpendálószerek hatása növelhető különböző gélekkel. A nagyobb kristályok jelenlétét és képződését azzal is gátolják, hogy a kálium-kloridot rendkívül finom szemcsés alakban (maximum 100 mikron) keverik az NP-oldatokba.

A szuszpenziós műtrágya összetétele a kiinduló anyagok tulajdonságaitól függ. Kedvező esetben 15-15-15 hatóanyagú szuszpenziós műtrágyák is előállíthatók. A tápanyagarányok tetszés szerint változtathatók. Néhány ipari szuszpenziós műtrágya összetételét a 46. táblázat tartalmazza.

46. táblázat - Ipari NPK szuszpenziós műtrágyák

Gyártó

Megnevezés

Hatóanyag-tartalom (%)

N

P2O5

K2O

NEVIKI Borsodnádasd

NPK szuszpenzió

tetszés szerint

  

NEVIKI Keszthely

NPK szuszpenzió

tetszés szerint

  

Vegyipari V. Peremarton

PERETRIX Fxyz

tetszés szerint

  

Budapesti Vegyiművek

Szuszpenziós NPK

 9

18

27

Budapesti Vegyiművek

Szuszpenziós NPK

26

13

13

Budapesti Vegyiművek

Szuszpenziós NPK

15

19

15

Budapesti Vegyiművek

Szuszpenziós NPK

19

16

23

Budapesti Vegyiművek

Szuszpenziós NPK

16

16

24


Szuszpenziók előállítása mezőgazdasági keverőüzemben

A mezőgazdasági keverőüzemekben a szuszpenziós műtrágyákat szilárd műtrágyák vízben oldásával állítják elő. Nitrogénkomponensként ammónium-nitrátot és karbamidot használnak. Foszforkomponensként mono- és diammónium-foszfátot oldanak, a káliumot kálium-klorid formában adják hozzá. A hazánkban működő szuszpenziókészítő üzemek technológiai megoldásai különbözőek. Szuszpendálószerként egyesek agyagásvány-őrleményeket, mások vinaszt (szeszipari melléktermék) használnak.

Kérdések

1. Melyek a folyékony műtrágyák alkalmazásának előnyei és hátrányai?

2. Milyen követelményeket támasztunk a folyékony műtrágyákkal szemben?

3. Milyen nitrogéntartalmú folyékony műtrágyákat ismer? Melyek alkalmazásuk lehetőségei?

4. Hogyan állíthatók elő NP-oldatok? Miben különböznek az orto- és polifoszfát alapú NP-oldatok?

5. Mi szabja meg az NPK-oldatok maximális hatóanyag-tartalmát?

6. Hogyan állíthatók elő a szuszpenziós műtrágyák? Mi az adalékok szerepe?