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ES2865338T3 - Sistemas de fertilizantes compuestos - Google Patents

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ES2865338T3
ES2865338T3 ES16797615T ES16797615T ES2865338T3 ES 2865338 T3 ES2865338 T3 ES 2865338T3 ES 16797615 T ES16797615 T ES 16797615T ES 16797615 T ES16797615 T ES 16797615T ES 2865338 T3 ES2865338 T3 ES 2865338T3
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fertilizer
polyhalite
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starch
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ES16797615T
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English (en)
Inventor
Robert John Meakin
Timothy David Lewis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
York Potash Ltd
Original Assignee
York Potash Ltd
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Abstract

Un gránulo de fertilizante (1) que comprende: una primera región (2) de una composición fertilizante que proporciona nitrógeno; y una segunda región (3) adherida al exterior de la primera región (2), la segunda región (3) comprende una composición fertilizante capaz de proporcionar (a) dos o más nutrientes de metales alcalinos y/o metales alcalinotérreos y (b) azufre, en donde la segunda región (3) comprende un polvo mineral, el polvo mineral es un polvo de polihalita.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas de fertilizantes compuestos
Esta invención se refiere a la composición de fertilizantes en gránulos.
Una forma común de complementar los nutrientes que están disponibles para las plantas es tratar un semillero, campo u otro medio de cultivo con productos fertilizantes en forma de gránulos aglomerados. Los productos granulados pueden tener las ventajas de ser estables, fáciles de esparcir mediante el uso de maquinaria agrícola o hortícola convencional y de dispensarse fácilmente a la velocidad de aplicación deseada.
Se encuentra disponible un amplio intervalo de composiciones fertilizantes. La efectividad de una composición de fertilizante particular depende de factores que incluyen el tipo de plantas para las que se usa, el estado de madurez de las plantas, el estado preexistente del medio de cultivo y las condiciones ambientales.
Los nutrientes vegetales claves incluyen nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio, calcio y azufre. En una composición de fertilizante, estos elementos nutritivos individuales pueden incorporarse mediante su inclusión en cualquiera de varios compuestos químicos. Aunque diferentes compuestos pueden incluir el mismo elemento nutritivo subyacente, la biodisponibilidad de esos elementos nutritivos puede diferir en dependencia del mecanismo por el cual el compuesto se descompone. La biodisponibilidad de los nutrientes también puede variar como resultado de otros aspectos de la formulación química o mecánica del fertilizante. Por ejemplo, algunos gránulos de fertilizantes pueden incorporar recubrimientos o aglutinantes que se descomponen lentamente para retrasar la liberación de nutrientes, algunos compuestos pueden depender de la microbiota en el medio de cultivo para liberar sus elementos nutritivos y algunas composiciones pueden hacer que los nutrientes estén disponibles en una forma quelada para mejorar su absorción.
Para proporcionar múltiples nutrientes, un cultivador puede aplicar múltiples composiciones de fertilizantes distintas o, alternativamente, una única composición de fertilizante de múltiples nutrientes. Para que una composición de múltiples nutrientes sea efectiva, sus compuestos constituyentes deben estar en proporciones adecuadamente equilibradas y deben ser capaces de actuar eficazmente incluso en presencia de los otros constituyentes. Esta efectividad puede depender de factores distintos al contenido del fertilizante: por ejemplo, la presencia de agua ambiental, calor o cierta microbiota. Es difícil predecir la eficacia en las plantas de los fertilizantes con múltiples nutrientes, particularmente cuando dependen de factores ambientales. Sin embargo, si una composición fertilizante de múltiples nutrientes es efectiva, entonces tiene la ventaja de que solo requiere una única operación de esparcimiento para aplicarla a un cultivo.
La urea (CO (NH2 )2) se usa comúnmente como fertilizante nitrogenado. La urea se puede fabricar sintéticamente y luego formar gránulos para esparcirlos por el cultivo. El documento US 5,849,060 describe mediante el uso de urea como núcleo para un gránulo de fertilizante, con un recubrimiento de, por ejemplo, un fosfato o hidróxido.
Se sabe que forma urea en gránulos de fertilizante y piedra caliza en gránulos para aderezar y aumentar el pH del suelo. Esto se puede hacer mezclando urea en polvo o piedra caliza con un aglutinante y luego un procesamiento en una granuladora de sartén.
Ciertos minerales, particularmente los minerales evaporíticos, pueden usarse como fuentes de nutrientes como potasio, calcio, magnesio y azufre. Por ejemplo, el Yeso se puede granular y usar como fuente de calcio y azufre.
La polihalita es un mineral evaporítico. Es un complejo sulfato hidratado de potasio, calcio y magnesio de fórmula general K2Ca2Mg(SO4)4'2H2O. Los depósitos de polihalita se producen, entre otros países, en Austria, China, Alemania, India, Irán, Turquía, Ucrania, Reino Unido y Estados Unidos.
La polihalita tiene la capacidad de ser valiosa como fuente de fertilizante agrícola. En algunos procesos de la técnica anterior se ha propuesto descomponer polihalita natural para extraer nutrientes específicos. Ver, por ejemplo, los documentos w O 2013/074328, US 1,946,068 y US 4,246,019. Sin embargo, la polihalita intacta también se puede usar como fertilizante, pudiendo aportar azufre, potasio, calcio y magnesio al suelo.
La polihalita mineral se puede esparcir en forma cruda y triturada. Eso minimiza los costos de procesamiento, pero tiene una serie de desventajas. Una vez aplicado al suelo, el mineral crudo tarda algún tiempo en descomponerse, lo que retrasa la biodisponibilidad de sus componentes. Si se aplica en forma astillada, la polihalita tiende a tener una forma y un tamaño irregulares, lo que significa que puede haber dificultades para aplicarla de manera uniforme y que puede ser difícil de aplicar mediante el uso de algunos tipos de maquinaria de esparcimiento agrícola. La polihalita en polvo es difícil de esparcir uniformemente en una aplicación agrícola y, dado que el polvo de polihalita puede ser higroscópico, sus propiedades mecánicas pueden variar rápida y radicalmente con el tiempo una vez expuesto al aire.
Sería conveniente tener un producto fertilizante que se esparza fácilmente y proporcione varios nutrientes de una manera que sea particularmente beneficiosa para las plantas.
El documento WO 2004/000759 se refiere a partículas de fertilizante recubiertas. El documento CN101575243 se refiere a un método para producir un fertilizante de liberación lenta recubierto de calcio-magnesio-azufre. El documento WO 2015/017329 se refiere al recubrimiento de un fertilizante con un complejo mineral. El documento WO 99/15480 se refiere a un método para el recubrimiento de fertilizantes particulados. El documento US 4,026,695 se refiere al recubrimiento de gránulos de urea con yeso y borato de sodio. El documento AU 749213 se refiere a un proceso de recubrimiento para fertilizantes.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un gránulo de fertilizante que comprende: una primera región de una composición fertilizante que proporciona nitrógeno; y una segunda región adherida al exterior de la primera región, la segunda región comprende una composición fertilizante capaz de proporcionar (a) dos o más metales alcalinos y/o nutrientes de metales alcalinotérreos y (b) azufre, en donde la segunda región comprende un polvo mineral, el polvo mineral es un polvo de polihalita.
La segunda región comprende (a) los dos o más metales alcalinos y/o metales alcalinotérreos y (b) azufre.
La primera región puede comprender más del 30 % en peso de nitrógeno.
La primera región puede comprender más del 80 % en peso de urea. La primera región puede consistir o consistir sustancialmente en urea.
La segunda región puede comprender más del 30 % en peso de metales alcalinos y/o metales alcalinotérreos, preferentemente en una forma capaz de actuar como nutrientes, con la máxima preferencia nutrientes vegetales.
La segunda región puede comprender más del 10 % en peso de cada uno de dos metales alcalinos y/o metales alcalinotérreos, preferentemente en una forma capaz de actuar como nutrientes, con la máxima preferencia nutrientes vegetales.
La segunda región puede comprender más del 10% en peso de cada uno de los tres metales alcalinos y/o metales alcalinotérreos, preferentemente en una forma capaz de actuar como nutrientes, con la máxima preferencia nutrientes vegetales.
Dichos metales alcalinos y/o metales alcalinotérreos pueden seleccionarse o pueden seleccionarse del grupo que comprende potasio, calcio y magnesio.
La segunda región puede comprender más del 15 % en peso de azufre. El azufre puede estar en forma de sulfato. La segunda región puede comprender más del 70 % en peso de un polvo mineral.
La segunda región puede contactar con la primera región sustancialmente en la totalidad de su interfaz, de manera que se adhiere a la primera región. La segunda región puede adherirse directamente a la primera región. Alternativamente, puede haber presente un adhesivo u otra capa entre la primera región y la segunda región. La segunda región puede revestir la primera región.
La segunda región puede rodear/envolver o sustancialmente envolver/envolver la primera región. La segunda región puede constituir la superficie exterior del gránulo.
De acuerdo con un segundo aspecto, se proporciona un producto fertilizante que comprende una pluralidad de gránulos como se ha indicado anteriormente.
El diámetro promedio de los gránulos puede ser inferior a 20 mm, inferior a 10 mm o inferior a 7 mm. El diámetro promedio de los gránulos puede ser superior a 2 mm, superior a 5 mm o superior a 7 mm.
En el producto fertilizante granulado, al menos el 50 % de los gránulos, y preferentemente más del 80 % de los gránulos, pueden ser gránulos como se ha indicado anteriormente. Otros gránulos en el producto pueden tener una composición diferente.
La presente invención se describirá ahora, a manera de ejemplo solamente, con referencia a las figuras acompañantes. La figura 1 muestra una vista en corte de un gránulo de fertilizante compuesto.
El producto fertilizante que se describe más abajo está compuesto por gránulos sólidos. En un ejemplo preferido, cada gránulo comprende un núcleo de urea sobre el que hay una capa de polihalita. La figura 1 muestra un ejemplo de tal gránulo. El gránulo 1 comprende un núcleo 2 de urea. Sobre el núcleo hay una capa 3 de polihalita. Los gránulos se pueden esparcir en cultivos, en un semillero o similar para actuar como fertilizante para las plantas. El fertilizante puede suministrar potasio, calcio, magnesio y azufre de las capas de polihalita de los gránulos y nitrógeno de los núcleos de urea de los gránulos. En otros ejemplos, el núcleo podría ser de otro material fertilizante que la urea, como se discutirá más abajo con más detalle.
La urea es una fuente de nitrógeno. La polihalita es principalmente una fuente de potasio, magnesio, calcio y azufre. Los estudios realizados por el solicitante indican que proporcionar fertilizante que tenga una capa exterior de polihalita y una región interna de urea puede ser particularmente beneficioso para el crecimiento y desarrollo de las plantas con una sola operación de esparcimiento requerida. Se cree que esto se debe a uno o más de los siguientes factores. Primero, la capa exterior de polihalita suministra un amplio intervalo de nutrientes que soporta el crecimiento equilibrado en la fase inicial de liberación de los gránulos; y luego, cuando la capa exterior se degrada, la región de urea queda expuesta y libera nitrógeno. Se cree que esta liberación escalonada de nutrientes promueve el crecimiento y desarrollo acelerado de las plantas sin la necesidad de esparcir por separado fertilizantes distintos. En segundo lugar, mientras que los fertilizantes de urea recubiertos de azufre ya son conocidos, el azufre elemental requiere una química oxidativa microbiana para que esté disponible para las plantas, mientras que la polihalita suministra azufre ya en una forma inmediatamente disponible para la absorción y el metabolismo de las plantas. En tercer lugar, la polihalita de origen natural a menudo puede contener micronutrientes adicionales que son útiles en las primeras etapas del crecimiento de las plantas.
En general, un gránulo compuesto 1 del tipo mostrado en la figura 1 puede comprender lo siguiente.
a. Una primera región 2 que actúa como fertilizante nitrogenado. La primera región puede comprender, por ejemplo, más del 30 % en peso de nitrógeno. El gránulo puede disponerse de modo que la primera región esté total o parcialmente revestida en su exterior y, por lo tanto, no esté totalmente expuesta en la superficie exterior del gránulo. Convenientemente, menos del 50 % y preferentemente menos del 20 %, menos del 10 %, menos del 5 % y con la máxima preferencia ninguna parte de la superficie exterior de la primera región está expuesta en el exterior del gránulo.
b. Una segunda región 3 que actúa como fertilizante que proporciona (i) dos o más metales alcalinos y/o metales alcalinotérreos y (ii) azufre. La segunda región puede comprender, por ejemplo, más del 30 % en peso de metales alcalinos y alcalinotérreos y más del 15 % o más del 20 % de azufre en peso.
Preferentemente, la primera región es sustancialmente soluble o degradable en agua. Preferentemente, la segunda región es sustancialmente soluble o degradable en agua. Cuando la segunda región comprende polvo unido junto con un aglutinante, el aglutinante puede ser soluble en agua,
En el caso de que el gránulo comprenda un núcleo de urea, el núcleo de urea puede contener de 50 a 100 % de urea en peso, con mayor preferencia de 75 a 100 %, con mayor preferencia de 85 a 100 %. El núcleo de urea puede contener adicionalmente un aglutinante y/u otros constituyentes. Estos constituyentes pueden dispersarse homogéneamente a través del núcleo. Alternativamente, el núcleo puede encapsular una región de una composición sustancialmente diferente, por ejemplo, un fertilizante sin urea.
El núcleo puede tener cualquier forma deseada, pero convenientemente es sustancialmente esférico. Por ejemplo, puede tener una esfericidad de Wadell de 0,9 o superior.
El tamaño del núcleo puede ser tal de manera que una dimensión mayor de menos de 5 mm, menos de 4 mm, menos de 3 mm, menos de 2 mm o menos de 1 mm. El tamaño del núcleo de urea puede ser de manera que tenga una dimensión más pequeña mayor de 4 mm, mayor de 3 mm, mayor de 2 mm, mayor de 1 mm o mayor de 0,5 mm. El volumen del núcleo puede ser inferior a 20 mm3, menos de 15 mm3, menos de 10 mm3, menos de 8 mm3 o menos de 5 mm3. El volumen del núcleo puede ser superior a 15 mm3, mayor de 10 mm3, mayor de 8 mm3, mayor de 5 mm3 o mayor de 1 mm3. Se podrían adoptar otras dimensiones.
El núcleo puede formarse mediante cualquier mecanismo adecuado, por ejemplo, en el caso de un núcleo de urea, puede formarse mediante formación de perlas o granulación. Los métodos para producir gránulos de urea se conocen bien.
El núcleo de urea puede formarse mediante cualquier mecanismo adecuado, por ejemplo, formación de perlas o granulación.
En el caso de que la capa 3 comprenda polihalita, la capa 3 puede contener de 50 a 100 % de polihalita en peso, con mayor preferencia de 75 a 100 %, con mayor preferencia de 85 a 100 %. Además de polihalita, la capa de polihalita puede contener un aglutinante y/u otros constituyentes. Estos constituyentes pueden dispersarse homogéneamente a través de la capa.
Preferentemente, la capa de recubrimiento 3 cubre completamente la región interior o núcleo 2. En un producto a granel, el núcleo puede estar completamente cubierto por la capa exterior en, por ejemplo, más del 90 %, más del 95 % o más del 99 % de los gránulos del producto a granel.
Preferentemente, la capa exterior 3 está en contacto con la mayor parte de la superficie exterior de la región interior 2. Alternativamente, puede haber una capa intermedia entre la región interior y la capa exterior. Tal capa intermedia puede ser una capa de un aglutinante y/o adhesivo tal como PVA o almidón.
Preferentemente, la capa exterior 3 tiene un grosor sustancialmente uniforme. El grosor máximo de la capa exterior puede ser inferior a 5 mm, inferior a 4 mm, inferior a 3 mm, inferior a 2 mm, inferior a 1 mm o inferior a 0,5 mm. El grosor mínimo de la capa exterior puede ser superior a 4 mm, superior a 3 mm, superior a 2 mm, superior a 1 mm, superior a 0,5 mm o superior a 0,1 mm. El volumen de la capa exterior puede ser inferior a 20 mm3, menos de 15 mm3, menos de 10 mm3, menos de 8 mm3 o menos de 5 mm3. El volumen de la capa exterior puede ser superior a 15 mm3, mayor de 10 mm3, mayor de 8 mm3, mayor de 5 mm3 o mayor de 1 mm3. Se podrían adoptar otras dimensiones.
El volumen de la capa exterior puede estar entre el 50 % y el 100 % o alternativamente entre el 75 % y el 150 % o alternativamente entre el 100 % y el 200 % del volumen de la región interior. Se podrían adoptar otras proporciones.
El gránulo que comprende la región interior y la capa exterior puede tener cualquier forma deseada, pero convenientemente es sustancialmente esférico. Por ejemplo, puede tener una esfericidad de Wadell de 0,9 o superior. El tamaño del gránulo puede ser de manera que tenga una dimensión mayor de menos de 10 mm, menos de 7 mm, menos de 6 mm, menos de 5 mm o menos de 4 mm. El tamaño del gránulo puede ser de manera que tenga una dimensión más pequeña mayor de 6 mm, mayor de 5 mm, mayor de 4 mm, mayor de 3 mm o mayor de 1 mm. El volumen del gránulo puede ser inferior a 70 mm3, menos de 60 mm3, menos de 50 mm3, menos de 40 mm3 o menos de 30 mm3. El volumen del gránulo puede ser superior a 20 mm3, mayor de 30 mm3, mayor de 40 mm3, mayor de 50 mm3 o mayor de 60 mm3. Se podrían adoptar otras dimensiones.
El tamaño del gránulo y los tamaños relativos del núcleo 2 y la capa exterior 3 pueden seleccionarse para obtener el mejor rendimiento en las condiciones ambientales y en el cultivo al que está destinado el fertilizante.
En el caso de un fertilizante a granel, los valores dados anteriormente para los tamaños, formas y relación entre el núcleo 2 y la capa exterior 3, y para el tamaño y forma del gránulo en sí pueden ser valores medios o medianos sobre el volumen. Alternativamente, se puede considerar que más del 50 %, más del 80 % o más del 90 % de las partículas del fertilizante a granel tienen los valores requeridos.
Podría haber un recubrimiento sobre el exterior de la capa de polihalita 3. Eso podría ser, por ejemplo, un sellador (por ejemplo, para resistir la descomposición del gránulo en tránsito) o un lubricante (por ejemplo, para ayudar a esparcir el gránulo). El recubrimiento podría ser soluble en agua de modo que se degrade fácilmente cuando el gránulo se extienda sobre un cultivo o medio de cultivo.
Como se indicó anteriormente, la polihalita es un sulfato hidratado complejo de potasio, calcio y magnesio de fórmula general K2Ca2Mg (SO4)4'2H2O. La polihalita tiene una dureza de Mohs de alrededor de 2,5 a 3,5. La polihalita se puede extraer de las reservas naturales mediante la minería. Una vez extraída, la polihalita puede romperse en bloques o astillas de tamaño adecuado para su transporte y procesamiento. Por ejemplo, la roca tal como se extrae puede alimentarse a trituradoras tales como trituradoras de mandíbulas y/o trituradoras de cono para producir un material astillado de tamaño generalmente uniforme. Se ha descubierto que las virutas de mayor dimensión no superior a alrededor de 20 mm y/o de dimensión promedio entre 5 y 10 mm son convenientes para el transporte desde una mina. Las virutas se pueden transportar mediante transportadores, camiones o cualquier otro mecanismo conveniente.
En un ejemplo de un método para formar el gránulo de la figura 1, se procesa polihalita en bruto o astillada para formar un polvo de polihalita. Esto se puede hacer de manera adecuada moliendo, por ejemplo, en un molino de bolas (por ejemplo, un molino de bolas continuo "Hardinge") o con mayor preferencia un molino atritor. En un molino triturador, la materia prima se agita junto con elementos de molienda que se mueven libremente, como bolas de acero. Se puede aplicar succión barrida por aire para extraer el material molido del molino. Esto permite que la molienda se lleve a cabo como un proceso continuo si se desea, añadiendo materia prima astillada al molino y barriendo el polvo del molino mediante un flujo de gas mientras los elementos de molienda continúan agitándose. El tamaño de grano promedio del polvo resultante del molino depende de varios parámetros del proceso de la operación de fresado, incluido el tiempo de permanencia de la materia prima en el molino. Convenientemente, el molino puede disponerse para producir polvo de polihalita de un tamaño de grano generalmente de alrededor de 200 pm: por ejemplo en el intervalo de 50 a 500 pm o con mayor preferencia de 100 a 300 pm. Convenientemente, al menos el 50 % con mayor preferencia, al menos el 70 % de la masa del polvo de polihalita está compuesta de granos que tienen un tamaño de grano, o un diámetro mayor o promedio, en uno de los intervalos anteriores. El tamaño de grano promedio numérico del polvo de polihalita puede estar en uno de esos intervalos. El tamaño de grano puede medirse por medio de un Malvern Mastersizer 2000 o medirse por medio de un tamiz agitador.
En la siguiente etapa de procesamiento, el polvo de polihalita se combina con partículas de almidón para formar una mezcla homogénea seca de polihalita y almidón. Esta fase de mezclado se realiza preferentemente de manera que el polihalita y el almidón se mezclen en ausencia de agua libre, ya que eso permite que los componentes se mezclen entre sí de manera más fácil y eficaz. La polihalita y el almidón se pueden combinar en cualquier dispositivo de mezcla adecuado o serie de dispositivos de mezcla. En un ejemplo, la polihalita y el almidón se alimentan por separado en un solo mezclador, que se hace funcionar para producir una mezcla homogénea de polihalita y almidón. Ese mezclador puede ser un mezclador de cizallamiento relativamente alto. Puede ser, por ejemplo, un mezclador de pines o un mezclador de doble eje. En un segundo ejemplo, la polihalita y el almidón pueden alimentarse por separado a un primer mezclador que realiza la mezcla inicial de los componentes, y la salida de ese primer mezclador puede luego alimentarse a un segundo mezclador que los mezcla más. En este proceso de dos etapas, la primera etapa de mezclado se puede realizar con un cizallamiento relativamente bajo y la segunda etapa de mezclado con un cizallamiento relativamente alto, o viceversa. El mezclador de primera etapa puede ser, por ejemplo, un mezclador de cinta, un mezclador de pines o un mezclador de doble eje. El mezclador de segunda etapa puede ser, por ejemplo, un mezclador de pines o un mezclador de dos ejes. Es ventajoso que él o cada mezclador funcione en un proceso continuo. Para lograr que la materia prima: polihalita y almidón como alimentos separados o como un alimento único parcialmente mezclado, se pueden alimentar a un extremo del mezclador y el proceso de agitación se puede organizar para alimentar el material progresivamente hacia una abertura de descarga en el extremo opuesto del mezclador. La longitud del mezclador, la velocidad de mezcla y el diseño del agitador (por ejemplo, pasador o paleta) se pueden seleccionar para lograr un tiempo de permanencia suficiente en el mezclador para que la salida de la mezcla sea de la homogeneidad y/o plasticidad deseadas: por ejemplo hasta que sea sustancialmente homogéneo. La energía operativa del mezclador se puede controlar para aplicar el nivel de cizallamiento deseado.
El almidón puede derivarse de cualquier fuente conveniente, por ejemplo maíz, patata, arroz, tapioca o trigo. El almidón podría ser un almidón sintético. El almidón puede consistir esencialmente en cadenas de amilosa y amilopectina. Por ejemplo, el contenido de la alimentación de almidón puede comprender al menos el 50 % y con mayor preferencia al menos el 75 % de amilosa y amilopectina (en total) en peso. El almidón puede estar en forma de polvo o en gránulos. Preferentemente, el almidón es un polvo que tiene un tamaño de grano generalmente alrededor de 500 pm: por ejemplo en el intervalo de 200 a 800 pm o con mayor preferencia de 350 a 650 pm. Convenientemente, al menos el 50 % o con mayor preferencia, al menos el 70 % de la masa del polvo de almidón se compone de granos que tienen un tamaño de grano, o un diámetro mayor o promedio, en uno de los intervalos anteriores. El tamaño de grano promedio numérico del polvo de almidón puede estar en uno de esos intervalos. El tamaño de grano puede medirse por medio de un Malvern Mastersizer 2000 o medirse por medio de un tamiz agitador. El almidón actúa como un aglutinante para ayudar al polvo de polihalita a adherirse a sí mismo, de esta manera aumentando la resistencia de la capa de polihalita de los eventuales gránulos. Esto es significativo porque los gránulos deberían ser preferentemente capaces de resistir la rotura mecánica cuando se esparcen a través de esparcidores agrícolas convencionales. El aglutinante también hace que el polvo de polihalita sea más plástico, lo que ayuda en las etapas de procesamiento posteriores.
Por lo tanto, en un ejemplo de la primera etapa de mezclado, el polvo de polihalita se mezcla con almidón en partículas, en condiciones secas y en más o más etapas de mezclado, para formar una mezcla seca homogénea. Alternativamente, podría añadirse agua durante la primera etapa, pero se prefiere que haya al menos una etapa inicial de mezclado en seco, realizada sustancialmente en ausencia de agua libre. Durante la primera fase de mezclado, es preferible mantener la mezcla en condiciones en las que se inhibe la gelificación del almidón, por ejemplo manteniendo la mezcla más abajo de la temperatura de gelatinización del almidón.
La proporción de almidón que se añadirá a la mezcla dependerá de la naturaleza del almidón que se use. La proporción debe seleccionarse para lograr una resistencia satisfactoria en los gránulos de polihalita resultantes.
En una segunda etapa de mezclado, la mezcla premezclada de polihalita y almidón se mezcla con agua en condiciones que son tales que hacen que el almidón se gelatinice. Una vez gelatinizado, el almidón puede actuar para unir el polvo de polihalita. El proceso de gelatinización implica que la mezcla se eleve a una temperatura adecuada, por encima de la temperatura de gelatinización del almidón.
En un ejemplo de la segunda etapa de mezclado, se agrega agua a la mezcla de polihalita/almidón y el agua se mezcla junto con la polihalita y el almidón a una temperatura más abajo de la temperatura a la que el almidón se gelatinizará significativamente. Luego, en una segunda etapa, se eleva la temperatura de la mezcla mientras se continúa mezclando, para hacer que el almidón se gelatinice. Para implementar esto, la salida de la primera etapa de mezcla en seco se puede pasar a un primer mezclador donde se agrega agua a la mezcla de polihalita/almidón y se mezcla en la mezcla, y luego la salida de ese primer mezclador se pasa a un segundo mezclador en el que se eleva la temperatura. En un segundo ejemplo de la segunda etapa de mezclado, se agrega agua a la mezcla de polihalita/almidón en condiciones de temperatura de manera que el almidón comenzará a gelatinizar significativamente cuando el agua entre en contacto con el almidón. Puede usarse cualquier tipo de mezclador o mezcladores adecuados en la segunda etapa de mezcla. Los ejemplos incluyen mezcladores de pines y mezcladores de doble eje.
Puede emplearse un intervalo de métodos para disponer que el almidón se eleve a una temperatura suficiente para permitir la gelatinización. Primero, se puede aplicar calor directamente al recipiente de mezcla apropiado. Por ejemplo, el recipiente de mezcla puede estar total o parcialmente encerrado con una camisa calefactora. O puede ubicarse un elemento de calentamiento dentro del recipiente de mezcla. En segundo lugar, el agua se puede calentar antes de aplicarla a la mezcla de polihalita/almidón. En un ejemplo específico, el agua se puede introducir en el recipiente de mezcla en forma de vapor o vapor. Por ejemplo, el agua tal como se introduce puede estar a una temperatura superior a 50 °C o 60 °C o 70 °C o 80 °C o 90 °C o 100 °C. Al introducir el agua en forma de vapor o vapor, se puede lograr la gelificación del almidón de manera particularmente efectiva, y puede ser más fácil lograr una combinación uniforme del vapor o vapor con el almidón que si se usa agua líquida. En tercer lugar, la acción mecánica de mezclar la polihalita y el almidón puede elevar la temperatura de la mezcla, particularmente si ese mezclado se realiza con un alto cizallamiento. Cada uno de estos métodos puede usarse solo o en cualquier combinación. Para la activación del almidón, la mezcla debe estar preferentemente a una temperatura de al menos 60 °C o 70 °C.
En un ejemplo preferido, la primera etapa de mezclado en seco se realiza con alto cizallamiento para elevar la temperatura de la mezcla, y la salida de la etapa de mezclado en seco se alimenta directamente a un mezclador para realizar la segunda etapa de mezclado. Se inyecta agua en forma de vapor o vapor en el recipiente de ese segundo mezclador. Estas medidas pueden por sí mismas introducir suficiente calor para que sustancialmente todo el almidón de la mezcla se gelifique. Si es necesario, se puede encamisar el segundo mezclador y se puede aplicar calor al exterior del recipiente de mezcla del segundo mezclador mientras se mezcla la polihalita, el almidón y el agua en la segunda etapa de mezcla.
El o cada recipiente de mezclado en el que se realiza la segunda etapa de mezclado preferentemente está sustancialmente encerrado para resistir el escape de vapor de agua y retener el calor en la mezcla.
Una vez que el almidón se gelifica, el almidón y la polihalita pueden continuar mezclándose para promover la unión íntima entre el almidón gelificado y el polvo de polihalita. En un proceso de mezclado continuo en el que el material se mueve progresivamente a través de la cámara de mezclado, la longitud de la cámara de mezclado puede seleccionarse de modo que el material no se descargue hasta que haya alcanzado un tiempo de permanencia suficiente.
Una vez que la polihalita y el almidón gelificado están suficientemente trabajados, la mezcla se procesa para hacer que cubra gránulos de urea previamente formados. Una forma de hacer esto es voltear los gránulos de urea con la mezcla, por ejemplo en un mezclador de tambor rotatorio horizontal o inclinado que se acciona para girar alrededor de su eje principal. El contenido de humedad de la mezcla y la velocidad del mezclador se pueden seleccionar de modo que los gránulos de urea se recubren eficazmente con la mezcla. El tiempo de permanencia de los gránulos en el mezclador puede seleccionarse de modo que los gránulos de urea tengan el grosor deseado de recubrimiento de polihalita. El eje del tambor mezclador se puede inclinar de modo que el material alimentado al extremo superior del tambor migre al extremo inferior donde se puede descargar. Se puede alimentar aire caliente al interior del tambor, por ejemplo a su extremo inferior, o se puede aplicar calor al exterior del tambor. De esta manera, los gránulos compuestos se pueden secar para endurecerlos y estabilizarlos. La región del tambor a la que se alimenta la mezcla húmeda puede tener paredes lisas de modo que los gránulos rueden contra el interior del tambor para redondearse. La región inferior del tambor puede estar provista de paletas o elevadores que sobresalen hacia dentro de las paredes del tambor. Estos levantan los gránulos a medida que el tambor gira y los dejan caer en el aire caliente del tambor, lo que facilita el secado. Al salir del tambor, los gránulos se han redondeado y secado hasta obtener una dureza adecuada para su envío. El secador puede ser el mismo aparato que se usa para combinar la mezcla de polihalita y los gránulos de urea, o un dispositivo separado.
Podrían usarse otros métodos para revestir los núcleos de urea. Por ejemplo, la mezcla de polihalita se podría aplicar a una granuladora de bandeja junto con los gránulos de urea, y luego la granuladora de bandeja se puede hacer funcionar para producir una colección de gránulos del tamaño apropiado. De nuevo, el contenido de humedad de la mezcla y la velocidad e inclinación de la granuladora deben seleccionarse para proporcionar gránulos compuestos del tamaño deseado.
Una vez que se han formado los gránulos compuestos, se pueden cribar para separar gránulos de tamaño insuficiente y de tamaño excesivo. Los gránulos de menor tamaño se pueden devolver al mezclador donde los gránulos de urea se combinan con la mezcla de polihalita.
Finalmente, los gránulos en tamaño pueden enfriarse y empaquetarse, por ejemplo, en sacos de 600 kg o sacos de 25 kg, o enviarse sueltos para su uso o procesamiento posterior en otro lugar. Los gránulos se pueden suministrar para uso agrícola. Eventualmente, se pueden esparcir en un campo u otro sustrato agrícola u hortícola para que actúen como fertilizante. Los gránulos compuestos pueden usarse para fines distintos a la fertilización.
Podrían usarse aglutinantes distintos del almidón.
Se pueden incluir otros aditivos en los gránulos. Dichos aditivos pueden ser uno o más de los siguientes, en cualquier combinación:
• un componente que tiene el efecto de estabilizar química y/o mecánicamente y/o preservar los gránulos: por ejemplo, para aumentar su vida útil, reducir su susceptibilidad a los contaminantes ambientales o para reducir la posibilidad de que se rompan durante la propagación (por ejemplo, un tampón de pH );
• un componente que tiene el efecto de potenciar el efecto fertilizante de la polihalita y/o la urea: por ejemplo, acelerando o retardando la degradación de la polihalita en el campo;
• un componente que tiene el efecto de proteger o mejorar el crecimiento de los cultivos por medios distintos de la fertilización: por ejemplo, un herbicida, fungicida, insecticida, raticida, hormona, estimulante de plantas u hongo o espora micorrízica;
• una semilla: que puede ser una semilla de una angiosperma y/o de una especie de cultivo (por ejemplo, un cereal como trigo, maíz, arroz, mijo, cebada, avena o centeno);
• una composición fertilizante adicional además del polihalita y la urea;
• un pigmento;
• un componente que tiene el efecto de alterar el pH del suelo: por ejemplo, cal o azufre.
Dicho componente puede añadirse en cualquier etapa adecuada del proceso. Por ejemplo, podría combinarse con el polvo de polihalita antes o durante la primera etapa de mezclado como se describió anteriormente, o con el almidón antes de la primera etapa de mezclado como se describió anteriormente, o con la mezcla de polihalita/aglutinante entre la primera y segunda etapas de mezclado como se describió anteriormente, o durante la segunda etapa de mezclado como se describió anteriormente, o podría añadirse a la extrusora, o podría pulverizarse o recubrirse de cualquier otra manera sobre los gránulos antes o después del secado.
Los gránulos compuestos preferentemente están sustancialmente libres de huecos, por ejemplo, no tienen más del 1 %, 2 % o 5 % en volumen de aire.
El proceso como se describió anteriormente puede usarse para el recubrimiento de gránulos de urea (u otro fertilizante nitrogenado) con una capa de un mineral que no sea polihalita, y en particular para el recubrimiento gránulos de urea (u otro fertilizante nitrogenado) con materias primas para granular compuestas principalmente de uno o más minerales de evaporita, especialmente otros minerales de cloruro. Estos pueden incluir uno o más de anhidrita, carnalita, yeso, halita, kainita, kieserita, langbeinita y/o silvita. El proceso es especialmente adecuado para formar capas de recubrimiento a partir de materias primas compuestas principalmente de minerales que son sustancialmente higroscópicos en forma de polvo recientemente y/o que tienen una dureza de Mohs en el intervalo de 2 a 4. Por tanto, la capa exterior 3 del gránulo compuesto puede estar compuesta por más del 80 % o más del 90 % en masa de cualquiera de los minerales evaporados enumerados anteriormente, o una combinación de los mismos.
En los ejemplos dados anteriormente, la región interna 1 está basada en urea. La región interna 1 puede basarse en una composición proveedora de nitrógeno distinta de la urea. Los ejemplos incluyen composiciones a base de amoniaco y otras composiciones a base de nitrato. Preferiblemente, la composición de nitrógeno de la región interna comprende más del 20 % o más del 30 % o más del 40 % de nitrógeno en peso.
La región exterior 2 comprende preferentemente más del 10 % en peso de dos o más de potasio, calcio y magnesio. La región exterior 2 comprende preferentemente más del 10 % en peso de azufre y con mayor preferencia más del 15 % en peso de azufre. Preferentemente, el azufre está presente como sulfato. Para la fabricación de la región externa es conveniente si la región externa es un polvo aglomerado de uno o más minerales que tienen la composición requerida, pero los componentes nutritivos de la región externa podrían formarse sintéticamente.
Cuando una propiedad se especifique anteriormente con respecto a un solo gránulo, ese criterio podrá aplicarse en el caso de un fertilizante granulado a granel como (i) el valor medio sobre el granel, (ii) el valor medio sobre el granel, o (iii) en más del 50 % o más del 80 % de los gránulos del abono a granel que tengan las propiedades requeridas.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un gránulo de fertilizante (1) que comprende:
una primera región (2) de una composición fertilizante que proporciona nitrógeno; y
una segunda región (3) adherida al exterior de la primera región (2), la segunda región (3) comprende una composición fertilizante capaz de proporcionar (a) dos o más nutrientes de metales alcalinos y/o metales alcalinotérreos y (b) azufre, en donde la segunda región (3) comprende un polvo mineral, el polvo mineral es un polvo de polihalita.
2. Un gránulo de fertilizante (1) como se reivindicó en la reivindicación 1, en donde la primera región (2) comprende más del 30 % en peso de nitrógeno.
3. Un gránulo de fertilizante (1) como se reivindicó en la reivindicación 1 o 2, en donde la primera región (2) comprende más del 80 % en peso de urea.
4. Un gránulo de fertilizante (1) como se reivindicó en cualquier reivindicación anterior, en donde la segunda región (3) comprende más del 30 % en peso de nutrientes de metales alcalinos y/o metales alcalinotérreos.
5. Un gránulo de fertilizante (1) como se reivindicó en cualquier reivindicación anterior, en donde la segunda región (3) comprende más del 10 % en peso de cada uno de dos nutrientes de metales alcalinos y/o metales alcalinotérreos.
6. Un gránulo de fertilizante (1) como se reivindicó en cualquier reivindicación anterior, en donde la segunda región (3) comprende más del 10 % en peso de cada uno de los tres nutrientes de metales alcalinos y/o alcalinotérreos.
7. Un gránulo de fertilizante (1) como se reivindicó en cualquier reivindicación anterior, en donde los dichos nutrientes de metales alcalinos y/o metales alcalinotérreos son o se seleccionan del grupo que comprende potasio, calcio y magnesio.
8. Un gránulo de fertilizante como se reivindicó en cualquier reivindicación anterior, en donde la segunda región (3) comprende más del 15 % en peso de azufre.
9. Un gránulo de fertilizante (1) como se reivindicó en cualquier reivindicación anterior, en donde la segunda región (3) comprende más del 15 % en peso de azufre en forma de sulfato.
10. Un gránulo de fertilizante (1) como se reivindicó en cualquier reivindicación anterior, en donde la segunda región (3) rodea sustancialmente a la primera región (2).
11. Un producto fertilizante que comprende una pluralidad de gránulos (1) como se reivindicó en cualquier reivindicación anterior.
12. Un producto fertilizante como se reivindicó en la reivindicación 11, en donde el producto fertilizante es un producto fertilizante granulado y al menos el 50 % de los gránulos son gránulos (1) como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
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