The content of selected phosphorus forms in papr-type fertilizers enriched with sulfur

Ograniczanie poziomu zasobności gleby w przyswajalne związki siarki na terytorium Polski skutkuje potrzebą dodawania siarki do produktów nawozowych. Interesującym rozwiązaniem w tej dziedzinie jest wzbogacanie nawozów fosforowych typu PAPR (ang. Partially Acidulated Phosphate Rock) w ten makroelement. Specyficzna technologia produkcji nawozów PAPR, polegająca na rozkładzie surowców fosforowych (głównie fosforytów) niestechiometryczną, względem reakcji wytwarzania superfosfatów, ilością kwasów mineralnych (głównie siarkowym lub fosforowym) pozwala na wykorzystanie dodatkowej funkcji siarki po aplikacji nawozu do gleby. Siarka w tak przygotowanym układzie nawozowym może po uprzednim procesie mineralizacji (warunki optymalne: pH ~6,0-7,0; wilgotność ~60%, temp. 20-30ºC) zostać wykorzystana przez rośliny jako składnik odżywczy w postaci jonu siarczanowego SO2-4, a dodatkowo działać jako czynnik intensyfikujący przyswajalność fosforu z nawozu PAPR. W optymalnych warunkach (pH ~6,0-6,8) jony SO2-4 mogą aktywować konwersję nierozłożonej frakcji fluoroapatytu (Ca 3(PO4)2F), zawartego w surowcu fosforowym, do przyswajalnych jonów fosforanowych w formie H2 PO-4 i HPO2-4 . Celem niniejszych badań była ocena zawartości poszczególnych form fosforu nawozów PAPR wzbogaconych w siarkę, uwzględniając różne metody wzbogacania. Analizy zawartości poszczególnych form P przeprowadzono metodyką analityczną, zgodną z dyrektywą Wspólnoty Europejskiej w sprawie nawozów oraz z procedurami zawartymi w polskich normach. Otrzymane preparaty charakteryzujące się stałym stosunkiem S: P2O5 (1:1 m/m), wartością stopnia normy stechiometrycznej PAPR (ηPARP = 0,5) oraz zmienną wilgotnością, co osiągnięto poprzez zmienne ilości wody wprowadzanej do układu (0, 15, 35% m/m), uzyskiwały najwyższe zawartości przyswajalnych form P (P rozpuszczalny w wodzie: 8,13% P2O5 m/m, P rozpuszczalny w obojętnym cytrynianie amonu: 10,15% P2O5 m/m) dla metody dodawania siarki w postaci zawiesiny wodnej bez dodatku surfaktantu (H2O~35% m/m). Do dalszych badań laboratoryjnych wybrano metodę produkcji, gdzie dodatek H2O jest niższy (~15% m/m), a surfaktant wprowadzony do zawiesiny wodnej S. W toku przeprowadzonych badań stwierdzono, że metoda stapiania S może być najlepsza do produkcji przemysłowej, gdzie stosowanie stopionej S lub temperatury rzędu 140°C zostało opanowane w stopniu znacznie ułatwiającym produkcję bez dodawania zbędnej zawartości wody, posiadającej niekorzystny wpływ na proces granulacji.A decrease in levels of available sulfur compounds in Polish soil results in a requirement for adding sulfur to fertilizer products. Interesting solution in this case might be enrichment of PAPR-type phosphorus fertilizers with this element. Specific technology of PAPR-type fertilizer production consisting of phosphate rock acidulation with non-stoichiometric, in relation to production of superphosphates, amount of mineral acid (mainly orthophosphoric or sulfuric acids). It allows to utilize an additional function of S after applying fertilizer to soil. S in product made that way can be, after the process of mineralization (optimal conditions: pH ~6.0-7.0; humidity ~60%, temp. 20-30ºC), used by plants as a nutrient in form of sulfate ion SO2-4 , additionally it can act as an increasing factor in the phosphorus availability from PAPR-type fertilizer. In an optimal conditions (pH ~6.0-6.8) O2-4 ions can activate conversion of unacidulated part of fluorapatite (Ca3(PO4)2F), contained in phosphate rock, to available phosphate ions in form of H2 PO-4 and HPO2-4 . The aim of this research was the evaluation of contents of selected phosphorus forms in PAPR-type fertilizer enriched with S taking into account a various methods of enrichment. Contents of selected forms of P were analyzed using methods included in the regulation of European Parliament relating to fertilizers and procedures in polish standards. The obtained products were characterized by constant ratio of S:P2O5 (1:1 w/w), value of degree of PAPR stoichiometric norm (ηPARP = 0.5) and variable humidity, which was achieved by different amounts of water introduced into the system (0, 15, 35% w/w) gained the highest results of available forms of P (water-soluble P: 8.13% P2O5 w/w, P soluble in neutral ammonium citrate: 10.15% P2O5 w/w respectively) for method of adding sulfur in water slurry without addition of surfactant (H2O~35% w/w). Method with less additional H2O (~15% m/m) and surfactant added to slurry was selected for further studies. As revealed by the research progress the method with melted S might be the best solution for industrial manufacturing, where using melted S and temperatures of 140°C are easily achievable and facilitates production without adding dispensable water, which has a negative influence on granulation process