способ получения органоминеральных удобрений

Формула изобретения

1. Способ получения органоминеральных удобрений, включающий смешивание лигнина с аммиачной селитрой и 50%-ной серной кислотой, перемешивание в течение 30-60 мин с последующим добавлением к полученной смеси фосфор- и калийсодержащих компонентов, углекислого кальция, солей магния, микроэлементов и регулятора роста - хлорхолинхлорида, грануляцию и сушку продукта, отличающийся тем, что в качестве фосфорсодержащего компонента берут апатит и добавляют его к смеси модифицированного лигнина с аммиачной селитрой и серной кислотой в количествах, необходимых до достижения в продукте соотношения N: Р, равного 1: 1,3-1,7, процесс смешивания ведут до рН смеси 5,0-6,0 с дальнейшей нейтрализацией смеси углекислым кальцием до рН 6,5-8 и последующим введением соли калия до достижения соотношения N: К в готовом продукте, равного 1: 1,8-2,2.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве микроэлементов дополнительно вводят Сu, Zn, Li, В в количествах, определяемых марками удобрений.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству органоминеральных удобрений широкого ассортимента, минеральная часть которых включает N, Р, К элементы, предназначенных для выращивания овощных и технических культур.

Известен способ получения органоминеральных удобрений, включающий окисление бурого угля воздухом и обработку его 5%-ным водным раствором едкой щелочи с добавлением раствора Са(ОН)₂ и измельченного известняка. В качестве пластификатора в смесь вводят мочевину (Патент РФ 2051884, 1992).

Недостатком способа является то, что по нему невозможно получить органоминеральное удобрение с содержанием более 17% органической части и при этом, в основном, в виде нерастворимых гуматов Са. Это удобрение не содержит необходимых минеральных компонентов (N, Р, К).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения органоминерального удобрения, описанный в патенте РФ 2054404, 1996 г., С 05 G 3/00 и включающий смешение лигнина с аммиачной селитрой и 50% серной кислотой при комнатной температуре при перемешивании в течение 30-60 мин с последующим добавлением в полученную смесь фосфор- и калийсодержащих компонентов, углекислого кальция, солей магния, микроэлементов и регулятора роста. По этому способу размолотые в порошок лигнин и аммиачную селитру помещают в реактор, добавляют к ним 50%-ную серную кислоту и интенсивно перемешивают мешалкой в течение 30-60 минут при комнатной температуре. Затем к полученному модифицированному лигнину добавляют предварительно размолотые в порошок и тщательно перемешанные нитроаммофоску, карбамид, кальций углекислый, оксид магния, серу элементарную, молибдат аммония, марганец хлористый и регулятор роста - хлорхолинхлорид. Смесь перемешивают до получения однородной массы. Далее проводят грануляцию продукта с добавлением 10%-ного водного раствора связующего, в качестве которого берут полиуретансемикарбозу, полиакриламид, карбоксиметилцеллюлозу, сапропель. Затем продукт сушат.

Недостатком способа является использование в качестве основной минеральной части (N, Р, К) готовых форм удобрения (нитроаммофоски), что значительно удорожает процесс. Кроме того, соотношение NPK в прототипе, а также другие составные компоненты в нем разработаны с учетом особенностей метаболизма злаковых культур и, в частности, озимой и яровой пшеницы для повышения их продуктивности, увеличения содержания белка и клейковины в зерне. Применение данного удобрения (прототипа) для овощных и технических культур, отличающихся от злаков преобладанием углеводного метаболизма, является малоэффективным.

Нами поставлена задача создать органоминеральное удобрение с большой частью макроэлементов, эффективное для выращивания овощей и технических культур, так как для овощных и технических культур нужно усиление углеводного обмена, приводящее к накоплению сахаров, витаминов, а также для снижения нитратов, радионуклеидов и тяжелых металлов в растительной продукции.

Поставленная задача решена в предлагаемом способе получения органоминеральных удобрений, включающем смешение лигнина с аммиачной селитрой и 50% серной кислотой и перемешивание в течение 30-60 минут с последующим добавлением фосфор- и калийсодержащих компонентов, углекислого кальция, солей магния, микроэлементов и регулятора роста, грануляцию и сушку продукта. В качестве фосфорсодержащего компонента берут апатит и добавляют его к предварительно полученной смеси лигнина с аммиачной селитрой и серной кислотой. Апатит берут в количестве, необходимом до достижения соотношения N:Р в готовом продукте, равного 1:1,3-1,7. Процесс смешения ведут до рН смеси 5,0-6,0. После этого смесь этих компонентов нейтрализуют углекислым Са до рН 6,5-8, а затем вводят соли К до достижения соотношения N:К в продукте, равного 1: 1,8-2,2. Необходимые микроэлементы добавляют исходя из марки удобрения. Полученную порошкообразную массу гранулируют и сушат.

Сущность способа заключается в следующем. В предлагаемом способе смешение лигнина с аммиачной селитрой и серной кислотой ведут аналогично прототипу, что приводит к образованию в удобрении органической составляющей - модифицированного лигнина с содержанием гумусного углерода 25-46 мас.% от общего углерода.

Это обуславливает повышение плодородия почв и эффективность использования питательных элементов растениями.

В предложенном способе в качестве фосфорсодержащего компонента берут апатит, что, с одной стороны, значительно упрощает процесс (не используются готовые формы фосфорсодержащих удобрений), с другой стороны, происходит насыщение солями кальция, присутствующими в апатите. Апатит в процессе перемешивания разлагается в присутствии кислой среды (модифицированного лигнина). При этом образуются комплексные органоминеральные соединения, которые под влиянием корневых выделений растений - органических кислот разрушаются на ионы, поглощаются корнями растений и ассимилируются ими.

Количество добавленного апатита регламентируется необходимым соотношением N:Р в готовом продукте и варьируется в зависимости от марки удобрения. Процесс смешения (а по сути дела разложения) апатита ведут до рН смеси 5,0-6,0. Снижение рН ниже 5,0 нецелесообразно, так как потребует в дальнейшем увеличенного количества нейтрализующего агента, что нарушает баланс питательных компонентов в готовом продукте. Увеличение рН выше 6,0 невозможно, процесс нейтрализации глубже не идет.

Использование углекислого кальция позволяет не только нейтрализовать смесь, но и доводит количество Са в готовом продукте до необходимого. Совместное содержание Са, Mg и органического вещества создает условия, при которых улучшаются физико-химические свойства почвы.

В качестве солей калия могут быть использованы сульфат К, хлорид К, карбонат К и другие. Процесс далее проводят аналогично прототипу, добавляя соли магния, микроэлементы и регулятор роста. Набор микроэлементов может быть увеличен за счет введения соединений меди, цинка, лития, бора.

Использование предложенного способа получения органоминеральных удобрений позволяет получать широкий спектр удобрений без внесения изменений в технологическую линию, быстро переходя от производства одной марки к другой. Способ позволяет также использовать вместо дорогого готового продукта (нитроаммофоски) сырьевой продукт - апатит и получать удобрения с оптимальным соотношением компонентов для выращивания овощных и технических культур.

Высокое содержание в удобрении гумусоподобного органического вещества (модифицированного лигнина) будет способствовать усилению биогенной активности почв, увеличению содержания гумуса, улучшению ее физико-химической структуры, закреплению питательных элементов в пахотном слое, повышению плодородия почв и эффективности использования элементов питания растениями.Такие изменения в системе "почва - растения" обуславливают повышение урожайности посевов, улучшение качества растительной продукции, предотвращение загрязнения окружающей среды химическими агентами и способствуют устойчивому развитию растениеводства и биосферы.

Способ проиллюстрировав следующими примерами.

Пример 1. В реактор загружают лигнин в количестве 300 кг и смешивают его с 120 кг аммиачной селитры, добавляют 138 кг 50%-ной серной кислоты. Смесь перемешиваю в течение 40 мин. К полученной смеси в этот же реактор прибавляют 312 кг апатита. Соотношение N:Р в продукте равняется 1,0:1,3. Смешение ведут до достижения рН смеси 5,0. Дальнейшую нейтрализацию смеси проводят добавлением в реактор карбоната кальция в количестве 53 кг. Нейтрализацию смеси ведут до рН 6,5. В нейтрализованную смесь вводят хлористый калий в количестве 140 кг. Соотношение N:К в продукте равняется 1,0:1,8. К смеси добавляют сернокислый магний в количестве 52 кг, а также соответствующие соли микроэлементов - Мо, Мn, Сu, Zn, Li, В и регулятор роста - хлорхолинхлорид в количествах, определяемых маркой удобрений. Полученный продукт гранулируют и сушат до влажности 10%. Получают 1000 кг готового продукта с соотношением N: Р: К=1,0:1,3:1,8 и следующим содержанием составных компонентов, мас.%:

N - 4,1

Р - 5,3

К - 7,4

Са - 13,5

Mg - 1,1

Сумма м.э. - 1,2

Содержание органической части - 38%.

Пример 2. В реактор загружают лигнин в количестве 300 кг и смешивают его с 120 кг аммиачной селитры, добавляют 138 кг 50%-ной серной кислоты. Смесь перемешивают в течение 40 мин. К полученной смеси в этот же реактор прибавляют 357 кг апатита. Соотношение N:Р в продукте равняется 1,0:1,5. Смешение ведут до достижения рН смеси 5,5. Дальнейшую нейтрализацию смеси проводят добавлением в реактор карбоната кальция в количестве 55 кг. Нейтрализацию смеси ведут до рН 7,0. В нейтральную смесь вводят хлористый калий в количестве 160 кг. Соотношение N:К в продукте равняется 1,0:2,0. Затем к смеси добавляют сернокислый магний в количестве 53 кг или другие соли магния, а также соответствующие соли микроэлементов Мо, Мn, Cu, Zn, Li, В и регулятор роста - хлорхолинхлорид в количествах, определяемых маркой удобрений. Полученный продукт гранулируют и сушат до влажности 10%. Получают готовый продукт с соотношением N:Р:К=1,0:1,5:2,0 и следующим содержанием составных компонентов, мас.%:

N - 3,75

Р - 5,62

К - 5,7

Са - 14,2

Mg - 1,0

Сумма м.э. - 1,12

Содержание органической части - 37%.

Пример 3. В реактор загружают лигнин в количестве 300 кг и смешивают его с 120 кг аммиачной селитры, добавляют 138 кг 50%-ной серной кислоты. Смесь перемешивают в течение 40 мин. К полученной смеси в этот же реактор прибавляют 400 кг апатита. Соотношение N:Р в продукте равняется 1,0:1,7. Смешение ведут до достижения рН смеси 6,0. Дальнейшую нейтрализацию смеси проводят добавлением в реактор карбоната кальция в количестве 55 кг. Нейтрализацию смеси ведут до рН 8,0. В нейтрализованную смесь вводят хлористый калий в количестве 170,0 кг. Соотношение N:К в продукте равняется 1,0:2,2. К смеси добавляют сернокислый магний в количестве 58 кг или другие соли магния, а также соответствующие соли микроэлементов Мо, Mn, Cu, Zn, Li, В и регулятор роста - хлорхолинхлорид в количествах, определяемых маркой удобрений. Полученный продукт гранулируют и сушат до влажности 8%. Получают готовый продукт с соотношением N:P:K=1,0:1,7:2,2 и следующим содержанием составных компонентов, мас.%:

N - 3,55

Р - 6,0

К - 7,8

Са - 14,1

Mg - 1,0

Сумма м.э. - 1,0

Содержание органической части - 35,5%.