способ получения биостимулятора из торфа и биостимулятор из торфа

Формула изобретения

1. Способ получения биостимулятора из торфа, включающий измельчение торфа и его обработку щелочным агентом, отличающийся тем, что обработку торфа щелочным агентом осуществляют в процессе измельчения путем диспергирования в механоактиваторе виброцентробежного типа, причем щелочной агент используют в твердой фазе.

2. Биостимулятор из торфа, полученный способом по п.1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии переработки торфа с целью получения биологически активных гуминовых препаратов. Основными носителями биологической активности в торфе являются гуминовые кислоты. Сами по себе являясь высокомолекулярными полимерными соединениями, они нерастворимы в воде и малоподвижны. Для их использования в растениеводстве и животноводстве необходимо максимально перевести гуминовые препараты в растворимое состояние, уменьшить молекулярную массу, что можно достичь различными химическими, физическими и механическими способами воздействия на органическое вещество торфа.

Известны способы получения гумата щелочным гидролизом (Рекомендации по применению гумата натрия в животноводстве и птицеводстве. Днепропетровск, 1991 г.), гидрогумата - тепловой обработкой торфа разбавленными растворами минеральной кислоты и щелочи, оксигумата - окислением водно-щелочной суспензии (Химия твердого топлива, 1993, 1). Перечисленные способы основаны на процессе гидролиза органической массы торфа в присутствии значительного количества щелочи. Исходное сырье экстрагируют в щелочной среде при соотношении торф : щелочь 1:0,5-1 (50-100 мас.%) при рН 10-12.

Известны также способы увеличения выхода гуминовых кислот из торфа путем его предварительной обработки в аттриторном устройстве и в шаровой мельнице. При последующем гидролизе измельченного в течение 360 мин торфа выход гуминовых кислот увеличивается в 2 раза (Химия твердого топлива, 1997, 6, с.14-24).

Однако эти методы имеют свои недостатки. Самым большим недостатком является высокая щелочность получаемой водорастворимой фракции. Препараты с высокой щелочностью оказывают вредное влияние на физиологию растений и животных, вызывая язвенную болезнь желудка у последних. Поэтому гуматы, полученные этими способами, требуют использования в разбавленном виде. Гуматы с высоким содержанием щелочи оказывают вредное воздействие на обслуживающий персонал.

Существенным недостатком измельчения гуминосодержащего сырья в аттриторном устройстве и шаровой мельнице, приводящего к значительному увеличению выхода гуминовых кислот, является продолжительность обработки в течение 120-360 мин.

По технической сущности к предлагагаемому биостимулятору и способу его получения наиболее близок стимулятор роста растений "Гумикс" и способ его получения, включающий измельчение гуматосодержащих веществ (торф, бурый уголь, сапропель, растительный компост и т.д.) с последующей их обработкой щелочными растворами NaOH, КОН, NH₄OH, соды с последующим выделением жидкой суспендированной или кашеобразной среды и обработкой полученной фракции азотосодержащими солями с последующим выпариванием (Патент №2007376 RU, МПК C 05 F 11/00, опубл. 15.02.94, БИ №3).

Недостатком этого способа получения гуминовых биостимуляторов является многостадийность процесса: 1 - измельчение, 2 - экстракция щелочными растворами, 3 - отделение целевого продукта фильтрацией или центрифугированием, 4 - выпаривание.

Биостимулятор, полученный по этому способу, также обладает высокой щелочностью.

Задача изобретения - повышение выхода биологически активных компонентов из торфа при уменьшении расхода щелочи на его обработку и сокращении количества операций.

Технический результат достигается тем, что обработку торфа ведут сухой щелочью в проточной виброцентробежной мельнице, осуществляя реакцию получения гуматов и водорастворимых компонентов в твердой фазе. Используют виброцентробежные мельницы-активаторы проточного типа со следующими характеристиками: обрабатывающие тела - стальные шары диаметром 8-12 мм, ускорение шаров 80-120 м/с², время пребывания обрабатываемой смеси в реакторе 2-5 минут. Производительность установки 15-100 кг продукта в час. В виброцентробежную мельницу подают торф влажностью 20-30 мас.% и щелочь, максимальное содержание которой составляет 10 мас.% к торфу. Выход водорастворимых компонентов достигает 50 - 75 мас.% на органическое вещество торфа.

Полученный таким способом биостимулятор является готовой формой продукта с биостимулирующим действием.

Применение механической обработки в присутствии низких (до 10 мас.%) количеств щелочи имеет качественное преимущество перед способами с использованием процессов в растворах, так как увеличивается выход низкомолекулярной фракции. Высокой биологической активностью обладают именно низкомолекулярные фракции. Соединения с высокой молекулярной массой не усваиваются животными, а в некоторых случаях оказывают отрицательное воздействие. Так, например, использование щелочных гуматов в качестве кормовых добавок для крупного рогатого скота вызывает накопление высокомолекулярных веществ в организме животных. Для положительного эффекта приходится прерывать кормление или снижать количество кормовых добавок.

Применение низких концентраций щелочи в жидкофазных процессах оказывается невозможным: для экстракции низкомолекулярных соединений из торфа раствором щелочи нужно выделить в первую очередь высокомолекулярную фракцию.

Особенностью твердофазного процесса с пониженным количеством щелочи является получение в ходе механохимической обработки микрокомпозита "частицы торфа - частицы щелочи" с развитой поверхностью контакта фаз компонентов. Добавление воды к такому композиту приводит к преимущественному растворению низкомолекулярной фракции и повышенной активности препарата. Полученный в результате твердофазного процесса препарат может рассматриваться как готовая сухая форма гуматного продукта, обладающая улучшенным биологическим эффектом и потребительскими свойствами. Товарный продукт легко тарировать, транспортировать и хранить.

В изобретении использованы верховой сфагновый торф Темного месторождения и низинный древесный торф Таганского месторождения Томской области.

Пример. Способ получения биостимулятора из торфа.

Торф предварительно сушат до влажности 20-30 мас.% и подают в виброцентробежную мельницу с добавлением 0,3-10 мас.% на торф щелочи. Время механообработки составляет 2-5 мин. Содержание водорастворимых соединений в конечном продукте определяется следующим образом. Измельченный обработанный щелочью торф заливают горячей водой (температура 98°С) в соотношении торф : вода 1:10-12, выдерживают 2 часа, водный раствор отфильтровывают. Твердый остаток вторично заливают горячей водой и выдерживают 30 мин. Второй фильтрат добавляют к первому и отгоняют из него воду на роторном испарителе при температуре 50°С и остаточном давлении 0,5-0,7 Па. Сгущенный фильтрат высушивают в вакуумном сушильном шкафу до постоянного веса. Высушенный остаток взвешивают и рассчитывают выход на органическое вещество торфа. Данные приведены в таблице.

Биологическую активность определяют растительными тестами (Фирсова М.К. Семенной контроль. М.: Колос. - 1969, 295 с.) Семена пшеницы обрабатывают водными растворами биостимулятора. Степень ростового действия определяют по приросту сухой биомассы по сравнению с контрольным вариантом - обработкой семян дистиллированной водой. Прирост к контролю составил 32 мас.%.

В таблице приведены экспериментальные данные по механохимической обработке торфа с целью получения биологически активных компонентов. Как видно из примеров 1-12, проведение щелочного гидролиза в виброцентробежной мельнице в твердой фазе позволяет совместить процессы измельчения, активации и гидролиза и повысить выход водорастворимых биологически активных компонентов до 50-75 мас.%. на органическое вещество торфа.

Таким образом, предложенный способ позволяет получать биостимулятор из торфа с высоким выходом, при этом готовый товарный продукт получают в одну стадию.