способ получения гумино-минерального удобрения

Формула изобретения

1. Способ получения гумино-минерального удобрения, включающий взаимодействие каустобиолита с водным раствором едкой щелочи и смешение полученного продукта с минеральными компонентами, отличающийся тем, что в качестве каустобиолита используют торф, продукт взаимодействия его с водным раствором едкой щелочи нагревают до 80-130^oС, полученную смесь делят на больший и меньший потоки, в больший поток вводят гашеную известь, минеральную кислоту и соединения цинка, причем известь и кислоту берут в стехиометрическом соотношении и добавляют их в количестве, необходимом до доведения рН в смеси 6,5-7,5, а затем полученную массу смешивают с меньшим потоком.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь торфа и водного раствора едкой щелочи разделяют в соотношении 60-90% от общей массы - больший поток, 10-40% - меньший поток и в больший поток дополнительно вводят NPK-удобрения и/или карбамид.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве соединений цинка берут окись цинка или сернокислый цинк, а в качестве минеральной кислоты - серную или фосфорную кислоты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения гумино-минеральных удобрений, используемых в сельском хозяйстве не только как удобрения, но и как мелиорант.

Наиболее близким к предлагаемому является известный способ получения органо-минерального удобрения, включающий окисление каустобиолита кислородосодержащим агентом, последующее взаимодействие его с водным раствором едкой щелочи и смешение полученного продукта с минеральными компонентами. В качестве каустобиолита берут подмосковный бурый уголь, тонко его измельчают, затем окисляют воздухом. Окисленный бурый уголь обрабатывают 5%-ным водным раствором едкой щелочи и добавляют раствор Са(ОН)₂ и тонкоизмельченный известняк. В качестве пластификатора вводят мочевину (Патент РФ 2051884, 1992 г.)

Полученное удобрение содержит гуминовые соединения, в основном, в виде нерастворимых гуматов кальция, что значительно снижает его качество, и полученный продукт не обладает мелиорирующим действием, а следовательно, область применения таких удобрений ограничена.

Нами была поставлена задача получить высокоактивные гумино-минеральные удобрения широкого ассортимента, обладающие мелиорирующим действием.

Поставленная задача решена в способе получения гумино-минеральных удобрений, включающем взаимодействие каустобиолита с водным раствором едкой щелочи и смешение полученного продукта с минеральными компонентами, в котором в качестве каустобиолита используют торф. Торф смешивают с водным раствором едкой щелочи, полученную смесь нагревают до 80-130^oС, а затем делят на больший и меньший потоки. Больший поток разделенной смеси смешивают с гашенной известью, минеральной кислотой и соединениями цинка, причем гашенную известь и минеральную кислоту берут в стехиометрическом соотношении и добавляют их в количествах, необходимых до достижения рН, равного 6,5-7,5. После всего смешивают с меньшим потоком разделенной смеси.

Целесообразно потоки делить в соотношении: больший 60-90% от общей массы; меньший 10-40% соответственно.

Для получения широкого ассортимента удобрений в большой поток дополнительно вводят NPK-удобрения и/или карбамид до смешения его с меньшим разделенным потоком.

В качестве соединений цинка берут окись цинка или сернокислый цинк, а в качестве минеральной кислоты - серную или фосфорную кислоты.

Сущность способа заключается в следующем. В качестве каустобиолита используют торф. Торф - наиболее доступное и дешевое сырье, которое содержит достаточно большое количество свободных гуминовых кислот (в зависимости от марки - 7-15% в отличие от подмосковного бурого угля, содержание гуминовых кислот в нем 2-3%).

Гуминовые соединения в торфе находятся в водонерастворимой форме и, следовательно, недоступны для питания. Для перевода их в водорастворимые соединения торф обрабатывают водным раствором едкой щелочи, а затем смесь необходимо нагреть до температуры 80-130^oС. Такой режим поволит не только перевести гуминовые соединения в водорастворимые, но и разложить клетчатку, что значительно повысит мелиорирующие свойства продукта. При этом количество и концентрация щелочи обусловлены получением пастообразной, легко транспортируемой смеси.

Снижение температуры процесса ниже 80^oС не позволит разложить клетчатку и снизит мелиорирующие действия продукта, повышение ее выше 130^oС экономически нецелесообразно. После разделения смеси больший поток смешивают с гашеной известью, минеральной кислотой и цинком.

Смешение большего разделенного потока с гашенной известью позволяет, в основном, использовать продукт как мелиорант, а с другой стороны Са является удобрительным компонентом минеральных удобрений. Минеральная кислота уравновешивает полученный продукт по рН. Нейтральность удобрения (рН-6,5-7,5) определена требованиями ТУ и ГОСТов на удобрения.

Количество введенных солей цинка обусловлено получением требуемых марок. Для получения широкого ассортимента удобрений в большой поток дополнительно вводят NPK-удобрения и/или карбамид. В качестве NPK-удобрений берут, например, нитроаммофоску, нитрофоску, диаммофоску. Затем в больший поток вводят меньший. При добавлении меньшего потока получают удобрение, содержащее гуматы в водорастворимой форме, кальций и другие полезные компоненты. При необходимости подсушки продукта сушат меньший поток. Это удобрение обладает повышенным мелиорирующим действием. Добавление NPK-удобрений и карбамида позволяет получить широкий спектр удобрений. Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. Предварительно просеянный через барабанное сито с размером ячейки 5 мм торф в количестве 100 кг/ч из расходного бункера питателя подается в реакционный аппарат 1 ступени. Реакционный аппарат представляет смеситель непрерывного действия V=200 л, снабженный рубашкой для обогрева и змеевиком для подачи острого пара. Одновременно в реактор подается 1,5%-ный раствор щелочи в количестве 70 л/ч. Разогрев поступающей смеси осуществляется острым паром, подаваемым под слой реакционной массы, а дальнейшее поддержание температуры на уровне 80^oС обеспечивается рекуперативным нагревом за счет подачи пара в рубашку смесителя.

В процессе такой температурной обработки в щелочной среде клетчатка (ректиновые вещества) органической составляющей торфа частично разлагаются и, кроме того, большая часть гуминовых кислот переходит в виде солей в водорастворимое состояние. Время обработки 30-60 мин варьируется в зависимости от количества исходного торфа. В итоге из реактора 1-ой ступени выгружается однородная пастообразная масса, являющаяся полупродуктом, но обладающая рядом ценных агрономических свойств: выраженной склеивающей способностью, обеспечивающейся присутствием разложившейся клетчатки и наличием солей гуминовых кислот, которые также обеспечивают биологическую активность получаемому препарату. Эти свойства делают возможным использование такого состава в качестве мелиоранта. Стабильность внесенного в почву мелиоранта придает присутствие в его составе иона Са. Поэтому следующим этапом является обработка полупродукта гашенной известью. Для этого полученный на первой стадии продукт делят на два потока в соотношении 60% и 40%. Большой поток подвергается обработке 20%-ным (в пересчете на СаО) известковым молоком в количестве 20 л/ч. Процесс проводится в смесителе II-ой стадии - аппарате непрерывного действия, аналогичном смесителю I-ой стадии. Температура поддерживается на уровне 50^oС подачей пара в рубашку аппарата. На этой же стадии добавляется сернокислая соль цинка в количестве 0,3 кг/час.

Полученный состав имеет щелочную реакцию, равную рН 11. Конечный продукт должен иметь рН в интервале 6,5-7,5. Уровень рН снижается серной кислотой, которая дозируется в смеситель II-ой стадии в виде раствора =1,6 г/см³ в количестве 6 л/ч.

Введение солей Са приводит к частичному снижению растворимости солей гуминовых кислот. Для придания составу стимулирубщих свойств меньший поток без изменения состава подсушивается в вакуум-сушилке до влажности 20% и смешивается с основным потоком в смесителе II-ой ступени.

Конечным продуктом является гумино-минеральное удобрение с выраженным мелиорирующим эффектом, получаемое в количестве 180 кг/ч и содержащее питательные элементы: Са - 4,5%, а К₂О - 1,5%, гуминовые кислоты и их соли - 15%. Влажность не более 40%.

Пример 2. Измельченный и просеянный торф в количестве 100 кг/ч загружается в реактор-смеситель, обогреваемый паром, подаваемым в рубашку. Процесс ведут, как описано в примере 1, подавая раствор 1,5%-ной щелочи в количестве 75 л/ч в реактор-смеситель. Обработанный щелочью торф нагревают до 100^oС. Время пребывания реакционной массы в аппарате - 30-60 мин. За это время гуминовые кислоты торфа переходят в растворимое состояние, а органическая часть претерпевает деструктивное разложение. Полученный в реакторе I-ой ступени полупродукт делится на два потока. Больший в количестве 75% от общего направляется на дальнейшую переработку в реактор-смеситель II-ой ступени. Температура процесса на II-ой ступени поддерживается 50^oС подачей пара в рубашку реактора. Вначале полупродукт обрабатывается 20%-ным известковым молоком в количестве 30 л/ч, затем производится добавка сернокислого цинка - 0,3 кг/ч и вводятся минеральные компоненты в виде нитрофоски и карбамида для придания конечному продукту более ценных удобрительных свойств. Нитрофоска добавляется в количестве 40 кг/ч, а карбамид - 15 кг/ч. Конечный продукт имеет щелочную среду, рН 11, что отрицательно сказывается на развитии растений в случае обработки земли таким составом. Доведение рН до уровня >7,2 производится фосфорной кислотой, 30%-ный раствор которой вводится в смеситель II-ой ступени в количестве 12 л/ч.

Меньший поток после реактора I-ой ступени в количестве 25% без изменения состава подсушивается до влажности 20% и смешивается с основным потоком в реакторе-смесителе II-ой ступени.

В итоге полученное комплексное органо-минеральное удобрение в количестве 210 кг/ч имеет в своем составе: N - 8%, Р₂О₅ - 5%, К₂О - 4,5%, СаО - 4%, гуминовые кислоты и их соли - 20%.

Влажность не более 40%.

Полученное удобрение обладает мелиоративными свойствами. При внесении его в почву наблюдается улучшение ее структуры, усиливается действие микрофлоры.

Пример 3. В реактор-смеситель I-ой ступени подается размельченный просеянный торф в количестве 100 кг/ч. Торф обрабатывают раствором едкой щелочи 1,5%-ной концентрации. Расход раствора щелочи 70 л/ч. Температура составляет 130^oС и обеспечивается подачей острого пара и рекуперативным нагревом. Температурная обработка в щелочной среде приводит к переводу свободных гуминовых кислот в растворимое состояние в виде их солей и разложению клетчатки органической части торфа. Получаемый при этом продукт обладает мелиоративными свойствами.

Большую часть потока - 90% от общего подвергают обработке 20%-ным известковым молоком в количестве 40 л/ч. При этом большая часть растворимых солей гуминовых кислот переходит в связаное состояние. Обработка известковым молоком ведется в реакторе-смесителе II-ой ступени при температуре 50^oС. Добавка окиси цинка в количестве 0,3 кг/ч производится в реактор II-ой ступени. Для получения удобрения заданного состава в массу продукта вводится: нитроаммофоска в количестве 50 кг/ч и карбамид в количестве 25 кг/ч. pH получаемого полупродукта составляет 11. Снижение рН до 7,5 осуществляется введением серной кислоты плотностью 1,6 г/см³ в количестве 7 л/ч. Кислота дозируется в реактор II-ой ступени.

Меньший поток подсушиватся без изменения состава в вакуумной сушилке до влажности 20% и добавляется в смеситель II-ой ступени. При этом получаемому гумино-минеральному удобрению придаются биологически активные свойства.