способ получения органоминерального удобрения на торфо-сапропелевой основе

Формула изобретения

Способ получения органоминерального удобрения на торфо-сапропелевой основе, включающий измельчение сырья, подачу в смеситель для тщательного перемешивания и обработку в нем раствором щелочи, отличающийся тем, что в качестве смесителя используют аппарат “Аргус”, в качестве раствора щелочи - 2%-ный раствор едкого калия, обработку сырья раствором щелочи осуществляют в течение 300-600 с, после чего полученную смесь сливают в отстойную емкость с мешалкой для нейтрализации щелочной среды смесью кислот с доведением рН полученной гомогенной массы до 6,0-7,0.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологическим процессам производства удобрений и может быть использовано для получения органоминеральных удобрений, используемых в сельском хозяйстве.

Проблема разработки универсальных удобрений остается актуальной. Удобрительные смеси, содержащие в своем составе кроме основных макроэлементов - азота, фосфора и калия микроэлементы, гуминовые и биологически активные вещества, оказывают многогранное влияние на плодородие почвы и на рост и развитие растений.

В качестве аналога предложено изобретение - патент РФ №2071459, кл. С 05 F 11/02 от 10.01.1997 г. по способу получения органоминерального удобрения, включающему последовательную обработку обогащенного микроэлементами торфа 3%-ным водным раствором КОН в течение 10 часов и 10%-ным раствором перекиси водорода при 80-90°С в течение 1,5-2 часов с последующей нейтрализацией повышенной щелочности удобрения 25%-ным раствором ортофосфорной кислоты. Основным недостатком данного изобретения является то, что в его составе отсутствует сапропель, богатый не только микроэлементами, но и физиологически активными веществами. Кроме того, насыщение торфа микроэлементами - это дорогостоящая операция в технологии производства удобрений. Для производства такого удобрения тратится большое количество времени и электороэнергии, что в конечном итоге сказывается на себестоимости.

В качестве ближайшего аналога предлагаем использовать изобретение Патент РФ №2049084, где способ получения биостимулятора роста из сапропеля и/или торфа состоит в экстракции и добавлении щелочи в одной стадии с одновременной гомогенизацией полученной суспензии при соотношении масс исходного сырья и водной среды как 1-0,5-2 при рН суспензии не более 10. Гомогенизацию и отделение жидкой фракции осуществляют посредством помещения в суспензию вращающейся рабочей камеры с днищем. Основным недостатком данного изобретения является то, что для более полного извлечения гуминовых веществ рН суспензии доводят до 9,0 единиц посредством добавления большого количества щелочи (а это дополнительные материальные затраты). Во-вторых, использование высокооборотной мешалки обеспечивает лишь “щадящий” режим получения стимулятора, т.е. при высокой температуре - до 100°С гибнет часть биологически активных веществ (что значительно снижает эффективность получаемого удобрения). В-третьих, выход гуминовых веществ осуществляется лишь на 2-3 сутки после приготовления этого удобрения (длительность получения удобрения, что повышает его себестоимость).

Известно использование роторного аппарата гидроударного действия “Аргус” для диспергирования и эмульгирования рудных и нерудных материалов в различных отраслях промышленности (патент РФ № 2050959, кл. В 01 F 7/00 от 27.12.1995 г.).

Задачей заявляемого изобретения является разработка наиболее экономически эффективного способа получения универсального органоминерального удобрения, содержащего в своем составе полноценный набор макро- и микроэлементов, необходимый для полноценного формирования урожая, гуминовые соединения, стимулирующие рост и развитие растений, биологически активные вещества, повышающие иммунитет растений. Систематическое применение такого удобрения решает проблему плодородия почв, повышает в ней содержание гумуса, макро- и микроэлементов, улучшает водно-физические свойства.

Указанная задача решается за счет того, что исходное сырье в виде рыхлой массы торфа и сапропеля измельчается, подается в смеситель для тщательного перемешивания и обрабатывается в нем раствором щелочи, в качестве смесителя используется аппарат “Аргус”, в качестве раствора щелочи - 2%-ный раствор едкого калия, обработка сырья раствором щелочи осуществляется в течение 300-600 с, после чего полученную смесь сливают в отстойную емкость с мешалкой для нейтрализации щелочной среды смесью кислот с доведением рН полученной гомогенной массы до 6,0-7,0. Допускается различная вариация соотношений объемов, которая зависит от характера использования приготовленного удобрения (под какую культуру и тип почвы). После остывания готовое жидкое универсальное торфосапропелевое удобрение разливается в емкости для реализации или складирования, соблюдая при этом правила хранения подобного рода продукции.

Приготовление органоминеральных удобрений на основе торфа и сапропеля в “Аргусе” при соблюдении предложенных параметров обеспечивает получение положительного результата - в конечном продукте при минимальных затратах времени, энергии, средств содержится комплекс макро- и микроэлементов, необходимых для полноценного роста и развития растений; активные водорастворимые гуминовые вещества, обладающие сильным стимулирующим эффектом для живой клетки; комплекс ростовых составляющих компонентов, моносахариды, витамины, аминокислоты, повышающие иммунную систему растений и устойчивость к неблагоприятным факторам. В процессе обработки температура смеси в данном аппарате достигает 60-70°С, что интенсифицирует выход гуминовых веществ и в то же время обеспечивает сохранение биологически активных компонентов. Использование аппарата “Аргус” для производства органоминерального удобрения решает комплекс проблем, которые невозможно было решить в аналогичных аппаратах и устройствах.

Предлагаемый способ позволяет получить универсальное удобрение широкого спектра действия, высокая агрохимическая активность которого обусловлена наличием в удобрении основных элементов питания, микроэлементов, стимуляторов роста растений в виде водорастворимых гуматов в оптимальном для усвоения растениями соотношении. При этом возможно урегулирование в широких пределах содержания и соотношения основных элементов питания в зависимости от потребности определенной культуры и обеспеченности ими почвы.

Удобрение обладает высокой физиологической активностью, используется:

1) для предпосевного замачивания семян в его водных растворах, что стимулирует прохождение биологических процессов, повышает энергию прорастания и всхожесть особенно некондиционных семян;

2) для опрыскивания вегетирующих растений. Опрыскивание проводится в течение всего вегетационного периода в несколько сроков - от 2 до 4 раз с интервалом между обработками в 14-20 дней. Концентрация от 1 до 10 г на литр, расход препарата при одной обработке - 300-600 л водного раствора на 10000 м²;

3) для совместного применения с пестицидами методом опрыскивания, при этом растения легче переносят отравления пестицидами, в меньшей степени нарушается ритм развития;

4) для полива водным раствором под корневую систему. Новый препарат является физиологически активным и позволяет более полно и эффективно продуцировать растения.

Приготовление химических реактивов для обработки торфосапропелевой смеси:

1) раствор гидроксида калия КОН, содержащий 0,174 кг КОН в 1 л раствора;

2) раствор азотной кислоты концентрацией 50 мас.%;

3) раствор фосфорной кислоты НзР04 концентрацией 50 мас.%.

Методика приготовления раствора гидроксида калия:

Для приготовления 10 л раствора (объем раствора щелочи, расходуемый за 1 загрузку диспергатора):

1) в откалиброванную на 10 л емкость наливают 5 л воды;

2) на технических весах с точностью до ±10 г взвешивают 1 кг 740 г твердого КОН;

3) взвешенное количество КОН высыпают в емкость и при перемешивании растворяют;

4) доводят объем раствора до 10 л добавлением воды.

Методика приготовления раствора фосфорной кислоты:

Для приготовления 50%-ной фосфорной кислоты в качестве исходного реактива используется 100%-ная фосфорная кислота,

Порядок приготовления 10 л 50%-ной фосфорной кислоты следующий:

1) в емкость для приготовления раствора наливают 6,4 л воды;

2) отмеряют 3,6 л фосфорной кислоты;

3) отмеренное количество кислоты постепенно при перемешивании приливают в отмеренное количество воды.

Методика приготовления раствора азотной кислоты:

Для приготовления 50%-ной азотной кислоты в качестве исходного реактива используется 70%-ная азотная кислота (плотность 1,42 г/см). Порядок приготовления 10л 50%-ной азотной кислоты следующий:

1) в емкость для приготовления раствора наливают 5,4 л воды;

2) отмеряют 4,6 л исходной азотной кислоты;

3) отмеренное количество кислоты постепенно при перемешивании приливают в отмеренное количество воды.

Заявленное изобретение отвечает условию новизны, поскольку оно не известно из достигнутого уровня техники, отвечает условию изобретательского уровня. Предложенный способ соответствует критерию “промышленная применимость”, поскольку базируется на использовании доступного сырья, легко осуществим на известном оборудовании, экологически безопасен, а получаемое удобрение может быть широко использовано в сельском хозяйстве, в тепличном и частном секторах.

Пример 1

Для получения торфосапропелевого удобрения использовали торф с месторождения “Исток” и сапропелевые отложения озера “Беткулово” Свердловской области. Для оценки агротехнической ценности торфа и сапропеля и пригодности их в качестве сырья для удобрений образцы обоих компонентов анализировались в Центре агрохимического обслуживания “Свердловский” (ФГУГЦАС “Свердловский”). Показатели: массовая доля азота, % абс. сух. в-во: у торфа - 1,81, у сапропеля - 1,46; фосфора: у торфа - 0,20, у сапропеля - 0,10; калия: у торфа - 0,05, у сапропеля - 0,14. Представленные характеристики на торф и сапропель являются удовлетворительными на пригодность использования их в качестве сырья для получения физиологически активного удобрения.

Для получения различных удобрений с заданными свойствами соотношение торфа и сапропеля брали в пересчете на сухое вещество: 1:1; 1:2; 2:1; 0:3; 3:0 и дальнейшие работы вели в отдельности с каждым сочетанием.

По общепринятой технологии смесь из бункера-накопителя по транспорту подается на грохот, после в дробилку и смеситель, затем в загрузочную емкость аппарата “Аргус”. Влажность смеси 65%. Содержание азота и фосфора в удобрении задаем одинаковым.

Расчетным путем установили, что при влажности смеси 65% объем воды, загружаемой в дисператор, составит 60 л, количество смеси - 16,1 кг. Объем раствора щелочи (концентрация 0,174 кг/л), загружаемой в диспергатор, - 10 л.

После диспергирования реакционная смесь подверглась нейтрализации. Рассчитываем состав нейтрализующей смеси, который составил: 1,5 л 50% -ной фосфорной кислоты и 2,0 л 50%-ной азотной кислоты.

Удобрение готово. После остывания удобрение разливается в специально подготовленную тару.

Пример 2

Торфосапропелевое удобрение использовали для обработки семян пшеницы сорта “Ирень” с целью повышения иммунитета и стимуляции растений. Результаты приведены в таблице 1.

По результатам трехлетних испытаний с 2000 по 2002 г. обработка семян пшеницы перед посевов жидким органоминеральным удобрением улучшила все посевные качества семян: энергия прорастания возросла с 64 в контроле до 77% в варианте с удобрениями, всхожесть - с 79 до 94%, зараженность семян снизилась в 2 раза. Стимулирующий эффект проявился в увеличении длины проростков и их массы в 1,3 раза к контролю.

Пример 3

В полевых опытах проводили подкормку торфосапрофилевыми удобрениями в фазу кущения пшеницы и в фазу налива зерна. Результаты показаны в таблице 2.

Результаты двухлетних испытаний показали, что использование органоминерального удобрения для подкормки вегетирующих растений достоверно повысило урожайность пшеницы в оба года исследований. Первое опрыскивание удобрениями проводили в фазу кущения, которая для большинства зерновых культур является критической. Подкормка растений в эту фазу макро- и микроэлементами, гуминовыми и биологически активными веществами позволила сформировать более массивное растение, кустистость возросла на 30%, масса 1000 зерен на 21%, озерненность колоса на 19%, что позволило получить достоверную прибавку зерна: в 2000 г. - 0,42 т/га, в 2001 г. - 0,45 т/га.

Второе опрыскивание пшеницы было проведено в фазу налива зерна для повышения качественных характеристик. Условия Среднего Урала не совсем благоприятны для производства продовольственной пшеницы - недостаток тепла и света. Обработка посевов жидкими удобрениями, содержащими необходимый набор питательных и стимулирующих веществ, увеличила количество клейковины в зерне в 1,2 раза в 2000 году и в 1,4 раза в 2001 году.