способ получения торфогуминового удобрения

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРОФОГУМИНОВОГО УДОБРЕНИЯ, включающий обработку торфа едким калием до стабилизации концентрации гуминовых кислот, отличающийся тем, что торф предварительно обрабатывают слабым водным раствором азотной кислоты при 60 65^oС и их массовом соотношении 1 2, затем перемешивают с едким калием, доведя концентрацию раствора до 2,2 4,3% при этом процесс обработки торфа кислотой и едким калием проводят при ультразвуковом воздействии с частотой 17 18 кГц.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку торфа проводят 1,5 - 3,8%-ным водным раствором азотной кислоты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения экологически чистого, высокоэффективного удобрения на основе торфа и может быть использовано в сельском хозяйстве для стимуляции роста и развития растений, повышения урожайности и улучшения структурирующих свойств почвы, ее раскисления и обогащения питательными веществами.

Торф в его естественном состоянии не является удобрением, но содержит практически все питательные вещества, необходимые для нормального роста растений и повышения их урожайности. Однако эти вещества находятся в трудноусвояемой форме, поэтому необходима специальная обработка и активизация торфа для перевода их в водорастворимые усвояемые формы.

Известен способ получения удобрений на основе торфа, при котором торф или лигнин при 60-95^оС смешивают с минеральными удобрениями (в виде водных растворов, нагретых до 60-95^оС), сушат, измельчают и гранулируют при 85-120^оС (авт. св. СССР N 1818326, кл. С 05 F 11/02, 1993).

Недостатки этого способа: использование в виде добавок больших количеств минеральных удобрений (450 кг солей на 100 кг торфа), что приводит к расходам, связанным со стоимостью добавляемых удобрений и их доставкой к месту производства конечного продукта; значительные энергозатраты на подогрев (до 60-95^оС большого объема водных растворов минеральных удобрений) и измельчение конечного продукта.

Известен способ, при котором торф и воду смешивают в соотношении 1:5, добавляют поташ и фосфорные удобрения (20-30 кг суперфосфата на 100 кг торфа). Полученную смесь подвергают электрогидравлической обработке (авт. св. СССР N 1758041, кл. С 05 F 11/02, 1992).

Недостатки этого способа: очень низкий (на порядок) выход гуматов (2,2-2,45% ) при содержании в исходном торфе 20,66-26,8% гуминовых кислот и, как следствие, низкое качество товарной продукции; большое количество воды (5 ч. на 1 часть торфа), что приводит к дополнительному расходу энергии для выпаривания конечного продукта, а использование его в виде суспензии приводит к транспортным расходам.

Известен способ, при котором торф или бурый уголь при 60-100^оС обрабатывают в течение 1-6 ч высококонцентрированным раствором азотной кислоты (с уд. весом 1,2-1,4 г/л, что соответствует концентрации 79-92%). Полученный продукт нейтрализуют щелочью, а продукты нейтрализации при 50-100^оС обрабатывают карбонатами железа и марганца (авт. св. СССР N 588219, кл. С 05 F 11/02, 1978).

Недостатки этого способа: высокая концентрация азотной кислоты, которая является избыточной для разложения минеральной составляющей торфа (с целью обогащения удобрения металлами), так как содержание минеральной части в торфе в среднем около 12% большое количество щелочи, необходимой для нейтрализации избытка азотной кислоты; образование нитрата натрия в результате нейтрализации щелочью избытка кислоты, который снижает выход гуматов и является нежелательным компонентом удобрений; дополнительные затраты, связанные с применением карбонатов железа и марганца для обработки продуктов нейтрализации избытка азотной кислоты.

За прототип был принят способ получения суспендированных торфо-гуминовых удобрений. В этом способе торф перемешивают с 1,0-2,5%-ным водным раствором едкого калия в соотношении 1:4-5. Экстракцию гуминовых кислот продолжают до их стабилизации в растворе.

Недостатки этого способа: низкий выход гуминовых кислот, потому что способ не обеспечивает прогрева торфа, который необходим для протекания деструкции его органической части с образованием биологически активных форм гуматов; неудовлетворительные эксплуатационные свойства, связанные с хранением и транспортировкой суспендированного удобрения.

Целью изобретения является интенсификация процесса, увеличение выхода гуминовых кислот (до 95-98%) и обогащение удобрения макро- и микроэлементами.

Цель достигается тем, что торф по транспортеру через дозатор загружают в реактор и смешивают с 1,5-3,8%-ным водным раствором азотной кислоты в соотношении 1:2. Конкретное значение концентрации водного раствора кислоты определяется количеством фосфора в исходном торфе. Полученную смесь нагревают до 60-65^оС и подвергают ультразвуковому воздействию пьезокерамическим или магнитострикционным излучателем с частотой 17-18 кГц через мембрану, расположенную в днище или боковой стенке реактора.

В результате этой операции через 9-11 мин в раствор из минеральной части торфа переводится в водорастворимые формы фосфор и практически весь набор макро- и микроэлементов, необходимых для роста и развития растений, что исключает дополнительное введение минеральных удобрений.

Далее в смесь равномерно небольшими порциями в течение 4-5 мин подается едкий калий из расчета на концентрацию 2,2-4,3% (в зависимости от количества гуминовых кислот в исходном торфе).

Через 10-12 мин (при достижении рН смеси в реакторе 7,0-7,1 и выхода гуминовых кислот до 95-98%) установку выключают. Полученную торфо-гуминовую смесь выгружают в сушильный агрегат, высушивают при температуре, не превышающей 80^оС (при более высокой температуре начинается разложение полученных гуматов калия), до влажности 10% и расфасовывают.

П р и м е р 1. 50 кг торфа низинного типа влажностью 70% взятого с месторождения Сосновый рям Новосибирской области, содержащего, гуминовые кислоты 47; Fe 0,8; Мg 0,6; Si 1,2; Са 1,3; К 0,9; Аl 0,8; Р 4,8; Mn 1,4; В 0,02; Аu 0,0003; Сr 0,001; Мо 0,002; Сu 0,009; Аg 0,003; Cо 0,006, загружают в реактор и смешивают со 100 л 3,8%-ного водного раствора азотной кислоты. Продолжая перемешивать смесь, ее подогревают до 65^оС и подвергают ультразвуковому воздействию частотой 18 кГц генератором УЗГ-4.

Через 11 мин в смесь равномерно в течение 5 мин подают 2,2 кг едкого калия. После 12 мин установку выключают. Полученное торфо-гуминовое удобрение выгружают и сушат до влажности 10%

В водорастворимые формы удобрения переведено, гуминовых кислот (в виде гуматов калия) 45,9; Fe 0,6; Mg 0,4; Са 1,1; Si 0,8; К 0,9; Аl 0,6; Р 4,8; Mn 1,4; В 0,01; Au 0,0001; Сr 0,001; Мо 0,001; Сu 0,009; Аg 0,003; Со 0,001.

П р и м е р 2. 40 кг торфа влажностью 65% взятого в районе озера Юзурган Новосибирской области и содержащего, гуминовых кислот 31,8; Р 1,9; Са 1,8; Fe 0,6; Mg 0,6; Si 0,8; Al 0,5; K 0,8; Mn 1,3; В 0,01; Аu 0,0002; Сr 0,001; Мо 0,0006; Сu 0,004; Аg 0,003; Со 0,001, загружают в реактор и смешивают с 80 л 1,5% -ного водного раствора азотной кислоты. Продолжая перемешивать смесь, ее подогревают до 60^оС и подвергают ультразвуковому воздействию частотой 7 кГц генератором УЗГ-4.

После 9 мин в смесь подают 1,1 кг едкого калия. Через 10 мин установку выключают. Полученное торфо-гуминовое удобрение выгружают и сушат до влажности 10%

В водорастворимые формы удобрения переведено, гуминовых кислот (в виде гуматов калия) 31,0; Р 1,9; Са 1,1; Fe 0,5; Мg 0,5; Si 0,5; Аl 0,4; К 0,8; Мn 1,3; В 0,01; Аu 0,0001; Сr 0,0007; Мо 0,0005; Сu 0,004; Аg 0,003; Со 0,0006.

Воздействие на торфяную смесь ультразвуковых импульсов с частотой 17-18 кГц сокращает время технологического процесса от нескольких часов до 19-23 мин и приводит к 95-98%-ному выходу из торфа гуминовых кислот, обогащает удобрение макро- и микроэлементами. Это объясняется тем, что ультразвуковые колебания с частотой 17-18 кГц вызывают деструктивные процессы в торфе, активизируют его. Происходит "расшатывание" и частичный разрыв связей органического вещества с минеральной составляющей и в самой минеральной части, разрушение адсорбционных комплексов, в результате чего ускоряются химические процессы (образование гуматов калия и водорастворимых форм макро- и микроэлементов).

Использование едкого калия в технологическом процессе обусловлено следующими обстоятельствами: высокая потребность растений в калии и постоянное истощение почв калием; водный раствор аммиака слабое основание, в связи с чем образование гуматов аммония происходит медленнее и требуется больший его расход; едкий натрий одно из сильных и наиболее дешевых оснований, но получаемое удобрение обогащается натрием, ионы которого способствуют разрушению структурных агрегатов почвы и усиливают вымывание гумуса из нее.

Эффективность предлагаемого способа обусловлена следующим: сокращение времени технологического процесса на порядок и более снижает энергозатраты, интенсифицирует процесс и увеличивает производительность; подобранное соотношение жидкой фазы и торфа (1:2) также снижает время (в 2-3 раза) и энергозатраты на сушку конечного продукта, либо снижает транспортные расходы в случае использования его в суспендированном виде; практически полный выход (95-98%) гуминовых кислот (в виде гуматов калия) и перевод в водорастворимые формы макро- и микроэлементов улучшают качество готового продукта; обогащение удобрения макро- и микроэлементами проводится слабоконцентрированным водным раствором азотной кислоты (1,5-3,8%).